CN102491612A - 利用微生物及微型动物消解污泥的装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于环保技术领域，具体为一种利用微生物及微型动物消解污泥的装置及处理方法。该装置主要包括污水降解反应器、污泥消解反应器、污泥沉淀池等，污泥消解反应器内固定微生物组合填料和多个折流挡板，在组合填料上面接种水蚯蚓。污水及在污水降解反应器中产生的污泥进入污泥消解反应器，水蚯蚓在反应器中以污泥为生长底物维持代谢，并通过折流挡板增加流程，从而达到消减污泥的目的，未消解完的污泥经沉淀后回流至污水降解反应器或污泥消解反应器，多余污泥的经排泥口排出，经处理达标的水通过排水口排放。本发明的优点在于低能耗、低成本、无二次污染，而且排污能力强。

Description

利用微生物及微型动物消解污泥的装置及处理方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及利用生物技术处理污泥的装置及处理方法，特别涉及一种利用微生物及微型动物消解污泥的装置及处理方法。

背景技术

目前，世界上超过90%的城市污水处理都釆用活性污泥法，产生的大量剩余污泥中通常含有一定量的有毒有害物质以及未稳定化的有机物，如果不进行妥善的处理与处置，将会对环境造成直接或潜在的污染。而且这些剩余污泥的处理费用占污水厂运行费用的40-60%。因此，一个有效的途径就是从源头上减少剩余污泥的产量。

污泥减量化是20世纪90年代提出的，通过采取物理化学、生物等手段使污水处理系统的外排生物量达到最少。目前污泥减量化的技术可分为3类：_：（1）溶胞-隐性生长。所谓隐性生长，是指微生物基于自身细胞溶解产物的生长方式，整个过程包含了溶胞和生长。一般釆用物理、化学方法或二者结合的方法使细菌能够迅速死亡并分解成为基质再次被其他细菌所利用，是污泥减量中常应用的手段；（2）解偶联代谢。增加分解代谢和合成代谢之间的能量(ATP)差异，过剩的能量以无效的热能形式释放到环境中，导致了污泥的表观产率大大的减少。理论上说，污泥生长率的减少意味着污泥产量相应的按比例减少；(3)生物捕食。根据生态学原理，食物链越长，能量损失越大，产生的生物量也越低。因此，最好能建立起有多种微生物组成的复杂生态系统，其中含有多条较长的食物链，寡毛类蠕虫位于食物链的最高端，捕食细菌，将污泥转化为能量，二氧化碳和水，从而使污泥减少。

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。Ratsak等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 等对某塑料载体上自然生长颤蚓、仙女虫和红斑顥体虫的改进水处理系统进行了研究，Ghyoot（2000）比较了传统活性污泥系统和生物膜反应器系统作为捕食反应器处理人工合成污水时的效能，魏源送等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顥体虫的污泥减量效果。目前，用于污泥减量究的微型后生动物(寡毛类蠕虫)主要包括：①游离型蠕虫，如顥体虫科和仙女虫科；②附着型蠕虫，如颤蚓科，其中，颤蚓因个体较大，处于水生系统捕食食物链高端，可能具有更大的污泥减量潜力，又由于其附着生长、 有性繁殖以及耐高污染的生活习性，相比游离型蠕虫在接种入活性污泥后能更长期、稳定地存在，加之在全世界范围内广泛存在，获取方便，因此成为近年来污泥减量研究中首选的捕食者生物。

生物捕食污泥减量技术依据生态学理论，基于物质和能量在食物链传递过程中逐级递减的原理，在活性污泥系统中增加细菌捕食者的数量，模拟自然生态系统中的食物链原理进行污泥减量的一种技术，这种技术以其低能耗、低成本、无二次污染的特点而成为一种理想的生态减量技术，已经越来越受到学者们的关注。目前用于研究污泥减量研究的有原生动物（纤毛虫、鞭毛虫等）、后生动物（顥体虫、颤蚓、卷贝等），利用它们来捕食活性污泥中的细菌和污泥碎片，并通过矿化，减少系统中剩余污泥的产量，其捕食作用既能提高细菌活性或增加有活性细菌的数量，防止细菌种群的退化，又能促进细菌的絮凝作用，提高絮状活性污泥的沉降性，使得出水水质好，因此利用微型动物对污泥进行减量具有较强的可行性而后生动物作为污泥处理系统中体型最大的生物，具有比其他生物更强的污泥减量能力。因此，利用微型后生动物进行污泥减量研究成为今年来的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一个适于微生物和微型动物稳定生长的污泥减量反应器；以及提供一个适于微生物和微型动物稳定生长的污泥减量反应器的处理方法，为污水处理厂提供一条经济高效的污泥处理途径。

本发明提供的污泥减量反应器，是一种利用微生物及微型动物消解污泥的装置，主要包括：污水降解反应器2、污泥消解反应器3和污泥沉淀池4。其中，所述污水降解反应器2上设有第一进水口1，所述污泥消解反应器3的侧面上方设有第二进水口14，污泥消解反应器3通过该第二进水口14与污水降解反应器2直接连通；污泥消解反应器3再同污泥沉淀池4连接；所述污泥沉淀池4上部设有一出水口15，底部设有污泥排放口13；污泥沉淀池4上连接有两个污泥回流管道，其中污泥排放口13通过第一污泥回流管道11连接至污泥消解反应器3的第二进水口14旁，通过第二污泥回流管道12连接至污水降解反应器2的第一进水口1处；

在污水降解反应器2和污泥消解反应器3中设置曝气装置5，在污泥消解反应器3内，设置有折流档板7，折流档板7上部与下部交替设置缺口，形成上下方向的水流通道；在折流档板7中间均匀分布弹性填料8，在弹性填料上接种水蚯蚓9，并通过折流挡板7增加流程；在污水降解反应器2内培养活性污泥6。

本发明中，所述第一污泥回流管道11和第二污泥回流管道12上分别设有污泥提升泵10。

本发明中，控制污泥消解反应器3的溶解氧浓度为2〜4mg/L。

本发明中，所述水蚯蚓9为颤蚓科的霍普水丝蚓属和正颤蚓属。

本发明中，所述折流档板的数量为5-10个，使水流在反应区折向流动5-10次，以增加流程，提高污泥消解量。

本发明中，所述曝气装置5距离底板0.10—0.2m,其规格为Φ4孔45°斜向下，两侧交错布置，空气流速为4-6m/s。

本发明所述的利用微生物及微型动物消解污泥的装置中，由污水底物、微生物以及微型动物组成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。

本发明的利用微生物及微型动物消解污泥的装置的处理方法如下：通过第一进水口1将污水引入污水降解反应器2，经曝气10h后，污水中的污染物供给活性污泥中的异养菌、硝化菌、聚磷菌等微生物的生长，从而使污水得到处理；活性污泥和经过处理的污水通过第二进水口14引入污泥消解反应器3，在污泥消解反应器3中被水蚯蚓摄食，处理后的剩余污泥在沉淀池4沉淀后，部分通过第一污泥回流管道11回流至污泥消解反应器3，部分通过第二污泥回流管道12回流至污水降解反应器2，继续被消解，另一部分多余污泥的经排泥口13排出，上清液从出水口15排出。

整个运行过程中，控制装置中的水温为18--25℃，Ph值为6-9；通过曝气装置为污泥消解反应器中的微型动物和活性污泥供氧，控制污泥消解反应器内的溶解氧浓度为2-4mg/L。

本发明的优点在于低能耗、低成本、无二次污染，而且排污能力强。既可直接用于污水的处理以原位消解污泥，也可用于污水生物处理系统排放的剩余污泥的处理。

附图说明

图1利用微生物及微型动物消解污泥的装置的平面示意图。

图中标号：1为第一进水口 ，2 为污水降解反应器，3为污泥消解反应器，4为污泥沉淀池，5为曝气装置，6为活性污泥，7为折流挡板，8为弹性填料，9为水蚯蚓，10为污泥提升泵，11为第一污泥回流管道，12为第二污泥回流管道，13为污泥排放口，14为第二进水口，15为排水口。

具体实施方式

利用微生物及微型动物消解污泥的装置主要有三部分，它们分别为污水降解反应器、污泥消解反应器和沉淀池，本装置用于污水生物处理，减少剩余污泥的产量。反应装置由有机玻璃制成，其尺寸分别为：污水降解反应器、污泥消解反应器为40ⅹ60ⅹ30cm，沉淀池的尺寸为12ⅹ12ⅹ30cm，接种的水蚯蚓为颤蚓科的霍普水丝蚓属，接种量为0.35Kg（湿重）/L。

污水由污水池提升进入已经接种活性污泥的污水降解反应器中，经曝气10h后，排入污泥消解反应器，经水蚯蚓摄食消解后排入沉淀池，整个运行过程中，保持减量反应器中的水温为20°，Ph值6-9，通过曝气器为污泥消解反应器中的微型动物和活性污泥供氧，污泥消解反应器内的溶解氧浓度为2-4mg/L，在活性污泥（主要由细菌组成）和微型动物间形成食物链，并通过微型动物的捕食作用，减少剩余污泥的排放量，从而达到污泥减量的目的。微型动物摄食后的污泥混合液进入沉淀池，沉淀后的污泥回流以提高污泥消解率，而沉淀后的上清液排放。

进入污泥消解反应器的污泥混合液的污泥浓度为6.7-12.3g/L,排放的污泥混合液中的污泥浓度为3.0-3.9 g/L，污泥减量的比例为40.7%-75.6%，污泥减量的效果显著。

Claims (7)

1.一种利用微生物及微型动物消解污泥的装置，其特征在于包括污水降解反应器（2）、污泥消解反应器（3）和污泥沉淀池（4）；其中，所述污水降解反应器（2）上设有第一进水口（1），所述污泥消解反应器（3）的侧面上方设有第二进水口（14），污泥消解反应器（3）通过该第二进水口（14）与污水降解反应器（2）直接连通；污泥消解反应器（3）再同污泥沉淀池（4）连接；所述污泥沉淀池（4）上部设有一出水口（15），底部设有污泥排放口（13）；污泥沉淀池（4）上连接有两个污泥回流管道，其中污泥排放口（13）通过第一污泥回流管道（11）连接至污泥消解反应器（3）的第二进水口（14）旁，通过第二污泥回流管道（12）连接至污水降解反应器（2）的第一进水口（1）处；

在污水降解反应器（2）和污泥消解反应器（3）中分别设置曝气装置（5），在污泥消解反应器（3）内，设置有折流档板（7），折流档板（7）上部与下部交替设置缺口，形成上下方向的水流通道；在折流档板（7）中间均匀分布弹性填料（8），在弹性填料上接种水蚯蚓（9）；在污水降解反应器（2）内有培养活性污泥（6）。

2.如权利要求1所述利用微生物及微型动物消解污泥的装置，其特征在于所述水蚯蚓（9）为颤蚓科的霍普水丝蚓属和正颤蚓属。

3.如权利要求1所述利用微生物及微型动物消解污泥的装置，其特征在于曝气装置（5）距离底板0.10-0.20 m,其规格为Φ4孔45°斜向下，两侧交错布置，空气流速为4-6m/s。

4.如权利要求1所述利用微生物及微型动物消解污泥的装置，其特征在于所述折流档板的数量为5-10个。

5.如权利要求1所述利用微生物及微型动物消解污泥的装置的处理方法，其特征在于：通过第一进水口（1）将污水引入污水降解反应器（2），经曝气后，污水中的污染物供给活性污泥中的异养菌、硝化菌、聚磷菌等微生物的生长，从而使污水得到处理；经处理的污水通过第二进水口（14）引入污泥消解反应器（3），在污泥消解反应器（3）中被水蚯蚓摄食，处理后的剩余污泥在沉淀池（4）沉淀后，经污泥排放口（13），在污泥提升泵（10）的作用下，部分通过第一污泥回流管道（11）回流至污泥消解反应器（3），部分通过第二污泥回流管道（12）回流至污水降解反应器（2），继续被消解，上清液从出水口（15）排出。

6.如权利要求5所述利用微生物及微型动物消解污泥的装置的处理方法，其特征在于控制污泥消解反应器（3）内的溶解氧浓度为2-4mg/L。

7.如权利要求5所述利用微生物及微型动物消解污泥的装置的处理方法，其特征在于控制装置中的水温为18—25 ℃，Ph值为6-9。