水蚯蚓-微生物共生系統泥水降解連續流反應器及應用的製作方法

2023-05-06 00:31:51

專利名稱：水蚯蚓-微生物共生系統泥水降解連續流反應器及應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於環保技術領域，涉及一種汙水處理設備及工藝，以及生化法處理汙水技術， 具體為一種利用"水蚯蚓-微生物共生系統"對汙水、汙泥共降解連續流反應器及處理工藝 (TM-CFCR)。
背景技術：
城市汙水處理工藝普遍採用活性汙泥法，但活性汙泥法的主要缺點即產生大量的剩餘汙 泥，剩餘汙泥的處理是當前環境治理的難點問題。利用微型動物的捕食減少剩餘汙泥是當前 非常有效的汙泥生物降解治理方法，並引起了越來越多的關注(Huang X et al, 2007)。 Ratsak 等(1994)最早進行了兩段式生物捕食反應器汙泥減量的技術研究，Rensink等(1996)對某塑料 載體上自然生長顫蚓、仙女蟲和紅斑顥體蟲的改進水處理系統進行了研究，Ghyoot等(200t)) 比較了傳統活性汙泥系統(CAS)和生物膜反應器系統(MBR)作為捕食反應器處理人工合成汙 水時的效能，魏源送等(2004;2005)對膜生物反應器中蠕蟲汙泥減量效果進行了研究，梁鵬等 (2004)考察了活性汙泥反應器中引入紅斑顥體蟲的汙泥減量效果。但利用微型動物的捕食實 現汙泥降解的同時確會造成汙水處理能力下降，汙水處理出水水質轉差。Rensink等人(1997) 發現，由於捕食者活動引起的礦化作用使得硝酸鹽和磷酸鹽被大量釋放出來。Lee等人(1996) 同樣得到類似結論，在捕食反應器中由於微型動物的新陳代謝作用，大量硝酸鹽(7-13mgN/L) 和磷酸鹽(2.5-3.7mgP/L)被釋放。Wei等人(2008)研究發現通過寡毛類對活性汙泥的捕食作 用，水中P043:P、 TP、 TN都明顯升高。

發明內容
本發明的目的是提供一種裝置來實現含較多汙泥的汙水同步處理，達到泥水共降解的目 的。為此，本發明構建了一種達到平衡的"水蚯蚓-微生物共生系統"，在微生物處理汙水的 同時，利用水蚯蚓攝食作用，實現泥水共降解的目的，使該反應器成為有效的同歩汙水處理 汙泥降解先進技術。
本發明提出的"水蚯蚓-微生物共生系統"泥水共降解連續流反應器處理工藝簡稱 TM-CFCR,由"水蚯頓-微生物共生系統"汙泥減量反應器TM、微生物連續流反應器CFCR 及沉澱池構建而成，可穩定控制系統平衡的汙水/汙泥同步處理工藝。
本發明的水蚯蚓-微生物共生系統汙水降解反應器，由以下部分組成 一個汙泥減量反應器4通過第二進水口 2和第三進水口 3依次連接微生物連續流反應器7和二沉池8; 在汙泥減量反應器4和微生物連續流反應器7的上方分別設置空氣進口 6，在汙泥減量反應 器4和微生物連續流反應器7的內部下方分別設置曝氣裝置11，汙泥回流管道12連通汙泥 減量反應器4、微生物連續流反應器7和二沉池8，出水口 14設置在二沉池8的上段，第一 進水口 1在汙泥減量反應器4的上段；在汙泥減量反應器4內均勻分布了彈性填料5，在彈 性填料5上依附水蚯蚓9;在微生物連續流反應器7內培養含微生物菌群的活性汙泥10。
本發明所述的水蚯蚓-微生物共生系統汙水降解反應器應用於汙水和汙泥的同步處理工藝。
本發明所述的水蚯蚓-微生物共生系統汙水降解反應器的使用方法為以下過程含汙泥的 汙水由第一進水口 1進入汙泥減量反應器4中，在微生物連續流反應器7的汙泥混合液通過 混合液回流管道13， 二沉池8的剩餘汙泥通過汙泥回流管道12連續進入汙泥減量反應器4 中，汙泥在汙泥減量反應器4中被水蚯蚓攝食降解，減量汙泥後的汙水通過第二進水口2流 入微生物連續流反應器7，利用微生物降解汙水中的有機汙染物及氮和磷，部分混合液再回 流到汙泥減量反應器4中，連續流反應器混合液出水通過第三進水口3進入二沉池沉澱，沉 澱出的汙泥再回流至汙泥減量反應器進行降解，達標的出水從出水口 14外排。
在本發明所述的水蚯蚓-微生物共生系統汙水降解反應器中，維持微生物連續流反應器7 的溶解氧濃度為2~3mg/L。
"水蚯蚵-微生物共生系統"為在汙水/汙泥生物處理工藝過程中，由汙水底物、微生物(細 菌、真菌)以及微型動物(原生動物、後生動物、水蚯蚓)所組成的具有汙泥減量和汙水淨 化作用的良性循環的共生微型生態系統。在這一系統中，水蚯蚓與微生物相互作用並相互影 響，由水蚯躬l降解微生物生長代謝所產生的汙泥，由微生物實現汙水中有機物及氮、磷的去 除；同時水蚯蚓的生長代謝產物又被微生物利用。
"水蚯弼l-微生物共生系統"泥水共降解連續流反應器由汙泥減量反應器、汙水降解連續 流反應器及沉澱池串聯組成，如圖1所示。汙水、CFCR反應器的汙泥混合液及沉澱池回流 剩餘汙泥共同連續進入汙泥減量反應器，水蚯蚓在反應器中以汙泥作為生長底物維持生長代 謝活動。
在汙泥減量反應器中均勻分布填料，並接種水蚯蚓。水蚯蚓在反應池中以汙泥作為生長 底物維持生長代謝活動從而在反應池中實現汙泥減量。水蚯蚓攝食汙泥後的代謝產物隨同汙 水進入汙水降解連續流反應器CFCR。
生物降解連續流反應器CFCR內設曝氣裝置，保持溶解氧濃度為2 3mg/L，連續流反應器處理生活汙水停留時間6h。活性汙泥在反應器中實現有機物降解、硝化等過程，以汙泥減 量反應器出水中所含水蚯蚓代謝產物以及汙水中的汙染物為底物，供給活性汙泥中的異養菌、 硝化菌、聚磷菌等微生物的生長，從而使汙水得到處理，出水達標。
含大量活性汙泥的CFCR反應器出水進入沉澱池，澄清後出水達標外排，剩餘活性汙泥 50~60%回流至汙泥減量反應器進行降解，50~40%回流至連續流反應器補充微生物量。


圖1"水蚯蚵-微生物共生系統"泥水共降解連續流反應器平面示意圖。
圖標如表1所示
1. 進水口 1
2. 進水口 2
3. 進水口 3
4. 汙泥減量反應器
5. 彈性填料
6. 空氣進口
7. 微生物連續流反應器
8. 二沉池
9. 水蚯蚵
10. 含微生物菌群的活性汙泥
11. 曝氣裝置
12. 汙泥回流管道
13. 混合液回流管
14. 出水口
具體實施例方式
1. 試驗反應器的製備
製備如圖1所示的TM-CFCR，汙泥減量反應器TM與微生物連續流反應器CFCR的尺 寸分別為24x16x30 cm，沉澱池尺寸為12x12x30，試驗反應器由有機玻璃製成。水蚯蚓主要 由顫頓科的霍甫水絲頓屬和正顫頓屬為主，微生物菌群釆用常規廢水處理使用的微生物，包 括硝化菌、聚磷菌和普通異養菌等。TM內均勻設置耐腐蝕、耐老化的丙綸彈性絲條製成的 彈性填料，池底部微孔管曝氣，池內接種水蚯蚓後，水蚯蚓在彈性填料附著生長，並與回流 的活性汙泥有效接觸。CFCR為一完全混合活性汙泥反應器，池底部微孔管曝氣，池內接種 培養活性汙泥。汙泥減量反應器TM與汙水降解反應器CFCR之間有汙泥回流管道和進水管 道。
2. 試驗工藝流程
汙水由汙水池提升進入汙泥減量反應器中，同時將CFCR反應器的汙泥混合液及沉澱池 的回流剩餘汙泥共同連續進入汙泥減量反應器，在反應器中利用水蚯蚓攝食汙泥，使汙泥得 到降解。汙泥減量反應器的出水連續流入連續流反應器CFCR，維持連續流反應器溶解氧濃度為 2~3mg/L,在連續流反應器中利用微生物降解汙水中的有機汙染物及N、 P，部分混合液回流
到汙泥減量反應器。 ——
連續流反應器混合液出水進入二沉池進行沉澱，剩餘活性汙泥50~60%回流至汙泥減量 反應器進行降解，50~40%回流至連續流反應器。處理出水達標外排。
3.實驗用進水水質水量
處理水量、水質見表2。
表2處理水質水量表
處理流量CODNH4+-NTN
進水水質水量/(mg丄)
(L/d)/(mg丄1)/(mg丄')/(mg-L))
平均值4045128543
4.經過TM-CFCR反應器處理後的出水水質 TM-CFCR反應器處理出水水質見表3
表3 TM-CFCR反應器處理出水水質表
出水水質指標CODTNPO 、Pss
平均值/(mg.L")53.92.128.500.7818
以上試驗說明本發明的汙水處理和汙泥降解指標已經達到以下要求
(1) 剩餘汙泥產率處理城市汙水的剩餘汙泥產生量小於0.15kgSS/kgBODs。
(2) 處理出水水質達到《城市汙水處理廠汙染物排放標準》(GB18918-2002)的一級B標要求。
權利要求
1、水蚯蚓-微生物共生系統汙水降解連續流反應器，其特徵在於由以下部分組成一個汙泥減量反應器(4)通過第二進水口(2)和第三進水口(3)依次連接微生物連續流反應器(7)和二沉池(8)；在汙泥減量反應器(4)和微生物連續流反應器(7)的上方分別設置空氣進口(6)，在汙泥減量反應器(4)和微生物連續流反應器(7)的內部下方分別設置曝氣裝置(11)，汙泥回流管道(12)連通汙泥減量反應器(4)、微生物連續流反應器(7)和二沉池(8)，出水口(14)設置在二沉池(8)的上段，第一進水口(1)在汙泥減量反應器(4)的上段；在汙泥減量反應器(4)內均勻分布了彈性填料(5)，在彈性填料(5)上依附水蚯蚓(9)；在微生物連續流反應器(7)內安放含微生物菌群的活性汙泥(10)。
2、 如權利要求1所述水蚯蚓-微生物共生系統汙水降解連續流反應器應用於汙水和汙泥 的同步處理。
3、 如權利要求l所述水蚯蚓-微生物共生系統汙水降解連續流反應器的使用方法，其特 徵在於以下過程含汙泥的汙水由第一進水口 (1)進入汙泥減量反應器(4)中，在微生物 連續流反應器(7)的汙泥混合液通過混合液回流管道(13)， 二沉池(8)的剩餘汙泥通過汙 泥回流管道(12)連續進入汙泥減量反應器(4)中，汙泥在汙泥減量反應器(4)中被水蚯 蚓攝食降解，減量汙泥後的汙水通過第二進水口 (2)流入微生物連續流反應器(7)，利用微 生物降解汙水中的有機汙染物及氮和磷，部分混合液再回流到汙泥減量反應器(4)中，連 續流反應器混合液出水通過第三進水口 (3)進入二沉池沉澱，沉澱出的汙泥再回流至汙泥 減量反應器進行降解，達標的出水從出水口 (14)外排。
4、 如權利要求3所述所述水蚯蚓-微生物共生系統汙水降解反應器的使用方法，其特徵 在於維持微生物連續流反應器(7)溶解氧濃度為2 3mg/L。
全文摘要
本發明公開了一種水蚯蚓-微生物共生系統泥水降解連續流反應器及其應用。該裝置由汙泥減量反應器(TM)、汙水降解連續流反應器(CFCR)及沉澱池組成。在放置彈性填料的TM中接種水蚯蚓，汙水、CFCR中產生的汙泥混合液及回流剩餘汙泥連續進入TM中，水蚯蚓在反應器中以汙泥為生長底物維持代謝，水蚯蚓的代謝產物隨同汙水進入CFCR中被微生物利用；在CFCR中進行曝氣，控制溶解氧濃度2～3mg/L，由微生物實現汙水中有機物及氮、磷的去除；混合液出水進入沉澱池進行泥水分離後出水外排。汙水經TM-CFCR處理後可達到《城市汙水處理廠汙染物排放標準》的一級B標要求，汙泥減量率大於60％。
文檔編號C02F11/02GK101580331SQ20091009994
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月25日 優先權日2009年6月25日
發明者孫培德, 郭茂新 申請人:浙江工商大學