专利名称：折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器的制作方法
技术领域：
本发明属于利用生物技术处理污泥的设备领域，特别涉及一种折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器。
背景技术：
活性污泥法是目前世界上城市污水和工业废水处理厂使用最广泛的生物处理技术，但不足之处在于运行过程中会产生大量的剩余污泥。在欧美，污泥处理基建费用占污水处理厂总基建费用的60％～70％，污泥系统运行费用占总运行费用的40％。按照我国城市污水处理厂建设规划，到2010年，污泥年产量将达到目前的五倍。若剩余污泥不能得到有效的处理和处置，将直接影响污水处理厂的正常运行，也会造成二次污染，给公共卫生造成危害。
污泥处理和处置的通常原则是稳定化、无害化和资源化。目前剩余污泥的主要处理方法是污泥浓缩-厌氧消化-机械脱水；最终处置方式主要有土地利用(包括农田、园林利用，以及堆肥等)、填埋和焚烧(或热处理)等。填埋的用地日渐减少和日益严格的环境法规导致污泥土地填埋的费用急剧增加；由于污泥中的重金属和持久性有机污染物，污泥的土地利用受到了越来越严格的限制，以免这些污染物在土地利用过程中影响人畜的健康；污泥焚烧投资高，焚烧后产生的残渣(重金属含量高)仍需要处置。
20世纪90年代部分发达国家提出了污泥减量化、资源化、无害化的处理和处置顺序，并开始进行污泥减量技术的研究。
目前的污泥减量技术可分为四类(1)溶胞-隐性生长，由两步组成溶胞和隐性生长。通常采用物理、化学方法或它们相结合的方法使细胞溶解，然后引起微生物的隐性生长，从而导致污泥产量的减少。比如采用臭氧或氯气处理回流污泥。但缺点在于臭氧发生装置需要较大投资，并且运行费用昂贵。如用氯气代替，又会产生三氯甲烷等有毒性的副产品。
(2)内源呼吸。延长污泥龄或降低污泥负荷可减少污泥产量。对常规活性污泥法来说，由于水力停留时间和污泥龄不能分别单独控制，故采用该方法会导致出水水质恶化和处理效率降低。由于膜生物反应器能完全分别单独控制水力停留时间和污泥龄，所以膜生物反应器能在长污泥龄或完全不排污泥的情况下操作，从而导致极低或甚至零污泥产率。但是缺点在于采用该方法会导致严重的膜污染，从而增加膜组件的更换费用，此外，膜生物反应器中的污泥粘度大，脱水性能差，增加了污泥脱水的费用。
(3)解耦联代谢。通过速率控制步骤-呼吸，微生物的合成代谢与分解代谢耦联。如果当呼吸控制不存在，而是生物合成成为速率控制因素时，那么微生物就会发生解偶联代谢，则多余的自由能就不会用来生成生物量。因此，解偶联技术就是增加在分解代谢和合成代谢的能量(ATP)差异，使供给微生物合成代谢的能量变得有限，从而减少污泥的产量。
目前常用的方法是采用化学解耦联剂。在魏源送的《Minimization of excesssludge production for biological wastewater treatment》指出，由于化学解耦联剂是异型生物质，长期使用化学解偶联剂会使微生物产生生物适应性，降低处理效果，并且危害到环境的安全性。
(4)生物捕食。利用污水处理中的原，后生动物捕食细菌，从而降低污泥的产量。食物链越长，能量损失越大，则产生的生物量也越低。但由于原后生动物与降解污染物的细菌共同生长在同一个生物反应器(曝气池)，而曝气池的运行条件主要是利于细菌等微生物降解有机物，并不完全适合原后生动物，尤其是寡毛类蠕虫的生长，因此寡毛类蠕虫生长不稳定，从而导致污泥减量效果不明显。中提到，同其它三类污泥减量技术相比，生物捕食法不必投入额外能量与外加药剂，运行成本低，环境友好等显著的优点，是具有发展前途的新技术，寡毛类蠕虫在污泥减量方面的效果在魏源送的《Comparisonperformances of membrane bioreactor(MBR)and conventional activated sludge(CAS)processes on sludgereduction induced by Oligochaete》中已经得到验证。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一个适于寡毛类蠕虫稳定生长的折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器，为污水处理厂提供一条经济高效的污泥处理途径。
本发明的另一目的在于提供一个适于寡毛类蠕虫稳定生长的折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器的操作方法。
本发明的折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器主要由污泥预处理区，寡毛类蠕虫生长区和固液分离沉淀区组成。
一矩形开口容器，其中构成矩形容器的一侧壁低于其它三个侧壁，在矩形容器低侧壁对面侧壁的外壁上部连接有一容器2，在矩形容器侧壁的上部开有进水孔，且构成容器2的一侧壁是矩形容器的一侧壁，在容器2的壁上开有污泥进口1，该容器2为污泥预处理区；在矩形容器低侧壁的外壁上部连接有一容器2’，且构成容器2’的一侧壁是矩形容器的低侧壁，另三个侧壁高于低侧壁且与矩形容器的高侧壁等高连结；在容器2’的壁上开有污泥排放口11，在矩形容器低侧壁的下部开有污泥回流口9，污泥回流口9与污泥回流泵12连接；一挡板8，其是安装在矩形开口容器中低侧壁的一边，且挡板8与矩形开口容器的底部之间留有供水流通的廊道，挡板8与矩形容器的低侧壁之间的区域为固液分离沉淀区13，挡板8与矩形容器的高侧壁之间的区域为寡毛类蠕虫生长区3；所述的构成容器2的矩形容器的侧壁上开有进水孔，以使水从污泥预处理区流到寡毛类蠕虫生长区；在构成寡毛类蠕虫生长区3的挡板8和挡板8对面的矩形容器的高侧壁上用胶或支撑结构固定有托板4；托板4的板间距是5～8cm，每层托板用挡片等分为四部分(如用1.5cm高的挡片分隔)，在每层托板的左右两侧开有曝气孔5，由于曝气保证水流不短流。水平方向形成水平廊道，水流沿”S”型依次通过廊道。
一曝气器6安装在矩形容器的寡毛类蠕虫生长区底部，曝气器6与曝气管7连结；所述的曝气孔孔隙率为30％，孔径为3mm。
一加热装置10安装在矩形容器中，使水温保持在合适的温度(20～25℃)适宜颤蚓生长。
由于矩形容器低侧壁与其外壁上部连接的容器2’形成一三角堰出水区14，使得出水均匀。
污泥入口紧接预处理区，在该区域对污泥采用加热和采用两个侧导流板和添加填料等措施，达到流化床的结构，可达到增加进水溶解氧，使污泥粒径减小，与水混合更加均匀，利于寡毛类蠕虫的吞食。
所述的寡毛类蠕虫主要包括红斑瓢体虫、仙女虫、颤蚓等，本装置更适宜颤蚓的培养。
本发明的折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器为寡毛类蠕虫的稳定生长提供一个适宜的栖息地，从而有效提高污泥减量的效果。
本发明的折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器，既可用于污水生物处理系统排放的剩余污泥的减量处理；也可用于处理常规活性污泥法的回流污泥，或者与曝气池和二沉池组成一体，减少污泥的产生量。
所述的污泥混合液是污水生物处理系统排放的剩余污泥或常规活性污泥系统中的回流污泥。
所述的污泥回流的作用是减少寡毛类蠕虫的流失，提高寡毛类蠕虫的种群密度，促进寡毛类蠕虫的稳定生长。由于蠕虫繁殖速度较快，需要定期清除反应器衰老期的蠕虫，才不会抑制其他阶段的蠕虫生长，故所需回流比例很低，在春夏季节，甚至可以不回流。
本发明的装置的操作方法是首先根据一定的污泥负荷，通过污泥混合液进口，用污泥输送泵将污泥混合液(排放的剩余污泥或回流污泥)输送至预处理区进行曝气充氧，加温及泥粒破碎，然后性能改善的泥水混合液顺次进入寡毛类蠕虫生长区和固液分离沉淀区，寡毛类蠕虫生长区温度保持在20～25摄氏度；水力停留时间为12小时左右。固液分离沉淀区底部的浓缩污泥部分通过污泥回流泵输送至预处理区，沉淀后的污泥通过排泥口排出系统外，进入下一步的污泥处理与处置工序(如脱水等)。
本发明的折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器及其操作方法可减少剩余污泥的排放量或产生量，达到污泥减量的目的，从而降低污水处理厂的污泥处理与处置费用。
本发明的折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器及其操作方法可应用于城市污水处理厂和工业污水处理厂的污泥减量处理。
本发明的设备及其操作方法具有如下优点1.系统结构紧凑，构造简洁，运行操作与维护十分简单，人工要求少，易于实现自动化控制。
2.折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器可为寡毛类蠕虫的稳定生长提供适宜的栖息地，因而可提高污泥减量效果，降低污水处理厂污泥处理与处置的费用。
3.通过寡毛类蠕虫的捕食作用，折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器可有效提高污泥沉降和脱水性能。
4.采用立体托板折流式结构，能提高生物利用效率，节省占地面积。
下面结合附图及实施例对本发明的折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器作进一步的说明。
图1.本发明的折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器的结构示意图；图2.本发明的折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器处理剩余污泥的工艺流程示意图；图3.本发明的折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器处理回流污泥的工艺流程示意图。
附图标记1.污泥进口 2.污泥预处理区2’.三角堰出水集水区3.寡毛类蠕虫生长区 4.托板5.曝气孔6.曝气器 7.曝气管 8.分隔挡板9.污泥回流口 10.加热装置 11.污泥排放口12.污泥回流泵13.固液分离沉淀区 14.三角堰出水区具体实施方式
实施例请参见图1～3。本发明的推流复合式生物污泥减量反应器分为三部分，它们分别为污泥预处理区，寡毛类蠕虫生长区和固液分离沉淀区，用于污水生物处理系统排放的剩余污泥的减量处理。
一矩形开口容器，其中构成矩形容器(52cm×10cm×36cm)的一侧壁低于其它三个侧壁，在矩形容器低侧壁对面侧壁的外壁上部连接有一容器2(5cm×10cm×24cm)，在矩形容器侧壁的上部开有进水孔，且构成容器2的一侧壁是矩形容器的一侧壁，在容器2的壁上开有污泥进口1，该容器2为污泥预处理区；在矩形容器低侧壁的外壁上部连接有一容器2’(5cm×10cm×15cm)，且构成容器2’的一侧壁是矩形容器的低侧壁，另三个侧壁高于低侧壁且与矩形容器的高侧壁等高连结；矩形容器低侧壁与其外壁上部连接的容器2’形成一三角堰出水区14，使得出水均匀。在容器2’的壁上开有污泥排放口11，在矩形容器低侧壁的下部开有污泥回流口9，污泥回流口9与污泥回流泵12连接。
一挡板8，其是安装在矩形开口容器中低侧壁的一边，且挡板8与矩形开口容器的底部之间留有供水流通的廊道，挡板8与矩形容器的低侧壁之间的区域为固液分离沉淀区13，挡板8与矩形容器的高侧壁之间的区域为寡毛类蠕虫生长区3。
在构成寡毛类蠕虫生长区3的挡板8和挡板8对面的矩形容器的高侧壁上分别各安装2个托板，用胶或支撑结构固定。托板长46cm，板与板之间高6cm.每层托板等分为四部分，用1.5cm高的挡片分隔。竖直方向形成五个水平廊道，水流沿”S”型依次通过五个廊道。
所述的构成容器2的矩形容器的侧壁上开有进水孔，以使水从污泥预处理区流到寡毛类蠕虫生长区。
一曝气器6安装在矩形容器的寡毛类蠕虫生长区底部，曝气器6与曝气管7连结，曝气管7与一气体流量计和气泵连接。
一加热装置10安装在矩形容器中，使水温保持在20～25℃以适宜颤蚓生长。
用污泥输送泵将从污水处理厂中的二沉池或污泥浓缩池排出的剩余污泥，输送至折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器的污泥预处理区进行加温，充氧，然后依次进入寡毛类蠕虫生长区和固液分离沉淀区。整个运行过程中，保持推流复合式生物污泥减量反应器中的水温为20℃，pH为6～9，其中反应器内的活性污泥浓度为3.0～6.0g/l。依据一定的污泥负荷和污泥减量效果，采取一定量的污泥混合液流量和污泥回流比。
通过曝气器向反应器中的寡毛类蠕虫和活性污泥供氧，在活性污泥(主要由细菌组成)和寡毛类蠕虫间形成食物链，并通过捕食作用，减少剩余污泥的排放量，从而达到污泥减量的目的。经过寡毛类蠕虫生长区后的污泥混合液进入固液分离沉淀区，沉淀后的污泥回流以防止寡毛类蠕虫的流失，而沉淀后的上清液排放，进入下一步的污泥处理与处置工序。
进入推流复合式生物污泥减量反应器的污泥混合液中污泥浓度为5.73～11.52g/l，排放的污泥混合液中污泥浓度为2.67～3.83g/l，则污泥减量比例为33～76％，污泥减量效果显著。
权利要求
1.一种折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器，由污泥预处理区，寡毛类蠕虫生长区和固液分离沉淀区组成，其特征是一矩形开口容器，其中构成矩形容器的一侧壁低于其它三个侧壁，在矩形容器低侧壁对面侧壁的外壁上部连接有一容器(2)，在矩形容器侧壁的上部开有进水孔，且构成容器(2)的一侧壁是矩形容器的一侧壁，在容器(2)的壁上开有污泥进口(1)，该容器(2)为污泥预处理区；在矩形容器低侧壁的外壁上部连接有一容器(2’)，且构成容器(2’)的一侧壁是矩形容器的低侧壁，另三个侧壁高于低侧壁且与矩形容器的高侧壁等高连结；在容器(2’)的壁上开有污泥排放口(11)，在矩形容器低侧壁的下部开有污泥回流口(9)；一挡板(8)，其是安装在矩形开口容器中低侧壁的一边，且挡板(8)与矩形开口容器的底部之间留有供水流通的廊道，挡板(8)与矩形容器的低侧壁之间的区域为固液分离沉淀区(13)，挡板(8)与矩形容器的高侧壁之间的区域为寡毛类蠕虫生长区(3)；在构成寡毛类蠕虫生长区(3)的挡板(8)和挡板(8)对面的矩形容器的高侧壁上用胶或支撑结构固定有托板(4)；在每层托板的左右两侧开有曝气孔(5)；一曝气器(6)安装在矩形容器的寡毛类蠕虫生长区底部，曝气器(6)与曝气管(7)连结。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征是所述的曝气孔打孔率为30％，孔径为3mm。
3.根据权利要求1所述的反应器，其特征是所述的矩形容器中安装有加热装置(10)。
4.根据权利要求1所述的反应器，其特征是所述的污泥回流口(9)与一污泥回流泵(12)连接。
5.如权利要求1所述的反应器，其特征是所述的污泥混合液是回流污泥或排放的剩余污泥。
6.如权利要求1所述的反应器，其特征是所述的托板(4)的板间距是5～8cm。
7.如权利要求1或6所述的反应器，其特征是所述的托板(4)用挡片等分为四部分。
全文摘要
本发明属于利用生物技术处理污泥的设备领域，特别涉及一种折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器。一矩形开口容器，其中构成矩形容器的一侧壁低于其它三个侧壁，在低侧壁对面侧壁的外壁上部连接有一容器(2)，且构成容器(2)的一侧壁是矩形容器的一侧壁，该容器(2)为污泥预处理区；在矩形容器低侧壁的外壁上部连接有一容器(2’)，且构成容器(2’)的一侧壁是矩形容器的低侧壁，另三个侧壁高于低侧壁且与矩形容器的高侧壁等高连结；一挡板(8)安装在矩形开口容器中低侧壁的一边，挡板(8)与矩形容器的低侧壁之间的区域为固液分离沉淀区(13)，挡板(8)与矩形容器的高侧壁之间的区域为寡毛类蠕虫生长区(3)。
文档编号C02F11/02GK1778727SQ20041000984
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月23日 优先权日2004年11月23日
发明者魏源送, 王亚炜, 刘俊新 申请人:中国科学院生态环境研究中心