一種uasb-厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合生物膜處理晚期垃圾滲濾液的高效脫氮裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種UASB-厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合生物膜處理晚期垃圾滲濾液的高效脫氮裝置，屬于高氨氮低有機(jī)碳污水脫氮領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]UASB (Up-flow Anaerobic Sludge Blanket)是由荷蘭 Lettinga 教授于 1977 年開發(fā)。反應(yīng)器由底部進(jìn)水，底部有一個高濃度、高活性的污泥床，柱體內(nèi)會因水流和產(chǎn)生的氣泡的攪動作用而在污泥床上部有一個污泥懸浮層。反應(yīng)器上部有設(shè)有三相分離器，用以分離氣、液和顆粒污泥。UASB反應(yīng)器一般是應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水的處理。
[0003]晚期垃圾滲濾液具有氨氮高，C/N低的特點，且可降解有機(jī)物較少，基本上為難降解有機(jī)物。在脫氮過程中采用常規(guī)硝化反硝化工藝脫氮過程中需要補(bǔ)充大量碳源，造成處理成本增高，且會產(chǎn)生大量污泥，增加水廠運行負(fù)擔(dān)。
[0004]厭氧氨氧化工藝是一種新興的高效自養(yǎng)脫氮工藝，厭氧氨氧化菌利用氨氮和亞硝氮為基質(zhì)，并以無機(jī)碳作為碳源，以實現(xiàn)自養(yǎng)脫氮，該工藝是目前最快捷的脫氮途徑，具有節(jié)能、產(chǎn)泥量少等優(yōu)點。然而，厭氧氨氧化菌為自養(yǎng)菌，倍增時間長（Ild)，如果污泥流失則會影響處理效果。因此，厭氧氨氧化菌的污泥持留是系統(tǒng)高效運行的關(guān)鍵之一。
[0005]現(xiàn)有的厭氧氨氧化工藝有生物膜法和活性污泥法，其中活性污泥法中，顆粒污泥較絮狀污泥而言，具有沉降性好，易于持留，對不利條件抵抗性強(qiáng)等優(yōu)點。目前，已經(jīng)有許多學(xué)者培養(yǎng)出了厭氧氨氧化顆粒污泥。如王俊敏在UASB反應(yīng)器中獲得了平均粒徑為O. 73mm的厭氧氨氧化顆粒污泥。唐崇儉在高負(fù)荷運行下的EGSB反應(yīng)器中培養(yǎng)出了平均粒徑為2. 51mm的厭氧氨氧化顆粒污泥。然而在UASB反應(yīng)器中厭氧氨氧化產(chǎn)生的氮氣常常會有部分滯留于顆粒污泥內(nèi)部，從而將顆粒污泥帶至反應(yīng)器頂部增加三相分離器負(fù)荷，甚至越過三相分離器，從而造成污泥流失。生物膜法是與活性污泥法基本同時發(fā)展起來的處理工藝，具有對水量、水質(zhì)、水溫變動適應(yīng)性強(qiáng)，抗沖擊性強(qiáng)等特點。復(fù)合厭氧氨氧化顆粒污泥與生物膜可有效的減少厭氧氨氧化顆粒污泥流失，保證系統(tǒng)高效運行，實現(xiàn)高效脫氮。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是針對晚期垃圾滲濾液脫氮所存在的問題以及厭氧氨氧化工藝在UASB技術(shù)的應(yīng)用中存在的缺點，提供一種通過向UASB反應(yīng)器中引入球形填料，在反應(yīng)器底部為厭氧氨氧化顆粒污泥，上部為厭氧氨氧化生物膜的高效自養(yǎng)脫氮復(fù)合裝置。
[0007]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0008]—種UASB-厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合生物膜處理晚期垃圾滲濾液的高效脫氮裝置，其特征在于：包括進(jìn)水箱、蠕動栗、反應(yīng)器依次相連接；反應(yīng)器底部設(shè)有進(jìn)水口，中部設(shè)有溫度計，上部設(shè)有三相分離器，頂部設(shè)有出氣口和出水口，外部采用黑色軟性材料包裹以避光，反應(yīng)器設(shè)有恒溫水浴系統(tǒng)保證反應(yīng)器溫度恒定；反應(yīng)器上部有承托板，承托板至三相分離器之間用生物膜球形填料填充；反應(yīng)器下部為厭氧氨氧化顆粒污泥床。
[0009]進(jìn)一步，所述承托板位于反應(yīng)器柱體上部高度的三分之一處。
[0010]進(jìn)一步，所述生物膜球形填料的直徑為10-20cm。
[0011]本實用新型具有以下有益效果:
[0012]I)可以防止因產(chǎn)氣而導(dǎo)致污泥漂浮于反應(yīng)器上部，降低三相分離器負(fù)荷，有效的減少厭氧氨氧化顆粒污泥流失，保證系統(tǒng)高效運行。
[0013]2)無攪拌設(shè)備，利用厭氧氨氧化菌產(chǎn)生的氮氣上浮和進(jìn)水水力來攪動，反應(yīng)器內(nèi)形成污泥床，污泥懸浮層和生物膜層三個體系逐步脫氮。
[0014]3)反應(yīng)器內(nèi)復(fù)合厭氧氨氧化顆粒污泥與生物膜法可高效去除NH4+-N、N02 -N和TN，實現(xiàn)高效脫氮，處理能力強(qiáng)。
[0015]4)可實現(xiàn)厭氧氨氧化產(chǎn)生的硝態(tài)氮和部分可降解有機(jī)碳在反應(yīng)器中同步去除，實現(xiàn)晚期垃圾滲濾液高效脫氮，且節(jié)能、產(chǎn)泥量少。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型所采用的連續(xù)流試驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0017]1.進(jìn)水箱；2.蠕動栗；3.顆粒污泥床；4.生物膜球形填料；5.取樣口 ；6.溫度計；
7.反應(yīng)器柱體；8.三相分離器；9.恒溫水浴系統(tǒng)；10.出水口 ；11.承托板
[0018]圖2是承托板結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實施例和附圖對本實用新型的具體實施過程進(jìn)行進(jìn)一步闡述，但本實用新型要求保護(hù)的范圍不局限于實施例描述范圍:
[0020]本實用新型包括UASB生物反應(yīng)器柱體，上部設(shè)有三相分離器8，底部是設(shè)有進(jìn)水口，頂部設(shè)有出氣口，外部采用黑色軟性材料包裹以避光，恒溫水浴系統(tǒng)9保證反應(yīng)器溫度恒定，柱體中部設(shè)有溫度計6，位于三相分離器的柱體上設(shè)有出水口，反應(yīng)器上部三分之一處設(shè)有承托板11，承托板至三相分離器之間用生物膜球形填料4 (直徑為10-20cm)填充，填料內(nèi)部可以為組合填料、軟性填料或半軟性填料，一是形成生物膜，二是可以減少污泥因產(chǎn)氣而漂浮于反應(yīng)器上部和污泥流失。反應(yīng)器下部為厭氧氨氧化顆粒污泥床，上部為生物膜層；因水流上升和顆粒污泥產(chǎn)生的氮氣上浮會在污泥床與生物膜之間形成污泥懸浮層。所述上部球形填料的填充量為反應(yīng)器柱體高度的三分之一。本實用新型UASB-厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合生物膜反應(yīng)器運行條件為:控制溫度為25-30°C左右，HRT為1.0-2.0h，進(jìn)水pH值為 7.5-8.0，進(jìn)水 NH4+-N/N02 -N 為 1:1-1:1.5，進(jìn)水氨氮積負(fù)荷為 1.0-1.5kg/ (m3.d)，亞氮容積負(fù)荷為1.2-1.7kg/(m3.d)。
[0021]UASB-厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合生物膜反應(yīng)器如下圖1所示，反應(yīng)器高110cm，內(nèi)徑11cm，有效容積為10L，采用黑色軟性材料包裹以避光，內(nèi)上部分為直徑為1cm的球形填料，球形填料內(nèi)部為聚氨酯海綿填料，填充量為反應(yīng)器的三分之一。通過水浴循環(huán)控制溫度為25-30°C，HRT為1.2h,進(jìn)水pH值為7.5-8.0。反應(yīng)器中接種厭氧氨氧化顆粒污泥，污泥濃度MLSS為5g/L。
[0022]廢水由蠕動栗栗入反應(yīng)器底部，經(jīng)過反應(yīng)器底部的厭氧氨氧化顆粒污泥床并與之充分接觸，大部分氮素得到降解，在上升水流和產(chǎn)生的氮氣氣泡攪動下，中部形成污泥懸浮層，懸浮區(qū)上部球形生物膜層，膜層上為固、液、氣三相分離區(qū)。大部分因產(chǎn)氣而上浮的顆粒污泥被膜層截留，待氣體排出后顆粒污泥在重力作用下滑落回到污泥床，處理后的水從上部溢流出水堰經(jīng)出水管排出。
[0023] 反應(yīng)器運行的前7d進(jìn)水為無機(jī)模擬廢水，其中NH/-N濃度為50_60mg/L，NO2 -N濃度為50-70mg/L。接種ΑΝΑΜΜ0Χ菌活性較高，接種后系統(tǒng)運行的第I天其NH4+_N、N02 -N及TN去除率就已經(jīng)分別為84.86%，91.86%和75.27%，7d后則分別提高至94.96%,98.59%和79.73 %;說明在無機(jī)配水環(huán)境下該ΑΝΑΜΜ0Χ菌具有良好的脫氮性能，并能很快適應(yīng)新環(huán)境。第8天開始加入滲濾液，維持進(jìn)水氨氮和亞氮濃度不變，COD平均容積負(fù)荷為0.63kgC0D/(m3 -d)，因進(jìn)水水質(zhì)的改變，對反應(yīng)器中的ΑΝΑΜΜ0Χ菌造成一定影響，其中，NH4+-N、N02 -N及TN去除效果有所降低，分別降低至71.51%,78.77%和64.14% ;經(jīng)過7天的培養(yǎng)運行，其去除效果逐漸恢復(fù)至86.46%,98.84%和85.56%，后連續(xù)7天在高效脫氮的狀態(tài)下穩(wěn)定運行。第25天提高進(jìn)水滲濾液濃度，進(jìn)水COD平均容積負(fù)荷為1.60kgC0D/ (m3 -d)，ΑΝΑΜΜ0Χ菌活性受到抑制，NH4+-N、N02 -N及TN去除率逐漸降低，在第33天時，其去除率僅為34.45%,47.60%和37.66%，而后ΑΝΑΜΜ0Χ菌開始適應(yīng)該濃度滲濾液下的水質(zhì)，其活性逐漸恢復(fù)，到47天時，去除率恢復(fù)至70.69%,88.01%和72.62%。第48天在維持進(jìn)水氨氮及進(jìn)水滲濾液濃度不變的情況下，適當(dāng)提高亞氮的濃度，以滿足厭氧氨氧化所需的電子受體；進(jìn)水NO2 -N/NH/-N平均為1.42，稍微高于厭氧氨氧化理論比值1.32 ;此階段，NH/-N和NO2 -N出水平均濃度分別為6.09mg/L和5.97mg/L，在后10天(65_75d) NH/-N、NO2 -N和TN的平均去除率分別為96.12%,95.24%和86.66%。在接種初期，系統(tǒng)中的ΑΝΑΜΜ0Χ顆粒污泥整體呈磚紅色，且粒徑較小，運行至70天時，顆粒污泥顏色呈紅褐色。通過SEM照片可以看出，在顆粒污泥的內(nèi)部為ΑΝΑΜΜ0Χ菌，而表層有球菌、桿菌和絲狀菌附著。
【主權(quán)項】
1.一種UASB-厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合生物膜處理晚期垃圾滲濾液的高效脫氮裝置，其特征在于:包括進(jìn)水箱、蠕動栗、反應(yīng)器依次相連接；反應(yīng)器底部設(shè)有進(jìn)水口，中部設(shè)有溫度計，上部設(shè)有三相分離器，頂部設(shè)有出氣口和出水口，外部采用黑色軟性材料包裹以避光，反應(yīng)器設(shè)有恒溫水浴系統(tǒng)保證反應(yīng)器溫度恒定；反應(yīng)器上部有承托板，承托板至三相分離器之間用生物膜球形填料填充；反應(yīng)器下部為厭氧氨氧化顆粒污泥床。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種UASB-厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合生物膜處理晚期垃圾滲濾液的高效脫氮裝置，其特征在于所述承托板位于反應(yīng)器柱體上部高度的三分之一處。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種UASB-厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合生物膜處理晚期垃圾滲濾液的高效脫氮裝置，其特征在于所述生物膜球形填料的直徑為10-20cm。
【專利摘要】一種UASB-厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合生物膜處理晚期垃圾滲濾液的高效脫氮裝置，屬于高氨氮低有機(jī)碳污水脫氮領(lǐng)域。該裝置包括進(jìn)水箱、蠕動泵、反應(yīng)器依次相連接，底部是設(shè)有進(jìn)水口，中部設(shè)有溫度計，上部設(shè)有三相分離器，頂部設(shè)有出氣口和出水口，外部采用黑色軟性材料包裹以避光，恒溫水浴系統(tǒng)保證反應(yīng)器溫度恒定；反應(yīng)器柱體上部高度的三分之一處有承托板，承托板至三相分離器之間用球形填料填充，球形填料直徑為10-20cm。反應(yīng)器底部為厭氧氨氧化顆粒污泥床，上部為生物膜層。厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合生物膜法可以防止污泥因產(chǎn)氣而漂浮于反應(yīng)器上部，減輕三相分離器負(fù)荷，有效的減少厭氧氨氧化顆粒污泥流失，并實現(xiàn)高效脫氮，處理能力強(qiáng)。
【IPC分類】C02F3/28
【公開號】CN204779031
【申請?zhí)枴緾N201520365665
【發(fā)明人】李蕓, 蔡輝, 李軍, 楊宇, 陳剛, 熊向陽, 張美雪, 張彥灼, 宋薇
【申請人】中國城市建設(shè)研究院有限公司, 北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年5月31日