專利名稱：水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)器及其方法。具體為水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)器開(kāi)發(fā)，利用微生物降解有機(jī)物及水蚯蚓攝食污泥的原理，實(shí)現(xiàn)污泥減量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)污水中C、N、P的聞效去除。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，污水處理廠的數(shù)量也逐步增多，剩余污泥的產(chǎn)量與日俱增，其處理處置問(wèn)題備受關(guān)注。通過(guò)物理方式和化學(xué)方式處理剩余污泥，能耗較大且會(huì)帶來(lái)二次污染，存在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境兩方面的問(wèn)題。利用微型動(dòng)物進(jìn)行污泥減量的技術(shù)是實(shí)現(xiàn)污泥源頭處理的綠色技術(shù)，是目前剩余污泥問(wèn)題解決的最經(jīng)濟(jì)可行的方法。Ratsak等最早進(jìn)行了兩段式生物反應(yīng)器污泥減量的技術(shù)研究，第二段作為捕食反應(yīng)器，并發(fā)現(xiàn)進(jìn)入捕食反應(yīng)器中的碳有22%-43%經(jīng)礦化作用生成CO2，剩余污泥的產(chǎn)量不但比反應(yīng)期要少12%_43%。Lee等用生物膜作為第二階段的捕食反應(yīng)器處理人工合成污水，獲得的污泥產(chǎn)量為O. 05-0. 17gSS/gC0D,比用傳統(tǒng)方法減少約30%_50%。Ghyoot等和魏源送等比較了傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)(CAS)和生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)(MBR)作為捕食反應(yīng)器處理人工合成污水時(shí)的效能，發(fā)現(xiàn)后者比前者污泥產(chǎn)率(O. 17kgSS/kgC0D)減量效果明顯。魏源送等還開(kāi)發(fā)了一種適用于寡毛類蠕蟲(chóng)生長(zhǎng)的獨(dú)立的生物反應(yīng)器，顫蚓的存在和生長(zhǎng)可導(dǎo)致更顯著的污泥減量效果。梁鵬等人在活性污泥反應(yīng)器中引入紅斑顥體蟲(chóng)研究其污泥減量的效果時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷〈O. 6 mg/ (mg · d)時(shí)，紅斑顥體蟲(chóng)可大量出現(xiàn)，SRT為15 34d時(shí)對(duì)紅斑顥體蟲(chóng)的長(zhǎng)期生長(zhǎng)沒(méi)有影響；在不同的SRT條件下，污泥相對(duì)減量值為39% 58%。Rensink等人在研究一種改進(jìn)的水處理系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在塑料載體上自然生長(zhǎng)有顫蚓、仙女蟲(chóng)和紅斑顥體蟲(chóng)，因蠕蟲(chóng)的存在使污泥產(chǎn)量從O. 4 kgSS /kgCOD降低到O. 16 kgSS /kgCOD，他們還用火山巖作為填料來(lái)負(fù)載顫蚓，在回流污泥系統(tǒng)中把顫蚓投加到滴濾器上處理回流污泥，使得回流污泥里面的COD減少18%-67%， 污泥產(chǎn)率從沒(méi)有投加顫蚓的O. 40 g/g降到O. 15 g/g，污泥體積指數(shù)(SVI)從90降到45，污泥的脫水能力也提高了 27%。郭茂新等人已經(jīng)申請(qǐng)了一種接觸式水蚯蚓污泥減量反應(yīng)器及其應(yīng)用、水蚯蚓-微生物共生系統(tǒng)泥水降解間歇式反應(yīng)器及其應(yīng)用和水蚯蚓-微生物共生系統(tǒng)泥水降解連續(xù)流反應(yīng)器及其應(yīng)用三項(xiàng)專利，前一項(xiàng)專利設(shè)備與污水處理過(guò)程相獨(dú)立，而后兩項(xiàng)專利反應(yīng)器雖污泥減量與污水降解同步，但未實(shí)現(xiàn)反應(yīng)區(qū)與沉淀區(qū)一體化，且水蚯蚓附著的填料設(shè)計(jì)尚有缺陷，不能實(shí)現(xiàn)水蚯蚓的密集可控培養(yǎng)。本發(fā)明針對(duì)該問(wèn)題提出的水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)器，應(yīng)用于污水處理過(guò)程的生化處理階段，污泥減量的同時(shí)使出水C、N、P達(dá)標(biāo)排放
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)器及其方法。水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)器由反應(yīng)區(qū)、曝氣系統(tǒng)和沉淀區(qū)組成一個(gè)敞口的立方體容器；反應(yīng)區(qū)右側(cè)設(shè)有沉淀區(qū)，反應(yīng)區(qū)下部設(shè)有曝氣系統(tǒng)，曝氣系統(tǒng)與空氣泵相連，曝氣系統(tǒng)包括上排曝氣系統(tǒng)和下排曝氣系統(tǒng)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)距底部12cm處設(shè)有下排曝氣系統(tǒng)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)距底部20cm處設(shè)有上曝氣系統(tǒng)，上排曝氣系統(tǒng)氣流朝上，下排曝氣系統(tǒng)氣流朝下；反應(yīng)區(qū)I內(nèi)部設(shè)彈性組合填料，彈性組合填料上接種并密集培養(yǎng)水蚯蚓，反應(yīng)區(qū)右上端設(shè)有潷水器，沉淀區(qū)右上端設(shè)有出水堰，沉淀區(qū)下部沉淀有污泥，沉淀區(qū)底部設(shè)有排泥管和污泥回流管，污泥回流管經(jīng)污泥回流泵與反應(yīng)區(qū)底部相連。所述的彈性組合填料是直徑為8厘米的鏤空塑料球，鏤空塑料球內(nèi)填充聚氨酯發(fā)泡材料。所述的水蚯蚓為顫蚓科的霍甫水絲蚓屬和正顫蚓屬。水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)方法是
污水進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，曝氣系統(tǒng)開(kāi)始曝氣，使接種有水蚯蚓彈性組合填料懸浮于污水中，在溶解氧充足的情況下，懸浮的水蚯蚓及微生物進(jìn)行污水中污染物的降解，完成污染物的降解后減少曝氣量至不曝氣，接 種有水蚯蚓沉至反應(yīng)區(qū)底部，污泥也沉淀至反應(yīng)區(qū)底部，彈性組合填料中的水蚯蚓進(jìn)行污泥攝食，完成污泥減量過(guò)程，同時(shí)反應(yīng)器底部污泥進(jìn)行反硝化反應(yīng)；污水經(jīng)污染物降解和水蚯蚓攝食后，上清液經(jīng)潷水器排放至沉淀區(qū)，在反應(yīng)區(qū)內(nèi)污水再次沉淀，上清液經(jīng)出水堰直接排放，沉淀后的污泥一部分經(jīng)排泥管排出，作后續(xù)脫水處理，另一部分經(jīng)污泥回流管通過(guò)污泥回流泵打回反應(yīng)區(qū)底部，滿足水蚯蚓的生長(zhǎng)所需；完成SBR 一個(gè)周期，周期時(shí)序?yàn)?2小時(shí)，進(jìn)水6min，曝氣8. 6h，沉淀/攝食3. 2h，出水6min。本發(fā)明采用移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器和水蚯蚓相結(jié)合，建立水蚯蚓立體密集可控培養(yǎng)高效生物系統(tǒng)，利用水蚯蚓對(duì)污泥的攝食作用實(shí)現(xiàn)污泥減量及微生物的分解作用降解有機(jī)污染物的目的，實(shí)現(xiàn)水蚯蚓污泥減量與污水有機(jī)污染物質(zhì)同步去除一體化，在污泥減量的同時(shí)使出水的C、N、P也能達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明的水蚯蚓污泥減量與有機(jī)污染物同步去除一體化反應(yīng)器用于污水處理廠的生化處理階段，為水蚯蚓污泥減量反應(yīng)器在浙江省城鎮(zhèn)污水處理廠污泥減量的推廣應(yīng)用提供基礎(chǔ)，改變我省城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置方式，大規(guī)模減少污水處理污泥的排放量。本發(fā)明的污泥減量指標(biāo)及排放污水指標(biāo)為
O處理后的出水達(dá)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)《GB8978-1996》；
2)水蚯蚓污泥攝食速率2700mgTSS/kgww · d ；
3)反應(yīng)器混合液的污泥指數(shù)SVI< 61 ；
4)穩(wěn)定化污泥的MLVSS/MLSS 為 O. 32±O. 04 ；
5)污泥減量率城市污水處理的剩余污泥減量率40%。


圖1是水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意 圖中反應(yīng)區(qū)1、曝氣系統(tǒng)2、沉淀區(qū)3、污泥4、彈性組合填料5、水蚯蚓6、出水堰7、潷水器8、排泥管9、污泥回流管10。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)器由反應(yīng)區(qū)1、曝氣系統(tǒng)2和沉淀區(qū)3組成一個(gè)敞口的立方體容器；反應(yīng)區(qū)I右側(cè)設(shè)有沉淀區(qū)3，反應(yīng)區(qū)I下部設(shè)有曝氣系統(tǒng)2，曝氣系統(tǒng)2與空氣泵相連，曝氣系統(tǒng)2包括上排曝氣系統(tǒng)和下排曝氣系統(tǒng)，反應(yīng)區(qū)I內(nèi)距底部12cm處設(shè)有下排曝氣系統(tǒng)，反應(yīng)區(qū)I內(nèi)距底部20cm處設(shè)有上曝氣系統(tǒng)，上排曝氣系統(tǒng)氣流朝上，下排曝氣系統(tǒng)氣流朝下；反應(yīng)區(qū)I內(nèi)部設(shè)彈性組合填料5，彈性組合填料5上接種并密集培養(yǎng)水蚯蚓6，反應(yīng)區(qū)I右上端設(shè)有潷水器8，沉淀區(qū)3右上端設(shè)有出水堰7，沉淀區(qū)3下部沉淀有污泥4，沉淀區(qū)3底部設(shè)有排泥管9和污泥回流管10，污泥回流管10經(jīng)污泥回流泵與反應(yīng)區(qū)I底部相連。所述的彈性組合填料5是直徑為8厘米的鏤空塑料球，鏤空塑料球內(nèi)填充聚氨酯發(fā)泡材料。所述的水蚯蚓6為顫蚓科的霍甫水絲蚓屬和正顫蚓屬。經(jīng)試驗(yàn)，水蚯蚓能很好地附著于該填料內(nèi)部的聚氨酯發(fā)泡材料上，并在曝氣時(shí)水蚯蚓也不會(huì)因?yàn)樗魑蓜?dòng)而分散。懸掛在彈性組合填料上的水蚯蚓為顫蚓科的霍甫水絲蚓屬和正顫蚓屬，比重接近于1，填充比為50%ο

水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)方法是
污水進(jìn)入反應(yīng)區(qū)1，曝氣系統(tǒng)2開(kāi)始曝氣，使接種有水蚯蚓6彈性組合填料5懸浮于污水中，在溶解氧充足的情況下，懸浮的水蚯蚓6及微生物進(jìn)行污水中污染物的降解，完成污染物的降解后減少曝氣量至不曝氣，接種有水蚯蚓6沉至反應(yīng)區(qū)I底部，污泥也沉淀至反應(yīng)區(qū)I底部，彈性組合填料5中的水蚯蚓6進(jìn)行污泥攝食，完成污泥減量過(guò)程，同時(shí)反應(yīng)器底部污泥進(jìn)行反硝化反應(yīng)；污水經(jīng)污染物降解和水蚯蚓攝食后，上清液經(jīng)潷水器8排放至沉淀區(qū)3，在反應(yīng)區(qū)3內(nèi)污水再次沉淀，上清液經(jīng)出水堰7排放，沉淀后的污泥4 一部分經(jīng)排泥管9排出，另一部分經(jīng)污泥回流管通過(guò)污泥回流泵打回反應(yīng)區(qū)I底部，滿足水蚯蚓的生長(zhǎng)所需；完成 SBR (Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)一個(gè)周期，周期時(shí)序?yàn)?2小時(shí)，進(jìn)水6min，曝氣8. 6h，沉淀/攝食3. 2h，出水6min。
實(shí)施例1.污泥減量有機(jī)污染物同步降解反應(yīng)器的制備
此水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成，反應(yīng)器尺寸為100 X 25 X 140cm,有效高度120cm，有效容積為300L，反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)容積比為2:1。反應(yīng)區(qū)內(nèi)部設(shè)內(nèi)部填充聚氨酯發(fā)泡材料的鏤空塑料球，彈性組合填料上接種水蚯蚓并密集培養(yǎng)，與系統(tǒng)中的微生物形成共生系統(tǒng)。反應(yīng)區(qū)底部設(shè)置兩套曝氣系統(tǒng)，氣流方向相反，形成有利于水蚯蚓生長(zhǎng)和攝食的紊流狀態(tài)，通過(guò)調(diào)節(jié)曝氣系統(tǒng)的曝氣量大小實(shí)現(xiàn)附著有水蚯蚓的彈性組合填料的上升和下沉，當(dāng)載體懸浮于污水中時(shí)，微生物降解污水有機(jī)污染物，當(dāng)水蚯蚓載體沉至反應(yīng)區(qū)底部時(shí)，水蚯蚓攝食污泥，達(dá)到減量的效果。反應(yīng)區(qū)右側(cè)為沉淀區(qū)，反應(yīng)區(qū)處理后的出水在沉淀區(qū)再次沉淀后排泥及出水。2.本方法處理的污水來(lái)自城市污水處理廠，進(jìn)水COD濃度為320 550mg/L，混合污泥液濃度為2000mg/L。3.操作方法
水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)接種水蚯蚓3kg(濕重)，且水蚯蚓在彈性組合填料上附著并密集培養(yǎng)。污水按一定的時(shí)序進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，控制反應(yīng)器按12h為I周期運(yùn)行,并依次按照進(jìn)水6min,曝氣8. 6h,沉淀/攝食3. 2h,出水6min。時(shí)序循環(huán)，處理后的出水進(jìn)入到右側(cè)沉淀區(qū)再次沉淀，沉淀后的污泥一部分排出系統(tǒng)，作后續(xù)脫水處理，一部分回流至反應(yīng)區(qū)底部供水蚯蚓攝食，上清液經(jīng)出水堰直接排出。4.污泥減量及有機(jī)污染物降解效果
本發(fā)明反應(yīng)器 每日處理污水133L，排出的穩(wěn)定化污泥中MLVSS為514 771mg/L，MLSS1607 2408mg/L，MLVSS/MLSS為O. 32±0. 04。反應(yīng)器混合液的污泥指數(shù)SVI小于61。經(jīng)處理的出水中，COD小于60 mg/L，BOD5小于20 mg/L，VSS為1.1 11. 9mg/L, TSS為
3.9 20. lmg/L，均符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB8978-1996》。
權(quán)利要求
1.一種水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)器，其特征在于由反應(yīng)區(qū)(I)、曝氣系統(tǒng)(2)和沉淀區(qū)(3)組成一個(gè)敞口的立方體容器；反應(yīng)區(qū)(I)右側(cè)設(shè)有沉淀區(qū)(3)，反應(yīng)區(qū)(I)下部設(shè)有曝氣系統(tǒng)(2)，曝氣系統(tǒng)(2)與空氣泵相連，曝氣系統(tǒng)(2)包括上排曝氣系統(tǒng)和下排曝氣系統(tǒng)，反應(yīng)區(qū)(I)內(nèi)距底部12cm處設(shè)有下排曝氣系統(tǒng)，反應(yīng)區(qū)(I)內(nèi)距底部20cm處設(shè)有上曝氣系統(tǒng)，上排曝氣系統(tǒng)氣流朝上，下排曝氣系統(tǒng)氣流朝下；反應(yīng)區(qū)(I)內(nèi)部設(shè)彈性組合填料(5)，彈性組合填料(5)上接種并密集培養(yǎng)水蚯蚓(6)，反應(yīng)區(qū)(I)右上端設(shè)有潷水器(8)，沉淀區(qū)(3)右上端設(shè)有出水堰(7)，沉淀區(qū)(3)下部沉淀有污泥(4)，沉淀區(qū)(3)底部設(shè)有排泥管(9)和污泥回流管(10)，污泥回流管(10)經(jīng)污泥回流泵與反應(yīng)區(qū)(I)底部相連。
2.如權(quán)利要求1所述一種水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)器，其特征在于所述的彈性組合填料(5)是直徑為8厘米的鏤空塑料球，鏤空塑料球內(nèi)填充聚氨酯發(fā)泡材料。
3.如權(quán)利要求1所述一種水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)器，其特征在于所述的水蚯蚓(6)為顫蚓科的霍甫水絲蚓屬和正顫蚓屬。
4.一種使用如權(quán)利要求1所述反應(yīng)器的水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)方法，其特征在于 污水進(jìn)入反應(yīng)區(qū)(I)，曝氣系統(tǒng)(2)開(kāi)始曝氣，使接種有水蚯蚓(6)彈性組合填料(5)懸浮于污水中，在溶解氧充足的情況下，懸浮的水蚯蚓(6)及微生物進(jìn)行污水中污染物的降解，完成污染物的降解后減少曝氣量至不曝氣，接種有水蚯蚓(6)沉至反應(yīng)區(qū)(I)底部，污泥也沉淀至反應(yīng)區(qū)(I)底部，彈性組合填料(5)中的水蚯蚓(6)進(jìn)行污泥攝食，完成污泥減量過(guò)程，同時(shí)反應(yīng)器底部污泥進(jìn)行反硝化反應(yīng)；污水經(jīng)污染物降解和水蚯蚓攝食后，上清液經(jīng)潷水器(8)排放至沉淀區(qū)(3)，在反應(yīng)區(qū)(3)內(nèi)污水再次沉淀，上清液經(jīng)出水堰(7)排放，沉淀后的污泥(4) 一部分經(jīng)排泥管(9)排出，另一部分經(jīng)污泥回流管通過(guò)污泥回流泵打回反應(yīng)區(qū)(I)底部，滿足水蚯蚓的生長(zhǎng)所需；完成SBR —個(gè)周期，周期時(shí)序?yàn)?2小時(shí)，進(jìn)水6min,曝氣8. 6h,沉淀/攝食3. 2h,出水6min。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種水蚯蚓污泥減量有機(jī)污染物同步降解一體化反應(yīng)器及其方法。由反應(yīng)區(qū)、曝氣系統(tǒng)和沉淀區(qū)組成一個(gè)敞口的立方體容器；反應(yīng)區(qū)右側(cè)設(shè)有沉淀區(qū)，反應(yīng)區(qū)下部設(shè)有曝氣系統(tǒng)，曝氣系統(tǒng)包括上排曝氣系統(tǒng)和下排曝氣系統(tǒng)，上排曝氣系統(tǒng)氣流朝上，下排曝氣系統(tǒng)氣流朝下；反應(yīng)區(qū)1內(nèi)部設(shè)彈性組合填料，彈性組合填料上接種并密集培養(yǎng)水蚯蚓,反應(yīng)區(qū)右上端設(shè)有潷水器，沉淀區(qū)右上端設(shè)有出水堰，沉淀區(qū)下部沉淀有污泥，沉淀區(qū)底部設(shè)有排泥管和污泥回流管，污泥回流管經(jīng)污泥回流泵與反應(yīng)區(qū)底部相連。本發(fā)明采用移動(dòng)生物膜反應(yīng)器與水蚯蚓相結(jié)合，通過(guò)水蚯蚓攝食和微生物降解有機(jī)污染物同步實(shí)現(xiàn)污泥減量和污染物質(zhì)去除。
文檔編號(hào)C02F3/32GK103058368SQ201210518818
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者樓菊青, 曹永青, 孫培德 申請(qǐng)人:浙江工商大學(xué)