申请日2017.12.11
公开(公告)日2018.03.27
IPC分类号C02F3/00; C02F3/34; C02F3/30; C02F103/06
摘要
本发明提供了一种垃圾渗沥液的处理装置，该装置通过管路由微生物电解池反应器、缺氧反硝化反应器、短程硝化反应器和厌氧氨氧化反应器四个处理单元依次串联而成：微生物电解池反应器设有垃圾渗沥液进水端和出水端，微生物电解池反应器的出水端与缺氧反硝化反应器进水端相连;缺氧反硝化反应器的出水端与短程硝化反应器的进水端相连;短程硝化反应器的出水端与厌氧氨氧化反应器的进水端相连，厌氧氨氧化反应器的出水端与外排口或者下级处理单元相连。该处理装置可以高效去除垃圾渗沥液的有机污染物并高效脱氮，使处理后的垃圾渗沥液可以稳定达标。此外，使用本发明的装置在处理垃圾渗沥液的过程中，还能够节省运行能耗和后期污泥的处理成本。
翻译权利要求书
1.一种垃圾渗滤液的处理装置，其特征在于，所述装置通过管路由微生物电解池反应器(1)、缺氧反硝化反应器(2)、短程硝化反应器(3)和厌氧氨氧化反应器(4)四个处理单元依次串联而成：
微生物电解池反应器(1)设有垃圾渗沥液进水端(1a)和出水端(1b)，所述微生物电解池反应器(1)的出水端(1b)与缺氧反硝化反应器(2)进水端(2a)相连;缺氧反硝化反应器(2)的出水端(2b)与短程硝化反应器(3)的进水端(3a)相连;短程硝化反应器(3)的出水端(3b)与厌氧氨氧化反应器(4)的进水端(4a)相连，所述厌氧氨氧化反应器(4)还设有一个出水端(4b)。
2.如权利要求1所述的垃圾渗沥液的处理装置，其特征在于，所述缺氧反硝化反应器(2)设有一个出水端(2c)，所述出水端(2c)与厌氧氨氧化反应器(4)的进水端(4a)相连。
3.如权利要求2所述的垃圾渗沥液的处理装置，其特征在于，还设有一个中间水箱(5)，所述中间水箱(5)的一端分别与缺氧反硝化反应器(2)的出水端(2c)和短程硝化反应器(3)的出水端(3b)相连，另一端与厌氧氨氧化反应器(4)的进水端(4a)相连。
4.如权利要求1-3任一所述的垃圾渗沥液的处理装置，其特征在于，所述厌氧氨氧化反应器(4)设有一个出水端(4c)和回流管(6)，所述回流管(6)的一端与出水端(4c)相连，另一端与所述缺氧反硝化反应器(2)的进水端(2a)相连。
5.如权利要求1-3任一所述的垃圾渗沥液的处理装置，其特征在于，所述出水端(1b)与所述进水端(2a)之间或所述出水端(2b)与所述进水端(3a)之间设置中间水箱。
6.如权利要求1-3任一所述的垃圾渗沥液的处理装置，其特征在于，所述微生物电解池反应器(1)的出水端(1b)处设有一个回流管(7)，所述回流管(7)的一端与出水端(1b)相连，另一端与微生物电解池反应器(1)的进水端(1a)相连。
7.如权利要求1-3任一所述的垃圾渗沥液的处理装置，其特征在于，所述微生物电解池反应器(1)的进水端(1a)连接一个预处理水箱。
8.如权利要求7所述的垃圾渗沥液的处理装置，其特征在于，所述微生物电解池反应器的(1)的进水端(1a)与预处理水箱之间设有进水水泵。
9.如权利要求1-3任一所述的垃圾渗沥液的处理装置，其特征在于，所述进水端(2a)、所述出水端(2b)、出水端(2c)、所述出水端(3b)、所述出水端(4b)以及所述出水端(4c)的一处或多处设有水阀。
10.如权利要求1-3任一所述的垃圾渗沥液的处理装置，其特征在于，所述进水端(2a)、所述出水端(2b)、出水端(2c)、所述出水端(3b)、所述出水端(4b)以及所述出水端(4c)的一处或多处设有流量计。
说明书
一种垃圾渗沥液的处理装置
技术领域
本发明涉及一种垃圾渗沥液的处理装置，适用于垃圾渗沥液处理，属于高浓度废水处理领域。
背景技术
近年来，城市每年的生活垃圾产量以8%～10%的速度急剧增长。传统的生活垃圾处理途径主要有两种，垃圾填埋或者焚烧发电。垃圾填埋或焚烧前的堆酵都会产生大量垃圾渗沥液。由于生活垃圾组分复杂，含水率波动较大，同时垃圾堆酵过程中的环境条件(堆酵温度、堆酵时间、空气湿度、降水。地域条件等)具有不确定性，因此垃圾焚烧发电厂渗沥液组分复杂，有机污染物种类多，变化范围大，此外降雨量、垃圾料坑温度、垃圾堆放时间等因素也影响渗滤液的成分，因此渗滤液COD浓度存在短期波动性和长期变化的复杂性。总体来讲，垃圾渗沥液具有高化学需氧量(COD)、高氨氮、高盐度、营养不均衡等特点，属于难处理高浓度废水。
目前，垃圾渗沥液的处理工艺一般采用“预处理+厌氧消化+好氧处理+深度处理”等物化生化组合工艺。尽管这些组合工艺取得了良好的处理效果，但是仍然存在一些有待改进之处：例如厌氧阶段难降解有机物去除率较低，进入后续工艺影响脱氮效果;缺氧反硝化阶段需要外加碳源以保证有效去除硝态氮;好氧脱氮工艺需要大量曝气，能耗较高等;
由此可见，提升工艺处理效果，降低工艺运行能耗具有重要的意义。微生物电解池技术(Microbial Electrolysis Cell，MEC)是近年迅速发展起来的一种融合了污水处理和产生能源的新技术，其利用微生物作为反应主体，在阴阳极间施加电流，通过阳极上一层由厌氧产电微生物形成的微生物膜代谢污水中的有机物产生氢气或者甲烷，从而在对污水进行生物处理的同时获得不同形式的能源。该技术可以强化厌氧反应器对垃圾焚烧渗沥液中有机污染物的降解效果，尤为重要的是可以强化渗沥液中难降解有机物的去除效果。
短程硝化-厌氧氨氧化工艺(Sharon-Anammox)是一种适宜高氨氮低碳废水的高效脱氮工艺，其包含两个生物过程，首先在好氧的短程硝化反应器中将废水中约50%的氨氮氧化成亚硝酸氮，随后厌氧氨氧化菌在厌氧条件下，以亚硝酸氮为电子受体和氨氮作为直接电子供体反应生成氮气，达到废水中氨氮的全程自养脱氮。可见，Sharon-Anammox工艺不需要外加碳源即可达到脱氮的目的，且总氮去除率高，耗氧量少。但该工艺并不能去除有机物，且有机物对硝化过程和厌氧氨氧化过程均会产生一定的影响。此外，目前的厌氧氨氧化技术的研究与应用主要集中在高温高氨氮废水处理中，基于厌氧氨氧化技术的城市污水同步脱氮并除有机污染物的装置及工艺鲜有报道。
因此，需要提出一种新的垃圾渗沥液处理装置，其可以达到高效去除有机污染物和和高效脱氮的同时，还能够节省运行能耗和后期污泥的处理成本。
发明内容
本发明的目的是针对垃圾渗沥液的复杂特性和现有技术的不足之处，提供一种垃圾渗沥液的处理装置，在达到高效去除有机污染物和和高效脱氮的同时，能够节省成本，增加产能并降低能耗。本发明所提供的装置，可实现垃圾渗沥液COD去除率在95%以上，氨氮去除率100%，总氮去除率在90%以上。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：一种垃圾渗沥液的处理装置，所述装置通过管路由微生物电解池反应器1、缺氧反硝化反应器2、短程硝化反应器3和厌氧氨氧化反应器4四个处理单元依次串联而成：
微生物电解池反应器1设有垃圾渗沥液进水端1a和出水端1b，所述微生物电解池反应器1的出水端1b与缺氧反硝化反应器2进水端2a相连;缺氧反硝化反应器2的出水端2b与短程硝化反应器3的进水端3a相连;短程硝化反应器3的出水端3b与厌氧氨氧化反应器4的进水端4a相连，所述厌氧氨氧化反应器4还设有一个出水端4b。
进一步地，所述缺氧反硝化反应器2设有一个出水端2c，所述出水端2c与厌氧氨氧化反应器4的进水端4a相连。
进一步地，还设有一个中间水箱5，所述中间水箱5的一端分别与缺氧反硝化反应器2的出水端2c和短程硝化反应器3的出水端3b相连，另一端与厌氧氨氧化反应器4的进水端4a相连。
进一步地，所述厌氧氨氧化反应器4设有一个出水端4c和回流管6，所述回流管6的一端与出水端4c相连，另一端与所述缺氧反硝化反应器2的进水端2a相连。
进一步地，所述出水端1b与所述进水端2a之间或所述出水端2b与所述进水端3a之间设置中间水箱。
进一步地，所述微生物电解池反应器1的出水端1b处设有一个回流管7，所述回流管7的一端与出水端1b相连，另一端与微生物电解池反应器1的进水端1a相连。
进一步地，所述微生物电解池反应器1的进水端1a连接一个预处理水箱。
进一步地，所述微生物电解池反应器的1的进水端1a处设有进水水泵。
进一步地，所述进水端2a、所述出水端2b、出水端2c、所述出水端3b、所述出水端4b以及所述出水端4c的一处或多处设有水阀和流量计。
本发明所提供的垃圾渗沥液处理装置，其工作原理为：
在厌氧阶段，微生物电解池反应器一方面通过富集能够参与种间电子传递的细菌、古菌等微生物改善反应器内部的微生物群落结构，一方面通过提高种间电子传递速率促进厌氧硝化过程的生物电化学反应，从而使垃圾渗沥液在微生物电解池反应器中经过微生物电化学反应强效去除有机污染物，提高COD去除率;在缺氧好氧阶段，微生物电解池反应器出水后，进入缺氧反硝化反应器可进一步去除有机污染物并去除硝态氮。短程硝化和厌氧氨氧化反应器在缺氧反硝化反应器的基础上继续除氮，在厌氧条件下通过厌氧氨氧化菌的作用，以亚硝酸氮为电子受体，氨氮为电子供体，将亚硝酸氮和氨氮同时转化为N2。其工艺过程不但较传统脱氮工艺节省了约50%的曝气量，从而降低能耗，还不需要外加碳源。此外，厌氧氨氧化反应器出水中硝态氮比例较低，回流时，可以有效减少缺氧反硝化阶段硝态氮含量，从而降低缺氧反硝化对碳源的需求量。
由上述原理可知，本发明的有益效果在于：
高效去除有机污染物：微生物电解池反应器通过改善微生物群落结构和强化微生物电化学反应，能够实现对垃圾渗沥液有机污染物的高效处理;
增加产能，降低能耗：微生物电解池反应器能够促进产甲烷过程，提升甲烷产率和甲烷产量;厌氧氨氧化和短程硝化不需要外加碳源，同时降低曝气引起的能耗;厌氧氨氧化反应器出水中硝态氮比例较低，能够有效减少缺氧反硝化阶段硝态氮含量，从而降低缺氧反硝化对碳源的需求量。
降低成本：短程硝化和厌氧氨氧化承受的氨氮负荷较高，可以缩减工艺规模，降低基建成本;亚硝化和厌氧氨氧化反应器中污泥生长缓慢，剩余污泥量少，从而降低后期污泥处理成本。
