一种uasb-厌氧氨氧化颗粒污泥复合生物膜处理晚期垃圾渗滤液的高效脱氮装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种UASB-厌氧氨氧化颗粒污泥复合生物膜处理晚期垃圾渗滤液的高效脱氮装置，属于高氨氮低有机碳污水脱氮领域。
【背景技术】
[0002]UASB (Up-flow Anaerobic Sludge Blanket)是由荷兰 Lettinga 教授于 1977 年开发。反应器由底部进水，底部有一个高浓度、高活性的污泥床，柱体内会因水流和产生的气泡的搅动作用而在污泥床上部有一个污泥悬浮层。反应器上部有设有三相分离器，用以分离气、液和颗粒污泥。UASB反应器一般是应用于高浓度有机废水的处理。
[0003]晚期垃圾渗滤液具有氨氮高，C/N低的特点，且可降解有机物较少，基本上为难降解有机物。在脱氮过程中采用常规硝化反硝化工艺脱氮过程中需要补充大量碳源，造成处理成本增高，且会产生大量污泥，增加水厂运行负担。
[0004]厌氧氨氧化工艺是一种新兴的高效自养脱氮工艺，厌氧氨氧化菌利用氨氮和亚硝氮为基质，并以无机碳作为碳源，以实现自养脱氮，该工艺是目前最快捷的脱氮途径，具有节能、产泥量少等优点。然而，厌氧氨氧化菌为自养菌，倍增时间长（Ild)，如果污泥流失则会影响处理效果。因此，厌氧氨氧化菌的污泥持留是系统高效运行的关键之一。
[0005]现有的厌氧氨氧化工艺有生物膜法和活性污泥法，其中活性污泥法中，颗粒污泥较絮状污泥而言，具有沉降性好，易于持留，对不利条件抵抗性强等优点。目前，已经有许多学者培养出了厌氧氨氧化颗粒污泥。如王俊敏在UASB反应器中获得了平均粒径为O. 73mm的厌氧氨氧化颗粒污泥。唐崇俭在高负荷运行下的EGSB反应器中培养出了平均粒径为2. 51mm的厌氧氨氧化颗粒污泥。然而在UASB反应器中厌氧氨氧化产生的氮气常常会有部分滞留于颗粒污泥内部，从而将颗粒污泥带至反应器顶部增加三相分离器负荷，甚至越过三相分离器，从而造成污泥流失。生物膜法是与活性污泥法基本同时发展起来的处理工艺，具有对水量、水质、水温变动适应性强，抗冲击性强等特点。复合厌氧氨氧化颗粒污泥与生物膜可有效的减少厌氧氨氧化颗粒污泥流失，保证系统高效运行，实现高效脱氮。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是针对晚期垃圾渗滤液脱氮所存在的问题以及厌氧氨氧化工艺在UASB技术的应用中存在的缺点，提供一种通过向UASB反应器中引入球形填料，在反应器底部为厌氧氨氧化颗粒污泥，上部为厌氧氨氧化生物膜的高效自养脱氮复合装置。
[0007]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现：
[0008]—种UASB-厌氧氨氧化颗粒污泥复合生物膜处理晚期垃圾渗滤液的高效脱氮装置，其特征在于：包括进水箱、蠕动栗、反应器依次相连接；反应器底部设有进水口，中部设有温度计，上部设有三相分离器，顶部设有出气口和出水口，外部采用黑色软性材料包裹以避光，反应器设有恒温水浴系统保证反应器温度恒定；反应器上部有承托板，承托板至三相分离器之间用生物膜球形填料填充；反应器下部为厌氧氨氧化颗粒污泥床。
[0009]进一步，所述承托板位于反应器柱体上部高度的三分之一处。
[0010]进一步，所述生物膜球形填料的直径为10-20cm。
[0011]本实用新型具有以下有益效果:
[0012]I)可以防止因产气而导致污泥漂浮于反应器上部，降低三相分离器负荷，有效的减少厌氧氨氧化颗粒污泥流失，保证系统高效运行。
[0013]2)无搅拌设备，利用厌氧氨氧化菌产生的氮气上浮和进水水力来搅动，反应器内形成污泥床，污泥悬浮层和生物膜层三个体系逐步脱氮。
[0014]3)反应器内复合厌氧氨氧化颗粒污泥与生物膜法可高效去除NH4+-N、N02 -N和TN，实现高效脱氮，处理能力强。
[0015]4)可实现厌氧氨氧化产生的硝态氮和部分可降解有机碳在反应器中同步去除，实现晚期垃圾渗滤液高效脱氮，且节能、产泥量少。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型所采用的连续流试验装置结构示意图
[0017]1.进水箱；2.蠕动栗；3.颗粒污泥床；4.生物膜球形填料；5.取样口 ；6.温度计；
7.反应器柱体；8.三相分离器；9.恒温水浴系统；10.出水口 ；11.承托板
[0018]图2是承托板结构示意图
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例和附图对本实用新型的具体实施过程进行进一步阐述，但本实用新型要求保护的范围不局限于实施例描述范围:
[0020]本实用新型包括UASB生物反应器柱体，上部设有三相分离器8，底部是设有进水口，顶部设有出气口，外部采用黑色软性材料包裹以避光，恒温水浴系统9保证反应器温度恒定，柱体中部设有温度计6，位于三相分离器的柱体上设有出水口，反应器上部三分之一处设有承托板11，承托板至三相分离器之间用生物膜球形填料4 (直径为10-20cm)填充，填料内部可以为组合填料、软性填料或半软性填料，一是形成生物膜，二是可以减少污泥因产气而漂浮于反应器上部和污泥流失。反应器下部为厌氧氨氧化颗粒污泥床，上部为生物膜层；因水流上升和颗粒污泥产生的氮气上浮会在污泥床与生物膜之间形成污泥悬浮层。所述上部球形填料的填充量为反应器柱体高度的三分之一。本实用新型UASB-厌氧氨氧化颗粒污泥复合生物膜反应器运行条件为:控制温度为25-30°C左右，HRT为1.0-2.0h，进水pH值为 7.5-8.0，进水 NH4+-N/N02 -N 为 1:1-1:1.5，进水氨氮积负荷为 1.0-1.5kg/ (m3.d)，亚氮容积负荷为1.2-1.7kg/(m3.d)。
[0021]UASB-厌氧氨氧化颗粒污泥复合生物膜反应器如下图1所示，反应器高110cm，内径11cm，有效容积为10L，采用黑色软性材料包裹以避光，内上部分为直径为1cm的球形填料，球形填料内部为聚氨酯海绵填料，填充量为反应器的三分之一。通过水浴循环控制温度为25-30°C，HRT为1.2h,进水pH值为7.5-8.0。反应器中接种厌氧氨氧化颗粒污泥，污泥浓度MLSS为5g/L。
[0022]废水由蠕动栗栗入反应器底部，经过反应器底部的厌氧氨氧化颗粒污泥床并与之充分接触，大部分氮素得到降解，在上升水流和产生的氮气气泡搅动下，中部形成污泥悬浮层，悬浮区上部球形生物膜层，膜层上为固、液、气三相分离区。大部分因产气而上浮的颗粒污泥被膜层截留，待气体排出后颗粒污泥在重力作用下滑落回到污泥床，处理后的水从上部溢流出水堰经出水管排出。
[0023] 反应器运行的前7d进水为无机模拟废水，其中NH/-N浓度为50_60mg/L，NO2 -N浓度为50-70mg/L。接种ΑΝΑΜΜ0Χ菌活性较高，接种后系统运行的第I天其NH4+_N、N02 -N及TN去除率就已经分别为84.86%，91.86%和75.27%，7d后则分别提高至94.96%,98.59%和79.73 %;说明在无机配水环境下该ΑΝΑΜΜ0Χ菌具有良好的脱氮性能，并能很快适应新环境。第8天开始加入渗滤液，维持进水氨氮和亚氮浓度不变，COD平均容积负荷为0.63kgC0D/(m3 -d)，因进水水质的改变，对反应器中的ΑΝΑΜΜ0Χ菌造成一定影响，其中，NH4+-N、N02 -N及TN去除效果有所降低，分别降低至71.51%,78.77%和64.14% ;经过7天的培养运行，其去除效果逐渐恢复至86.46%,98.84%和85.56%，后连续7天在高效脱氮的状态下稳定运行。第25天提高进水渗滤液浓度，进水COD平均容积负荷为1.60kgC0D/ (m3 -d)，ΑΝΑΜΜ0Χ菌活性受到抑制，NH4+-N、N02 -N及TN去除率逐渐降低，在第33天时，其去除率仅为34.45%,47.60%和37.66%，而后ΑΝΑΜΜ0Χ菌开始适应该浓度渗滤液下的水质，其活性逐渐恢复，到47天时，去除率恢复至70.69%,88.01%和72.62%。第48天在维持进水氨氮及进水渗滤液浓度不变的情况下，适当提高亚氮的浓度，以满足厌氧氨氧化所需的电子受体；进水NO2 -N/NH/-N平均为1.42，稍微高于厌氧氨氧化理论比值1.32 ;此阶段，NH/-N和NO2 -N出水平均浓度分别为6.09mg/L和5.97mg/L，在后10天(65_75d) NH/-N、NO2 -N和TN的平均去除率分别为96.12%,95.24%和86.66%。在接种初期，系统中的ΑΝΑΜΜ0Χ颗粒污泥整体呈砖红色，且粒径较小，运行至70天时，颗粒污泥颜色呈红褐色。通过SEM照片可以看出，在颗粒污泥的内部为ΑΝΑΜΜ0Χ菌，而表层有球菌、杆菌和丝状菌附着。
【主权项】
1.一种UASB-厌氧氨氧化颗粒污泥复合生物膜处理晚期垃圾渗滤液的高效脱氮装置，其特征在于:包括进水箱、蠕动栗、反应器依次相连接；反应器底部设有进水口，中部设有温度计，上部设有三相分离器，顶部设有出气口和出水口，外部采用黑色软性材料包裹以避光，反应器设有恒温水浴系统保证反应器温度恒定；反应器上部有承托板，承托板至三相分离器之间用生物膜球形填料填充；反应器下部为厌氧氨氧化颗粒污泥床。2.根据权利要求1所述的一种UASB-厌氧氨氧化颗粒污泥复合生物膜处理晚期垃圾渗滤液的高效脱氮装置，其特征在于所述承托板位于反应器柱体上部高度的三分之一处。3.根据权利要求1所述的一种UASB-厌氧氨氧化颗粒污泥复合生物膜处理晚期垃圾渗滤液的高效脱氮装置，其特征在于所述生物膜球形填料的直径为10-20cm。
【专利摘要】一种UASB-厌氧氨氧化颗粒污泥复合生物膜处理晚期垃圾渗滤液的高效脱氮装置，属于高氨氮低有机碳污水脱氮领域。该装置包括进水箱、蠕动泵、反应器依次相连接，底部是设有进水口，中部设有温度计，上部设有三相分离器，顶部设有出气口和出水口，外部采用黑色软性材料包裹以避光，恒温水浴系统保证反应器温度恒定；反应器柱体上部高度的三分之一处有承托板，承托板至三相分离器之间用球形填料填充，球形填料直径为10-20cm。反应器底部为厌氧氨氧化颗粒污泥床，上部为生物膜层。厌氧氨氧化颗粒污泥复合生物膜法可以防止污泥因产气而漂浮于反应器上部，减轻三相分离器负荷，有效的减少厌氧氨氧化颗粒污泥流失，并实现高效脱氮，处理能力强。
【IPC分类】C02F3/28
【公开号】CN204779031
【申请号】CN201520365665
【发明人】李芸, 蔡辉, 李军, 杨宇, 陈刚, 熊向阳, 张美雪, 张彦灼, 宋薇
【申请人】中国城市建设研究院有限公司, 北京工业大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年5月31日