专利名称：水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应器及其方法
技术领域：
本发明属于环保技术领域，尤其涉及一种水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应器及其方法。具体为水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应器开发，利用微生物降解有机物及水蚯蚓摄食污泥的原理，实现污泥减量的同时实现污水中C、N、P的闻效去除。
背景技术：
随着经济的进一步发展，污水处理厂的数量也逐步增多，剩余污泥的产量与日俱增，其处理处置问题备受关注。通过物理方式和化学方式处理剩余污泥，能耗较大且会带来二次污染，存在经济和环境两方面的问题。利用微型动物进行污泥减量的技术是实现污泥源头处理的绿色技术，是目前剩余污泥问题解决的最经济可行的方法。Ratsak等最早进行了两段式生物反应器污泥减量的技术研究，第二段作为捕食反应器，并发现进入捕食反应器中的碳有22%-43%经矿化作用生成CO2，剩余污泥的产量不但比反应期要少12%_43%。Lee等用生物膜作为第二阶段的捕食反应器处理人工合成污水，获得的污泥产量为O. 05-0. 17gSS/gC0D,比用传统方法减少约30%_50%。Ghyoot等和魏源送等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，发现后者比前者污泥产率(O. 17kgSS/kgC0D)减量效果明显。魏源送等还开发了一种适用于寡毛类蠕虫生长的独立的生物反应器，颤蚓的存在和生长可导致更显著的污泥减量效果。梁鹏等人在活性污泥反应器中引入红斑顥体虫研究其污泥减量的效果时发现，当进水负荷〈O. 6 mg/ (mg · d)时，红斑顥体虫可大量出现，SRT为15 34d时对红斑顥体虫的长期生长没有影响；在不同的SRT条件下，污泥相对减量值为39% 58%。Rensink等人在研究一种改进的水处理系统时发现，在塑料载体上自然生长有颤蚓、仙女虫和红斑顥体虫，因蠕虫的存在使污泥产量从O. 4 kgSS /kgCOD降低到O. 16 kgSS /kgCOD，他们还用火山岩作为填料来负载颤蚓，在回流污泥系统中把颤蚓投加到滴滤器上处理回流污泥，使得回流污泥里面的COD减少18%-67%， 污泥产率从没有投加颤蚓的O. 40 g/g降到O. 15 g/g，污泥体积指数(SVI)从90降到45，污泥的脱水能力也提高了 27%。郭茂新等人已经申请了一种接触式水蚯蚓污泥减量反应器及其应用、水蚯蚓-微生物共生系统泥水降解间歇式反应器及其应用和水蚯蚓-微生物共生系统泥水降解连续流反应器及其应用三项专利，前一项专利设备与污水处理过程相独立，而后两项专利反应器虽污泥减量与污水降解同步，但未实现反应区与沉淀区一体化，且水蚯蚓附着的填料设计尚有缺陷，不能实现水蚯蚓的密集可控培养。本发明针对该问题提出的水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应器，应用于污水处理过程的生化处理阶段，污泥减量的同时使出水C、N、P达标排放
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应器及其方法。水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应器由反应区、曝气系统和沉淀区组成一个敞口的立方体容器；反应区右侧设有沉淀区，反应区下部设有曝气系统，曝气系统与空气泵相连，曝气系统包括上排曝气系统和下排曝气系统，反应区内距底部12cm处设有下排曝气系统，反应区内距底部20cm处设有上曝气系统，上排曝气系统气流朝上，下排曝气系统气流朝下；反应区I内部设弹性组合填料，弹性组合填料上接种并密集培养水蚯蚓，反应区右上端设有滗水器，沉淀区右上端设有出水堰，沉淀区下部沉淀有污泥，沉淀区底部设有排泥管和污泥回流管，污泥回流管经污泥回流泵与反应区底部相连。所述的弹性组合填料是直径为8厘米的镂空塑料球，镂空塑料球内填充聚氨酯发泡材料。所述的水蚯蚓为颤蚓科的霍甫水丝蚓属和正颤蚓属。水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应方法是
污水进入反应区，曝气系统开始曝气，使接种有水蚯蚓弹性组合填料悬浮于污水中，在溶解氧充足的情况下，悬浮的水蚯蚓及微生物进行污水中污染物的降解，完成污染物的降解后减少曝气量至不曝气，接 种有水蚯蚓沉至反应区底部，污泥也沉淀至反应区底部，弹性组合填料中的水蚯蚓进行污泥摄食，完成污泥减量过程，同时反应器底部污泥进行反硝化反应；污水经污染物降解和水蚯蚓摄食后，上清液经滗水器排放至沉淀区，在反应区内污水再次沉淀，上清液经出水堰直接排放，沉淀后的污泥一部分经排泥管排出，作后续脱水处理，另一部分经污泥回流管通过污泥回流泵打回反应区底部，满足水蚯蚓的生长所需；完成SBR 一个周期，周期时序为12小时，进水6min，曝气8. 6h，沉淀/摄食3. 2h，出水6min。本发明采用移动床生物膜反应器和水蚯蚓相结合，建立水蚯蚓立体密集可控培养高效生物系统，利用水蚯蚓对污泥的摄食作用实现污泥减量及微生物的分解作用降解有机污染物的目的，实现水蚯蚓污泥减量与污水有机污染物质同步去除一体化，在污泥减量的同时使出水的C、N、P也能达标排放。本发明的水蚯蚓污泥减量与有机污染物同步去除一体化反应器用于污水处理厂的生化处理阶段，为水蚯蚓污泥减量反应器在浙江省城镇污水处理厂污泥减量的推广应用提供基础，改变我省城镇污水处理厂污泥处理处置方式，大规模减少污水处理污泥的排放量。本发明的污泥减量指标及排放污水指标为
O处理后的出水达污水综合排放标准一级标准《GB8978-1996》；
2)水蚯蚓污泥摄食速率2700mgTSS/kgww · d ；
3)反应器混合液的污泥指数SVI< 61 ；
4)稳定化污泥的MLVSS/MLSS 为 O. 32±O. 04 ；
5)污泥减量率城市污水处理的剩余污泥减量率40%。
图1是水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应器结构示意 图中反应区1、曝气系统2、沉淀区3、污泥4、弹性组合填料5、水蚯蚓6、出水堰7、滗水器8、排泥管9、污泥回流管10。
具体实施例方式如图1所示，水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应器由反应区1、曝气系统2和沉淀区3组成一个敞口的立方体容器；反应区I右侧设有沉淀区3，反应区I下部设有曝气系统2，曝气系统2与空气泵相连，曝气系统2包括上排曝气系统和下排曝气系统，反应区I内距底部12cm处设有下排曝气系统，反应区I内距底部20cm处设有上曝气系统，上排曝气系统气流朝上，下排曝气系统气流朝下；反应区I内部设弹性组合填料5，弹性组合填料5上接种并密集培养水蚯蚓6，反应区I右上端设有滗水器8，沉淀区3右上端设有出水堰7，沉淀区3下部沉淀有污泥4，沉淀区3底部设有排泥管9和污泥回流管10，污泥回流管10经污泥回流泵与反应区I底部相连。所述的弹性组合填料5是直径为8厘米的镂空塑料球，镂空塑料球内填充聚氨酯发泡材料。所述的水蚯蚓6为颤蚓科的霍甫水丝蚓属和正颤蚓属。经试验，水蚯蚓能很好地附着于该填料内部的聚氨酯发泡材料上，并在曝气时水蚯蚓也不会因为水流紊动而分散。悬挂在弹性组合填料上的水蚯蚓为颤蚓科的霍甫水丝蚓属和正颤蚓属，比重接近于1，填充比为50%ο
水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应方法是
污水进入反应区1，曝气系统2开始曝气，使接种有水蚯蚓6弹性组合填料5悬浮于污水中，在溶解氧充足的情况下，悬浮的水蚯蚓6及微生物进行污水中污染物的降解，完成污染物的降解后减少曝气量至不曝气，接种有水蚯蚓6沉至反应区I底部，污泥也沉淀至反应区I底部，弹性组合填料5中的水蚯蚓6进行污泥摄食，完成污泥减量过程，同时反应器底部污泥进行反硝化反应；污水经污染物降解和水蚯蚓摄食后，上清液经滗水器8排放至沉淀区3，在反应区3内污水再次沉淀，上清液经出水堰7排放，沉淀后的污泥4 一部分经排泥管9排出，另一部分经污泥回流管通过污泥回流泵打回反应区I底部，满足水蚯蚓的生长所需；完成 SBR (Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)一个周期，周期时序为12小时，进水6min，曝气8. 6h，沉淀/摄食3. 2h，出水6min。
实施例1.污泥减量有机污染物同步降解反应器的制备
此水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解反应器由有机玻璃制成，反应器尺寸为100 X 25 X 140cm,有效高度120cm，有效容积为300L，反应区和沉淀区容积比为2:1。反应区内部设内部填充聚氨酯发泡材料的镂空塑料球，弹性组合填料上接种水蚯蚓并密集培养，与系统中的微生物形成共生系统。反应区底部设置两套曝气系统，气流方向相反，形成有利于水蚯蚓生长和摄食的紊流状态，通过调节曝气系统的曝气量大小实现附着有水蚯蚓的弹性组合填料的上升和下沉，当载体悬浮于污水中时，微生物降解污水有机污染物，当水蚯蚓载体沉至反应区底部时，水蚯蚓摄食污泥，达到减量的效果。反应区右侧为沉淀区，反应区处理后的出水在沉淀区再次沉淀后排泥及出水。2.本方法处理的污水来自城市污水处理厂，进水COD浓度为320 550mg/L，混合污泥液浓度为2000mg/L。3.操作方法
水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应器的反应区接种水蚯蚓3kg(湿重)，且水蚯蚓在弹性组合填料上附着并密集培养。污水按一定的时序进入反应区，控制反应器按12h为I周期运行,并依次按照进水6min,曝气8. 6h,沉淀/摄食3. 2h,出水6min。时序循环，处理后的出水进入到右侧沉淀区再次沉淀，沉淀后的污泥一部分排出系统，作后续脱水处理，一部分回流至反应区底部供水蚯蚓摄食，上清液经出水堰直接排出。4.污泥减量及有机污染物降解效果
本发明反应器 每日处理污水133L，排出的稳定化污泥中MLVSS为514 771mg/L，MLSS1607 2408mg/L，MLVSS/MLSS为O. 32±0. 04。反应器混合液的污泥指数SVI小于61。经处理的出水中，COD小于60 mg/L，BOD5小于20 mg/L，VSS为1.1 11. 9mg/L, TSS为
3.9 20. lmg/L，均符合《污水综合排放标准一级标准GB8978-1996》。
权利要求
1.一种水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应器，其特征在于由反应区(I)、曝气系统(2)和沉淀区(3)组成一个敞口的立方体容器；反应区(I)右侧设有沉淀区(3)，反应区(I)下部设有曝气系统(2)，曝气系统(2)与空气泵相连，曝气系统(2)包括上排曝气系统和下排曝气系统，反应区(I)内距底部12cm处设有下排曝气系统，反应区(I)内距底部20cm处设有上曝气系统，上排曝气系统气流朝上，下排曝气系统气流朝下；反应区(I)内部设弹性组合填料(5)，弹性组合填料(5)上接种并密集培养水蚯蚓(6)，反应区(I)右上端设有滗水器(8)，沉淀区(3)右上端设有出水堰(7)，沉淀区(3)下部沉淀有污泥(4)，沉淀区(3)底部设有排泥管(9)和污泥回流管(10)，污泥回流管(10)经污泥回流泵与反应区(I)底部相连。
2.如权利要求1所述一种水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应器，其特征在于所述的弹性组合填料(5)是直径为8厘米的镂空塑料球，镂空塑料球内填充聚氨酯发泡材料。
3.如权利要求1所述一种水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应器，其特征在于所述的水蚯蚓(6)为颤蚓科的霍甫水丝蚓属和正颤蚓属。
4.一种使用如权利要求1所述反应器的水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应方法，其特征在于 污水进入反应区(I)，曝气系统(2)开始曝气，使接种有水蚯蚓(6)弹性组合填料(5)悬浮于污水中，在溶解氧充足的情况下，悬浮的水蚯蚓(6)及微生物进行污水中污染物的降解，完成污染物的降解后减少曝气量至不曝气，接种有水蚯蚓(6)沉至反应区(I)底部，污泥也沉淀至反应区(I)底部，弹性组合填料(5)中的水蚯蚓(6)进行污泥摄食，完成污泥减量过程，同时反应器底部污泥进行反硝化反应；污水经污染物降解和水蚯蚓摄食后，上清液经滗水器(8)排放至沉淀区(3)，在反应区(3)内污水再次沉淀，上清液经出水堰(7)排放，沉淀后的污泥(4) 一部分经排泥管(9)排出，另一部分经污泥回流管通过污泥回流泵打回反应区(I)底部，满足水蚯蚓的生长所需；完成SBR —个周期，周期时序为12小时，进水6min,曝气8. 6h,沉淀/摄食3. 2h,出水6min。
全文摘要
本发明公开了一种水蚯蚓污泥减量有机污染物同步降解一体化反应器及其方法。由反应区、曝气系统和沉淀区组成一个敞口的立方体容器；反应区右侧设有沉淀区，反应区下部设有曝气系统，曝气系统包括上排曝气系统和下排曝气系统，上排曝气系统气流朝上，下排曝气系统气流朝下；反应区1内部设弹性组合填料，弹性组合填料上接种并密集培养水蚯蚓,反应区右上端设有滗水器，沉淀区右上端设有出水堰，沉淀区下部沉淀有污泥，沉淀区底部设有排泥管和污泥回流管，污泥回流管经污泥回流泵与反应区底部相连。本发明采用移动生物膜反应器与水蚯蚓相结合，通过水蚯蚓摄食和微生物降解有机污染物同步实现污泥减量和污染物质去除。
文档编号C02F3/32GK103058368SQ201210518818
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者楼菊青, 曹永青, 孙培德 申请人:浙江工商大学