CN101580332B - 水蚯蚓-微生物共生系统泥水降解间歇式反应器及其应用 - Google Patents

水蚯蚓-微生物共生系统泥水降解间歇式反应器及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种“水蚯蚓-微生物共生系统”泥水共降解的间歇式反应器及其处理工艺(TM-SBR)。该处理工艺由污泥降解反应器污水降解间歇式反应器共同组成。污水及回流污泥共同进入污泥降解反应器，利用水蚯蚓摄食污泥，使污泥得到降解。水蚯蚓代谢产物随同未被降解完全的污水进入污水降解间歇式反应器中。间歇式反应器按照进水、搅拌、曝气、沉淀、出水的时序进行。在间歇式反应器中利用微生物降解污水中的有机污染物及N、P，出水在沉淀后达标外排。剩余污泥回流至水蚯蚓反应进行降解。污水经本发明处理后剩余污泥产生量小于0.12kgSS/kgBOD5，污泥减量率大于60％。

Description

水蚯蚓-微生物共生系统泥水降解间歇式反应器及其应用
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及一种污水处理工艺装置及其应用，包括生化法处理污水技术，具体为一种利用“水蚯蚓-微生物共生系统”对污水、污泥共降解的间歇式反应器及其处理工艺。
背景技术
城市污水处理工艺普遍采用活性污泥法，但活性污泥法的主要缺点即产生大量的剩余污泥，剩余污泥的处理是当前环境治理的难点问题。利用微型动物的捕食减少剩余污泥是当前非常有效的污泥生物降解治理方法，并引起了越来越多的关注(Huang X et al，2007)。Ratsak等(1994)最早进行了两段式生物捕食反应器污泥减量的技术研究，Rensink等(1996)对某塑料载体上自然生长颤蚓、仙女虫和红斑顠体虫的改进水处理系统进行了研究，Ghyoot等(2000)比较了传统活性污泥系统(CAS)和生物膜反应器系统(MBR)作为捕食反应器处理人工合成污水时的效能，魏源送等(2004；2005)对膜生物反应器中蠕虫污泥减量效果进行了研究，梁鹏等(2004)考察了活性污泥反应器中引入红斑顠体虫的污泥减量效果。但利用微型动物的捕食实现污泥降解的同时确会造成污水处理能力下降，污水处理出水水质转差。Rensink等人(1997)发现，由于捕食者活动引起的矿化作用使得硝酸盐和磷酸盐被大量释放出来。Lee等人(1996)同样得到类似结论，在捕食反应器中由于微型动物的新陈代谢作用，大量硝酸盐(7-13mgN/L)和磷酸盐(2.5-3.7mgP/L)被释放。Wei等人(2008)研究发现通过寡毛类对活性污泥的捕食作用，水中PO4 3--P、TP、TN都明显升高。
发明内容
本发明目的在于提供一种有效的反应器及其应用工艺，在该反应器内构建达到平衡的“水蚯蚓-微生物共生系统”，在微生物污水处理的同时，利用水蚯蚓摄食作用，实现泥水共降解的目的。
本发明的水蚯蚓-微生物共生系统泥水共处置间歇式反应器，包括下述结构：一个污泥减量反应器3通过第二进水口2和污泥回流管道9与污水降解反应器6相连接；在污泥减量反应器3和污水降解反应器6的上方分别设置空气进口5，在污泥减量反应器3和污水降解反应器6内部的下方分别设置曝气装置8，污泥回流管道9在污泥减量反应器3和污水降解反应器6之间呈回流状连接，出水口13设置在和污水降解反应器6的上段，第一进水口1在污泥减量反应器3的上段；在污泥减量反应器3的内部均匀分布了弹性填料4，在弹性填料4上依附水蚯蚓10；在污水降解反应器6的内部安放含微生物菌群的活性污泥11，搅拌器7，靠出水口13处设置滗水器12。
本发明所述的水蚯蚓-微生物共生系统泥水共处置间歇式反应器应用于含泥污水的处理。
本发明所述的水蚯蚓-微生物共生系统泥水共处置间歇式反应器的使用方法包括以下过程：含污泥的污水由第一进水口1进入污泥减量反应器3中，污水降解反应器6的污泥通过污泥回流管道9进入污泥减量反应器3中，污泥在污泥减量反应器3中被水蚯蚓摄食降解，污泥减量后的污水通过第二进水口2流入污水降解反应器6，利用活性污泥中的微生物降解污水中的有机污染物及氮和磷，出水通过滗水器12过滤，从出水口13外排。
本发明所述的水蚯蚓-微生物共生系统泥水共处置间歇式反应器处理工艺简称TM-SBR，由污泥降解反应器TM和污水降解反应器SBR串联构建而成，共同组成一个可稳定控制平衡的“水蚯蚓-微生物共生系统”。
“水蚯蚓-微生物共生系统”为在污泥/污水生物处理工艺过程中，由污水底物、微生物(细菌、真菌)以及微型动物(原生动物、后生动物、水蚯蚓)所组成的具有污泥减量和污水净化作用的良性循环的共生微型生态系统。在这一系统中，水蚯蚓与微生物相互作用并相互影响，由水蚯蚓降解微生物生长代谢所产生的污泥，由微生物实现污水中有机物及氮、磷的去除；同时水蚯蚓的生长代谢会对污水中碳、氮、磷等污染物的有效去除造成一定的正面影响，污水中底物浓度的变化也会对水蚯蚓的生长代谢形成良性影响。
间歇式反应器由污泥减量反应器TM和污水降解反应器SBR以及进水、回流装置及出水共同串联组成，如图1所示。
污水与SBR反应器产生的污泥间歇回流进入污泥减量反应器，在污泥减量反应器中均匀分布弹性填料，接种水蚯蚓。水蚯蚓在反应器中以污泥作为生长底物维持生长代谢活动从而在反应器中实现污泥减量。水蚯蚓的代谢产物随污水流出进入污水降解反应器SBR。
污泥减量反应器的出水间歇进入污水降解反应器SBR。该反应器可按照一定时序分别进行“进水、曝气、沉淀、出水、闲置”等过程的运行。含微生物的活性污泥在反应器中实现有机物降解、硝化等过程，以污泥减量反应器出水中所含水蚯蚓代谢产物以及污水中的污染物为底物，供给活性污泥中的硝化菌、异养菌、聚磷菌等微生物的生长，从而使污水得到处理，出水达标。剩余活性污泥回流至污泥减量反应器进行降解。
本发明的污水处理污泥降解指标为：
(1)剩余污泥产率：处理城市污水的剩余污泥产生量小于0.12kgSS/kgBOD5。
(2)处理出水水质可达到《城市污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标要求。
附图说明
图1“水蚯蚓-微生物共生系统”泥水降解间歇式反应器平面示意图。
图中标示为：
1.进水口1            6.污水降解SBR反应器   11.微生物菌群(活性污泥)
2.进水口2            7.搅拌器              12.滗水器
3.污泥减量反应器     8.曝气装置            13.出水口
4.弹性填料           9.污泥回流管道
5.空气进口           10.水蚯蚓
具体实施方式
1.试验反应器的制备
污泥减量反应器TM与污水降解反应器SBR的尺寸分别为24×16×30cm，试验反应器由有机玻璃制成。污泥减量反应器TM中均匀设置使用耐腐蚀、耐老化的丙纶经拉丝工艺而成的弹性丝条制成的弹性填料，池底部微孔管曝气，池内接种水蚯蚓后，水蚯蚓在弹性填料附着生长，并与回流的活性污泥有效接触。水蚯蚓主要由颤蚓科的霍甫水丝蚓属和正颤蚓属为主，微生物菌群采用常规废水处理使用的微生物，SBR为一序批式活性污泥反应器，池底部微孔管曝气，池内接种培养活性污泥，活性污泥中使用的微生物为硝化菌、反硝化菌、聚磷菌及普通异养菌等，在污水降解反应器的出口端安置滗水器。污泥减量反应器TM与污水降解反应器SBR之间有污泥回流管道和进水管道。
2.用于待处理的进水水质水量
处理水量、水质见表1。
表1处理水质水量表
Figure G2009100999448D00031
3.反应器处理工艺流程
污水进入污泥减量反应器，在反应器池中处理6小时，污泥得到降解。
污泥减量反应器的出水间歇流入污水降解反应器中。控制污水降解反应器按6小时周期运行，并依次按照1小时搅拌、4小时曝气、0.75小时沉淀、0.25小时出水与进水的时序进行。污水在污水降解反应器中得到降解。
经过沉淀时序产生的剩余活性污泥全部回流至污泥减量反应器进行降解，污水纳管外排。
4.经过TM-SBR反应器处理后的出水水质
污水经过本发明的TM-SBR反应器处理后，出水水质见表2
表2TM-SBR反应器处理出水水质表
Figure G2009100999448D00041
污水通过本发明反应器处理后可达到《城市污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标要求，且无有机剩余污泥排放。

Claims (3)

1.水蚯蚓-微生物共生系统泥水降解间歇式反应器，其特征在于下述结构：一个污泥减量反应器(3)通过第二进水口(2)和污泥回流管道(9)与污水降解反应器(6)相连接；在污泥减量反应器(3)和污水降解反应器(6)的上方分别设置空气进口(5)，在污泥减量反应器(3)和污水降解反应器(6)内部的下方分别设置曝气装置(8)，污泥回流管道(9)在污泥减量反应器(3)和污水降解反应器(6)之间呈回流状连接，出水口(13)设置在污水降解反应器(6)的上段，第一进水口(1)在污泥减量反应器(3)的上段；在污泥减量反应器(3)的内部均匀分布了弹性填料(4)，在弹性填料(4)上依附水蚯蚓(10)；在污水降解反应器(6)的内部安放含微生物菌群的活性污泥(11)，搅拌器(7)，靠出水口(13)处设置滗水器(12)。
2.如权利要求1所述水蚯蚓-微生物共生系统泥水降解间歇式反应器应用于含泥污水的处理。
3.如权利要求1所述水蚯蚓-微生物共生系统泥水降解间歇式反应器的使用方法，其特征在于以下过程：含污泥的污水由第一进水口(1)进入污泥减量反应器(3)中，污水降解反应器(6)的污泥通过污泥回流管道(9)进入污泥减量反应器(3)中，污泥在污泥减量反应器(3)中被水蚯蚓摄食降解，污泥减量后的污水通过第二进水口(2)流入污水降解反应器(6)，利用活性污泥中的微生物降解污水中的有机污染物及氮和磷，出水通过滗水器(12)过滤，从出水口(13)外排。
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