CN101198554B - 处理含水的废物流的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及处理含水废物流的方法，其中：(a)将含水废物流分成废水和废物淤泥；和(b)在蚕食反应器中将所述的废物淤泥转化成蚕食过的废物淤泥，该蚕食反应器包括包含蠕虫的载体且使所述的废物淤泥进料通过该包含蠕虫的载体。本发明还涉及可实施该方法的装置，特别涉及处理含水废物流的装置，该装置包含具有包含蠕虫的载体的蚕食反应器，其中该蚕食反应器具有2个被包含蠕虫的载体分开的隔仓。
Description
本发明涉及处理含水的废物流的方法和装置。本发明更具体涉及减少在废水处理过程中产生的废物淤泥的量的方法和装置。
通常在微生物的帮助下生物处理工业和家庭废水，其中将废物物质转化为无害的产物并同时作为基质而消费。微生物生成浮块，其可在例如后沉降设备、浮选设备或膜分离设备的帮助下被分离出来。
在废水处理过程中，微生物的生长生成了额外量的生物质。在废水的预沉降过程中和在生物污水淤泥处理的发酵过程中，也产生了额外的淤泥。以下将所有这些物流称作“废物淤泥”。废物淤泥本身具有非常小的经济价值。废物淤泥通常在污物处理装置之处增稠，然后运输到发酵装置。在发酵装置中，大约40％的数量(基于干物质)转化为沼气，而剩余部分被脱水并随后转移至焚化炉。废物淤泥的这种处理和运输包括相当大的成本，其总计为废水处理成本的大约一半。而且，运输导致二氧化碳的大量散发。
现有技术中，已经提出使用水生蠕虫转化废物淤泥，据说其减少废物淤泥的数量。在这个方法中使用的水生蠕虫已知是自由游动的蠕虫。然而，发明人所进行的研究表明，使用
体虫物种的自由游动的蠕虫不能显著降低废物淤泥的数量，也就是说，在连续操作的生物污水处理系统中，极高数量的这种蠕虫的存在不影响淤泥的产量。
现有技术还提出使用源自颤蚓科(Tubificidae)的蠕虫。颤蚓科的缺点在于它们通过在茧中的卵来有性繁殖。这使得包含颤蚓科的系统的操作不简单且不稳定。实验还已经表明，颤蚓科减少淤泥的能力比夹杂带丝蚓(Lumbriculus variegatus)低；也就是说，蠕虫/淤泥的比例必须相当地更高。
WO 2005/016833公开了处理废水的方法，其中将不溶于水的物质从废水中分离处理。然后该不溶于水的物质与有机物质混合，然后在蚯蚓特别是在粉正蚓、掘穴环爪蚓或赤子爱胜蚓物种的帮助下将该不溶于水的物质和有机物质的混合物进行转化。然而，蚯蚓是陆生蠕虫而不是水生蠕虫。
EP A 999.194公开了处理废水的方法和装置。从淤泥储罐中将淤泥直接应用到包含蠕虫的床层上，优选通过喷洒的方式，一部分淤泥被蠕虫转化为有用的终端产物，淤泥的废水在底部离开床层。过段时间后，即6-18个月之后，不得不更换床层，因为它们已经被终端产物所充满。
除此以外，现有技术仍公开了处理废物淤泥的其它方法，例如臭氧处理、超声处理、热处理和用电场处理，但这些方法需要大量的能量且不能提供有用的终端产物。
在本领域的情形中，因此需要通过蚕食的手段有效地转化大量的废物淤泥并生成有用的终端产物的处理含水废物流的方法和装置。本发明的进一步的目标是提供在包含蠕虫的载体的帮助下处理含水废物流的方法和装置，其中没必要经过一段时间就更换该包含蠕虫的载体。
本发明因此涉及处理含水的废物流的方法，其中：
(a)将含水废物流分成废水和废物淤泥；和
(b)在蚕食反应器中将所述的废物淤泥转化成蚕食过的废物淤泥，该蚕食反应器包括包含蠕虫的载体且使所述的废物淤泥沿着该包含蠕虫的载体通过。
在该方法的过程中，在废水处理过程中产生的废物淤泥在蚕食反应器中被转化为蚕食过的废物淤泥和额外的蠕虫。
该蚕食反应器优选包含水生蠕虫，并特别是夹杂带丝蚓物种的水生蠕虫。试验表明，使用该物种，废物淤泥的量能减少60％(以干物质表示)。夹杂带丝蚓还比其它蠕虫生长更稳定且无性繁殖，简化了操作。
废物淤泥在蚕食反应器中转化之后，一部分蚕食过的废物淤泥和/或废水，该废水主要由处理过的水组成，可被再循环至该生物反应器和/或该蚕食反应器中。
通过本发明的方法得到的蚕食过的废物淤泥具有粒状的、紧密的结构。已经证明，因为这个原因，该蚕食过的废物淤泥比未蚕食的废物淤泥更有效地沉降。此外，该蚕食过的废物淤泥可更有效地脱水。这是重要的优点，因为在废物淤泥的处理中，脱水是最相关的症结之一。该蚕食过的废物淤泥更有效地沉降和更易被脱水，其结果是，如果它被例如再循环至包括例如膜分离反应器的生物反应器中时，它将对膜造成较少的污染。在生物反应器与膜分离设备组合使用时，考虑到膜的污染是主要难题，这特别重要。毕竟，如果膜被高度污染，它们必须被移出并用新膜来替换，或被清洗并被整修。在这些操作过程中，膜分离设备显然不能运转。如果将蚕食过的废物淤泥再循环至包含后沉降设备的生物反应器中，这会确保在该生物反应器中淤泥的沉降能力得以改进，因此该后沉降设备运转更有效。
根据本发明的实施方案的第一个优点，步骤(a)优选在生物反应器中进行，该生物反应器优选包含实施步骤(a)的膜分离设备。
根据本发明的第二个实施方案，还优选的是，该蚕食反应器包含2个被包含蠕虫的载体分开的隔仓，该载体优选包含细筛孔分离设备。在这种情况下，废物淤泥优选进料到蚕食反应器的第一个隔仓中。而且，氧浓度为0.1-9.0mg/l、优选为2.0-7.0mg/l的水优选进料到蚕食反应器的第二个隔仓中。蠕虫的嘴的开口，它们据此摄取废物淤泥，将因此位于包含所供应的废物淤泥的隔仓中，和它们的尾部，据此它们排泄出蚕食过的废物淤泥并还摄取氧，位于包含含氧的水的隔仓中。
该蚕食反应器可操作在环境温度下(5-30℃)，优选10-25℃。
本发明还涉及处理含水的废物流的装置，并更特别涉及减少在废水处理过程中所产生的废物淤泥的量的装置。根据本发明，所述的装置包含蚕食反应器，该蚕食反应器包括包含蠕虫的载体。
根据本发明，该装置优选还包括生物反应器。
根据第一个优选的实施方案，该装置包含膜分离设备或后沉降设备。如果该装置包括膜分离设备，所述的膜分离设备优选位于所述的生物反应器中。
而且，根据第二个实施方案，蚕食反应器优选包含2个被包含蠕虫的载体分开的隔仓，该载体优选包含细筛孔分离设备。
根据本发明，该蚕食反应器还优选包含水生蠕虫，特别是夹杂带丝蚓物种。根据本发明，该装置的优选的实施方案示于图1。
根据图1，含水的废物废水物流(3)进料到生物反应器(1)，(1)拥有后沉降设备、浮选设备或膜分离设备(2)。由分离设备分离出来的水作为含水的废水流体(4)离开生物反应器(1)。在生物处理过程中所生成的额外的淤泥作为废物淤泥(5)进料到蚕食反应器(6)，并在该蚕食反应器中被蚕食。除了来自生物反应器的废物淤泥外，在含水的废物流的预沉降过程中所产生的淤泥或源自发酵器的淤泥也可进料到该蚕食反应器中，其中后两种淤泥也可以代替第一种淤泥。含氧的水流(7)也进料到该蚕食反应器(6)中，为此目的，可任选地使用来自生物反应器的含水的废水(4)。该流体经由管路(8)离开该反应器，并被除去或通过通风装置后作为进到蚕食反应器(6)的(7)而被再循环。蚕食过的废物淤泥(9)被移出或再循环至生物反应器(1)。来自蚕食反应器的废水(8)由此被除去或再循环至生物反应器(1)或至蚕食反应器(6)。在废物淤泥的蚕食过程中，水生蠕虫的生物质增加。基于废物淤泥的起始量计算并以干物质表示，该增加量为约5-20％。收获该额外的量的蠕虫，并可例如恰当地用于鱼饲料中，和作为农用化学品的原材料用于粘结剂中，作为毒性有机体，用于包含表面活性物质的组合物中，用于涂料中，用于可生物降解的塑料中，作为酶源，作为清洗剂，作为高蛋白质添加剂，或作为肥料，或再循环至生物反应器(1)。
图2显示了蚕食反应器的优选的实施方案。废物淤泥(5)沿着固着的蠕虫进料到蚕食反应器(21)，(21)拥有载体(22)，载体(22)优选在其上方包含细筛孔分离设备。废物淤泥被载体中的蠕虫蚕食。蚕食过的废物淤泥(9)在载体(22)的底部离开该蚕食反应器(21)，和包含未蚕食的淤泥的废水(8)在载体(22)的顶部离开该反应器。因此，载体(22)还具有分离功能。含氧的水(7)进料到载体(22)的底部并还在其底部(10)离开该反应器。
实施例
将家庭废水连续地计量供给到通风体积为530升的试验装置中。在操作过程中，从该废水和处理过的废水中取样，用来确定该废水的化学耗氧量(COC)。还从该装置的淤泥中和从废物淤泥中取样，由此计算淤泥的生产量，以干物质表示。还定期确定在该淤泥中自由游动的蠕虫的数目。经过一段时间，发现自由游动的红斑
体虫蠕虫生产茂盛，这种蠕虫的数量增加到每毫升样品约700个。在此期间，将红斑
体虫和淤泥的生产量作为在此期间除去的COC的量的函数而作图。结果示于图3。直线的斜率表明，作为所除去的COC的量的函数的淤泥生产量在数目显著增加的红斑
体虫的存在下没有改变或很少改变。这意味着这种蠕虫对于淤泥的淤泥生产量没有效果。
将约200-300毫克来自于以上提到的试验装置的干物质淤泥转移到Petri盘中。向其中加入一定量的夹杂带丝蚓物种的蠕虫，该蠕虫以前被饲养在树脂玻璃饲料槽中，以废水和从该试验装置洗出的淤泥作为食物。在Petri盘中的实验过程中，随时间监测淤泥的干残留物和夹杂带丝蚓的干残留物。结果示于图4。约10天后，来自淤泥的干物质的量已经降低了几乎60％。这显著多于在无蠕虫的对照实验中所观察到的。在该实验过程中，蠕虫的质量已经从约20毫克干物质增加到约65毫克干物质。
Claims (15)
1.处理含水的废物流的方法，其中：
(a)将含水的废物流分成废水和废物淤泥；和
(b)在蚕食反应器中将所述的废物淤泥转化成蚕食过的废物淤泥，该蚕食反应器包括包含蠕虫的载体且使所述的废物淤泥沿着该包含蠕虫的载体通过，其中所述的蚕食反应器包含水生蠕虫，其中所述的水生蠕虫是夹杂带丝蚓物种。
2.权利要求1的方法，其中步骤(a)在生物反应器中进行。
3.权利要求2的方法，其中所述的生物反应器包含膜分离设备，且步骤(a)在该膜分离设备中进行。
4.前述权利要求之一的方法，其中所述的蚕食反应器包含2个被包含蠕虫的载体分开的隔仓。
5.权利要求4的方法，其中所述的载体包含细筛孔分离设备。
6.权利要求4的方法，其中将步骤(a)得到的废物淤泥进料到所述的蚕食反应器的第一个隔仓中。
7.权利要求5的方法，其中将步骤(a)得到的废物淤泥进料到所述的蚕食反应器的第一个隔仓中。
8.权利要求4的方法，其中将含氧的水进料到所述的蚕食反应器的第二个隔仓中。
9.权利要求5-7任一项的方法，其中将含氧的水进料到所述的蚕食反应器的第二个隔仓中。
10.权利要求8的方法，其中所述的含氧的水中的氧浓度为0.1-9.0mg/l。
11.权利要求9的方法，其中所述的含氧的水中的氧浓度为0.1-9.0mg/l。
12.处理含水的废物流的装置，其包含具有包含蠕虫的载体的蚕食反应器，其中所述的蚕食反应器包含2个被包含蠕虫的载体分开的隔仓，其中将含氧的水进料到所述的蚕食反应器的第二个隔仓中，其中所述的包含蠕虫的载体包含细筛孔分离设备。
13.权利要求12的装置，其中所述的装置包含生物反应器。
14.权利要求13的装置，其中所述的生物反应器包含膜分离设备。
15.通过权利要求1-11的任一项的方法得到的额外的量的蠕虫作为农用化学品的粘结剂的用途；在粘合剂中的用途；作为毒性有机体的用途；在包含表面活性物质的组合物中的用途；在涂料中的用途；在可生物降解塑料中的用途；作为酶源的用途；作为清洁剂的用途；或作为肥料的用途。
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|---|
| 张长青.蚯蚓的生态及养殖利用.《生物学杂志》.1985,16-17. * |
| 杨长荣.水蚯蚓的培养与利用.《今日种业》.1982,31-32. * |
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