专利名称：高新新型生物反应床以及对垃圾渗滤液的处理技术
技术领域：
本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种新型生物反应床和应用生物反应床处理垃圾渗滤液的方法。
背景技术：
我国城市生活垃圾清运量以年均大于8%的速度递增，而垃圾填埋处理仍然是我国目前采用的主要处理方式，在填埋场会产生垃圾渗滤液。通常垃圾渗滤液所含的污染物成份复杂、有毒性、盐浓度高、色度高；同时有机物和氨氮的比例失调，废水中含有大量的氨氮，浓度通常都超过1000mg/L，如果直接排放将对环境造成严重的污染，同时由于其浓度高、盐度高和含有有毒物质，处理难度非常大。目前常用的垃圾渗滤液处理技术包括物理法、化学法和生物法，由于垃圾渗滤液难处理的特点，通常是将上述三种方法综合使用。目前常用的处理方法包括生物氧化塘、 生物膜法、活性污泥法、UASB厌氧处理和土地处理等。垃圾渗滤液中高的氨氮浓度会抑制微生物的生长，通常认为氨氮浓度高于800mg/L就会严重抑制UASB的效果，而大部分垃圾渗滤液的氨氮浓度都高于1000mg/L，因此必须具有高负荷的氨氮处理技术才能对该废水进行处理。目前，采用垃圾矿化床是一种可以对垃圾渗滤液进行处理的技术，该技术通过采用垃圾填埋场已经填埋多年的垃圾作为载体，直接将垃圾渗滤液喷淋到矿化垃圾上就可以达到去除有机物和氨氮的目的，是一种能耗低、处理费用低的技术。垃圾矿化床可以高效的去除废水中的有机物及氨氮的实质是富集了垃圾渗滤液中的脱氮菌群。垃圾矿化床的去除有机物及氨氮的机理是通过矿化垃圾对废水中的有机物的吸附、分解过程完成，矿化垃圾经过多年的沉积形成了丰富的微生物种群，去除氨氮的效率特别高，矿化床的核心是采用了富集脱氮细菌的矿化垃圾作为载体进行脱氮。但在应用过程中垃圾矿化床也存在一些缺点， 导致该技术难以推广利用。比如填料结构密实、透气性差，反应床内基本上进行的是厌氧反应，进水悬浮物太高极易造成矿化垃圾细料的堵塞，若有外来雨水的进入系统会造成矿化垃圾生物活性的急剧下降，系统瘫痪，出水水质恶化，生物活性恢复缓慢，而且矿化垃圾反应床占地面积太大，通常处理1立方米的废水需要100-120立方米的矿化垃圾，占地面积非常大，导致该技术难以在实际中应用。
发明内容
针对现有垃圾渗滤液处理技术存在的上述不足和缺陷，本发明的目的是提供一种高效率、抗水质变化冲击的高密度固定化的新型生物反应床，本发明所述生物反应床的载体结构疏松、透气性强、滤料易干燥、生物相丰富、生物降解能力强，本发明还提供了一种应用新型生物反应床处理垃圾渗滤液的方法，用这种方法处理垃圾渗滤液，可以达到较高的氨氮和有机物去除率。本发明将传递、生物固定化和垃圾渗滤液中自带的微生物种群有机结合起来，使其能够高效、低成本的处理垃圾渗滤液。为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现一种新型生物反应床，其特征在于所述生物反应床从上到下分为顶层、缓冲层、第一载体层、第二载体层和底部承托层，所述顶层设有渗滤液进水管和与渗滤液进水管相连接的雾化布水喷嘴，所述第一载体层和第二载体层的载体为聚氨酯载体，所述第一载体层和第二载体层分别均设置有第一载体支架和第二载体支架对其支撑，所述第一载体层底部还设置有通过气压差向所述聚氨酯载体中曝气的通风管道，所述底部承托层设有渗滤液收集管。对技术方案的进一步改进所述生物反应床的顶层还包括顶部遮盖装置。对技术方案的进一步改进其特征在于所述缓冲层为珍珠岩缓冲层。对技术方案的进一步改进所述通风管道设有自动通风风帽。对技术方案的进一步改进所述生物反应床长度为3m-20m，宽度为2m_20m，高度为 Im-IOm0对技术方案的进一步改进所述底部承托层分为上、下两层，上层为厚度 5cm-15cm的煤渣，下层为厚度为35cm-50cm的石子。对技术方案的进一步改进所述聚氨酯载体规格1.5飞乂1.5 5乂1.5 5皿3，密度为25-55kg/m3，所述上层聚氨酯载体的孔径为lmnT5mm，所述下层聚氨酯载体的孔径为 1. 5mm 5mm ο本发明还提供了利用所述生物反应床进行垃圾渗滤液的处理方法，它包括以下步骤
(1)将垃圾渗滤液提升至所述生物反应床的渗滤液进水管，垃圾渗滤液通过雾化布水喷嘴落入缓冲层中；
(2)所述垃圾渗滤液经缓冲层后进入第一载体层，通过好氧微生物的硝化作用去除废水中的有机物，同时将氨氮氧化为亚硝酸盐；
(3)经过第一载体层的垃圾渗滤液经过第一载体支架进入第二载体层，两载体层之间留有IOcnHBOcm孔隙，以防止废水短流，第二载体层通过厌氧氨氧化作用，彻底去除废水中的氨氮，并转为氮气，最后处理后的渗滤液经过渗滤液收集管流出。对技术方案的进一步改进所述垃圾渗滤液为填埋10年以上的垃圾渗滤液。对技术方案的进一步改进所述经过处理后的垃圾渗滤液的COD为300-600 mg/ L，氨氮浓度为60-100 mg/L。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是
1、本发明采用多孔的聚氨酯海绵作为生物反应床的载体即填料，富集垃圾渗滤液自身中的脱氮菌群，既可以提高单位体积内脱氮菌群的密度，提高单位体积的处理负荷，形成一种结构疏松、透气性强、滤料易干燥、生物相丰富、生物降解能力强的固定化的生物反应床填料。2、本发明采用聚氨酯海绵作为载体层，并结合了无动力的通风管道来处理垃圾渗滤液，可以提高单位体积的氨氮处理负荷，提高了单位体积的处理效率。3、本发明中的生物反应床采用多层聚氨酯作为载体层，并设置载体支架，在反应床高度上可以达到10米，将现有的垃圾矿化床体积减小20-30倍，有效的减少了占地面积。4、同时由于本发明中聚氨酯海绵的多孔结构，有利于空气中氧气的扩散，因此在聚氨酯泡沫内可以形成好氧和厌氧的环境，可以发生硝化、反硝化作用，提高了脱氮效果，本发明中的生物反应床综合好氧、厌氧环境可以对垃圾渗滤液中的难降解物质进行酸化、 分解，去除有机物的效率可以达到90%。本发明中的生物反应床中硝化细菌的浓度可以达到 5-10g/L，单位体积氨氮处理负荷可以达到24kg/(m3 .d)。随着水流从上往下流动，废水中的有机物浓度逐渐降低，氨氮被氧化为亚硝酸盐，在反应床的第二载体层可以发生厌氧氨氧化反应，单位体积氨氮的处理负荷可以提高至5-10kg/(m3 · d)。5、由于本发明中聚氨酯海绵的多孔结构，而且其密度小，可以避免由于吸附进水悬浮物而造成的堵塞问题，即使发生堵塞也很容易进行反冲洗，保持了固定化的生物反应床对渗滤液极强的处理功能。结合附图阅读本发明的具体实施方式
后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
图1是本发明中生物反应床的纵切剖面结构示意图。图2是本发明中生物反应床的横切剖面结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案作进一步详细的说明。实施例1
如图1和2所示，本发明所述的生物反应床从上到下分为顶层、缓冲层、第一载体层、 第二载体层和底部承托层，所述生物反应床的各个部件之间互相作用，在去除废水中有机物的同时，可以将氨氮去除。所述顶层设有渗滤液进水管3和雾化布水喷嘴4，所述生物反应床的布水方式采用顶部雾化布水，所述渗滤液进水管3与雾化布水喷嘴4相连接，垃圾渗滤液通过渗滤液进水管3进入生物反应床，并通过雾化布水喷嘴4喷出，使垃圾渗滤液在进入载体层前，在空气中形成雾状，通过扩散进入空气中，使氨氮脱离水体而达到去除作用， 既去除了部分氨氮、提高了含氧量，增加了系统好氧生化功能，又使渗滤液均勻的进入聚氨酯载体中。所述缓冲层为珍珠岩缓冲层5。珍珠岩缓冲层主要是防止废水短流，进一步将废水分布均勻。所述第一载体层7和第二载体层8的填料为聚氨酯载体，本发明采用聚氨酯海绵作为载体即填料，所述第一聚氨酯载体层7和第二聚氨酯载体层8分别均设置有第一载体支架9和第二载体支架10对其支撑，防止第一聚氨酯载体层密度增加将第二聚氨酯载体层压缩。所述第一聚氨酯载体层的底部还设置有通过气压差向所述聚氨酯载体中曝气的通风管道6，所述通风管道设有自动通风风帽2，以保持第一聚氨酯载体层处于微溶解氧状态，有利于有机物及氨氮的去除，第二聚氨酯载体层以厌氧环境为主。本发明所述固定化生物反应床改变了传统地下结构，系统可以全部置于地上，并对生物滤池的顶部进行优化，所述生物反应床的顶层还设有顶部遮盖装置，本发明中顶部遮盖装置为防雨顶棚1，这样既避免了臭气外漏造成二次污染，又避免了雨水进入填料造成系统干湿比下降、生物活性和处理效果的降低、出水恶化。
本发明所述生物反应床规格为3.2X3X2米，当然也可以为其它合适的尺寸，生物反应床的长度可以为长度为3m-20m，宽度为2m_20m，高度为lm-10m。。所述生物反应床的底部承托层分为上、下两层，上层为厚度5cm的煤渣，下层为厚度35cm的石子，上层煤渣的厚度范围可以为5cm-15cm，下层石子的厚度范围可以为 35cm-50cmo在底部承托层上放置两层聚氨酯海绵即为上聚氨酯载体层和下聚氨酯载体层。 所述聚氨酯海绵规格anX anX ail，密度为35kg/m3，上层孔径3mm，下层孔径1. 5mm,所述聚氨酯载体规格可以为1. 5飞X 1. 5飞X 1. 5 5cm3，密度范围可以为25_55kg/m3，所述上层聚氨酯载体的孔径范围为lmnT5mm，所述下层聚氨酯载体的孔径范围为1. 5mnT5mm。所述底部承托层设有渗滤液收集管11。所述生物反应床处理渗滤液先通过对有机物的吸附，再进行分解。如果系统吸附过量则易造成短路，进水会直接排出系统，吸附量的大小与滤料的干湿比成正比，通过供水设施定量定时控制吸附量为0.02-lt/d。因此，通过在系统内部布设无动力通风管道，如图 1中2所示，既增加了滤料的干湿比，又对系统增加了曝气，避免了传统反应床单一的厌氧处理功能。本发明应用新型生物反应床处理垃圾渗滤液方法的原理为垃圾渗滤液自上而下，均勻缓慢流经聚氨酯载体的过程中，污水反复被载体吸附、释放，污水中的污染物被载体上的微生物吸附、吸收、分解利用从而将污染物去除，系统对污水中污染物的吸附和降解达到一个平衡状态，在这种平衡状态下，污水不断的得到净化处理，具体为好氧微生物、厌氧微生物、兼养微生物协同分解作用。同时，通过自动通风系统，空气流经填料，实现对系统氧气的补充，保障好氧生化分解作用的顺利充分进行。本发明中的生物反应床中硝化细菌的浓度可以达到5-10g/L，单位体积氨氮处理负荷可以达到24kg/(m3 · d)。随着水流从上往下流动，废水中的有机物浓度逐渐降低，氨氮被氧化为亚硝酸盐，在反应床的下聚氨酯载体层可以发生厌氧氨氧化反应，单位体积氨氮的处理负荷可以提高至5-10kg/(m3 · d)。本发明中的生物反应床综合好氧、厌氧环境可以对废水中的难降解物质进行酸化、分解，去除有机物的效率可以达到90%。本发明应用新型生物反应床处理垃圾渗滤液方法的具体步骤如下
1、垃圾渗滤液通过泵提升至渗滤液进水管处，通过渗滤液进水管3进入生物反应床的雾化布水喷嘴4，然后落入珍珠岩缓冲层5。珍珠岩缓冲层5主要是防止废水短流，进一步将废水分布均勻。2、然后垃圾渗滤液进入第一聚氨酯载体层7，通过好氧微生物的硝化作用，第一聚氨酯载体层主要是去除废水中的有机物，同时将氨氮氧化为亚硝酸盐。3、垃圾渗滤液经过第一聚氨酯载体层7后经过第一载体支架9进入第二聚氨酯载体层8，第一、第二聚氨酯载体层之间留有20-30cm孔隙，可以进一步防止废水短流。在第二聚氨酯载体层中主要是发生厌氧氨氧化作用，彻底去除废水中的氨氮，最后废水经过底部承托层的渗滤液收集管9流出。第二聚氨酯载体层主要利用反硝化作用，将氨氮转为氮气，
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–^m,,——二^°垃圾渗滤液从厌氧池经泵输送至蓄水池，蓄水池起到暂储污水和调节均和水质的作用。均和后的污水经泵加压输送至渗滤液进水管处，通过雾化布水喷嘴雾化布水于反应床上，在反应床内，通过物理吸附和复杂的好氧厌氧生化分解作用，将污水中污染物分解去除，达到净化污水的目的，处理后的水经集水管收集外排至出水池。实验进水为填埋10年以上的垃圾渗滤液出水，COD每日处理水量为3吨，COD为 1600-2400 mg/L之间，氨氮浓度为600_1200mg/L，经过处理后出水COD在300-600 mg/L之间，氨氮出水可以达到60-100 mg/L，连续运行无堵塞现象。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种新型生物反应床，其特征在于所述生物反应床从上到下分为顶层、缓冲层、第一载体层、第二载体层和底部承托层，所述顶层设有渗滤液进水管和与渗滤液进水管相连接的雾化布水喷嘴，所述第一载体层和第二载体层的载体为聚氨酯载体，所述第一载体层和第二载体层分别均设置有第一载体支架和第二载体支架对其支撑，所述第一载体层底部还设置有通过气压差向所述聚氨酯载体中曝气的通风管道，所述底部承托层设有渗滤液收集管。
2.根据权利要求1所述的一种新型生物反应床，其特征在于所述生物反应床的顶层还包括顶部遮盖装置。
3.根据权利要求2所述的一种新型生物反应床，其特征在于所述缓冲层为珍珠岩缓冲层。
4.根据权利要求3所述的一种新型生物反应床，其特征在于所述通风管道设有自动通风风帽。
5.根据权利要求1所述的一种新型生物反应床，其特征在于所述生物反应床长度为 3m-20m,宽度为 2m-20m，高度为 lm-10m。
6.根据权利要求1所述的一种新型生物反应床，其特征在于所述底部承托层分为上、 下两层，上层为厚度5cm-15cm的煤渣，下层为厚度为35cm-50cm的石子。
7.根据权利要求1所述的一种新型生物反应床，其特征在于所述聚氨酯载体规格 1. 5 5XI. 5 5XI. 5 5cm3，密度为25_55kg/m3，所述上层聚氨酯载体的孔径为lmnT5mm，所述下层聚氨酯载体的孔径为1. 5mnT5mm。
8.一种利用权利要求1到7任一项所述生物反应床进行垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于它包括以下步骤(1)将垃圾渗滤液提升至所述生物反应床的渗滤液进水管，垃圾渗滤液通过雾化布水喷嘴落入缓冲层中；(2)所述垃圾渗滤液经缓冲层后进入第一载体层，通过好氧微生物的硝化作用去除废水中的有机物，同时将氨氮氧化为亚硝酸盐；(3)经过第一载体层的垃圾渗滤液经过第一载体支架进入第二载体层，两载体层之间留有IOcnHBOcm孔隙，以防止废水短流，第二载体层通过厌氧氨氧化作用，彻底去除废水中的氨氮，并转为氮气，最后处理后的渗滤液经过渗滤液收集管流出。
9.根据权利要求8所述的一种垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于所述垃圾渗滤液为填埋10年以上的垃圾渗滤液。
10.根据权利要求8所述的一种垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于所述经过处理后的垃圾渗滤液的COD为300-600 mg/L，氨氮浓度为60-100 mg/L。
全文摘要
本发明提供了一种新型生物反应床，它分为顶层、缓冲层、第一载体层、第二载体层和底部承托层，所述顶层设有渗滤液进水管和雾化布水喷嘴，所述第一载体层和第二载体层的载体为聚氨酯载体，所述第一载体层和第二载体层分别均设置有载体支架对其支撑，所述第一载体层底部还设置有通过气压差向所述聚氨酯载体中曝气的通风管道，所述底部承托层设有渗滤液收集管。本发明还提供了一种处理垃圾渗滤液的方法，它将传递、生物固定化和垃圾渗滤液中自带的微生物种群有机结合起来，使其能够高效、低成本的处理垃圾渗滤液，可以达到较高的氨氮和有机物去除率，提高单位体积的氨氮处理负荷和处理效率，减小了占地面积，而且生物反应床容易清洗。
文档编号C02F3/30GK102259979SQ20111012909
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者吕锡传, 张永利, 李培龙, 李艳芳 申请人:青岛三色源环保科技工程有限公司
