帕克厌氧技术在处理渗沥液上的应用 帕克厌氧技术在处理渗沥液上的应用 苏振兴1 ，谢娟毅2 ，苏俊3 ( 1 中国市政工程华北设计研究院，天津3 0 0 0 7 2 ；2 天津大学环境科学与工程学院，天津3 0 0 0 7 4 ； 3 帕克环保技术( 上海) 有限公司，上海2 0 1 2 0 3 ) 提要：厌氧处理技术广泛应用于高浓度有机废水处理领域，介绍内循环厌氧反应器( I c ) 和U A S B ，着重 论及了该工艺的结构、工作原理、工艺特点以及目前在渗沥液处理上的应用情况。 关键词：内循环厌氧反应器( I c ) ：U A S B ；颗粒污泥；两级三相分离器：容积负荷；渗沥液 1 前言 早期的厌氧消化工艺可以称为第一代厌氧消化工艺，以厌氧消化池为代表，属于低负荷系统。 2 0 世纪7 0 年代中期，荷兰瓦格宁根( W a g e n i n g e n ) 大学的莱丁格( L e t t i n g a ) 教授发明的以厌氧絮 状( 或颗粒) 污泥组成污泥床，以该特征设计的厌氧反应器称为U A S B 上流式厌氧污泥床反应器。 厌氧内循环反应器( I C ) 工艺是基于U A S B 反应器颗粒化和三相分离器的概念上改进的新型反应器。 I C 设置两级三相分离器，它的特点是在一个高的反应器内将沼气的分离分两个阶段。底部一个处于 极端的高负荷，上部一个处于低负荷。本文主要介绍帕克厌氧反应器( B I O P A QI C ) 及其在渗沥液 上的应用。 2 厌氧反应器 厌氧反应器的容积负荷由以下两方面决定：污泥负荷；污泥量。厌氧反应器可以由反应 器提供的以下条件进行分类：最佳的泥水混合( 需要混合剧烈的环境) ；最长的污泥停留时间 ( 需要非剧烈混合的环境) 。 在厌氧工艺中，U A S B 应用很广泛。在U A S B 反应器中，进水在反应器底部均匀分布。然后废 水流过浓密厌氧污泥层( 通常为颗粒污泥) ，在这里C O D 被转化为沼气。沼气的产生提供了泥水混 合所需要的能量。在U A S B 顶部，沼气和污泥通过三相分离器分离。 近年来，更高的厌氧反应器( 例如I C ) 得到发展，这些反应器的高度表面积比例更大。相对于 U A S B 只在顶部有一级三相分离器，I c 内循环反应器具有两级三相分离器。I c 反应器实际上由两级 U A S B 构成，底部U A S B 负荷高，顶部负荷低。因为在一级分离时收集了大量沼气，其对废水的扰 动减少，使得在二级三相分离中得到更好的气、水、泥分离效果。二级分离的I C 反应器确保了最佳 的污泥停留时间。I C 反应器具有个自调节的气提内循环结构，循环废水与原水混合将稀释进水浓 度。内循环作用所带来的能量使得泥水在底部混合更加充分，从而污泥活性也得到增加。I C 内循环 所生成的废水内部稀释可以减少生产所带来的负荷波动。I C 反应器的容积负荷( 1 5 3 0k g C O D m 3 ) 为U A S B ( 7 。1 5k g C O D m 3 ) 的两倍。图1 为U A S B 的示意图。 2 1I C 的结构和原理 B I O P A QI C 内循环厌氧反应器是荷兰P A Q U E S 公司的专有技术，由于运行在高的上升流速加上 产生的大量沼气的扰动以及出水内循环的共同作用下，颗粒状污泥处于悬浮状态，从而保持了进水 与颗粒污泥的充分接触。以此提高了反应器的负荷，从而提高了处理效率，降低设备的占地面积。 2 15 中小城镇市政污水处理工程技术工艺高级研讨会 一- 下面以去除C O D 产生沼气并进行三相分离为例说明其工艺结构与基本原理。 图1 帕克U A S B 反应器 图2I C 内循环厌氧反应器 1 布水器 2 流化床反应室 3 一级三相分离器 4 上升管 5 旋流气液分离器 6 下降管 7 深度净化反应室 8 二级三相分离器 2 2 工作流程 污水首先经过布水器进入反应器，与下降管循环回来的污泥和出水均匀混和后，进入 第一反应分离区一流化床反应室。在这里，大部分的半纤维素、蛋白质、脂肪、烃类物质通过包 含颗粒污泥的污泥床，在产氢产酸菌、产甲烷菌的作用下转换为甲烷。同时，在沼气的剧烈扰动的 作用下，该反应区内污泥成膨胀和流化状态。产生的甲烷由一级三相分离器收集和分离，并产 生气体提升。气体被提升的同时，带动水和污泥作向上运动，经上升管到达位于反应器的顶部 由旋流气液分离器，在气液分离器内沼气从水和污泥中分离。水和颗粒污泥经过同心的下降管 直接滑落到反应器底部行称内部循环流。从第一级分离区的出水在第二阶段低负荷处理区内被 深度处理，在这里剩余的可生物降解的C O D 被去除，在上层分离区产生的沼气被项部的二级三相分 2 16 离器收集，并沿上升管输送到顶部的旋流气液分离器进行分离，同时经过厌氧处理的污水 通过出水堰进入后续处理系统。 3 渗沥液的特点及设计参数 垃圾渗滤液的性质与垃圾种类、性质及填埋方式等多种因素有关，化学成分变化较大，其浓度 和性质随时间呈现明显的动态变化关系。垃圾渗滤液具有有机物浓度高、成份复杂、并含有重金属 离子及大量病毒、致病菌等特点。当垃圾填埋场进入中后期埋龄时( 6 8 年) ，水质具有如下特征： 即不可直接生物降解的有机物浓度较高，变化幅度相对稳定，且所占比例加大。具有较低的B O D C O D 比值，可生化性接近于常规的低限值：N H 3 一N 、重金属离子浓度较高，并有逐年增加的趋势。根据 我国近年来对以建成的城市垃圾卫生填埋场经过渗沥液调节池调节后的污水水质进行监测，渗沥液 水质范围为C O D c ，：4 0 0 0 1 3 0 0 0m g L ；B O D 5 ：1 5 0 0 5 0 0 0m g L ：N H 3 N ：6 0 0 1 5 0 0m g L ；S S ： 2 0 0 7 0 0m g L ；p H ：6 2 8 3 。 4 工程实例 本文介绍了二个厌氧处理垃圾渗沥液的案例，分别介绍了其设计或运行状况。第一个案例为荷 兰K r a g g e 二期项目，第二个案例为台湾三元垃圾填埋场。 4 1K r a g g e 二期垃圾填埋场渗沥液废水处理 K r a g g e 垃圾填埋场位于荷兰B e r g e nO pZ o o m ，本案分析了厌氧处理垃圾渗沥液的设计数据和运 行效果。厌氧颗粒污泥从其他U A S B 和I c 反应器中取来。 设计参数 名称单位数值名称单位数值 流量m 3 d2 1 5 p H 6 5 C O D c ，m g L 1 5 0 0 0温度1 0 B O D 。 m g L 5 1 0 0T K N m e t 7 5 0 N H d N m g L 6 0 0 垃圾渗沥液泵入调节池，调节废水的水质 和水量，在调节池中一部C O D 被生物转化为 脂肪酸。再泵送到循环池，循环池中装有搅拌 器，防止颗粒物质沉降。因为废水温度很低， 只有1 0 摄氏度，因此需要热交换器将水温升 至3 5 摄氏度。然后废水泵入U A S B 厌氧反应 器。图3 为建成的污水处理场。 为使生物处理效果更好，在循环池中加入 磷酸和尿素。接着废水进入2 8 5n 1 3U A S B 反应 器，在这里C O D 被转化为沼气( 主要为甲烷) 。 图3K r a g g e 二期垃圾填埋场污水处理厂 剩余厌氧污泥被储存到厌氧污泥储池中，可以 作为备用或其他厌氧处理厂的启动。产生的沼气在沼气燃烧系统内内燃。为防止调节池、循环池、 反应器和污泥储池中废气挥发，这些池体都加盖，并被通入涤气塔。整个厌氧处理系统设计C O D 的 去除效率是6 0 ，B O D 的去除效率为7 5 。 2 17 中小城镇市政污水处理工程技术工艺高级研讨会 整个污水处理厂于1 9 9 0 年完成，厌氧的运行情况稳定，达到了设计的去除效率。 4 2 台湾三元垃圾填埋场渗沥液废水处理 本案分析了厌氧处理垃圾渗沥液的设计数据和运行效果。厌氧颗粒污泥从其他U A S B 和I C 反应 器中取来。 设计参数 名称单位数值名称 单位 数值 流量m 3 d3 0 0 p H 5 0 1 0 0 C O D c 。m g L 1 2 0 0 0 温度 3 0 B O D t m g L 5 0 0 0S S m g L 1 0 0 0 N H d N m g L 7 0 0 垃圾渗沥液通过1 0m 3 的集水井被收集， 泵入5 4 0m 3 的调节池，调节废水的水质和水 量，随后被泵送到直径5 5m 的沉淀池，去除 掉大部份的悬浮物质，进入到1 1 2m 3 的预酸 化池。在预酸化池中一部分C O D 被生物转化 为脂肪酸。图4 为在运行的污水处理场。 在预酸化池中加入废水中缺乏的营养元 素( 如P ) ，加入N a O H 调节废水的p H 值。接 着废水进入3 8 0m 3U A S B 反应器，在这里c O D 图4台湾三元垃圾填埋场污水处理厂 被转化为沼气( 主要为甲烷) 。剩余厌氧污泥 被储存到厌氧污泥储池中。产生的沼气在5m 3 的沼气稳压柜中贮存，通过沼气燃烧系统内内燃。为 防止调节池、沉淀池、预酸化池和反应器中废气挥发，这些池体都加盖，通过引风机被通入涤气塔。 厌氧处理系统设计C O D 的去除效率是7 0 ，B O D 的去除效率为8 0 。 污水处理厂在1 9 9 2 年建成，运行效果达到设计的要求。 5 应用及结论 由于厌氧反应器具有容积负荷高、节省占地面积、抗冲击负荷能力强、具有缓冲P H 的能力、 节省动力运行费用、节省营养盐的消耗等特点，其在啤酒、造纸、食品等行业得到了广泛的应用。 在渗沥液处理行业，根据对美国、荷兰及中国的台湾地区的调查，帕克公司的厌氧反应器均达到了 预期的运行效果。 参考文献 1 】王凯军，左剑恶，等U A S B 工艺的理论与工程实践中国环境科学出版社，2 0 0 0 ，9 ：I S B N78 0 1 6 3 0 2 0 3 【2 】戚恺I C 反应器在造纸行业的应用国际造纸，2 0 0 0 ，2 0 ( 3 ) ：5 8 5 9 【3 】 贺延龄废水的厌氧生物处理北京中国轻工业出版社，1 9 9 8 ：9 - 1 0 【4 】贺延龄废水厌氧处理技术的新发展- - I C 反应器在造纸工业上的应用纸和造纸 【5 甘县辉，汪永辉，黄莉，等I C 厌氧处理新技术的应用进展上海环境科学 电话：0 2 2 2 3 5 4 5 3 3 9 E m a i l ：f r a n k h a w k c n y a h o o c o m c n 2 18