專利名稱：垃圾滲濾液的氨氮處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種垃圾處理設備，尤其是涉及一種基于膜生物反應器(Membrance bioreactor，簡稱MBR)的垃圾滲濾液的氨氮處理裝置。
背景技術：
城市垃圾填埋場排出的滲濾液中含高濃度的氨氮，由于高濃度的氨氮對微生物具有抑制 作用，嚴重影響滲濾液生化處理系統(tǒng)的正常運行，直接導致處理出水不達標，因此垃圾滲濾 液的氨氮生物脫除技術已成為環(huán)保領域中的研究熱點。
氨氮處理方法可以分為物化法和生化聯(lián)合法。目前常用的氨氮物化控制技術主要包括空 氣吹脫法、磷酸銨鎂沉淀法、選擇性離子法和Fenton氧化法等。采用物化法去除垃圾滲濾液 中的氨氮速度快，效果好，但是物化法往往需要消耗化學藥劑，費用較高，同時還容易產(chǎn)生 二次污染；與物化法相比，生化法可以去除廢水中絕大多數(shù)有機物、氰化物、氨氮等污染物， 具有污染物去除范圍廣、運行管理方便和運行費用低等優(yōu)點。
生物脫氮過程可分為硝化反應(Nitrification)階段和反硝化反應(De-nitrification)階段。 硝化反應是在有氧條件下將氨氮轉化為硝酸態(tài)氮的過程，它包括兩個反應步驟(1)亞硝化 反應，氨氮在亞硝酸菌作用下首先氧化為亞硝酸態(tài)氮；(2)硝化反應，亞硝酸態(tài)氮在硝酸菌 作用下進一步氧化為硝酸態(tài)氮；其反應式如下
<formula>formula see original document page 3</formula>
由于硝化反應需要消耗大量的堿度，當污水中氨氮負荷過高時，堿度不足將導致裝置中 硝化污泥混合液的pH值降至6.5以下，偏離硝化菌生長代謝的適宜pH值，表現(xiàn)為硝化活性 降低，硝化反應速率下降。目前，補充堿度的方式主要是投加NaHC03或NaOH,這無疑增加 了運行成本與管理的難度。
海產(chǎn)廢棄牡蠣殼中含有豐富的CaC03，它可以代替NaHC03或NaOH為硝化提供堿度。 在牡蠣殼的溶出實驗中發(fā)現(xiàn)，貝殼中含有豐富的CaC03，可在弱酸性條件下逐漸溶出，通過 結合水中的H+而游離出OH';如將海產(chǎn)廢棄牡蠣殼作為缺氧生物濾池的填料，即克服了出水 的pH值低下問題，又實現(xiàn)了廢棄牡蠣殼的處置。好氧膜生物反應器是直接將膜組件安裝在曝氣池內，可使污染物的生物轉化和活性污泥 與處理水的分離兩個過程同時進行的反應裝置。它既克服了傳統(tǒng)活性污泥法本身的一些不可 避免的弊病，同時又具有占地少、處理率高、運行管理方便、混合液濃度卨，泥齡長、剩余 污泥少、出水無懸浮固體與病菌等優(yōu)點。
2004年任鶴云等(任鶴云，李月中等.MBR法處理垃圾滲濾液工程實例[J].給水排水，2004， 30 (10): 36-38)報道了有關MBR法處理垃圾滲濾液工程實例。
2006年本申請的發(fā)明人熊小京等(熊小京，簡海霞.A/A/0-MBR組合工藝處理垃圾滲濾 液中操作參數(shù)對降解特性的影響[J].現(xiàn)代化工，2006,26(z2): 85-87)報道了A/A/0-MBR組合工 藝處理垃圾滲濾液中操作參數(shù)對降解特性的影響。2008年發(fā)明人熊小京等(熊小京，申茜， 王新紅，李博.缺氧/好氧牡蠣殼生物濾池的氮磷去除性能研究[J].環(huán)境科學與技術.2008， 31 (12B): 76-79)又報道缺氧/好氧牡蠣殼生物濾池的氮磷去除性能研究。
2007年申歡等(申歡，金奇庭等.水解/好氧MBR組合工藝處理非穩(wěn)定期垃圾滲濾液[J]. 中國給水排水，2007， 23(15): 82-85)報道了水解/好氧MBR組合工藝處理非穩(wěn)定期垃圾滲 濾液。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于膜生物反應器的垃圾滲濾液的氨氮處理裝置。
本發(fā)明設有反應池、承托板、復合膜-布袋組件、布水管、布氣管、排泥室和排泥閥；承 托板設于反應池下部，復合膜-布袋組件設于承托板上，復合膜-布袋組件設有無紡布袋和導 流板，無紡布袋內填充有牡蠣殼顆粒，無紡布袋兩側分別設有膜片，導流板置于膜片外側； 布氣管設于承托板上方及膜片下方，布氣管接曝氣機，曝氣機將空氣送入布氣管；布水管位 于承托板下方，布水管外接進水管；排泥闊位于排泥室底部。
反應池的反應池體可采用有機玻璃池體，牡蠣殼顆粒的粒徑最好為0.5 1.0mm，出水靠 蠕動泵經(jīng)膜片抽出。
所述膜片最好采用平板膜片。
本發(fā)明由于釆用廢棄牡蠣殼作為堿度劑，牡蠣殼經(jīng)充分破碎后裝入無紡布袋內，與平板 膜片及導流板組裝成復合膜-布袋組件，并安裝在反應池體內，因此本發(fā)明特別適用于含高濃 度氨氮的垃圾滲濾液的處理，保證在長期運行過程中，反應池體內的pH始終穩(wěn)定在適合硝 化菌生長代謝的范圍，與普通的MBR相比，具有結構緊湊，硝化活性強氨氮去除率高、制 造及運行成本低、社會效益好等優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明實施例的結構示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例的無紡布袋結構示意圖。
圖3為圖2的側視結構示意圖。
圖4為圖2的俯視結構示意圖。
圖5為本發(fā)明實施例的承托板結構示意圖。
圖6為本發(fā)明實施例的平板膜片結構示意圖。
圖7為本發(fā)明實施例的布水管結構示意圖。
圖8為本發(fā)明實施例的布氣管結構示意圖。
圖9為本發(fā)明實施例不同進水氨氮濃度時硝化效果比較圖。在圖9中，橫坐標為時間time (d)，縱坐標為氮濃度nitrogen(mg/L);令為進水氨氮，口為出水氨氮，A為亞硝氮，*為硝氮。
圖IO為本發(fā)明實施例牡蠣殼溶解的鈣離子濃度和pH值的時間變化圖。在圖9中，橫坐 標為時間time(d)，左縱坐標為鈣離子濃度Ca+(mg/L)，右縱坐標為pH; B為出水鈣離子濃
度，A為出水pH。
具體實施例方式
如圖1 8所示，本發(fā)明設有反應池12、承托板5、復合膜-布袋組件9、布水管13、布 氣管6、排泥室16和排泥閥7。承托板5設于反應池12的下部，復合膜-布袋組件9設于承 托板5上，復合膜-布袋組件9設有無紡布袋10和導流板14，無紡布袋10內填充有牡蠣殼顆 粒，無紡布袋10的兩側分別設有平板膜片4，導流板14置于膜片4外側。布氣管6設于承 托板5的上方及膜片下方，布氣管6接曝氣機11，曝氣機11將空氣送入布氣管6。布水管 13位于承托板5的下方，布水管13外接進水管；排泥閥7位于排泥室16底部。
反應池12的反應池體可采用有機玻璃池體，牡蠣殼顆粒的粒徑為0.5 1.0mm，出水靠 蠕動泵經(jīng)膜片抽出。
工作時，蠕動泵2將原水槽1中的垃圾滲瀝液經(jīng)閥門3和布水管13送入反應池12內， 曝氣機11將空氣經(jīng)布氣管6分散，送入反應池12內，氣體首先進入復合膜-布袋組件9的下 部，上升至復合膜-布袋組件9的上部，部分氣體直接沖出液面，部分氣體在導流板14的環(huán) 流作用下帶入池壁與復合膜-布袋組件9外側間隙；氣液環(huán)流可使從無紡布袋10內溶出的牡 蠣殼顆粒在池內充分分散，并為微生物生長和降解供氧。處理水由蠕動泵15的作用下通過平 板膜片4抽出。剩余污泥通過排泥室16底部的排泥閥7排出。裝置開始使用時，將取自城市污水廠曝氣池活性污泥作為種污泥裝入反應池12內，再按稀釋倍率由高到低階段提高進水垃 圾滲瀝液濃度，連續(xù)通水運行操作，待活性污泥的硝化活性基本能穩(wěn)定在氨氮去除率為80% 以上時，即為啟動成功。
反應池12長300 mm，寬200 mm，高500mm;排泥室16長300 mm，寬200 mm，高 lOOmm，排泥室16的側面與水平面成45。，制作材料為8 mm厚的有機玻璃。復合膜-布袋組 件9由無紡布袋10、平板膜片4和導流板14構成，無紡布袋10采用高強耐腐蝕合成纖維布， 由長303mm，寬212mm，厚8mm的聚丙烯框架支撐，空隙填充牡蠣殼顆粒。平板膜片4為 日本KUBOTA制的聚丙烯平板膜，尺寸為0.303mx0.212m，表面積為0.1285 m2，孔徑為0.1 0.4nm;導流板14為長303mm，寬212mm，厚6mm的有機玻璃板。承托板材質為有機玻璃， 長為300mm，寬為200mm,厚度為10mm。布水管13在承托板5的下端，為一內徑8mm的 不銹鋼短管，并在距承托板2cm處，沿水平方向鑲入反應池12，沿布水管每隔15mm的長度， 于截面的向下45。方向開出直徑為3mm的布水孔(參見圖7中的布水管)。布水管13經(jīng)直徑 為10mm的塑料軟管與蠕動泵2相連接。垃圾滲瀝液由蠕動泵2經(jīng)布水管13均勻送入反應池 12下部。布氣管6為內徑8mm的U型管，安置于承托板上方的30mm處，并沿水平方向從 正面鑲入反應池12， U型管的分管距為86mm，每根分管上每隔15mm，于管截面的向下45。 方向開出直徑為3mm的布氣孔(見圖8中的布氣管)。布氣管6通過直徑為10mm的塑料軟管 經(jīng)閥門8與曝氣機11連接。排泥室16位于生化反應池12的底部，其底部設排泥閥7，反應 池12產(chǎn)生的剩余污泥沉積于此，并通過排泥閥7排出MBR槽體。膜片上端的出口與蠕動泵 之間用直徑為6m的塑料軟管連接，處理水通過平板膜片4經(jīng)蠕動泵15抽出。
如圖9給出了本發(fā)明在處理進水氨氮濃度分別為300 330mg/L、 380 450mg/L、 550 600mg/L的垃圾滲瀝液時的氨氮去除特性。當進水氨氮濃度為300 330mg/L時，濾池出水中 氨氮濃度在30 70mg/L，對氨氮的去除率達到70%以上；當氨氮濃度升高至380 450mg/L 時，出水氨氮濃度小于40mg/L，氨氮的去除率為90%左右，在氨氮濃度為550 600mg/L時， 氨氮的去除率降為80 85%。由此可見，本發(fā)明對于較低濃度的垃圾滲瀝液具有較高的氨氮 去除能力，而且對于高濃度垃圾滲瀝液仍顯現(xiàn)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的堿度(以CaC03計)，即每降解lg 的NH/-N需要消耗大約7.14g的牡蠣殼，因此可由氨氮的降解量求出牡蠣殼的消耗量。
當進水氨氮濃度為300 330mg/L時，氨氮去除率為70%。其降解理論上需要1509 1649mg/L的堿度，氨氮濃度為380 450mg/L、氨氮去除率90%時，其理論堿度需要量為 2570mg/L，而氨氮濃度升至550 600mg/L、氨氮去除率降至80 85%時，其理論堿度需要量為3400mg/L左右。圖10顯示了進水氨氮濃度分別為300 330mg/L、 380 450mg/L、 550 600mg/L時牡蠣殼溶解的鈣離子濃度和pH值的變化情況。當氨氮濃度分別為300 330mg/L、 380 450mg/L、550 600mg/L時，牡蠣殼溶解為硝化提供的堿度分別為300、700與1000mg/L 左右(如表l所示)。在已知進出水氨氮濃度及流量的情況下，可算出每天所消耗牡蠣殼的重 量。當流量為8L/d，進水氨氮濃度為300mg/L時，完全降解氨氮所需CaC03理論量為17g/d， 可算出每天牡蠣殼的溶出量為3.4g/d。
表1為本發(fā)明實施例在不同進水氨氮濃度時牡蠣殼供應堿度與硝化所需堿度關系圖
進水NH4+-N硝化率硝化消耗堿度進水堿度牡蠣殼提供堿度
(mg/L)(%)(mg/L)(mg/L)(mg/L)
300 3307015001200300
380 4509025701800700
550 60080 85340024001000
近年來，海產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展帶來的大量固體廢棄物一牡蠣殼，已經(jīng)越來越成為困擾我國 東南沿海的環(huán)境問題。大量廢棄牡蠣殼的堆放不僅占用了沿海的農(nóng)業(yè)用地，而且容易散發(fā)臭 味，孳生蚊蠅，影響周圍生態(tài)環(huán)境。因此，本發(fā)明的應用將為牡蠣殼的再利用，實現(xiàn)"變廢為 寶"，開辟一條新的途徑。同時，本發(fā)明為硝化反應尋找到一種經(jīng)濟、適用的堿度供應劑，由
于硝化反應過程中產(chǎn)生的H+，當它積累到一定程度時，會引起反應裝置中的pH值迅速降低， 容易對硝化產(chǎn)生抑制。對于硝化需要堿度補充的問題目前主要通過投加NaHC03或NaOH來 解決，這大大增加了廢水生化脫氮工藝的運行管理成本。而牡蠣殼中含有的大量CaC03可以 在酸性條件下溶解，因此能為硝化反應提供堿度。
權利要求
1.垃圾滲濾液的氨氮處理裝置，其特征在于設有反應池、承托板、復合膜-布袋組件、布水管、布氣管、排泥室和排泥閥；承托板設于反應池下部，復合膜-布袋組件設于承托板上，復合膜-布袋組件設有無紡布袋和導流板，無紡布袋內填充有牡蠣殼顆粒，無紡布袋兩側分別設有膜片，導流板置于膜片外側；布氣管設于承托板上方及膜片下方，布氣管接曝氣機，曝氣機將空氣送入布氣管；布水管位于承托板下方，布水管外接進水管；排泥閥位于排泥室底部。
2. 如權利要求1所述的垃圾滲濾液的氨氮處理裝置，其特征在于反應池的反應池體為有機玻璃池體。
3. 如權利要求1所述的垃圾滲濾液的氨氮處理裝置，其特征在于牡蠣殼顆粒的粒徑為0.5 1.0mm。
4. 如權利要求1所述的垃圾滲濾液的氨氮處理裝置，其特征在于所述膜片為平板膜片。
全文摘要
垃圾滲濾液的氨氮處理裝置，涉及一種垃圾處理設備，尤其是涉及一種基于膜生物反應器的垃圾滲濾液的氨氮處理裝置。提供一種基于膜生物反應器的垃圾滲濾液的氨氮處理裝置。設有反應池、承托板、復合膜-布袋組件、布水管、布氣管、排泥室和排泥閥；承托板設于反應池下部，復合膜-布袋組件設于承托板上，復合膜-布袋組件設有無紡布袋和導流板，無紡布袋內填充有牡蠣殼顆粒，無紡布袋兩側分別設有膜片，導流板置于膜片外側；布氣管設于承托板上方及膜片下方，布氣管接曝氣機，曝氣機將空氣送入布氣管；布水管位于承托板下方，布水管外接進水管；排泥閥位于排泥室底部。
文檔編號C02F3/10GK101549904SQ20091011179
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月16日 優(yōu)先權日2009年5月16日
發(fā)明者貴 嚴, 歐陽通, 熊小京, 鄭天凌 申請人:廈門大學