专利名称：培养和分离用于污泥减量的摇蚊幼虫的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种培养和分离用于污泥减量的摇蚊幼虫的装置及方法，属于生化法污水生物处理技术领域。通过模拟摇蚊幼虫生长繁殖的最适环境，使摇蚊生命周期中各个阶段均在摇蚊幼虫培养器中完成，实现摇蚊幼虫培养器中的摇蚊幼虫密度稳定增长的同时不对环境造成二次污染。另外通过摇蚊幼虫培养器出水对摇蚊幼虫排放阀排出的摇蚊幼虫进行冲洗并通过不同孔径筛网对其过滤同时实现不同龄摇蚊幼虫分级及摇蚊幼虫与活性污泥分离。特别适用于摇蚊幼虫在改善活性污泥沉降性、污泥减量反面的研究，为摇蚊幼虫进一步应用于污水处理厂中的污泥减量技术提供理论基础。
背景技术：
近年来污水生物处理凭借着它的经济性广泛应用于各大污水处理厂。但是随着污水得到处理的同时会产生大量剩余污泥。剩余污泥处理投资运行费用高，如果剩余污泥不 能得到及时处理还会对环境造成二次污染。因此对于污泥减容及污泥减量技术的研究一直是人们关注的热点。近来，首次发现摇蚊幼虫具有污泥减量、改善污泥沉降性的作用，并且利用摇蚊幼虫污泥减量具有能耗少、运行费用低、对环境不产生二次污染等优点。摇蚊幼虫是微型动物的一种，俗称“红虫”，其种类多，分布广，生物量约占底栖生物总量的70-80%，是构成水生食物网的主要环节。摇蚊的幼虫期占据整个生命周期的大部分时间，由2周至4年不等，一般为4 5月。摇蚊幼虫主要以水底有机物碎屑为食，且摄食量相当可观。雌虫一生一般只产一次卵，直接产于水面。摇蚊成虫几不取食，或摄食少量含有糖分的液体。目前关于摇蚊幼虫在改善活性污泥沉降性及污泥减量方面的研究仍停留在实验室研究阶段，还没有应用到污水处理厂。为了保证实验室研究的正常运行，在不对环境造成二次污染的前提下获得大量摇蚊幼虫及将用活性污泥培养出的摇蚊幼虫与活性污泥分离从而准确定量摇蚊幼虫重量是制约摇蚊幼虫污泥减容减量实验室研究的主要问题。这种培养和分离用于污泥减量的摇蚊幼虫的装置及方法在不对环境造成二次污染的前提下集培养摇蚊幼虫、对不同龄摇蚊幼虫分级及将摇蚊幼虫与活性污泥分离等功能于一体。为研究提供大量摇蚊幼虫，从而保证研究的顺利进行，为摇蚊幼虫应用到污水处理厂中的改善污泥沉降性，污泥减量技术中提供理论基础。
发明内容
本发明的目的是针对目前摇蚊幼虫在改善活性污泥沉降性、污泥减量技术中的研究需要大量经活性污泥驯化的摇蚊幼虫；同时为了进一步确定不同龄摇蚊幼虫间污泥减量能力的差别，需要提供大量按龄分级的摇蚊幼虫问题，提出的一种培养和分离用于污泥减量的摇蚊幼虫的装置及方法，通过在摇蚊幼虫培养器中安装曝气装置及加热装置并在其上方安装拦截筛网，为摇蚊幼虫生长提供最适条件的同时有效拦截摇蚊幼虫飞出，既能防止疾病传播、对环境造成二次污染又可以使摇蚊在培养器内产卵从而维持该培养器中摇蚊幼虫稳定增长。另外将通过摇蚊幼虫排放阀排出的摇蚊幼虫经由大至小孔径筛网依次过滤，同时利用摇蚊幼虫培养器排水对其进行冲洗，实现不同龄摇蚊幼虫分级、摇蚊幼虫与活性污泥分离同时进行，扩展摇蚊幼虫培养器功能，升级为集摇蚊幼虫培养、摇蚊幼虫分级和摇蚊幼虫与活性污泥分离功能于一体的组合系统，为摇蚊幼虫在污泥减容减量方面的研究得以顺利进行提供技术支持。为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下一种培养和分离用于污泥减量的摇蚊幼虫的装置，其特征在于包括由泥水混合液储存箱I、摇蚊幼虫培养器3和摇蚊幼虫分离器6 ;所述泥水混合液储存箱I由泥水泵2与摇蚊幼虫培养器3连接，摇蚊幼虫培养器3经排水阀4和活塞泵5与摇蚊幼虫分离器6连接，摇蚊幼虫培养器3下部经摇蚊幼虫排放阀7连接到摇蚊幼虫分离器6 ;所述泥水混合物液存箱I中设有搅拌器8 ;所述摇蚊幼虫培养器3中设加热装置9和曝气装置，摇蚊幼虫培养器3上部安装拦截筛网11 ;所述摇蚊幼虫分离器6中从上至下依次设孔径由大至小的筛网；所述摇蚊幼虫培养器3中安装DO仪(10)，对摇蚊幼虫培养器(3)中曝气装置的曝气量进行控制。·应用所述的一种培养和分离用于污泥减量的摇蚊幼虫的装置实现摇蚊幼虫大量生长繁殖、将不同龄摇蚊幼虫分开的同时使摇蚊幼虫与活性污泥分离的方法，其特征在于该方法的具体步骤为I)从污水处理厂取活性污泥混合液，用清水反复清洗后稀释混合液污泥浓度至1500-2500 mg/L,将活性污泥混合液注入到摇蚊幼虫培养器3中，启动摇蚊幼虫培养器3中的曝气装置，随后接种摇蚊幼虫，控制曝气量使溶解氧DO维持在2-3 mg/L浓度范围内，与此同时通过加热装置9将温度控制在25°C，使摇蚊幼虫在最适环境条件下生长。；当摇蚊幼虫使活性污泥包裹于体外，并附着在摇蚊幼虫培养器3的底部及侧壁不随活性污泥混合液扰动时，打开泥水混合液物储存箱I中搅拌器8、摇蚊幼虫培养器3排水阀4及活塞泵5，启动泥水泵2，连续运行，摇蚊幼虫在培养器3中完成由幼虫到成虫的转变，并在该装置中产卵，使摇蚊幼虫培养器3中摇蚊幼虫繁殖；2)摇蚊幼虫培养器3中液面高度控制在10-15cm ;液面距拦截筛网高度大于IOcm ；过深的泥水混合液不利于摇蚊的蛹向成虫转变；液面上部空间过小不利于摇蚊成虫存活及其在泥水混合液液面上产卵；3 )泥水混合液储存箱I中泥水混合液经泥水泵2以O. lL/h-0. 2L/h流速连续进入摇蚊幼虫培养器3，为摇蚊幼虫提供新鲜基质，避免摇蚊幼虫在摄食、消化及排泄过程中的有毒有害产物对其活性产生抑制作用；4)当需要摇蚊幼虫进行实验室研究时，打开摇蚊幼虫培养器3下部摇蚊幼虫排放阀7将摇蚊幼虫排至摇蚊幼虫分离器6，利用摇蚊幼虫培养器3排水对其进行冲洗同步实现不同龄摇蚊幼虫分级及摇蚊幼虫与活性污泥分离。根据实验研究及观察发现摇蚊幼虫摇蚊幼虫虽可以在一定程度上耐受低氧环境，但其最适生存环境是在含有溶解氧的缓流水体中附着生长。根据摇蚊幼虫的生活习性，本发明的技术关键点是1.将溶解氧DO控制在2-3mg/L内，既为摇蚊幼虫生存提供了溶解氧又不会对泥水混合液造成扰动，利于摇蚊幼虫的附着生长。2.泥水混合液以0，1-0. 2L/h流速连续进入摇蚊幼虫培养器，一方面为摇蚊幼虫提供新鲜基质，另一方面该流速不会对泥水混合液造成扰动从而不影响摇蚊幼虫的附着生长。本发明所述的培养和分离用于污泥减量的摇蚊幼虫的装置及方法的有益效果是该装置在不对环境造成二次污染的前提下集培养摇蚊幼虫、不同龄摇蚊幼虫分级及摇蚊幼虫与活性污泥分离等功能于一体。通过连续向摇蚊幼虫培养器中投加适当浓度的活性污泥培养摇蚊幼虫，并在摇蚊幼虫培养器上方安装拦截筛网，使摇蚊成虫在培养装置中产卵，为污泥减容减量研究提供大量摇蚊幼虫。同时在摇蚊幼虫分离器中安装不同孔径的筛网，通过摇蚊幼虫培养器排水对其下部摇蚊幼虫排放阀排出摇蚊幼虫进行冲洗，同步实现不同龄摇蚊幼虫分级及摇蚊幼虫与活性污泥的分离。
图I为本发明所述的培养和分离用于污泥减量的摇蚊幼虫的装置的结构示意图；
其中1-泥水混合液储存箱；2_泥水泵；3-摇蚊幼虫培养器；4-摇蚊幼虫培养器排水阀；5_活塞泵；6-摇蚊幼虫分离器；7-摇蚊幼虫排放阀；8_搅拌器；9-加热装置；10-D0仪；11-拦截筛网；12-鼓风机；13-气体流量计；14-空气调节阀；15-曝气头；16-孔径900微米以下筛网；17_孔径500微米以下筛网；18_孔径200微米以下筛网。图2中A为摇蚊卵的照片(40倍)；B为由卵刚转变为幼虫照片(40倍)；C为具有污泥减量能力的摇蚊幼虫照片(40倍)；D为摇蚊幼虫成蛹的照片。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的最佳实施方案作进一步的详细的描述。如图I所示，本发明实施例所述培养和分离用于污泥减量的摇蚊幼虫的装置，主要由顺次连接的泥水混合液储存箱I、泥水泵2、摇蚊幼虫培养器3、摇蚊幼虫分离器6和从摇蚊幼虫培养器3至摇蚊幼虫分离器6的摇蚊幼虫排放管路、经摇蚊幼虫培养器排水阀4和活塞泵5连接的对排出摇蚊幼虫进行冲洗的冲洗管路组成。泥水混合物储存箱I的有效容积为30L，摇蚊幼虫培养器3和分离器6高分别为20cm和30cm，有效容积分别为25L和IOL0在泥水混合液储存箱I中设有搅拌器8以保持其中污活性污泥处于完全混合的悬浮状态；在摇蚊幼虫培养器3中设置曝气头15和DO仪10，曝气头15通过气体流量计13、空气调节阀14与鼓风机12相连，通过DO仪10，将摇蚊幼虫培养器3中溶解氧DO控制在2_3mg/L浓度范围内；在摇蚊幼虫培养器3中设置加热装置9，使摇蚊幼虫培养器3中温度恒定在25° C ;在摇蚊幼虫培养器上部安装拦截筛网11，以防止摇蚊幼虫飞出传播疾病，同时使摇蚊幼虫在摇蚊幼虫培养器3中产卵，维持摇蚊幼虫培养器3中摇蚊幼虫密度；在摇蚊幼虫分离器6中从上至下依次安装孔径由大至小筛网16、17、18，使经摇蚊幼虫培养器3下部摇蚊幼虫排放阀7排出的摇蚊幼虫经不同孔径筛网过滤，并利用经摇蚊幼虫培养器3的排水对摇蚊幼虫及活性污泥进行冲洗，使不同龄摇蚊幼虫分级的同时实现活性污泥与摇蚊幼虫的分离，经摇蚊幼虫分离器6中不同孔径筛网过滤后的泥水混合液从摇蚊幼虫分离器6下部排出。利用该装置培养分离用于污泥减量摇蚊幼虫的具体过程如下I)从污水处理厂取活性污泥混合液，用清水反复清洗后稀释混合液污泥浓度至1500-2500 mg/L,将活性污泥混合液注入到摇蚊幼虫培养器3中，启动摇蚊幼虫培养器3中的曝气头15以及鼓风机12，随后接种摇蚊幼虫，控制曝气量使溶解氧DO维持在2-3 mg/L浓度范围内，与此同时通过加热装置9将温度控制在25°C，使摇蚊幼虫在最适环境条件下生长。当摇蚊幼虫使活性污泥包裹于体外，并附着在摇蚊幼虫培养器3的底部及侧壁不随活性污泥混合液扰动时，打开泥水混合液物储存箱I中搅拌器8、摇蚊幼虫培养器3排水阀4及活塞泵5，启动泥水泵2，连续运行，使摇蚊幼虫在培养器3中完成由幼虫到成虫的转变，并在该装置中产卵，使摇蚊幼虫培养器3中摇蚊幼虫大量繁殖。2)摇蚊幼虫培养器3中液面高度控制在10-15cm ;液面距拦截筛网高度大于10cm。过深的泥水混合液不利于摇蚊的蛹向成虫转变；液面上部空间过小不利于摇蚊成虫存活及其在泥水混合液液面上产卵。3 )泥水混合液储存箱I中泥水混合液经泥水泵2以O. lL/h-0. 2L/h流速连续进入摇蚊幼虫培养器3，为摇蚊幼虫提供新鲜基质，避免摇蚊幼虫在摄食、消化及排泄过程中的有毒有害产物对其活性产生抑制作用。4)当需要摇蚊幼虫进行实验室研究时，打开摇蚊幼虫培养器3下部摇蚊幼虫排放阀7将适量摇蚊幼虫排至摇蚊幼虫分离器6，利用摇蚊幼虫培养器3排水对其进行冲洗同步 实现不同龄摇蚊幼虫分级及摇蚊幼虫与活性污泥分离。运行实例剩余污泥取自以北京某高校实际生活污水为处理对象的中试规模SBR，经清水反复清洗并稀释后作为摇蚊幼虫的培养基质。污泥浓度2000mg/L，在摇蚊幼虫培养器中接种取自实验室反应装置中爆发的摇蚊幼虫100条，摇蚊幼虫培养器温度、DO分别控制在25°C和3mg/L。实验结果表明，经2个多月系统的连续运行，摇蚊幼虫在培养器中先后经历蛹、成虫并在培养器中产卵，使摇蚊幼虫在培养器内大量繁殖，提供足够经活性污泥驯化的摇蚊幼虫用于改善污泥沉降性及污泥减量方面的实验室研究。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，便于该技术领域的技术人员能理解和应用本发明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种培养和分离用于污泥减量的摇蚊幼虫的装置，其特征在于包括由泥水混合液储存箱(I)、摇蚊幼虫培养器(3)和摇蚊幼虫分离器(6);所述泥水混合液储存箱(I)由泥水泵(2 )与摇蚊幼虫培养器(3 )连接，摇蚊幼虫培养器(3 )经排水阀(4 )和活塞泵(5 )与摇蚊幼虫分离器(6)连接，摇蚊幼虫培养器(3)下部经摇蚊幼虫排放阀(7)连接到摇蚊幼虫分离器(6);所述泥水混合物液存箱(I)中设有搅拌器(8);所述摇蚊幼虫培养器(3)中设加热装置(9)和曝气装置，摇蚊幼虫培养器(3)上部安装拦截筛网(11);所述摇蚊幼虫分离器(6)中从上至下依次设孔径由大至小的筛网；所述摇蚊幼虫培养器(3)中安装DO仪(10)，对摇蚊幼虫培养器(3)中曝气装置的曝气量进行控制。
2.应用权利要求I所述的一种培养和分离用于污泥减量的摇蚊幼虫的装置实现摇蚊幼虫大量生长繁殖、将不同龄摇蚊幼虫分开的同时使摇蚊幼虫与活性污泥分离的方法，其特征在于该方法的具体步骤为 O从污水处理厂取活性污泥混合液，用清水反复清洗后稀释混合液污泥浓度至1500-2500 mg/L，将活性污泥混合液注入到摇蚊幼虫培养器(3)中，启动摇蚊幼虫培养器(3)中的曝气装置，随后接种摇蚊幼虫，控制曝气量使溶解氧DO维持在2-3mg/L浓度范围内，与此同时通过加热装置(9)将温度控制在25 °C，使摇蚊幼虫在最适环境条件下生长。;当摇蚊幼虫使活性污泥包裹于体外，并附着在摇蚊幼虫培养器(3)的底部及侧壁不随活性污泥混合液扰动时，打开泥水混合液物储存箱(I)中搅拌器(8)、摇蚊幼虫培养器(3)排水阀(4)及活塞泵(5)，启动泥水泵(2)，连续运行，摇蚊幼虫在培养器(3)中完成由幼虫到成虫的转变，并在该装置中产卵，使摇蚊幼虫培养器(3)中摇蚊幼虫繁殖； 2)摇蚊幼虫培养器(3)中液面高度控制在10-15cm;液面距拦截筛网高度大于IOcm ；过深的泥水混合液不利于摇蚊的蛹向成虫转变；液面上部空间过小不利于摇蚊成虫存活及其在泥水混合液液面上产卵； 3)泥水混合液储存箱(I)中泥水混合液经泥水泵(2)以O.lL/h-0. 2L/h流速连续进入摇蚊幼虫培养器(3)，为摇蚊幼虫提供新鲜基质，避免摇蚊幼虫在摄食、消化及排泄过程中的有毒有害产物对其活性产生抑制作用； 4)当需要摇蚊幼虫进行实验室研究时,打开摇蚊幼虫培养器(3)下部摇蚊幼虫排放阀(7)将摇蚊幼虫排至摇蚊幼虫分离器(6)，利用摇蚊幼虫培养器(3)排水对其进行冲洗同步实现不同龄摇蚊幼虫分级及摇蚊幼虫与活性污泥分离。
全文摘要
一种培养和分离用于污泥减量的摇蚊幼虫的装置及方法，属于生化法污水生物处理技术领域。近来，首次发现摇蚊幼虫具有污泥减量、改善污泥沉降性的作用，并且利用摇蚊幼虫污泥减量具有能耗少、运行费用低、对环境不产生二次污染等优点。针对摇蚊幼虫在污泥减容减量方面的研究需要大量经活性污泥驯化的摇蚊幼虫，本发明在摇蚊幼虫培养器中以活性污泥为基质大规模培养用于污泥减量的摇蚊幼虫并通过摇蚊幼虫分离器将不同龄摇蚊幼虫分开同时使摇蚊幼虫与活性污泥分离，实现摇蚊幼虫生长繁殖和高效分离于一体的组合系统，为摇蚊幼虫在污泥减容减量方面研究的顺利进行提供前提条件。
文档编号A01K67/033GK102910737SQ20121040266
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月20日 优先权日2012年10月20日
发明者王淑莹, 张琼, 彭永臻, 杨锦辉, 路聪聪 申请人:北京工业大学