CN219860841U - 一种垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化外加碳源的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化外加碳源的装置，包括进水罐、储泥罐、反硝化单元及短程硝化单元，UASB厌氧反应器上部通过出水管Ⅰ连接短程硝化单元的好氧池，好氧池顶部出水一路通过硝化液回流管连接UASB厌氧反应器底部的进水管，与垃圾渗滤液原水混合，在UASB厌氧反应器中实现反硝化脱氮，另一路通过出水管Ⅱ连接出水罐，好氧池通过空气管路连接空气泵供氧，形成好氧环境进行垃圾渗滤液的短程硝化反硝化，UASB厌氧反应器反应生成的气体经出气管连接干燥瓶收集。本发明可减少外加碳源的投加量，减少脱氮成本，还可减少污泥产量。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化过程中外加碳源的装置，属于污水处理领域。
背景技术
垃圾渗滤液组分复杂、污染物浓度高，具有较强的毒害作用，直接排放至污水处理厂进行处理会造成严重后果，因此必须采取合适的处理工艺进行单独处理。目前，垃圾渗滤液的处理工艺主要有生物法、物化法、物化生结合法、土地处理法等，国内垃圾渗滤液处理大多采用“生化+膜深度”为主的工艺路线，在生化处理过程中因有机污染物浓度高而产生的大量剩余污泥，对其处理费用占整个垃圾填埋厂运行费用的很大一部分，一般都超过50％，而且这些污泥必须及时有效地进行处理，做到减量化、无害化和综合利用，从而保证垃圾填埋厂处理厂的正常运行和处理效果，防止污泥造成二次污染。
虽然目前垃圾渗滤液的处理技术已日趋成熟，但高氨氮、低碳氮比的特点仍使其在生物处理中面临着巨大的挑战，其中面临的一大挑战是在反硝化脱氮的过程中碳源严重不足，通常会限制反硝化速率，影响脱氮效率，目前提升进水中碳氮比的主要手段为添加碳源，因此寻找合适的碳源是降低垃圾渗滤液处理成本的有效手段。
碳源分为外碳源和内碳源两种。外碳源主要有甲醇、乙醇、乙酸钠、葡萄糖等容易被微生物分解利用的商业碳源，优点是效率高、适用面广，缺点是会导致垃圾填埋厂运行成本提高和污泥产量的大幅增加，对于垃圾填埋厂的长期运行很不经济。内碳源在污水处理系统中普遍存在，污水处理系统所产生的剩余污泥是内碳源的主要来源，有研究表明，污泥经过水解、发酵后能够产生易生物降解有机物及挥发性脂肪酸(VFA)，可以作为反硝化脱氮的内碳源，降低或替代外加碳源，易获取、成本低还能有效减少剩余污泥量，因此是可持续的资源化技术。
综上所述，通过污泥水解酸化产生的挥发性脂肪酸(VFA)作为反硝化反应的外加碳源，不仅可以减少外加碳源的投加量，减少脱氮的成本，还可以减少污泥的产量，使用垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化过程中外加碳源的装置，能够有效地实现垃圾渗滤液处理工艺污泥的资源化、减量化、无害化，具有很好的应用前景，是可持续的绿色资源化技术。
发明内容
为了应对垃圾渗滤液碳氮比过低以及剩余污泥过多的双重问题，本发明提供了一种使用垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化外加碳源的装置，该装置能够有效释放剩余污泥中的有机物及挥发性脂肪酸(VFA)，将其作为生物脱氮的内部碳源，能够大大降低垃圾渗滤液处理成本，减少剩余污泥的产生量，同时实现剩余污泥的减量化和资源化。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明是一种使用垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化外加碳源的装置，包括进水罐、储泥罐、反硝化单元及短程硝化单元，所述进水罐内置垃圾渗滤液，储泥罐内置浓缩剩余污泥，反硝化单元的UASB厌氧反应器底部连接与进水罐相连的进水管、与储泥罐相连的污泥投加管，UASB厌氧反应器上部通过出水管Ⅰ连接短程硝化单元的好氧池，好氧池顶部出水一路通过硝化液回流管连接UASB厌氧反应器底部的进水管，与垃圾渗滤液原水混合，在UASB厌氧反应器中实现反硝化脱氮，另一路通过出水管Ⅱ连接出水罐，好氧池通过空气管路连接空气泵供氧，形成好氧环境进行垃圾渗滤液的短程硝化反硝化，UASB厌氧反应器生成的气体经出气管连接干燥瓶收集。
进一步地，在所述UASB厌氧反应器中投加垃圾渗滤液处理工艺剩余污泥，作为反硝化反应所需碳源，以进行剩余污泥发酵同步反硝化。
进一步地，所述UASB厌氧反应器外套置有水浴箱，保持其内部温度维持在(35±5)℃。
进一步地，所述UASB厌氧反应器顶部设置三相分离器，反应产物分别通过气、固、液出口排出。
进一步地，所述好氧池中设置有曝气和搅拌装置。
进一步地，所述好氧池中的pH为7.0-7.5，游离氨氮浓度在0.1-10mg/L，溶解氧浓度在0.5-1.0mg/L。
进一步地，所述进水管上设置进水泵、硝化液回流管上设置硝化液回流泵、污泥投加管上设置投泥泵。
进一步地，所述干燥瓶上还连接有湿式气体流量计。
进一步地，所述垃圾渗滤液为填埋时间在5年以上的老龄垃圾渗滤液。
本发明的有益效果为：
本发明建立了垃圾渗滤液工艺污泥发酵同步反硝化系统，高氨氮的垃圾渗滤液经过短程硝化反应产生NO2 -，污泥水解酸化产生的挥发性脂肪酸(VFA)作为反硝化所需的外加碳源，使得污泥水解酸化与反硝化反应在同一反应器中发生，两种反应相互协同推进，该发明不仅可以减少外加碳源的投加量，减少脱氮的成本，还可以减少污泥的产量，降低剩余污泥的处置费用，同时实现污泥减量化和资源化。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
图中：1.进水罐，2.进水泵，3.恒温循环水浴箱，4.排气管，5.三相分离器，6.UASB厌氧反应器，7.空气泵，8.硝化液回流管，9.好氧池，10.储泥罐，11.出水罐，12.出水口，13.机械搅拌器，14.干燥瓶，15.湿式气体流量计，16.进水管，17.出水管Ⅰ，18.出水管Ⅱ，19.硝化液回流泵，20.投泥泵，21.污泥投加管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明是一种使用垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化外加碳源的装置，包括进水罐1、储泥罐10、反硝化单元及短程硝化单元，所述进水罐1内置垃圾渗滤液，储泥罐10内置浓缩剩余污泥，反硝化单元的UASB厌氧反应器6底部连接与进水罐1相连的进水管16、与储泥罐10相连的污泥投加管21，UASB厌氧反应器6上部通过出水管Ⅰ17连接短程硝化单元的好氧池9，好氧池9顶部出水一路通过硝化液回流管8连接UASB厌氧反应器6底部的进水管，与垃圾渗滤液原水混合，在UASB厌氧反应器6中实现反硝化脱氮，另一路通过出水管Ⅱ18连接出水罐11，好氧池9通过空气管路连接空气泵7供氧，形成好氧环境进行垃圾渗滤液的短程硝化反硝化，UASB厌氧反应器6生成的气体经排气管4连接干燥瓶收集。
本申请是使用老龄垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化过程中外加碳源的装置。所述老龄垃圾渗滤液，填埋时间在5年以上，碳氮比严重失调，氨氮浓度高，可生化性差。
进一步地，在所述UASB厌氧反应器6中投加的垃圾渗滤液处理工艺剩余污泥，即垃圾填埋厂活性污泥法产生的剩余污泥、贮泥池中需要进行处置的污泥，作为反硝化反应所需碳源，以进行剩余污泥发酵同步反硝化。
所述UASB厌氧反应器6外套置有水浴箱3，保持其内部温度维持在35±5℃。所述UASB厌氧反应器6顶部设置三相分离器5，反应产物分别通过气、固、液出口排出。所述干燥瓶14上还连接有湿式气体流量计15。
所述好氧池9中设置有曝气和搅拌装置。所述进水管16上设置进水泵2、硝化液回流管8上均设置硝化液回流泵19、污泥投加管21上设置投泥泵20；其中水泵2、硝化液回流泵19及投泥泵20均为现有外购件。
本发明在使用时，垃圾渗滤液自进水罐1由进水泵2泵入UASB厌氧反应器6底部进水，由下而上流过UASB厌氧反应器6，经其顶部设置的气、固、液三相分离器5后从反应器排出，利用恒温循环水浴箱3使UASB厌氧反应器6内部温度维持在(35±5)℃，污泥区出水，沉淀区进水，三相分离器5收集反应生成的气体，经干燥瓶14干燥后，进到湿式气体流量计15测定气体体积。
本发明装置在UASB厌氧反应器6内以厌氧消化污泥为菌源，进水罐1内添加垃圾渗滤液原液，采用好氧池9作为短程硝化单元，并安装机械搅拌器13搅拌，由空气泵7供氧，形成好氧环境，短程硝化去除垃圾渗滤液中的有机物，并使NH4 +转化为NO2 -，能够节约20％左右的曝气量和40％左右的有机碳源。
UASB厌氧反应器6作为反硝化单元，储泥罐10每隔一定时间(一般间隔24小时添加一次)向内添加浓缩剩余污泥，UASB厌氧反应器6内利用短程硝化产生的NO2 -，剩余污泥发酵过程中产生的挥发性脂肪酸(VFA)可作为强化微生物脱氮除磷的碳源，在反硝化脱氮反应的同时进行污泥的发酵反应，随后反硝化单元UASB厌氧反应器6出水进入到短程硝化单元，在好氧池9中进行短程硝化反应，最后通过硝化液回流管8进入UASB厌氧反应器6实现反硝化脱氮，该发明使得反硝化菌与产酸菌在同一反应器内存在，不仅能够减少或者避免外碳源投加，而且降低剩余污泥的处理费用，从而节约垃圾填埋场的处理成本。
剩余污泥中包含大量的有机物质(如蛋白质和多糖等)，这些有机物质在UASB厌氧反应器6中被厌氧微生物发酵利用，在污泥减量的同时获得挥发性脂肪酸(VFA)、甲烷和氢气等有利用价值的物质，其中反硝化反应所产生的N2与污泥水解酸化产生的H2、CH4，经过干燥瓶14、湿式气体流量计15后统一收集。
垃圾渗滤液原水流入过程如下：液体首先进入进水罐1对水质、水量进行调节，之后进入UASB厌氧反应器6，并将好氧池9的硝化液回流到UASB厌氧反应器6，并使UASB厌氧反应器6得到好氧池9中硝化所产生的亚硝酸盐。垃圾渗滤液和浓缩剩余污泥的直接进入又为UASB厌氧反应器6反硝化提供了充足的碳源有机物，使反硝化反应能在UASB厌氧反应器6中进行，反硝化反应的出水又可在好氧池9中进行有机物的降解。
实施例1：本发明的具体控制方法为：
本例调节好氧池9中的pH为7.0-7.5，维持有利于氨氧化菌的游离氨氮浓度在0.1-10mg/L，溶解氧浓度在0.5-1.0mg/L，使硝化反应停留在亚硝酸氮阶段，使NH4 +转化为NO2 -，并去除垃圾渗滤液中的有机物，后通过硝化液回流管8进入UASB厌氧反应器6，每隔24小时向UASB厌氧反应器6中添加含水率为92％的浓缩污泥，污泥的厌氧发酵过程中产生的挥发性脂肪酸作为微生物反硝化的碳源。
利用好氧池9进行短程硝化，利用UASB厌氧反应器6进行污泥水解发酵和反硝化脱氮，经过一个月的启动，本装置UASB厌氧反应器6的进出水水质见表1。
表1UASB厌氧反应器进出水水质表
如表1所示，本装置的UASB厌氧反应器6利用污泥水解酸化产生的挥发性脂肪酸进行生物脱氮，能够获得比较稳定的水质，节省一部分外加碳源，减少脱氮的成本，还可以减少污泥的产量，降低剩余污泥的处置费用。
实施例2：本发明的具体控制方法为：
本例调节好氧池9中的pH为7.0-7.5，维持有利于氨氧化菌的游离氨氮浓度在0.1-10mg/L，溶解氧浓度在0.5-1.0mg/L，使硝化反应停留在亚硝酸氮阶段，使NH4 +转化为NO2 -，并去除垃圾渗滤液中的有机物，后通过硝化液回流管8进入UASB厌氧反应器6，每隔24小时向UASB厌氧反应器6中添加含水率为92％的浓缩污泥，污泥的厌氧发酵过程中产生的挥发性脂肪酸作为微生物反硝化的碳源。
利用好氧池9进行短程硝化，利用UASB厌氧反应器6进行污泥水解发酵和反硝化脱氮，经过一个月的启动，本装置UASB厌氧反应器6的进出水水质见表2。
表2UASB厌氧反应器出水水质表
如表2所示，本装置的UASB厌氧反应器6利用污泥水解酸化产生的挥发性脂肪酸进行生物脱氮，能够获得比较稳定的水质，节省一部分外加碳源，减少脱氮的成本，还可以减少污泥的产量，降低剩余污泥的处置费用。
实施例3：本发明的具体控制方法为：
本例调节好氧池9中的pH为7.0-7.5，维持有利于氨氧化菌的游离氨氮浓度在0.1-10mg/L，溶解氧浓度在0.5-1.0mg/L，使硝化反应停留在亚硝酸氮阶段，使NH4 +转化为NO2 -，并去除垃圾渗滤液中的有机物，后通过硝化液回流8进入UASB厌氧反应器6，每隔24小时向UASB厌氧反应器6中添加含水率为92％的浓缩污泥，污泥的厌氧发酵过程中产生的挥发性脂肪酸作为微生物反硝化的碳源。
利用好氧池9进行短程硝化，利用UASB厌氧反应器6进行污泥水解发酵和反硝化脱氮，经过一个月的启动，本装置UASB厌氧反应器6的进出水水质见表3。
表3UASB厌氧反应器进出水水质表
如表3所示，本装置的UASB厌氧反应器6利用污泥水解酸化产生的挥发性脂肪酸进行生物脱氮，能够获得比较稳定的水质，节省一部分外加碳源，减少脱氮的成本，还可以减少污泥的产量，降低剩余污泥的处置费用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化外加碳源的装置，其特征在于：包括进水罐(1)、储泥罐(10)、反硝化单元及短程硝化单元，所述进水罐(1)内置垃圾渗滤液，储泥罐内置浓缩剩余污泥，反硝化单元的UASB厌氧反应器(6)底部连接与进水罐(1)相连的进水管、与储泥罐(10)相连的污泥投加管(21)，UASB厌氧反应器(6)上部通过出水管Ⅰ连接短程硝化单元的好氧池(9)，好氧池(9)顶部出水一路通过硝化液回流管连接UASB厌氧反应器(6)底部的进水管，与垃圾渗滤液原水混合，在UASB厌氧反应器(6)中实现反硝化脱氮，一路通过出水管Ⅱ连接出水罐(11)，好氧池(9)通过空气管路连接空气泵供氧，形成好氧环境进行垃圾渗滤液的短程硝化反硝化，UASB厌氧反应器(6)反应生成的气体经出气管连接干燥瓶收集。
2.根据权利要求1所述的种垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化外加碳源的装置，其特征在于：在所述UASB厌氧反应器(6)中投加的垃圾渗滤液处理工艺剩余污泥，作为反硝化反应所需碳源，以进行剩余污泥发酵同步反硝化。
3.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化外加碳源的装置，其特征在于：所述UASB厌氧反应器(6)外套置有水浴箱，保持其内部温度维持在(35±5)℃。
4.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化外加碳源的装置，其特征在于：所述UASB厌氧反应器(6)顶部设置三相分离器(5)，反应产物分别通过气、固、液出口排出。
5.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化外加碳源的装置，其特征在于：所述好氧池(9)中设置有曝气和搅拌装置。
6.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化外加碳源的装置，其特征在于：所述好氧池中的pH为7.0-7.5，游离氨氮浓度在0.1-10mg/L，溶解氧浓度在0.5-1.0mg/L。
7.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化外加碳源的装置，其特征在于：所述进水管上设置进水泵、硝化液回流管上设置硝化液回流泵、污泥投加管上设置投泥泵。
8.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化外加碳源的装置，其特征在于：所述干燥瓶(14)上还连接有湿式气体流量计(15)。
9.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液处理工艺污泥作为反硝化外加碳源的装置，其特征在于：所述垃圾渗滤液为填埋时间在5年以上的老龄垃圾渗滤液。
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