CN101157501B

CN101157501B - 城市污水污泥减量处理的蠕虫附着型生物床

Info

Publication number: CN101157501B
Application number: CN2007101443191A
Authority: CN
Inventors: 田禹; 左薇; 卢耀斌
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2027-09-14
Also published as: CN101157501A

Abstract

城市污水污泥减量处理的蠕虫附着型生物床，本发明属于利用生物技术处理污泥的技术领域，它克服了已有技术蠕虫附着量小、种群不稳定、工作能力低、抵抗水流冲击能力低的缺陷。它包括容器、多块导流板和曝气装置，多块导流板使进入容器内的流体上下折流流出，立置的导流板之间以及导流板与容器侧壁之间为过流通道，它还包括多块蠕虫附着板，蠕虫附着板沿过流通道的长度方向设置其中，蠕虫附着板由金属格面网和填料膜组成，金属格面网的长度方向设置为波浪状，填料膜为聚丙烯纤维束或聚乙烯纤维束交错轧制而成的弹性面板，聚丙烯纤维束或聚乙烯纤维束之间留有直径或宽度为0.1～0.5mm的孔或缝隙，填料膜表面附着有聚丙烯纤维束或聚乙烯纤毛。

Description

城市污水污泥减量处理的蠕虫附着型生物床

技术领域

本发明属于利用生物技术处理污泥的技术领域，特别涉及蠕虫附着型生物床城市污水污泥减量系统。

背景技术

污水污泥作为污水处理过程中的必然产物，带来日益严重的环境污染问题。城市生活污水一般均通过普通活性污泥法和AB法处理，这两种方法进水BOD的48％和58％会转化为污泥，真正意义上氧化分解的BOD只占42％和34％，这就决定了污泥产量约占总处理水量的0.5～1.0％。因此，对大部分污水处理而言，进水污染物将以污水污泥的形式向自然界转化。

我国污水处理率已由2000年的33.15％提高到2006年底的56％，06年我国城市污水处理厂排放的污泥量(干重)大约为990万吨，还将以10％的年增长速率递增，这必将带来污水污泥总量的持续增加。污水污泥是一种潜在的危险物质，其中富含有机物、重金属、致病微生物等有害物质，处理不当就会导致严重的环境问题、甚至是灾难性的生态后果。目前剩余污泥的处理与处置费用占污水处理厂总运行费用的30～40％，随着我国污水处理设施的普及、处理量的增加、处理标准的提高和处理功能的拓展，污泥的处理费用将会大幅度增加。因此，如何合理的解决污泥问题，已是制约我国生态环境发展的前沿问题。

目前污泥减量技术可分为四类：(1)溶胞——隐性生长；(2)内源呼吸；(3)解耦联代谢。(4)生物捕食。污泥生物捕食技术是通过定向延长污水生态系统中的食物链，创造微型动物，如原生动物和一些体型较小的后生动物的生长环境，由微型动物充当该食物链中的高级消费者，捕食污泥细菌。由于能量在食物链传递过程中会产生能量损耗，食物链越长，能量损失越多，所以人为定向延长食物链可以有效减少污泥产量。同前三项技术相比，生物捕食法具有“纯生态”的处理机理、较低的处理成本和良好的污泥减量效果，因此获得了广泛的关注。但是由于微型动物世代时间长、对环境及其敏感等原因，使其极难在污水处理系统中保持稳定的菌种，并成为优势种群，因此如何在水流冲击力强、水质条件多变、微型动物世代周期长等不利条件下，开发高密度、种群结构稳定的污泥生物捕食工艺成为该技术应用于实践的瓶颈问题。公开号为1778727的《折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器》公开一种利用生物技术处理污泥的设备，但该设备中寡毛类蠕虫只能附着在反应器的内壁上，附着量小，种群不稳定，工作能力低，抵抗水流冲击的能力低。

发明内容

本发明的目的是提供一种城市污水污泥减量处理的蠕虫附着型生物床，以克服已有技术蠕虫附着量小、种群不稳定，工作能力低、抵抗水流冲击能力低的缺陷。它包括容器8、多块导流板7和曝气装置6，容器8的前端处开有入口8-1，容器8的后端处开有出口8-2，多块导流板7在容器8内依次从入口8-1分布到出口8-2，多块导流板7依次上下交错设置以使进入容器8内的流体上下折流流出，曝气装置6设置在容器8内的底部，立置的导流板7之间以及导流板7与容器8侧壁之间为过流通道8-3，它还包括多块蠕虫附着板9，蠕虫附着板9沿过流通道8-3的长度方向设置其中，蠕虫附着板9由金属格面网9-1和分别固定在金属格面网9-1两个表面上的填料膜9-2组成，金属格面网9-1的长度方向设置为波浪状，填料膜9-2为聚丙烯纤维束或聚乙烯纤维束交错轧制而成的弹性面板，聚丙烯纤维束或聚乙烯纤维束之间留有直径或宽度为0.1～0.5mm的孔或缝隙9-2-1，填料膜9-2表面附着有聚丙烯纤维束或聚乙烯纤毛9-2-2。

本发明的蠕虫附着型生物床以蠕虫为单一附着微型动物，并根据其生理特性将其定向诱导固着在蠕虫附着板9的填料膜9-2上，从而实现微型动物高密度地稳定生长及其排泄物与污泥的分离；由于填料膜9-2的聚丙烯纤维束或聚乙烯纤维束之间密布大量的孔或缝隙9-2-1，承载蠕虫数量极大，使生物床的工作能力强，纤毛9-2-2在一定程度上抵抗了水流的冲击，减轻了蠕虫所受到的冲击力。本发明实现了高效稳定的污泥减量效果，达到“纯生态”污泥减量的效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，图2是本发明中蠕虫附着板9的结构示意图，图3是图2的A向视图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至3具体说明本实施方式。本实施方式由容器8、多块导流板7、曝气装置6和多块蠕虫附着板9组成，容器8的前端处开有入口8-1，容器8的后端处开有出口8-2，多块导流板7在容器8内依次从入口8-1分布到出口8-2，多块导流板7依次上下交错设置以使进入容器8内的流体上下折流流出，曝气装置6设置在容器8内的底部，立置的导流板7之间以及导流板7与容器8侧壁之间为过流通道8-3，蠕虫附着板9沿过流通道8-3的长度方向设置其中，蠕虫附着板9由金属格面网9-1和分别固定在金属格面网9-1两个表面上的填料膜9-2组成，金属格面网9-1的长度方向设置为波浪状，填料膜9-2为聚丙烯纤维束或聚乙烯纤维束交错轧制而成的面板，聚丙烯纤维束或聚乙烯纤维束之间留有直径或宽度为0.1～0.5mm的孔或缝隙9-2-1，填料膜9-2表面附着有聚丙烯纤维束或聚乙烯纤毛9-2-2。

在使用蠕虫附着型生物床之前，需要对蠕虫诱导培养，使其定向固着于填料膜之上。将由PP(聚丙烯)或PE(聚乙烯)纤维束轧制成的填料膜平铺于污泥混和液之上，使其沉降于泥水分界面，在其上均匀放置已培养成熟的夹杂带丝蚓，并保持其高度低于液面高度，培养24h。由于微生物的“趋利性”，夹杂带丝蚓为了获得食物，势必会钻过填料膜的孔隙，头部向下伸展深入污泥进行摄食；而由于污泥的覆盖，造成填料膜下部局部缺氧，夹杂带丝蚓为了呼吸，尾部向上垂至填料膜上面的水中。经过24h的培养，已有部分夹杂带丝蚓钻过填料膜的弹性孔隙附着其上，轻轻洗去未附着的带丝蚓，将填料膜重新放入新鲜的泥水混和液中，并在其上放置新的夹杂带丝蚓。重复上述操作5～6次，即可获得夹杂带丝蚓头部向下，尾部向上定向附着的高密度的填料膜，未定向附着于填料的，一部分因不适应外部条件被淘汰，另一部分在换洗污泥的时候被洗掉，所以在填料膜上附着的大部分为定向附着。将该填料膜固定于波浪形的铁丝网上，即制成蠕虫附着型生物床内的填料膜。

利用大型蠕虫——夹杂带丝蚓的特殊生活习性将其定向固着于填料之上，使蠕虫高密度地稳定生长，从而定向延长污泥生态系统食物链，通过夹杂带丝蚓对污泥细菌的捕食作用实现污泥减量，并通过细菌对蠕虫的反捕食作用，激发污泥活性，改善污泥沉降性能，实现“纯生态”污泥减量排放。

由于夹杂带丝蚓是微好氧微型动物，所以在容器8底部布有曝气装置，穿过导流板与填料膜，进行微曝气，以供夹杂带丝蚓呼吸。

本发明选用夹杂带丝蚓为本装置中主要的微型动物种群。夹杂带丝蚓具有独特的生活习性，即：头部深入污泥，对污泥进行摄食；尾部垂入水中，通过摆动在水中摄入氧气，进行呼吸。因此，通过对夹杂带丝蚓的诱导培养，可将其定向附着于填料之上。且夹杂带丝蚓是公认的具有最佳的污泥减量效果微型动物之一，污泥经夹杂带丝蚓的捕食作用，73％得到彻底矿化、2％用于蠕虫自生的增值，剩余的25％成为排泄废物，最终实现污泥70％以上的减量。

由于填料膜呈波浪形，所以迎向污泥混和液流向的一面所吸附的污泥固体较多，夹杂带丝蚓的定向固着可有效地确保其与污泥充分接触。在填料膜的表面上覆有长短不一的纤毛，可有效吸附污泥混和液中的污泥细菌、未降解有机物、细胞碎片等污泥成分，提供了蠕虫与污泥相接触并进行捕食作用的适宜场所。同时，有力的缓解了污泥混和液的冲击负荷对蠕虫生长的影响。导流板的主要作用在于保证污泥混和液与蠕虫的充分接触。

本装置实施微曝气，大多数好氧微生物在床内也难以生存，从而减少了床内种间竞争。另外，由于本发明独特的填料设置，使夹杂带丝蚓稳定固着于填料之上，从根本上解决了蠕虫随混和液流失的问题，故夹杂带丝蚓可以作为床内优势种群稳定生长。

所处理的混和液是污水生物处理系统排放的剩余污泥或常规活性污泥系统中的回流污泥。

具体实施方式二：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是：它还包括调节池4、污泥泵3、闸阀2和液位控制器5，液位控制器5设置在容器8的内壁上，污泥泵3的出口连通调节池4的出口，调节池4的出口通过闸阀2连通容器8的入口8-1。如此设置，能调节容器8内的流量和水位。本实施方式具体的操作方法如下：根据前段污水处理系统所产生的污泥负荷，用污泥泵将从前段污水处理系统排出的剩余污泥混和液输送至调节池，在池内缓解有机及毒害负荷，再由闸阀2送至容器8，污泥混和液沿床内各导流板(5)作上下折流流动，逐个通过各个反应室并与反应室内填料床(6)上的夹杂带丝蚓充分接触，大部分固体被特制的多纤毛填料吸附，留在其上为夹杂带丝蚓所降解。在附载密度超过10⁵个/m²夹杂带丝蚓作用下，通过夹杂带丝蚓对污泥细菌及有机物的捕食作用及细菌的反捕食作用实现污泥的改良、改性、减量。剩余固体(剩余污泥与蠕虫排泄物)随混和液排出系统，污泥实现减量70％以上。

整个运行过程中，容器8内水力停留时间为12小时左右，混合液中溶解氧不低于0.5mg/L，水温15～25℃，pH 6～9。

本发明的装置具有如下优点：(1)本发明蠕虫附着型生物床所选取的蠕虫为夹杂代丝蚓，其独特的生理习性，使其可通过适宜的诱导定向附着于本发明中独特的填料设置上，该蠕虫附着板9上布有0.1～0.5mm弹性孔隙，供夹杂带丝蚓钻入附着。既保证了蠕虫种群的高密度生长，又实现了蠕虫排泄物与污泥的分离；(2)独立的蠕虫生物床设置，保证了蠕虫生长环境的稳定，使蠕虫具有良好的生态稳定性及生理活性；(3)独特的多纤毛填料设计，即保证了蠕虫的高密度稳定固着，又有助于污泥停留，使污泥与蠕虫充分接触，同时波浪状的填料膜也有效的增加了污泥与蠕虫的反应时间；(4)污泥细菌对蠕虫的反捕食作用，使蠕虫对污泥具有改良、改性、减量的作用，在实现污泥减量排放的同时，促进污泥活力提高，进而强化了前段的污水处理效能；(5)本发明工艺简单，结构紧凑，运行稳定可靠，操作管理方便，可完全实现自动化控制；(6)本发明的装置无需改变原有污水处理，不影响原有污水处理系统的污水处理效果，投资少，实施性较强；(7)可稳定有效实现城市污水及污水污泥的生态协同处理，具有广阔的推广前景。

具体实施方式三：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是：蠕虫附着板9的安装位置在高度方向上位于容器8内中部，水平方向则位于过流通道8-3的中部，其在过流通道8-3内的填充比为40％～60％，既保证了污泥混和液的正常流速，又实现了污泥与蠕虫的充分接触。

本发明应用效果：

Claims

1.城市污水污泥减量处理的蠕虫附着型生物床，它包括容器(8)、多块导流板(7)、蠕虫附着板(9)和曝气装置(6)，容器(8)的前端处开有入口(8-1)，容器(8)的后端处开有出口(8-2)，多块导流板(7)在容器(8)内从入口(8-1)均匀分布到出口(8-2)，多块导流板(7)依次上下交错设置以使进入容器(8)内的污水污泥混和液上下折流流出，曝气装置(6)设置在容器(8)内的底部，立置的导流板(7)之间以及导流板(7)与容器(8)侧壁之间为过流通道(8-3)，蠕虫附着板(9)沿过流通道(8-3)的长度方向设置其中，其特征在于：蠕虫附着板(9)由金属格面网(9-1)和分别固定在金属格面网(9-1)两个表面上的填料膜(9-2)组成，金属格面网(9-1)的长度方向设置为波浪状，填料膜(9-2)为聚丙烯纤维束或聚乙烯纤维束交错轧制而成的弹性面板，聚丙烯纤维束或聚乙烯纤维束之间留有直径或宽度为0.1～0.5mm的孔或缝隙(9-2-1)，填料膜(9-2)表面附着有聚丙烯纤维束或聚乙烯纤毛(9-2-2)。

2.根据权利要求1所述的城市污水污泥减量处理的蠕虫附着型生物床，其特征在于它还包括调节池(4)、污泥泵(3)、闸阀(2)和液位控制器(5)，液位控制器(5)设置在容器(8)的内壁上，污泥泵(3)的出口连通调节池(4)的出口，调节池(4)的出口通过闸阀(2)连通容器(8)的入口(8-1)。

3.根据权利要求1所述的城市污水污泥减量处理的蠕虫附着型生物床，其特征在于蠕虫附着板(9)的安装位置在高度方向上位于容器(8)内中部，水平方向则位于过流通道(8-3)的中部，其在过流通道(8-3)内的填充比为40％～60％。

4.根据权利要求1所述的城市污水污泥减量处理的蠕虫附着型生物床，其特征在于填料膜(9-2)上附着的微型动物种群是夹杂带丝蚓。