一种改进型UASB系统及运用该系统的渗滤液处理方法与流程

技术领域：

本发明属于垃圾焚烧发电技术领域，具体为一种改进型uasb系统及运用该系统的渗滤液处理方法。

背景技术：

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针对垃圾焚烧发电领域，生活垃圾通过垃圾收运车运送至垃圾焚烧发电厂倒入垃圾池后，在入炉焚烧之前，需要在垃圾池经过5-10d的滤水和发酵过程，在此过程中产生大量的有毒有害高污染的垃圾渗滤液。此渗滤液属于高浓度有机污水，氨氮含量高。渗沥液中除codcr、bod5、ss、nh3-n等污染物严重超标外，还含有卤代芳烃、重金属和病毒等污染物。主要水质指标如下：

ph＝4-8，bod5＝10000-40000mg/l，codcr＝20000-75000mg/l；

ss＝2000-20000mg/l，nh3-n＝1000-2500mg/l；

tn＝1500-3000mg/l，tp＝2.0-5.0mg/l；

臭味–恶臭、略有氨味；颜色–黄褐色、黑色。

色度＝500-10000倍；碱度(caco3)＝5000-15000mg/l。

有机酸＝50-24000mg/l。

目前，行业主流的渗滤液处理系统采用采取“预处理+调节池+uasb+mbr+纳滤(nf)+ro+dtro”工艺处理，在采用uasb厌氧反应过程中存在cod和bod降解反应效率低，抗冲击负荷弱，厌氧出水容易跑泥等诸多的问题。此外，由于厌氧抗冲击负荷弱，反应效率低，造成厌氧处理容积负荷过低，沼气产生率较低，沼气中甲烷浓度不高，一般为50％-60％。

技术实现要素：

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针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种改进型uasb系统及运用该系统的渗滤液处理方法。

本发明的一种改进型uasb系统，包括进水与厌氧循环单元、厌氧反应器单元、泥水分离单元和沼气焚烧利用单元，所述进水与循环单元与厌氧反应器单元相连，所述厌氧反应器单元与泥水分离单元相连，所述泥水分离单元分离出沼气进入沼气焚烧利用单元进行处理；

所述进水与循环单元主要设备包括厌氧进水泵、过滤器和厌氧循环泵，所述厌氧进水泵的出水管接入过滤器，所述过滤器的出水管接入厌氧循环泵的进水管；

所述厌氧反应器单元主要设备包括厌氧反应器混合反应区、搅拌器和上升污泥床反应区，所述厌氧反应器混合反应区和上升污泥床反应区内有厌氧型活性污泥，所述厌氧循环泵的出水管接入厌氧反应器混合反应区顶部，所述厌氧循环泵的进水管连通上升污泥床反应区，所述厌氧反应器混合反应区底部装有用于搅拌和推进的搅拌器，所述搅拌器将泥水混合液通过底部联通口推送至上升污泥床反应区；

所述泥水分离单元主要设备包括三相分离器，所述上升污泥床反应区上部与三相分离器相连；

所述沼气焚烧利用单元主要设备包括沼气风机和沼气焚烧火炬，所述三相分离器的顶部和厌氧反应器混合反应区的顶部接入沼气管道送入沼气风机，所述沼气风机与沼气焚烧火炬相连。

优选的，所述厌氧进水泵、厌氧循环泵和沼气风机均并列连接有第二台同样的备用装置。

优选的，所述厌氧进水泵和厌氧循环泵为变频泵，以便控制进水量和循环量比值。

优选的，控制厌氧进水量和厌氧循环量体积比为1：8～16，通过循环量控制对厌氧进水进行混合及稀释处理，能够提高uasb系统的抗冲击负荷，同时通过循环泵使原水与反应区泥水混合液的扰流混合，增加厌氧型活性污泥微生物和原水的完全混合接触降解；

优选的，所述厌氧反应器单元，分为两格，其功能作用：分别为混合反应区和上升污泥床反应区。两格之间具有底部联通口，混合反应区底部装有搅拌及推流功能的搅拌器，上升污泥床反应区池体的两个角抬高向内倾斜，便于排泥，厌氧反应器顶部设有正负压保护器。

优选的，厌氧反应器单元分两格，每格长宽比为1:1～2，每格的宽高比为1：1.2～2.0。搅拌器要求为底部形成扇形推流，能够把混合反应区泥水混合液通过底部联通口推送至上升污泥床反应区。

优选的，厌氧循环泵进水取自上升流污泥床反应区底部，循环泵出水接入厌氧混合反应区顶部。通过厌氧反应内循环，大大提高了厌氧系统对进水水质水量变化的抗冲击能力，同时大大提高了渗滤液与厌氧型活性污泥的接触反应面积和反应时间，强化了厌氧工艺对渗滤液中污染物的降解转化。

优选的，所述泥水分离单元，主要设备为三相分离器。其位于所述厌氧反应器上升污泥床反应区上部，与厌氧反应器单元相连，上升流沼气、泥水混合液通过三相分离器作用，分离出沼气通过所述沼气焚烧与利用单元进行处理，分离出厌氧型活性污泥回落至上升污泥床反应区，分离出处理后污水通过出水管进入后续污水处理单元。

优选的，所述沼气焚烧利用单元，主要设备为沼气风机、焚烧火炬及其附属自控系统。本改进型uasb装置系统沼气输送及焚烧采用正压式运行，当厌氧反应器产生大量沼气，自控系统监测到其压力大于周围环境，沼气中甲烷浓度达到点火要求后，启动沼气风机输送和火炬自动点火焚烧。

采用上述装置系统，所述进水与厌氧循环单元为渗滤液通过进水泵提升后通过过滤器过滤去除杂质和漂浮物后，通过三通连接接入厌氧循环泵进口端，进水和厌氧循环泥水混合液混合后，通过厌氧循环泵出水管联通至厌氧反应器单元的混合反应区顶部，然后水流自上而下流动，流至池底时被设置于池底的搅拌器搅拌推送，通过底部联通口推送至厌氧反应器单元的上升污泥床反应区，然后自下而上流动，流至顶部后经三相分离器分离出沼气、厌氧型活性污泥和上清液，分别进入沼气焚烧系统，回落至上升污泥床和溢流出水进入下一步处理单元。

本发明的一种改进型uasb系统的渗滤液处理方法，包括以下步骤：

(1)进水：通过厌氧进水泵和厌氧循环泵，控制厌氧进水泵的进水量和厌氧循环泵的泥水混合物排出量体积比为1：8～16，对渗滤液进行混合处理，使污水与厌氧型活性污泥进行完全混合接触；

(2)反应：将步骤(1)中厌氧循环泵的出水管接入厌氧反应器混合反应区顶部，水流自上往下进行流动反应，控制下降流速为0.96m/h～2.54m/h，达到厌氧反应器底部后被设置于厌氧反应器底部的搅拌器搅拌推送，并通过底部联通口进入厌氧反应器的上升污泥床反应区，在上升污泥床反应区水流上升流速为0.12m/h～0.32m/h，同时控制系统中反应温度在20℃-38℃之间，ph在6.5-8.5，厌氧型活性污泥浓度在15～30g/l，污水中有机污染物在此反应区中被进行进一步高效厌氧反应；

(3)分离：将步骤(2)中反应产生沼气和泥水混合液进入厌氧反应器上部的三相分离器进行气、液、固分离，分离出水进入后续处理单元，沼气通过沼气风机送入沼气焚烧利用系统进行焚烧处理。

优选的，所述厌氧进水泵出水优先进入1mm孔径过滤器进行过滤，去除渗滤液中细小杂质后再接入厌氧循环泵进水口进行混合。

优选的，所述控制厌氧进水量和循环量体积比在1：10-12。

优选的，控制厌氧温度为28℃-32℃，ph为6.8-7.2，厌氧型活性污泥浓度18-25g/l。

本发明的有益效果：

1、通过采用污水和厌氧型活性污泥进入厌氧循环泵进行混合、稀释，使污水初步与厌氧型活性污泥混合均匀，并提前进行处理，再经过搅拌器进行二次搅拌，混合更均匀，处理效果更好；通过污水和厌氧型活性污泥进入厌氧循环泵的比例，使其处于厌氧反应器单元和泥水分离单元的处理能力范围内，解决了传统uasb在渗滤液行业中抗冲击能力弱的问题，提高了uasb系统的抗冲击负荷，能够满足不同渗滤液水质情况的进水要求，满足cod波动范围为3500mg/l～100000mg/l。

2、通过设置进水循环混合和厌氧反应器分格分功能，提高了系统中厌氧型活性污泥和渗滤液的接触时间和接触面，提高了厌氧反应器的容积负荷和处理效率。

3、通过厌氧反应器功能分块，底部安装搅拌器和设置倾角，解决了厌氧型活性污泥在反应器池底角落的淤积，避免了反应过程的死体积和死角，同时通过搅拌扰流，增加了污水和厌氧型活性污泥的接触反应，提到处理效果，解决了传统uasb反应效率低情况。

4、通过设置厌氧内循环，使污水在混合反应区和上升污泥床反应区存在不同的水流流速，并且上升污泥床反应区中部分带有厌氧型活性污泥的泥水混合物通过厌氧循环泵的进水管进入厌氧循环泵进循环，在三相分离器分离过程中减轻了三相分离器负担，避免了跑泥情况，提高了厌氧型活性污泥截留率，避免厌氧型活性污泥随厌氧出水流失情况，提高了系统中厌氧型活性污泥存量，容积负荷及沼气产生率。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明的一种改进型uasb系统的整体结构示意图；

图2为本发明的厌氧反应器单元的剖面图。

图中：1-厌氧进水泵；2-过滤器；3-三通连接管；4-厌氧循环泵；5-厌氧反应器混合反应区；6-搅拌器；7-上升污泥床反应区；8-三相分离器；9-沼气风机；10-沼气焚烧火炬。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。实施例1：如图1-2所示，本发明的一种改进型uasb系统，包括进水与厌氧循环单元、厌氧反应器单元、泥水分离单元和沼气焚烧利用单元，所述进水与循环单元与厌氧反应器单元相连，所述厌氧反应器单元与泥水分离单元相连，所述泥水分离单元分离出沼气进入沼气焚烧利用单元进行处理；

所述进水与循环单元主要设备包括厌氧进水泵1、过滤器2和厌氧循环泵4，所述厌氧进水泵1的出水管接入过滤器2，所述过滤器2的出水管通过三通连接管3接入厌氧循环泵4的进水管；

所述厌氧反应器单元主要设备包括厌氧反应器混合反应区5、搅拌器6和上升污泥床反应区7，所述厌氧反应器混合反应区5和上升污泥床反应区7内有厌氧型活性污泥，所述厌氧循环泵4的出水管接入厌氧反应器混合反应区5顶部，所述厌氧循环泵4的进水管连通上升污泥床反应区7的底部，所述厌氧反应器混合反应区5底部装有用于搅拌和推进的搅拌器6，所述搅拌器6将水通过底部联通口推送至上升污泥床反应区7；

所述泥水分离单元主要设备包括三相分离器8，所述上升污泥床反应区7上部与三相分离器8相连；

所述沼气焚烧利用单元主要设备包括沼气风机9和沼气焚烧火炬10，所述三相分离器8的顶部和厌氧反应器混合反应区5的顶部接入沼气管道送入沼气风机9，所述沼气风机9与沼气焚烧火炬10相连。

具体的，厌氧进水泵1、厌氧循环泵4和沼气风机9均并列连接有第二台同样的备用装置，厌氧进水泵1和厌氧循环泵4为变频泵，以便控制进水量和循环量比值，所述过滤器2的出水管通过三通连接管3接入所述厌氧循环泵4的进水管，所述厌氧循环泵4的出水管连通至厌氧反应器混合反应区5顶部，厌氧循环泵4的进水管连通上升污泥床反应区7的底部，厌氧反应器混合反应区5底部装有搅拌器6，搅拌器6将水通过底部联通口推送至上升污泥床反应区7，上升污泥床反应区7池体的两个角抬高向内倾斜，便于排泥，具体是指池体是方形体的，四个角中的其中两个角担心会形成死角，淤积厌氧型活性污泥，到时候淤积变成死泥，因此做成倾斜的方便排泥，上升污泥床反应区7上部与泥水分离单元的三相分离器8相连，三相分离器8的顶部和厌氧反应器混合反应区5顶部接入沼气管道送入沼气风机9，沼气风机9与所述沼气焚烧火炬10相连。三相分离器8分离出厌氧型活性污泥回落至上升污泥床反应区7，补充回系统，三相分离器8分离出上清液溢流至下一污水处理单元。

本发明的一种改进型uasb系统的渗滤液处理方法，包括以下步骤：

(1)进水：通过厌氧进水泵和厌氧循环泵，控制厌氧进水泵的进水量和厌氧循环泵的泥水混合物排出量体积比为1：8～16，对渗滤液进行混合处理，使污水与厌氧型活性污泥进行完全混合接触；

(2)反应：将步骤(1)中厌氧循环泵的出水管接入厌氧反应器混合反应区顶部，水流自上往下进行流动反应，控制下降流速为0.96m/h～2.54m/h，达到厌氧反应器底部后被设置于厌氧反应器底部的搅拌器搅拌推送，并通过底部联通口进入厌氧反应器的上升污泥床反应区，在上升污泥床反应区水流上升流速为0.12m/h～0.32m/h，同时控制系统中反应温度在20℃-38℃之间，ph在6.5-8.5，厌氧型活性污泥浓度在15～30g/l，污水中有机污染物在此反应区中被进行进一步高效厌氧反应；

(3)分离：将步骤(2)中反应产生沼气和泥水混合液进入厌氧反应器上部的三相分离器进行气、液、固分离，分离出水进入后续处理单元，沼气通过沼气风机送入沼气焚烧利用系统进行焚烧处理。

实施例2：

一种渗滤液的厌氧处理方法，渗滤液原水水质为cod＝78000mg/l，bod5＝45200mg/l，使用实施例1中的改进型uasb装置系统，包括以下步骤：

一、进水：通过厌氧进水泵控制厌氧进水为10m3/h，进水泵出水通过1mm篮式过滤器过滤后，接入厌氧循环泵进水管，控制厌氧循环泵水量为100m3/h(即进水：循环＝1:10)，对渗滤液进行混合处理。

二、反应：步骤一中循环泵出水管接入厌氧反应器混合反应区顶部，水流自上往下进行流动反应，下降流速为1.2m/h，达到反应器底部后被设置于反应器底部搅拌器搅拌推送，并通过底部联通口进入厌氧反应器上升污泥床反应区，水流上升流速为0.15m/h，控制厌氧反应器系统中反应温度在32℃，ph＝7.0，厌氧型活性污泥浓度为20g/l。污水中有机污染物在此反应器中被进行进一步高效厌氧反应；

三、分离：步骤二中反应产生沼气和泥水混合液进入厌氧反应器上升污泥床反应区上部三相分离器进行气、液、固分离，分离出水进入后续处理单元，产气通过沼气风机送入沼气焚烧利用系统进行焚烧处理。通过此改进型uasb工艺处理后，渗滤液厌氧处理出水cod＝10600mg/l，cod去除率86.4％，bod5＝4150mg/l，去除率为90.82％，产生沼气中甲烷含量在73％，厌氧系统中厌氧型活性污泥浓度为22g/l。

实施例3：一种渗滤液的厌氧处理方法，与实施例2的区别在于：

1、渗滤液原水水质为cod＝28000mg/l，bod5＝14800mg/l，使用实施例1中的改进型uasb装置系统；

2、进水量和循环量体积比控制在1:12，下降流速2.54m/h，上升流速0.21m/h，厌氧反应温度在32℃，ph＝7.3。

处理后厌氧出水为：cod＝2100mg/l，cod去除率92.5％，bod5＝1260mg/l，去除率为91.49％，产生沼气中甲烷含量在70.5％，厌氧系统中厌氧型活性污泥浓度为18g/l。

对比例1：一种渗滤液的厌氧处理方法，与实施例1的区别在于，渗滤液原水水质为cod＝52000mg/l，bod5＝31200mg/l，使用实施例1中的改进型uasb装置系统一步骤中，进水量和循环量体积比为1:4，下降流速1.25m/h，上升流速0.31m/h，厌氧反应温度在32℃，ph＝7.0。处理后厌氧出水为：cod＝24000mg/l，cod去除率为53.85％，bod5＝13460mg/l，去除率为56.86％，产生沼气中甲烷含量在58％，厌氧系统中厌氧型活性污泥浓度为13.4g/l。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。