CN205676225U - 一种处理垃圾渗滤液的厌氧‑兼氧上流式反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种处理垃圾渗滤液的厌氧‑兼氧上流式反应器，包括两个或两个以上串联连接的UASB厌氧反应塔和间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔，所述间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔的垃圾渗滤液入口与所述串联连接的UASB厌氧反应塔的垃圾渗滤液出口连接。垃圾渗滤液在串联式UASB厌氧反应塔内进行厌氧生物反应，去除垃圾渗滤液中大部分COD_Cr和BOD₅。经厌氧处理后的垃圾渗滤液再进入间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔进行兼氧处理，去除垃圾渗滤液中的氨氮与总氮，厌氧‑兼氧上流式反应器剩余污泥产量极少，能耗低、设备模块化生产，易于现场安装管理。

Description

一种处理垃圾渗滤液的厌氧-兼氧上流式反应器

技术领域

本实用新型涉及垃圾渗滤液生物处理领域，特别涉及一种用于处理垃圾渗滤液的设备厌氧-兼氧上流式反应器。

背景技术

卫生填埋是目前我国城市垃圾处置的主要方法之一，填埋过程中产生的渗滤液是一种有毒有害的高浓度有机废水，且可生化性差。目前我国处理垃圾填埋场渗滤液大都采用RO反渗透膜过滤、蒸馏和传统的生物处理方法。RO反渗透膜过滤及蒸馏法处理垃圾渗滤液出水水质好、设备运行稳定，但能耗大、运行成本高。而采用生物处理技术处理垃圾渗滤液是目前可以降低垃圾渗滤液处理成本最理想的方法。但由于垃圾渗滤液含有机污染物浓度、NH₃-N浓度高，含P浓度低，可生化性差，采用传统生物处理方法单独处理垃圾渗滤液存在出水水质难以达标，在排放指标要求越来越严格的背景下，将多种生物处理技术进行组合是实现垃圾渗滤液达标排放的有效途径。经过对现有技术检索发现，授权公告号为CN103833185A的实用新型专利公开了一种基于能量回收的垃圾渗滤液自养脱氮方法，该专利主要通过厌氧反应、短程硝化反应与厌氧氨氧化反应达到收集甲烷及脱氮的目的，但反应过程中需曝气消耗能量、且不能灵活应对不同时期垃圾渗滤液的水质水量变化。另一实用新型专利(授权公告号为CN101967031A)公开了一种垃圾渗滤液处理方法，通过对垃圾渗滤液进行均化、两相厌氧生化系统、三效强化生物处理系统与深度处理，虽能抵抗垃圾渗滤液原液水质水量变化的冲击，但过程中使用反渗透膜需要定期更换，且处理过程复杂，污泥产量大，无形中增加了处理成本。因此，探索一种低能耗、能灵活应对垃圾渗滤液原液水质水量波动，污泥产量少、满足出水排放标准，处理成本低，工程中容易实现的垃圾渗滤液处理新方法及设备尤为重要。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种处理垃圾渗滤液的厌氧-兼氧上流式反应器，以解决现有技术存在对不同时期垃圾渗滤液原液水质水量波动适应性差、能耗高、成本大等问题，同时还兼具污泥产量少、设备模块化生产、易在实际生产中应用的优势。

为实现上述目的，本实用新型提供的厌氧-兼氧上流式反应器，包括两个或两个以上串联连接的UASB厌氧反应塔和间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔，所述间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔的垃圾渗滤液入口与所述串联连接的UASB厌氧反应塔的垃圾渗滤液出口连接。

多级UASB厌氧反应塔具有良好的污泥截留能力，能保证反应器内足够的生物量。多级UASB厌氧反应塔具有生物污泥与进水基质充分接触的条件，能充分发挥微生物对有机物的降解能力。多级UASB厌氧反应塔具有提供微生物适宜的生长环境条件功能，能使不同种群的厌氧微生物在其最优环境条件下发挥作用，稳定运行。多级UASB厌氧反应塔具有良好的水解酸化作用，能提高垃圾渗滤液的可生化性BOD₅/COD_Cr。

优选地，上述技术方案中，每个UASB厌氧反应塔包括：反应塔，所述反应塔设有进水管、出水口和气体出口；以及布水器，所述布水器设于所述反应塔底部，并与所述进水管连通；以及三相分离器，所述三相分离器设置于所述反应塔内。

优选地，上述技术方案中，所述间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔包括：进水塔，所述进水塔底部设有布水器，所述布水器与进水管连接；中间塔，所述中间塔的底部设有布水器，所述中间塔的进水管与所述进水塔中的出水口连接；以及出水塔，所述出水塔的底部设有布水器，所述出水塔的进水管与所述中间塔中的出水口连接，所述出水塔内设有恒水位滗水器和循环水泵，所述循环水泵与射流曝气器连接，所述射流曝气器与所述进水塔的进水管连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型先对垃圾渗滤液的可生化性进行调节，提高了UASB厌氧反应塔的生化能力，能灵活应对不同时期的垃圾填埋场渗滤液的处理。

(2)本实用新型采用串联式UASB厌氧反应塔使活性污泥与进水基质充分接触的条件，充分发挥微生物对有机物的降解酸化能力，同时具有良好的污泥截留能力，能保证反应器内足够的生物量。以达到降解COD_Cr的目的。

(3)串联式UASB厌氧反应塔产生的沼气经提纯后可加以回收利用，提高能源的利用率。

(4)串联式UASB厌氧反应塔出水中剩余有机物可作为间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔微生物生长代谢的碳源，解决了该反应器存在碳源不足的问题。

附图说明

图1是根据本实用新型所述的处理垃圾渗滤液的厌氧-兼氧上流式反应器的生化处理工艺流程图。

图2是根据本实用新型所述的处理垃圾渗滤液的厌氧-兼氧上流式反应器的结构示意图。

图3是根据本实用新型所述的处理垃圾渗滤液的厌氧-兼氧上流式反应器中UASB厌氧反应塔中反应塔的结构示意图。

图4是根据本实用新型所述的处理垃圾渗滤液的厌氧-兼氧上流式反应器中间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔的结构示意图。

图5是间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔进水、排水期示意图。

图6是间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔反应期示意图。

图7是间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔沉淀期示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图4所示，根据本实用新型具体实施方式的处理垃圾渗滤液的厌氧-兼氧上流式反应器，包括8个UASB厌氧反应塔1和3组间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔2。

8个UASB厌氧反应塔，所述UASB厌氧反应塔串联在一起，即下一级USAB厌氧生物反应器与上一级的UASB厌氧反应塔连接，最后一级的UASB厌氧反应塔与间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔2连接。所述每个UASB厌氧反应塔包括：反应塔11，垃圾渗滤液置于所述反应塔11内，所述反应塔11上部设有进水管12、出水口13和气体出口14(得到的气体为沼气)。5个UASB厌氧反应塔中的反应塔的气体出口通过管道相互连接。布水器15设于所述反应塔11底部，并与所述进水管12连通。三相分离器16设于所述反应塔11内。

间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔2与最后一级UASB厌氧反应塔连接。每组间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔2包括进水塔21、中间塔22和出水塔23。进水塔21底部设有布水器211，该布水器211与进水管212连接。中间塔22底部设有布水器221，所述中间塔的进水管222与所述进水塔中的出水口连接。出水塔23底部设有布水器231，所述出水塔的进水管232与所述中间塔中的出水口连接，所述出水塔内设有恒水位滗水器233和循环水泵234，所述循环水泵234与射流曝气器213连接，所述射流曝气器213与所述进水塔21的进水管212连接。

厌氧-兼氧上流式反应器处理垃圾渗滤液的方法，包括以下步骤：

1)将可生化后的垃圾渗滤液通过进水管流至位于第一级UASB厌氧反应塔中反应塔底部的布水器，然后流入反应塔内，在反应塔内向上流动，使反应塔内的污泥层处于流化状态，使反应塔内的垃圾渗滤液与厌氧微生物充分接触反应，加快传质速度和厌氧生物反应速度；

2)经第一级UASB厌氧反应塔厌氧消化反应后的垃圾渗滤液进入下一级UASB厌氧反应塔进行消化反应，并以此类推；垃圾渗滤液经8级UASB厌氧反应塔消化反应，去除大部分COD_Cr；

多级UASB厌氧反应塔具有良好的污泥截留能力，能保证反应器内足够的生物量。多级UASB厌氧反应塔具有生物污泥与进水基质充分接触的条件，能充分发挥微生物对有机物的降解能力。多级UASB厌氧反应塔具有提供微生物适宜的生长环境条件功能，能使不同种群的厌氧微生物在其最优环境条件下发挥作用，稳定运行。多级UASB厌氧反应塔具有良好的水解酸化作用，能提高垃圾渗滤液的可生化性BOD₅/COD_Cr。

3)反应后的垃圾渗滤液通过反应塔的出水口进入间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔内，在间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔内进行兼氧处理。

间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔是由按一定时间顺序间歇操作运行，并在三个串连的反应器内完成全部操作过程的生物兼氧处理工艺。其一个完整的操作过程(运行周期)由三阶段按顺序依次运行组成：①进水、排水期；②反应期；③沉淀期。如图5-图7所示为间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔处理工艺一个运行周期内的操作过程。下面就这几个操作过程加以叙述：

1、进水、排水期

在进水、排水期内反应器不进行循环反应、不曝气。经串连式UASB厌氧反应塔消化处理后的垃圾渗滤液从进水塔底部布水器以上流推流的方式进入进水塔。垃圾渗滤液进水时进水塔、中间塔及出水塔内废水的上流速度低于0.5m/h。在垃圾渗滤液从进水塔由下向上进水的同时，将上一个反应期得到的净化垃圾渗滤液从进水塔上部推入中间底部布水器，中间塔出水被推入至出水塔底部布水器，出水塔由下向上进水的同时将上一个反应期得到的净化垃圾渗滤液从出水塔上部推出实现排水。

2、反应期

进水期完成后，反应塔进入循环反应期，在反应期内反应塔不进水、不排水。用循环泵使反应塔内的废水由进水塔、中间塔、出水塔、布水器、管道和循环泵组成的循环系统在反应塔内向上循环流动进行生化反应，使反应塔内污泥床处于流化状态。当反应结束时，停止循环上流反应，反应塔进入下一周期的进水、排水期。

3、沉淀期

反应期完成后，反应塔进入沉淀期，在沉淀期内反应池不进水、不排水。用循环泵使反应塔内的废水由进水塔、中间塔、出水塔、布水器、管道和循环泵组成的循环系统在反应塔内以低于1.5m/h的上流流速继续向上循环流动进行生化反应和沉淀，低的循环上流流速能使反应塔内污泥床大颗粒活性污泥沉淀于反应池底部，不会形成流化床，而只是以固定床的形式存在于生物反应池出水的底部。回流水经过布水器均匀布水后能均匀的通过反应塔底的固定床污泥层，这样就能利用反应塔底部的固定床污泥层过滤回流水中的微细颗粒悬浮物。通过低速循环反应，反应塔内污水悬浮物浓度低就会降得很低。当沉淀反应结束时，停止循环泵的运行，反应塔进入下一个周期的进水、排水阶段。

(4)本实用新型厌氧-兼氧上流式反应器设备处理垃圾渗滤液时，UASB厌氧反应塔中氨氮负荷q＝1.0kg/m³·d，间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔中氨氮负荷q＝0.25kg/m³·d。经本实用新型生化处理后的垃圾渗滤液出水含各种污染物的浓度分别为；COD_Cr≤100mg/L、BOD₅≤30mg/L、NH₃-N≤25mg/L、TN≤40mg/L。且处理垃圾渗滤液的方法简单，易于实施。

本实用新型的工作原理如下：

经可生化处理后的垃圾渗滤液首先进入串联式UASB厌氧反应塔中以向上推流流动方式与活性污泥充分接触，通过厌氧微生物的降解作用将垃圾渗滤液中的有机物转化为沼气加以回收利用，垃圾渗滤液中剩余有机物为下一步反应提供碳源。串联式UASB厌氧反应塔出水再进入间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔中，反应期内充了氧的循环废水通过布水器进入进水塔、中间塔和出水塔底部并向上循环流动。使反应器由进水塔、中间塔和出水塔从底向上形成好氧区、缺氧区和厌氧区，使反应器内循环着的污水周期性地处于高溶解氧、低溶解氧和厌氧环境中，整个反应器也相应形成好氧-缺氧-厌氧的交替过程。在好氧条件下，通过好氧硝化菌的作用将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮；然后在缺氧和厌氧条件下，反硝化菌将亚硝酸盐氮和硝酸盐氮还原为氮气(N₂)，从污水中逸出。

有机废水生物反应器中的活性污泥浓度大小对废水生物反应器内有机底物被微生物降解的速度和活性污泥的增长量都有影响。根据劳伦斯-麦卡蒂的第二基本方程式，在有机废水处理系统生物反应器内有机底物被微生物降解的速度等于其被微生物的利用速度即

(dS/dt)u＝KXaS/(Ks+S)

式中(dS/dt)u—有机底物被生物降解的速度；

S—微生物周围的有机底物浓度，mg/L；

K—单位微生物量的最高底物利用速度，即莫诺方程式中的

U max，t^_1；

Ks—系数，其值等q＝K/2时的有机物底物浓度，因而又称为半速度系数；

Xa—生物反应池内微生物浓度，即活性污泥浓度，mg/L。

从以上生物反应器速度方程式可以看出，当废水生物反应池中活性污泥浓度高时，废水处理生物反应池内的有机底物被微生物降解的速度就快。

在间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔内，活性污泥微生物的增殖是微生物合成反应和内源代谢的综合结果，活性污泥的净增殖量是这两项生理活动的差值，即：

ΔX＝Y(S_a–S_e)Q–K_dVX_v

式中ΔX—每日增长的活性污泥量(VSS),kg/d；

Q—每日处理的废水量，m³/d；

S_a—进入生物反应池污水有机污染物(BOD₅)的浓度，kg/m³；

S_e—生物反应池出水有机污染物(BOD₅)的浓度，kg/m³；

V—生物反应池容积，m³；

Y—产率系数，即微生物代谢1kgBOD₅所合成的活性污泥的MLVSSkg数；

K_d—活性污泥微生物自身氧化率，d^-1，衰减系数；

X_v—生物反应池内挥发性活性污泥浓度，kg/m³。

从以上活性污泥净增殖方程式可以看出，细胞自然死亡和分解造成的污泥减少速率与活性污泥的数量成正比，提高间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔中的活性污泥浓度(X_V)将有利于活性污泥产量的减少。因此，提高兼氧生物反应塔内的活性污泥浓度不但可以提高生物反应的反应速度，而且还能降低生物反应剩余污泥的产量。为降低兼氧反应器剩余污泥产量和提高生物反应速度，本实用新型用在处理垃圾渗滤液的间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔内的活性污泥浓度高达20g/L。

为方便垃圾渗滤液处理设备的生产、运输及安装，我们将垃圾渗滤液处理系统的UASB厌氧生物反应塔和间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔设计成单体，根据实际处理垃圾渗滤液的水质和水量进行拼装。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (3)

1.一种处理垃圾渗滤液的厌氧-兼氧上流式反应器，其特征在于，包括两个或两个以上串联连接的UASB厌氧反应塔和间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔，所述间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔的垃圾渗滤液入口与所述串联连接的UASB厌氧反应塔的垃圾渗滤液出口连接。

2.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的厌氧-兼氧上流式反应器，其特征在于，每个UASB厌氧反应塔包括：

反应塔，所述反应塔设有进水管、出水口和气体出口；以及

布水器，所述布水器设于所述反应塔底部，并与所述进水管连通；以及三相分离器，所述三相分离器设置于所述反应塔内。

3.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的厌氧-兼氧上流式反应器，其特征在于，所述间歇式循环上流污泥床兼氧生物反应塔包括：

进水塔，所述进水塔底部设有布水器，所述布水器与进水管连接；

中间塔，所述中间塔的底部设有布水器，所述中间塔的进水管与所述进水塔中的出水口连接；

出水塔，所述出水塔的底部设有布水器，所述出水塔的进水管与所述中间塔中的出水口连接，所述出水塔内设有恒水位滗水器和循环水泵，所述循环水泵与射流曝气器连接，所述射流曝气器与所述进水塔的进水管连接。