专利名称：垃圾渗滤液的氨氮处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种垃圾处理设备，尤其是涉及一种基于膜生物反应器(Membrance bioreactor，简称MBR)的垃圾渗滤液的氨氮处理装置。
背景技术：
城市垃圾填埋场排出的渗滤液中含高浓度的氨氮，由于高浓度的氨氮对微生物具有抑制 作用，严重影响渗滤液生化处理系统的正常运行，直接导致处理出水不达标，因此垃圾渗滤 液的氨氮生物脱除技术已成为环保领域中的研究热点。
氨氮处理方法可以分为物化法和生化联合法。目前常用的氨氮物化控制技术主要包括空 气吹脱法、磷酸铵镁沉淀法、选择性离子法和Fenton氧化法等。采用物化法去除垃圾渗滤液 中的氨氮速度快，效果好，但是物化法往往需要消耗化学药剂，费用较高，同时还容易产生 二次污染；与物化法相比，生化法可以去除废水中绝大多数有机物、氰化物、氨氮等污染物， 具有污染物去除范围广、运行管理方便和运行费用低等优点。
生物脱氮过程可分为硝化反应(Nitrification)阶段和反硝化反应(De-nitrification)阶段。 硝化反应是在有氧条件下将氨氮转化为硝酸态氮的过程，它包括两个反应步骤(1)亚硝化 反应，氨氮在亚硝酸菌作用下首先氧化为亚硝酸态氮；(2)硝化反应，亚硝酸态氮在硝酸菌 作用下进一步氧化为硝酸态氮；其反应式如下
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由于硝化反应需要消耗大量的碱度，当污水中氨氮负荷过高时，碱度不足将导致装置中 硝化污泥混合液的pH值降至6.5以下，偏离硝化菌生长代谢的适宜pH值，表现为硝化活性 降低，硝化反应速率下降。目前，补充碱度的方式主要是投加NaHC03或NaOH,这无疑增加 了运行成本与管理的难度。
海产废弃牡蛎壳中含有丰富的CaC03，它可以代替NaHC03或NaOH为硝化提供碱度。 在牡蛎壳的溶出实验中发现，贝壳中含有丰富的CaC03，可在弱酸性条件下逐渐溶出，通过 结合水中的H+而游离出OH';如将海产废弃牡蛎壳作为缺氧生物滤池的填料，即克服了出水 的pH值低下问题，又实现了废弃牡蛎壳的处置。好氧膜生物反应器是直接将膜组件安装在曝气池内，可使污染物的生物转化和活性污泥 与处理水的分离两个过程同时进行的反应装置。它既克服了传统活性污泥法本身的一些不可 避免的弊病，同时又具有占地少、处理率高、运行管理方便、混合液浓度卨，泥龄长、剩余 污泥少、出水无悬浮固体与病菌等优点。
2004年任鹤云等(任鹤云，李月中等.MBR法处理垃圾渗滤液工程实例[J].给水排水，2004， 30 (10): 36-38)报道了有关MBR法处理垃圾渗滤液工程实例。
2006年本申请的发明人熊小京等(熊小京，简海霞.A/A/0-MBR组合工艺处理垃圾渗滤 液中操作参数对降解特性的影响[J].现代化工，2006,26(z2): 85-87)报道了A/A/0-MBR组合工 艺处理垃圾渗滤液中操作参数对降解特性的影响。2008年发明人熊小京等(熊小京，申茜， 王新红，李博.缺氧/好氧牡蛎壳生物滤池的氮磷去除性能研究[J].环境科学与技术.2008， 31 (12B): 76-79)又报道缺氧/好氧牡蛎壳生物滤池的氮磷去除性能研究。
2007年申欢等(申欢，金奇庭等.水解/好氧MBR组合工艺处理非稳定期垃圾渗滤液[J]. 中国给水排水，2007， 23(15): 82-85)报道了水解/好氧MBR组合工艺处理非稳定期垃圾渗 滤液。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于膜生物反应器的垃圾渗滤液的氨氮处理装置。
本发明设有反应池、承托板、复合膜-布袋组件、布水管、布气管、排泥室和排泥阀；承 托板设于反应池下部，复合膜-布袋组件设于承托板上，复合膜-布袋组件设有无纺布袋和导 流板，无纺布袋内填充有牡蛎壳颗粒，无纺布袋两侧分别设有膜片，导流板置于膜片外侧； 布气管设于承托板上方及膜片下方，布气管接曝气机，曝气机将空气送入布气管；布水管位 于承托板下方，布水管外接进水管；排泥阔位于排泥室底部。
反应池的反应池体可采用有机玻璃池体，牡蛎壳颗粒的粒径最好为0.5 1.0mm，出水靠 蠕动泵经膜片抽出。
所述膜片最好采用平板膜片。
本发明由于釆用废弃牡蛎壳作为碱度剂，牡蛎壳经充分破碎后装入无纺布袋内，与平板 膜片及导流板组装成复合膜-布袋组件，并安装在反应池体内，因此本发明特别适用于含高浓 度氨氮的垃圾渗滤液的处理，保证在长期运行过程中，反应池体内的pH始终稳定在适合硝 化菌生长代谢的范围，与普通的MBR相比，具有结构紧凑，硝化活性强氨氮去除率高、制 造及运行成本低、社会效益好等优点。
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的无纺布袋结构示意图。
图3为图2的侧视结构示意图。
图4为图2的俯视结构示意图。
图5为本发明实施例的承托板结构示意图。
图6为本发明实施例的平板膜片结构示意图。
图7为本发明实施例的布水管结构示意图。
图8为本发明实施例的布气管结构示意图。
图9为本发明实施例不同进水氨氮浓度时硝化效果比较图。在图9中，横坐标为时间time (d)，纵坐标为氮浓度nitrogen(mg/L);令为进水氨氮，口为出水氨氮，A为亚硝氮，*为硝氮。
图IO为本发明实施例牡蛎壳溶解的钙离子浓度和pH值的时间变化图。在图9中，横坐 标为时间time(d)，左纵坐标为钙离子浓度Ca+(mg/L)，右纵坐标为pH; B为出水钙离子浓
度，A为出水pH。
具体实施例方式
如图1 8所示，本发明设有反应池12、承托板5、复合膜-布袋组件9、布水管13、布 气管6、排泥室16和排泥阀7。承托板5设于反应池12的下部，复合膜-布袋组件9设于承 托板5上，复合膜-布袋组件9设有无纺布袋10和导流板14，无纺布袋10内填充有牡蛎壳颗 粒，无纺布袋10的两侧分别设有平板膜片4，导流板14置于膜片4外侧。布气管6设于承 托板5的上方及膜片下方，布气管6接曝气机11，曝气机11将空气送入布气管6。布水管 13位于承托板5的下方，布水管13外接进水管；排泥阀7位于排泥室16底部。
反应池12的反应池体可采用有机玻璃池体，牡蛎壳颗粒的粒径为0.5 1.0mm，出水靠 蠕动泵经膜片抽出。
工作时，蠕动泵2将原水槽1中的垃圾渗沥液经阀门3和布水管13送入反应池12内， 曝气机11将空气经布气管6分散，送入反应池12内，气体首先进入复合膜-布袋组件9的下 部，上升至复合膜-布袋组件9的上部，部分气体直接冲出液面，部分气体在导流板14的环 流作用下带入池壁与复合膜-布袋组件9外侧间隙；气液环流可使从无纺布袋10内溶出的牡 蛎壳颗粒在池内充分分散，并为微生物生长和降解供氧。处理水由蠕动泵15的作用下通过平 板膜片4抽出。剩余污泥通过排泥室16底部的排泥阀7排出。装置开始使用时，将取自城市污水厂曝气池活性污泥作为种污泥装入反应池12内，再按稀释倍率由高到低阶段提高进水垃 圾渗沥液浓度，连续通水运行操作，待活性污泥的硝化活性基本能稳定在氨氮去除率为80% 以上时，即为启动成功。
反应池12长300 mm，宽200 mm，高500mm;排泥室16长300 mm，宽200 mm，高 lOOmm，排泥室16的侧面与水平面成45。，制作材料为8 mm厚的有机玻璃。复合膜-布袋组 件9由无纺布袋10、平板膜片4和导流板14构成，无纺布袋10采用高强耐腐蚀合成纤维布， 由长303mm，宽212mm，厚8mm的聚丙烯框架支撑，空隙填充牡蛎壳颗粒。平板膜片4为 日本KUBOTA制的聚丙烯平板膜，尺寸为0.303mx0.212m，表面积为0.1285 m2，孔径为0.1 0.4nm;导流板14为长303mm，宽212mm，厚6mm的有机玻璃板。承托板材质为有机玻璃， 长为300mm，宽为200mm,厚度为10mm。布水管13在承托板5的下端，为一内径8mm的 不锈钢短管，并在距承托板2cm处，沿水平方向镶入反应池12，沿布水管每隔15mm的长度， 于截面的向下45。方向开出直径为3mm的布水孔(参见图7中的布水管)。布水管13经直径 为10mm的塑料软管与蠕动泵2相连接。垃圾渗沥液由蠕动泵2经布水管13均匀送入反应池 12下部。布气管6为内径8mm的U型管，安置于承托板上方的30mm处，并沿水平方向从 正面镶入反应池12， U型管的分管距为86mm，每根分管上每隔15mm，于管截面的向下45。 方向开出直径为3mm的布气孔(见图8中的布气管)。布气管6通过直径为10mm的塑料软管 经阀门8与曝气机11连接。排泥室16位于生化反应池12的底部，其底部设排泥阀7，反应 池12产生的剩余污泥沉积于此，并通过排泥阀7排出MBR槽体。膜片上端的出口与蠕动泵 之间用直径为6m的塑料软管连接，处理水通过平板膜片4经蠕动泵15抽出。
如图9给出了本发明在处理进水氨氮浓度分别为300 330mg/L、 380 450mg/L、 550 600mg/L的垃圾渗沥液时的氨氮去除特性。当进水氨氮浓度为300 330mg/L时，滤池出水中 氨氮浓度在30 70mg/L，对氨氮的去除率达到70%以上；当氨氮浓度升高至380 450mg/L 时，出水氨氮浓度小于40mg/L，氨氮的去除率为90%左右，在氨氮浓度为550 600mg/L时， 氨氮的去除率降为80 85%。由此可见，本发明对于较低浓度的垃圾渗沥液具有较高的氨氮 去除能力，而且对于高浓度垃圾渗沥液仍显现出很好的硝化特性。
由于硝化菌每降解l.Og的NH/-N需要消耗7.14g的碱度(以CaC03计)，即每降解lg 的NH/-N需要消耗大约7.14g的牡蛎壳，因此可由氨氮的降解量求出牡蛎壳的消耗量。
当进水氨氮浓度为300 330mg/L时，氨氮去除率为70%。其降解理论上需要1509 1649mg/L的碱度，氨氮浓度为380 450mg/L、氨氮去除率90%时，其理论碱度需要量为 2570mg/L，而氨氮浓度升至550 600mg/L、氨氮去除率降至80 85%时，其理论碱度需要量为3400mg/L左右。图10显示了进水氨氮浓度分别为300 330mg/L、 380 450mg/L、 550 600mg/L时牡蛎壳溶解的钙离子浓度和pH值的变化情况。当氨氮浓度分别为300 330mg/L、 380 450mg/L、550 600mg/L时，牡蛎壳溶解为硝化提供的碱度分别为300、700与1000mg/L 左右(如表l所示)。在已知进出水氨氮浓度及流量的情况下，可算出每天所消耗牡蛎壳的重 量。当流量为8L/d，进水氨氮浓度为300mg/L时，完全降解氨氮所需CaC03理论量为17g/d， 可算出每天牡蛎壳的溶出量为3.4g/d。
表1为本发明实施例在不同进水氨氮浓度时牡蛎壳供应碱度与硝化所需碱度关系图
进水NH4+-N硝化率硝化消耗碱度进水碱度牡蛎壳提供碱度
(mg/L)(%)(mg/L)(mg/L)(mg/L)
300 3307015001200300
380 4509025701800700
550 60080 85340024001000
近年来，海产养殖业的发展带来的大量固体废弃物一牡蛎壳，已经越来越成为困扰我国 东南沿海的环境问题。大量废弃牡蛎壳的堆放不仅占用了沿海的农业用地，而且容易散发臭 味，孳生蚊蝇，影响周围生态环境。因此，本发明的应用将为牡蛎壳的再利用，实现"变废为 宝"，开辟一条新的途径。同时，本发明为硝化反应寻找到一种经济、适用的碱度供应剂，由
于硝化反应过程中产生的H+，当它积累到一定程度时，会引起反应装置中的pH值迅速降低， 容易对硝化产生抑制。对于硝化需要碱度补充的问题目前主要通过投加NaHC03或NaOH来 解决，这大大增加了废水生化脱氮工艺的运行管理成本。而牡蛎壳中含有的大量CaC03可以 在酸性条件下溶解，因此能为硝化反应提供碱度。
权利要求
1.垃圾渗滤液的氨氮处理装置，其特征在于设有反应池、承托板、复合膜-布袋组件、布水管、布气管、排泥室和排泥阀；承托板设于反应池下部，复合膜-布袋组件设于承托板上，复合膜-布袋组件设有无纺布袋和导流板，无纺布袋内填充有牡蛎壳颗粒，无纺布袋两侧分别设有膜片，导流板置于膜片外侧；布气管设于承托板上方及膜片下方，布气管接曝气机，曝气机将空气送入布气管；布水管位于承托板下方，布水管外接进水管；排泥阀位于排泥室底部。
2. 如权利要求1所述的垃圾渗滤液的氨氮处理装置，其特征在于反应池的反应池体为有机玻璃池体。
3. 如权利要求1所述的垃圾渗滤液的氨氮处理装置，其特征在于牡蛎壳颗粒的粒径为0.5 1.0mm。
4. 如权利要求1所述的垃圾渗滤液的氨氮处理装置，其特征在于所述膜片为平板膜片。
全文摘要
垃圾渗滤液的氨氮处理装置，涉及一种垃圾处理设备，尤其是涉及一种基于膜生物反应器的垃圾渗滤液的氨氮处理装置。提供一种基于膜生物反应器的垃圾渗滤液的氨氮处理装置。设有反应池、承托板、复合膜-布袋组件、布水管、布气管、排泥室和排泥阀；承托板设于反应池下部，复合膜-布袋组件设于承托板上，复合膜-布袋组件设有无纺布袋和导流板，无纺布袋内填充有牡蛎壳颗粒，无纺布袋两侧分别设有膜片，导流板置于膜片外侧；布气管设于承托板上方及膜片下方，布气管接曝气机，曝气机将空气送入布气管；布水管位于承托板下方，布水管外接进水管；排泥阀位于排泥室底部。
文档编号C02F3/10GK101549904SQ20091011179
公开日2009年10月7日 申请日期2009年5月16日 优先权日2009年5月16日
发明者贵 严, 欧阳通, 熊小京, 郑天凌 申请人:厦门大学