單級缺氧/厭氧uasb-a/o工藝處理高氨氮滲濾液實驗裝置的製作方法

2023-05-29 15:23:46

專利名稱：單級缺氧/厭氧uasb-a/o工藝處理高氨氮滲濾液實驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於汙水生物處理技術領域。
背景技術：
隨著城市化進程的加快，城鎮數目不斷增加，城市規模日益擴大，人口急劇增長， 導致城市固體廢棄物大幅度提高。填埋作為一種城市固體廢棄物處理方式已被國內外廣泛 採用，目前我國有90%左右的城市固體廢棄物是用填埋法處理的。填埋法的最大弊端就是 產生嚴重的二次汙染源滲濾液。滲濾液因具有成份複雜、水質水量變化大、有機物和氨氮濃 度高、營養元素比例失調等水質特點，給其處理帶來較大困難。研究發現，生物處理可有效 去除滲濾液中有機物和氨氮且較經濟，因此被廣泛應用。生物處理法大致分為厭氧處理法與好氧處理法兩類。厭氧處理法具有能耗低、運 行費用低、汙泥產量少、工藝穩定、有機負荷高等優點，但其出水COD和BOD5較高，往往達不 到排放標準，宜做高濃度有機廢水的預處理單元；好氧處理法能較好的去除有機物和氨氮， 出水可達到排放標準，但其動力消耗大，運行費用較高，宜做高濃度有機廢水的後續處理單兀。由上述兩種處理方法的優缺點及滲濾液的水質特點可知，採用厭氧_好氧組合工 藝處理滲濾液具有一定的可行性且實際應用意義較大。

實用新型內容針對高濃度有機物及高氨氮滲濾液難處理的問題，本實用新型提出了單級缺氧/ 厭氧UASB-A/0工藝處理高氨氮滲濾液實驗裝置，主要是為了實現滲濾液中可生物降解有 機物和氨氮的高效、深度去除。本實用新型提供的單級缺氧/厭氧UASB-A/0工藝處理高氨氮滲濾液實驗裝置主 要由一體化水箱A、缺氧/厭氧UASB反應器B、中間水箱C、A/0反應器D、二沉池E順序串 聯組成。其中，一體化水箱A由原滲濾液區1和硝化液回流區2組成，缺氧/厭氧UASB反 應器B設有內循環回流管10，A/0反應器D缺氧反應區設有攪拌器22，好氧反應區設有曝 氣裝置，二沉池E和一體化水箱A中的硝化液回流區2設有硝化液回流管36。—體化水箱A中的原滲濾液區1、硝化液回流區2分別通過滲濾液進水管5和硝化 液進水管8與缺氧/厭氧UASB反應器B底部進水口相連，缺氧/厭氧UASB反應器B內置 三相分離器12、導氣管13，頂部導氣閥14、導氣管13與外置鹼液吸收瓶15相連，鹼液吸收 瓶15與氣體流量計16相連。缺氧/厭氧UASB反應器B側壁上的內循環出水口與其底部 進水口通過內循環回流管10相連，UASB出水管18連接至中間水箱C。A/0反應器D分為 缺氧反應區和好氧反應區並分別安裝攪拌器22和曝氣裝置。缺氧反應區通過A/0進水管 20和汙泥回流管34分別與中間水箱C出水口和二沉池E底部相連，好氧反應區通過氣體管 29與氣泵31相連，A/0出水管32連接至二沉池E。二沉池E通過硝化液回流管36與一體 化水箱A中的硝化液回流區2相連。
3[0008]本實用新型的工作原理採用單級缺氧/厭氧UASB反應器通過反硝化作用和產甲 烷作用降解大部分有機物，反硝化作用主要是通過反硝化菌以有機物為電子供體將NOx--N 還原成N2 ；產甲烷作用是在厭氧條件下通過產甲烷菌將有機物氧化CH4、H2O和C02。缺氧/ 厭氧UASB反應器出水中剩餘有機物在後續A/0反應器中得到進一步去除。滲濾液中的氨 氮在A/0反應器好氧反應區被硝化細菌氧化為NOx--N,而後分別通過汙泥回流和硝化液回 流在A/0反應器缺氧反應區和缺氧/厭氧UASB反應器內進行反硝化作用，完成氮的去除。本實用新型具有以下優點(1)滲濾液中大部分有機物在缺氧/厭氧UASB反應器內去除，COD去除率可達 80. 1%，大大減輕了後續A/0反應器的有機負荷，實現了有機物的高效、深度去除。同時經 系統處理後的硝化液回流到缺氧/厭氧UASB反應器內並獲得較高的反硝化率，進一步提高 了系統對TN的去除率。(2)滲濾液的鹼度以及缺氧/厭氧UASB反應器、A/0反應器缺氧反應區反硝化作 用產生的鹼度可用來補償A/0反應器好氧反應區硝化過程所需的鹼度，進而節省A/0反應 器硝化過程的投鹼量。(3)採用硝化液回流的方式既對滲濾液有一定的稀釋作用，又可以利用滲濾液中 豐富的有機碳源，在缺氧/厭氧UASB反應器中實現徹底反硝化和有機物的降解。

圖1是單級缺氧/厭氧UASB-A/0工藝處理高氨氮滲濾液實驗裝置示意圖；圖2是COD在單級缺氧/厭氧UASB-A/0系統內的變化規律；圖3是NH4+-N在單級缺氧/厭氧UASB-A/0系統內的變化規律。圖 1 中A- 一體化水箱1-原滲濾液區、2-硝化液回流區；B-缺氧/厭氧UASB反應器3_滲濾液出水閥、4_滲濾液進水泵、5_滲濾液進水 管、6-硝化液出水閥、7-硝化液進水泵、8-硝化液進水管、9-內循環出水閥、10-內循環回流 管、11-內循環泵、12-三相分離器、13-導氣管、14-頂部導氣閥、15-鹼液吸收瓶、16-氣體 流量計、17-UASB出水閥、18-UASB出水管；C-中間水箱19_中間水箱出水閥；D-A/0反應器20-A/0進水管、21-A/0進水泵、22-攪拌器、29-氣體管、31-氣泵、 32-A/0出水管；E- 二沉池33_汙泥回流閥、34-汙泥回流管、35-汙泥回流泵、36-硝化液回流管、 37-硝化液回流泵、38-硝化液回流閥；
具體實施方式
試驗所用滲濾液取自北京六裡屯垃圾填埋場，呈深黑色、粘稠、有惡臭，其水質為 pH 7. 1 8. 5 ；COD 4785 8091mg/L ；TN 1600 2489. 5mg/L ；NH/-N1426. 9 2360mg/L ； NOf-N 2. 6 9. 6mg/L ；Ν02:Ν 1. 0 2. 6mg/L ；TS 15800mg/L ；色度 500 750，深褐色；臭 味4級。試驗裝置如圖1所示，原水箱由不鏽鋼製成，外裹敷保溫材料，容積為50L。水浴 加熱區直徑為150mm，容積為10L。主體反應器缺氧/厭氧UASB和A/0由有機玻璃製成，其中缺氧/厭氧UASB反應器上部分內徑、外徑和高度分別為70mm、80mm、400mm，下部分內徑、 外徑和高度分別為40mm、50mm、1000mm，上下部分由50mm高的圓臺形有機玻璃管連接，有效 容積為3L ；A/0反應器分成5個格室，第1格室缺氧運行，後4個格室好氧運行，有效容積 為10L。缺氧/厭氧UASB反應器內溫度由溫控裝置控制(30 士 2)°C，A/0反應器在室溫下 運行。缺氧/厭氧UASB反應器接種的厭氧顆粒汙泥取自某啤酒汙水處理廠，接種汙泥量為 62. 5g。A/0反應器接種的活性汙泥取自本實驗室其他課題組處理生活汙水的活性汙泥反應 器，MLSS = 3000mg/L, VSS = 2345mg/L。馴化期間，通過增加進水流量提高氨氮濃度，逐步 培養適宜降解滲濾液的「成熟」活性汙泥。由於滲濾液成份複雜且有毒物質含量較多，汙泥 增長較慢，故運行期間整個系統不排泥。採用上述裝置的滲濾液處理工藝，其步驟包括(1)滲濾液和硝化液分別通過滲濾液進水泵4和硝化液進水泵7按照1 3比例 混合進入缺氧/厭氧UASB反應器B。缺氧/厭氧UASB反應器B內的反硝化菌利用滲濾液 中豐富的有機物作為碳源將硝化液中的NOx--N還原成N2，同時厭氧產甲烷菌進行厭氧產甲 烷反應，將有機物氧化為CH4、H2O和C02。反應產生的混合氣體依次通過三相分離器12、導 氣管13和鹼液吸收瓶15被排入大氣。(2)當混合液充滿缺氧/厭氧UASB反應器B時，打開內循環出水閥9，使其經過內 循環泵11進入缺氧/厭氧UASB反應器B的進水口，進行內循環。同時排出的上清液通過 UASB出水管18依靠重力作用流入中間水箱C。(3)中間水箱C的混合液通過A/0進水泵21進入A/0反應器D缺氧反應區，啟動 攪拌器22，進行反硝化反應；反應後的混合液進入好氧反應區，啟動氣泵31曝氣，進行硝化 反應。(4)硝化反應結束後，A/0反應器D內的混合液進入二沉池E進行泥水分離，分離 後的上清液通過硝化液回流泵37進入一體化水箱A中的硝化液回流區2，同時沉降性好的 汙泥通過汙泥回流泵35從二沉池E底部回流到A/0反應器D缺氧反應區。具體運行過程如下打開滲濾液出水閥3和硝化液出水閥6，啟動滲濾液進水泵4和硝化液進水泵7， 將一體化水箱A中的滲濾液和硝化液按照1 3比例混合進入缺氧/厭氧UASB反應器B， 進行缺氧反硝化反應和厭氧產甲烷反應，使混合液中的有機物得到充分降解。反應結束後， 產生的混合氣體經三相分離器12的分離，通過導氣管13進入鹼液吸收瓶15，去除CO2後排 放至大氣。當混合液充滿缺氧/厭氧UASB反應器B後，打開內循環出水閥9，啟動內循環泵 11，進行缺氧/厭氧UASB反應器B的內循環。同時排出的上清液通過UASB出水管18流入 中間水箱C。打開中間水箱出水閥19，啟動A/0進水泵21，使混合液流入A/0反應器D的 缺氧反應區，啟動攪拌器22，進行反硝化反應；反應後的混合液進入好氧反應區，啟動氣泵 31，進行硝化反應。硝化反應結束後的混合液經A/0出水管32進入二沉池E進行泥水分離。 打開硝化液回流閥38和汙泥回流閥33，啟動硝化液回流泵37和汙泥回流泵35，將分離後 的上清液回流到一體化水箱A中的硝化液回流區2，進行下一周期的反應，同時將沉降性好 的汙泥從二沉池E底部回流到A/0反應器D缺氧反應區，進行反硝化反應。應用實例試驗以某垃圾填埋場實際滲濾液為研究對象，經過89d的運行，獲得了穩定的工
5藝性能。在系統進水COD濃度為5088 809 lmg/L範圍內時，最終出水COD濃度小於600mg/ L，去除率在91. 5%左右，實現了有機物的高效、深度去除。整個試驗期間缺氧/厭氧UASB-A/0系統維持了穩定的氨氮去除率。在平均進水 NH/-N濃度為1981mg/L的條件下，出水平均值為17. 7mg/L，去除率為99. 1%，實現了氨氮 的深度去除。
權利要求一種單級缺氧/厭氧UASB A/O工藝處理高氨氮滲濾液實驗裝置，其特徵在於由一體化水箱(A)、缺氧/厭氧UASB反應器(B)、中間水箱(C)、A/O反應器(D)、二沉池(E)順序串聯組成；其中，一體化水箱(A)由原滲濾液區(1)和硝化液回流區(2)組成，缺氧/厭氧UASB反應器(B)設有內循環回流管(10)，A/O反應器(D)缺氧反應區設有攪拌器(22)，好氧反應區設有曝氣裝置，二沉池(E)和一體化水箱(A)中的硝化液回流區(2)設有硝化液回流管(36)；一體化水箱(A)中的原滲濾液區(1)、硝化液回流區(2)分別通過滲濾液進水管(5)和硝化液進水管(8)與缺氧/厭氧UASB反應器(B)底部進水口相連，缺氧/厭氧UASB反應器(B)內置三相分離器(12)、導氣管(13)，頂部導氣閥(14)、導氣管(13)與外置鹼液吸收瓶(15)相連，鹼液吸收瓶(15)與氣體流量計(16)相連；缺氧/厭氧UASB反應器(B)側壁上的內循環出水口與其底部進水口通過內循環回流管(10)相連，UASB出水管(18)連接至中間水箱(C)；A/O反應器(D)分為缺氧反應區和好氧反應區並分別安裝攪拌器(22)和曝氣裝置；缺氧反應區通過A/O進水管(20)和汙泥回流管(34)分別與中間水箱(C)出水口和二沉池(E)底部相連，好氧反應區通過氣體管(29)與氣泵(31)相連，A/O出水管(32)連接至二沉池(E)；二沉池(E)通過硝化液回流管(36)與一體化水箱(A)中的硝化液回流區(2)相連。
專利摘要單級缺氧/厭氧UASB-A/O工藝處理高氨氮滲濾液實驗裝置屬於汙水生物處理技術領域。滲濾液是一種成份非常複雜的高濃度有機廢水，高氨氮和高有機物等水質特徵為其處理帶來困難。本實用新型主要由一體化水箱(A)、缺氧/厭氧UASB反應器(B)、中間水箱(C)、A/O反應器(D)、二沉池(E)順序串聯組成。其中，一體化水箱(A)由原滲濾液區(1)和硝化液回流區(2)組成，缺氧/厭氧UASB反應器(B)設有內循環系統，A/O反應器(D)缺氧反應區安裝攪拌器(22)，好氧反應區與氣泵(31)相連，並通過汙泥回流泵(35)與二沉池(E)底部相連，二沉池(E)與一體化水箱(A)中的硝化液回流區(2)相連。本實用新型通過生物方法實現滲濾液中有機物和氨氮的高效、深度去除，節省運行費用。
文檔編號C02F3/30GK201753302SQ201020291428
公開日2011年3月2日 申請日期2010年8月13日 優先權日2010年8月13日
發明者王凱, 王淑瑩, 王燕 申請人:北京工業大學