CN1304310C - 连续搅拌生物沥滤反应器 - Google Patents
连续搅拌生物沥滤反应器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1304310C CN1304310C CNB2005100493048A CN200510049304A CN1304310C CN 1304310 C CN1304310 C CN 1304310C CN B2005100493048 A CNB2005100493048 A CN B2005100493048A CN 200510049304 A CN200510049304 A CN 200510049304A CN 1304310 C CN1304310 C CN 1304310C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reactor
- sludge
- biological leaching
- radius
- mud
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000002386 leaching Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000003756 stirring Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 16
- 239000010802 sludge Substances 0.000 abstract description 34
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 27
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 abstract description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 abstract description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 13
- 241001554087 Thiobacterium Species 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 238000011021 bench scale process Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000009313 farming Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000050 nutritive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种连续搅拌生物沥滤反应器。它具有反应器上部、反应器中部、反应器底部,在反应器内设有搅拌器,反应器底部为一个半球形或者一个半球形平行截去横截面半径为2/5-1/2半球形半径的部分,反应器底部顶端半径为半球半径,反应器底部高度占反应器总高度的1/4-1/3,反应器中部上端半径为反应器底部半球半径的1.3-1.5倍,反应器中部高度为反应器总高度的1/10-1/15,反应器上部半径为底部半球半径的1.8-2.3倍,反应器上部高度为反应器总高度的1/3-1/2。反应器高度与反应器底部半球半径的比值为1.2-1.8。发明污泥搅拌充分,大大减少硫粉沉积,利于硫细菌与单质硫之间的传质,可充分实现硫的高效利用,缩短沥滤周期,提高污泥处理量,降低运行经济成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种连续搅拌生物沥滤反应器,按照所述方法运行连续搅拌反应装置能高效去除污泥中重金属,实现污泥的重金属无害化。
背景技术
目前我国每年城市污泥处理率仅有7%,而污泥处理处置费用高达污水厂总运行费用的40~60%,对污泥进行经济高效的处置具有深远社会经济意义。污泥主要成分是有机质,同时还含有大量N、P、K等营养元素,具有很好的肥效[1]。我国是发展中国家,又是农业大国,污泥土地利用费用低,应是最为现实可行的消纳途径。但污泥含有多种有害物质,最主要为重金属,污泥中重金属会在土壤和水体中迁移,具有潜在生态威胁,因而应进行污泥重金属的无害化处理以提高污泥土地利用的安全性。
城市污水处理厂的污泥性质很复杂,徐颖对其主要性状进行了总结描述[2]。生物沥滤是近几年污泥重金属无害化的研究热点,它利用污泥中的土著微生物产酸作用将污泥中重金属溶出而达到污泥脱毒的目的。其操作简单、经济成本较低,且重金属去除效率高,运行过程中无需特殊控制,系统在10-37℃范围内均能沥滤金属,而且任何类型污泥都能用此法沥滤金属,并可和已有的好氧污泥消化法相结合,能充分利用已有运行设施,降低操作成本和基建费,具有很好的开发应用前景。生物沥滤主体微生物是硫细菌,不同种类的硫细菌所利用的底物不尽相同。其中以单质硫为底物的硫细菌,增殖条件要求较低,在污泥中性的pH值条件下就可以进行,生物沥滤效率高,而且硫细菌所需的底物单质硫,即通常所称的硫磺,该原料来源广泛,成本较低,容易保存和运输,所以日益受到关注。
生物沥滤反应器有多种形式,其中最为简单高效的一类为连续搅拌反应器,传统的连续搅拌生物沥滤反应器为圆柱形[3]。但传统的圆柱形连续搅拌生物沥滤反应器经常出现的问题是硫粉易沉于底部,若能进一步对反应器进行改进,提高搅拌效果,则能更好的提高其运行效率,缩短沥滤周期,提高污泥处理量,降低运行经济成本。将反应器设计为一种底部较小,且类似半球形,减少了水力阻力,水力死角少,污泥搅拌更为充分,减少了硫粉沉降的现象,利于生物沥滤过程中污泥中硫细菌与单质硫之间的传质,可以更为高效的利用单质硫,从而进一步提高生物沥滤工艺的经济可行性,促进该工艺的工程应用。
参考文献:
[1]乔显亮,骆永明.我国部分城市污泥化学组成及其农用标准初探[J].土壤,2001,33(4):205-209.
[2]徐颖.污泥用作农肥处置及其环境影响[J].环境污染与防治,1993,15(8):23-27.
[3]Filali-Meknassi Y,Tyagi R D,Narasiah K S.Simultaneous sewage sludgedigestion and metal leaching:effect of aeration[J].Process Biochemistry,2000,36(3):263-273.
发明内容
本发明目的是提供一种连续搅拌污泥生物沥滤反应器。
连续搅拌生物沥滤反应器具有反应器上部、反应器中部、反应器底部,在反应器内设有搅拌器,反应器底部为一个半球形或者一个半球形底部平行截去横截面半径为2/5-1/2球形半径的部分,,反应器底部顶端半径为半球半径,反应器底部高度占反应器总高度的1/4-1/3,反应器中部上端半径为反应器底部半球半径的1.3-1.5倍,反应器中部高度为反应器总高度的1/10-1/15,反应器上部半径为底部半球半径的1.8-2.3倍,反应器上部高度为反应器总高度的1/3-1/2。反应器高度与反应器底部半球半径的比值为1.2-1.8。
本发明的有益效果是,污泥搅拌更为充分,减少了硫粉沉降的现象,利于生物沥滤过程中污泥中硫细菌与单质硫之间的传质,可充分实现硫的高效利用,缩短沥滤周期,提高污泥处理量,降低运行经济成本。传统圆柱形连续搅拌生物沥滤反应器中的硫会因搅拌强度不足较多发生重力沉降而沉积于反应器底部,从而影响污泥中重金属的溶解,并且造成单质硫的严重浪费。而采用该连续搅拌生物沥滤装置和方法可以提高加强搅拌和传质,提高沥滤效率,大大减少硫沉积的现象。
附图说明
图1是连续搅拌生物沥滤反应器结构示意图,图中:反应器上部1、反应器中部2、反应器底部3、搅拌器4;
图2是连续搅拌生物沥滤反应器运行原理示意图,图中:搅拌器4、硫粉5、污泥6。
具体实施方式
如图1所示,连续搅拌生物沥滤反应器具有反应器上部1、反应器中部2、反应器底部3,在反应器内设有搅拌器4,反应器底部为一个半球形或者一个半球形平行截去横截面半径为2/5-1/2半球形半径的部分,反应器底部顶端半径为半球半径,反应器底部高度占反应器总高度的1/4-1/3,反应器中部上端半径为反应器底部半球半径的1.3-1.5倍,反应器中部高度为反应器总高度的1/10-1/15,反应器上部半径为底部半球半径的1.8-2.3倍,反应器上部高度为反应器总高度的1/3-1/2。反应器高度与反应器底部半球半径的比值为1.2-1.8。它最大的特征在于生物沥滤反应器底部内径小于反应器上部,且反应器底部构型为一个半球形截去横截面半径从0~2/5-1/2半球半径的部分,反应器底部顶端半径即为半球半径,从而水力死角少,减少了水力阻力。
本发明是在连续搅拌生物沥滤反应器中,加入其有效容积的1/2-3/5的城市污水处理厂污泥,再加入2-5g/L单质硫粉,并通过电动搅拌器以每分钟100-200转进行连续搅拌,即可进行污泥中重金属生物沥滤。可以更好的促进生物沥滤过程中污泥的有效搅拌,增加污泥中硫氧化菌和底物硫的传质机会,实现对硫更为充分的利用,从而提高污泥中重金属的沥出效率,缩短运行时间。
本发明采用生物沥滤反应器处理城市污水处理厂剩余污泥操作方法如下:
1)连续搅拌生物沥滤反应器设计:
连续搅拌生物沥滤反应器为玻璃制成,容积为14L。反应器顶部半径为15.3cm,反应器底部上端半球半径为12cm,下端为8cm,反应器总高度为25.4cm,上部、中部和底部的高度分别为9.4cm、1.6cm和7.2cm。
2)连续搅拌生物沥滤反应器和生物沥滤方法运作:
运行过程中,连续搅拌生物沥滤反应器内污泥体积均为5L,运行前加入3g/L(硫粉重量/污泥体积)硫粉作为其底物。采用杭州电仪厂生产的DD25-2F电动搅拌机进行连续搅拌,转速为200rpm,所用不锈钢搅拌棒的顶端搅拌桨半径为2.5cm。污泥取样后通过离心进行固液分离,测定污泥pH值以及上清液中溶解的重金属含量。污泥取自杭州市四堡污水处理厂,为初沉池和二沉池混和的剩余污泥。
实施例1
本试验是小试规模的污泥重金属生物沥滤,利用容积为14L的CSTR生物沥滤装置进行。所采用剩余污泥的初始性质如下:pH值7.84,SS 6.99g/L,Cu243.8mg/kg干污泥,Zn 2935.5mg/kg干污泥。
运行温度变动范围在18-21℃,经过15天运行达到较好的重金属溶出效果。反应器内污泥pH值由起始的7.84逐渐降低,开始降低较为缓慢,到第7天出现较大幅度的降低,降为3.7,第9天和11天分别为2.65、2.26,14天pH值没有出现进一步的降低,为2.4。经14天的生物沥滤污泥中Cu和Zn从污泥中溶出效率,即Cu和Zn的去除率可分别达到98.9%和84.5%。而试验中同时运行传统的圆柱形连续搅拌生物沥滤反应器进行对比,结果表明,采用传统的圆柱形连续搅拌生物沥滤反应器中生物沥滤进行14天后,Cu和Zn的去除率分别为59.7%和80.4%。
通过该小试试验证明,采用连续搅拌生物沥滤反应器与生物沥滤方法能够14天左右达到Cu和Zn种金属去除的高峰,说明该生物沥滤反应器容易启动,重金属的去除率明显高于传统的圆柱形连续搅拌生物沥滤反应器。这种连续搅拌生物沥滤反应器和生物沥滤方法能更好的实现硫细菌对硫的利用,提高了沥滤效率,缩短运行周期。
实施例2
本试验利用容积为14L的连续搅拌生物沥滤反应器小试规模运行。所采用剩余污泥的初始性质如下:pH值5.04,SS 19.89g/L,Cu 239.5mg/kg干污泥,Zn 3196.5mg/kg干污泥。运行温度为8-18℃。该实施例与实施例1污泥来源不同的是:经实施例1生物沥滤处理后的污泥,从反应器排出50%体积的污泥,然后再加入50%杭州四堡污水处理厂新鲜污泥。运行结果表明,污泥中的Cu和Zn分别经过13天和9天,即可达到生物沥滤的峰值,去除率分别为97.6%和89.4%。污泥中硫细菌活性在一定温度范围内,随着温度的降低而活性变弱。该实施例虽然比实施例1温度明显降低,但采用的连续运行,以实施例1生物沥滤后的部分污泥为接种液,仍能较快达到很好的金属去除效果。
实施例3
本试验利用容积为14L的连续搅拌生物沥滤反应器进行。所采用剩余污泥的初始性质如下:pH值4.37,SS 20.52g/L,Cu 400.9mg/kg干污泥,Zn3595.5mg/kg干污泥。运行温度为8-14℃。该实施例的污泥为实施例2经生物沥滤处理后的污泥,从反应器排出50%体积的污泥,然后再加入50%新鲜污泥。运行结果表明,生物沥滤后5天,污泥pH即可降至2.28,污泥中的Cu和Zn分别经过9天和7天,即可达到生物沥滤的峰值,去除率分别为88.0%和91.1%。
Claims (1)
1.一种连续搅拌生物沥滤反应器,其特征在于,它具有反应器上部(1)、反应器中部(2)、反应器底部(3),在反应器内设有搅拌器(4),反应器底部为一个半球形或者一个半球形平行截去横截面半径为2/5-1/2半球形半径的部分,反应器底部顶端半径为半球半径,反应器底部高度占反应器总高度的1/4-1/3,反应器中部上端半径为反应器底部半球半径的1.3-1.5倍,反应器中部高度为反应器总高度的1/10-1/15,反应器上部半径为底部半球半径的1.8-2.3倍,反应器上部高度为反应器总高度的1/3-1/2,反应器高度与反应器底部半球半径的比值为1.2-1.8。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2005100493048A CN1304310C (zh) | 2005-03-08 | 2005-03-08 | 连续搅拌生物沥滤反应器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2005100493048A CN1304310C (zh) | 2005-03-08 | 2005-03-08 | 连续搅拌生物沥滤反应器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1683263A CN1683263A (zh) | 2005-10-19 |
CN1304310C true CN1304310C (zh) | 2007-03-14 |
Family
ID=35262795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2005100493048A Expired - Fee Related CN1304310C (zh) | 2005-03-08 | 2005-03-08 | 连续搅拌生物沥滤反应器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN1304310C (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103199291B (zh) * | 2013-04-26 | 2014-12-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种适用于高浓度有机废水处理的微生物燃料电池装置 |
CN103570204B (zh) * | 2013-10-23 | 2015-05-13 | 沈阳建筑大学 | 球式循环生物反应器 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4790940A (en) * | 1986-11-26 | 1988-12-13 | Radian Corporation | Process for wastewater treatment |
US5266210A (en) * | 1992-04-15 | 1993-11-30 | Mclaughlin Water Engineers, Ltd. | Process for removing heavy metals from water |
US5454948A (en) * | 1991-04-30 | 1995-10-03 | Institut National De La Recherche Scientifique | Semi-continuous bacterial leaching process |
CN1387582A (zh) * | 1999-09-07 | 2002-12-25 | 比利顿知识产权有限公司 | 生物沥滤和电解提取法从含锌硫化物矿物中回收锌 |
-
2005
- 2005-03-08 CN CNB2005100493048A patent/CN1304310C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4790940A (en) * | 1986-11-26 | 1988-12-13 | Radian Corporation | Process for wastewater treatment |
US5454948A (en) * | 1991-04-30 | 1995-10-03 | Institut National De La Recherche Scientifique | Semi-continuous bacterial leaching process |
US5266210A (en) * | 1992-04-15 | 1993-11-30 | Mclaughlin Water Engineers, Ltd. | Process for removing heavy metals from water |
CN1387582A (zh) * | 1999-09-07 | 2002-12-25 | 比利顿知识产权有限公司 | 生物沥滤和电解提取法从含锌硫化物矿物中回收锌 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1683263A (zh) | 2005-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Deng et al. | Separation of swine slurry into different concentration fractions and its influence on biogas fermentation | |
US20160039693A1 (en) | Improved wastewater treatment systems and methods | |
Wang et al. | Integrated process for anaerobically digested swine manure treatment | |
CN105621783A (zh) | 利用序批式微藻反应器去除污水中氮磷的方法 | |
Liu et al. | Biosorption of copper ions through microalgae from piggery digestate: Optimization, kinetic, isotherm and mechanism | |
CN104370411A (zh) | 一种工业废水重金属去除的方法 | |
CN207079126U (zh) | 微藻资源化发酵沼液的脱氮除磷处理系统 | |
CN1304310C (zh) | 连续搅拌生物沥滤反应器 | |
CN100478285C (zh) | 去除城市污水污泥中重金属的方法 | |
Ogundele et al. | Phycoremediation: Algae as an Effective Agent for Sustainable Remediation and Waste Water Treatment. | |
Liew et al. | Microalgae cultivation in stabilized landfill leachate for simultaneous treatment and biomass production | |
CN113698049A (zh) | 一种水冲粪、水泡粪养猪废水处理及回用工艺 | |
CN101050047A (zh) | 一种去除剩余活性污泥中重金属的方法 | |
CN102424509A (zh) | 一种新型生物淋滤处理污泥中重金属的方法 | |
CN1559927A (zh) | 超声波强化污水生物处理方法 | |
CN202482182U (zh) | 污泥处理系统、污水及污泥处理系统 | |
CN112499886B (zh) | 一种城市污水碳氮磷全回收的两段资源化系统 | |
CN104326619A (zh) | 基于a2/o工艺的同步脱氮除磷降藻处理系统及方法 | |
Olalere et al. | Emerging trends in bioreactor systems for an improved wastes valorization | |
CN101362621B (zh) | 一种天然橡胶加工废水的组合技术处理方法 | |
CN110182948B (zh) | 基于活性污泥发酵物的污水生物处理方法 | |
CN111547963A (zh) | 浆化脱除有机污泥中重金属的方法 | |
Ülgüdür et al. | Simultaneous dissolution and uptake of nutrients in microalgal treatment of the secondarily treated digestate | |
Carpentier et al. | Anaerobic digestion of flotation sludges from the alginic acid extraction process | |
CN105621837A (zh) | 用水葫芦处理剩余污泥中重金属的系统及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070314 Termination date: 20110308 |