专利名称：水蚯蚓-微生物共生系统泥水降解连续流反应器及应用的制作方法
技术领域：
本发明属于环保技术领域，涉及一种污水处理设备及工艺，以及生化法处理污水技术， 具体为一种利用"水蚯蚓-微生物共生系统"对污水、污泥共降解连续流反应器及处理工艺 (TM-CFCR)。
背景技术：
城市污水处理工艺普遍采用活性污泥法，但活性污泥法的主要缺点即产生大量的剩余污 泥，剩余污泥的处理是当前环境治理的难点问题。利用微型动物的捕食减少剩余污泥是当前 非常有效的污泥生物降解治理方法，并引起了越来越多的关注(Huang X et al, 2007)。 Ratsak 等(1994)最早进行了两段式生物捕食反应器污泥减量的技术研究，Rensink等(1996)对某塑料 载体上自然生长颤蚓、仙女虫和红斑顥体虫的改进水处理系统进行了研究，Ghyoot等(200t)) 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，魏源送等(2004;2005)对膜生物反应器中蠕虫污泥减量效果进行了研究，梁鹏等 (2004)考察了活性污泥反应器中引入红斑顥体虫的污泥减量效果。但利用微型动物的捕食实 现污泥降解的同时确会造成污水处理能力下降，污水处理出水水质转差。Rensink等人(1997) 发现，由于捕食者活动引起的矿化作用使得硝酸盐和磷酸盐被大量释放出来。Lee等人(1996) 同样得到类似结论，在捕食反应器中由于微型动物的新陈代谢作用，大量硝酸盐(7-13mgN/L) 和磷酸盐(2.5-3.7mgP/L)被释放。Wei等人(2008)研究发现通过寡毛类对活性污泥的捕食作 用，水中P043:P、 TP、 TN都明显升高。
发明内容
本发明的目的是提供一种装置来实现含较多污泥的污水同步处理，达到泥水共降解的目 的。为此，本发明构建了一种达到平衡的"水蚯蚓-微生物共生系统"，在微生物处理污水的 同时，利用水蚯蚓摄食作用，实现泥水共降解的目的，使该反应器成为有效的同歩污水处理 污泥降解先进技术。
本发明提出的"水蚯蚓-微生物共生系统"泥水共降解连续流反应器处理工艺简称 TM-CFCR,由"水蚯顿-微生物共生系统"污泥减量反应器TM、微生物连续流反应器CFCR 及沉淀池构建而成，可稳定控制系统平衡的污水/污泥同步处理工艺。
本发明的水蚯蚓-微生物共生系统污水降解反应器，由以下部分组成 一个污泥减量反应器4通过第二进水口 2和第三进水口 3依次连接微生物连续流反应器7和二沉池8; 在污泥减量反应器4和微生物连续流反应器7的上方分别设置空气进口 6，在污泥减量反应 器4和微生物连续流反应器7的内部下方分别设置曝气装置11，污泥回流管道12连通污泥 减量反应器4、微生物连续流反应器7和二沉池8，出水口 14设置在二沉池8的上段，第一 进水口 1在污泥减量反应器4的上段；在污泥减量反应器4内均匀分布了弹性填料5，在弹 性填料5上依附水蚯蚓9;在微生物连续流反应器7内培养含微生物菌群的活性污泥10。
本发明所述的水蚯蚓-微生物共生系统污水降解反应器应用于污水和污泥的同步处理工艺。
本发明所述的水蚯蚓-微生物共生系统污水降解反应器的使用方法为以下过程含污泥的 污水由第一进水口 1进入污泥减量反应器4中，在微生物连续流反应器7的污泥混合液通过 混合液回流管道13， 二沉池8的剩余污泥通过污泥回流管道12连续进入污泥减量反应器4 中，污泥在污泥减量反应器4中被水蚯蚓摄食降解，减量污泥后的污水通过第二进水口2流 入微生物连续流反应器7，利用微生物降解污水中的有机污染物及氮和磷，部分混合液再回 流到污泥减量反应器4中，连续流反应器混合液出水通过第三进水口3进入二沉池沉淀，沉 淀出的污泥再回流至污泥减量反应器进行降解，达标的出水从出水口 14外排。
在本发明所述的水蚯蚓-微生物共生系统污水降解反应器中，维持微生物连续流反应器7 的溶解氧浓度为2~3mg/L。
"水蚯蚵-微生物共生系统"为在污水/污泥生物处理工艺过程中，由污水底物、微生物(细 菌、真菌)以及微型动物(原生动物、后生动物、水蚯蚓)所组成的具有污泥减量和污水净 化作用的良性循环的共生微型生态系统。在这一系统中，水蚯蚓与微生物相互作用并相互影 响，由水蚯躬l降解微生物生长代谢所产生的污泥，由微生物实现污水中有机物及氮、磷的去 除；同时水蚯蚓的生长代谢产物又被微生物利用。
"水蚯弼l-微生物共生系统"泥水共降解连续流反应器由污泥减量反应器、污水降解连续 流反应器及沉淀池串联组成，如图1所示。污水、CFCR反应器的污泥混合液及沉淀池回流 剩余污泥共同连续进入污泥减量反应器，水蚯蚓在反应器中以污泥作为生长底物维持生长代 谢活动。
在污泥减量反应器中均匀分布填料，并接种水蚯蚓。水蚯蚓在反应池中以污泥作为生长 底物维持生长代谢活动从而在反应池中实现污泥减量。水蚯蚓摄食污泥后的代谢产物随同污 水进入污水降解连续流反应器CFCR。
生物降解连续流反应器CFCR内设曝气装置，保持溶解氧浓度为2 3mg/L，连续流反应器处理生活污水停留时间6h。活性污泥在反应器中实现有机物降解、硝化等过程，以污泥减 量反应器出水中所含水蚯蚓代谢产物以及污水中的污染物为底物，供给活性污泥中的异养菌、 硝化菌、聚磷菌等微生物的生长，从而使污水得到处理，出水达标。
含大量活性污泥的CFCR反应器出水进入沉淀池，澄清后出水达标外排，剩余活性污泥 50~60%回流至污泥减量反应器进行降解，50~40%回流至连续流反应器补充微生物量。
图1"水蚯蚵-微生物共生系统"泥水共降解连续流反应器平面示意图。
图标如表1所示
1. 进水口 1
2. 进水口 2
3. 进水口 3
4. 污泥减量反应器
5. 弹性填料
6. 空气进口
7. 微生物连续流反应器
8. 二沉池
9. 水蚯蚵
10. 含微生物菌群的活性污泥
11. 曝气装置
12. 污泥回流管道
13. 混合液回流管
14. 出水口
具体实施例方式
1. 试验反应器的制备
制备如图1所示的TM-CFCR，污泥减量反应器TM与微生物连续流反应器CFCR的尺 寸分别为24x16x30 cm，沉淀池尺寸为12x12x30，试验反应器由有机玻璃制成。水蚯蚓主要 由颤顿科的霍甫水丝顿属和正颤顿属为主，微生物菌群釆用常规废水处理使用的微生物，包 括硝化菌、聚磷菌和普通异养菌等。TM内均匀设置耐腐蚀、耐老化的丙纶弹性丝条制成的 弹性填料，池底部微孔管曝气，池内接种水蚯蚓后，水蚯蚓在弹性填料附着生长，并与回流 的活性污泥有效接触。CFCR为一完全混合活性污泥反应器，池底部微孔管曝气，池内接种 培养活性污泥。污泥减量反应器TM与污水降解反应器CFCR之间有污泥回流管道和进水管 道。
2. 试验工艺流程
污水由污水池提升进入污泥减量反应器中，同时将CFCR反应器的污泥混合液及沉淀池 的回流剩余污泥共同连续进入污泥减量反应器，在反应器中利用水蚯蚓摄食污泥，使污泥得 到降解。污泥减量反应器的出水连续流入连续流反应器CFCR，维持连续流反应器溶解氧浓度为 2~3mg/L,在连续流反应器中利用微生物降解污水中的有机污染物及N、 P，部分混合液回流
到污泥减量反应器。 ——
连续流反应器混合液出水进入二沉池进行沉淀，剩余活性污泥50~60%回流至污泥减量 反应器进行降解，50~40%回流至连续流反应器。处理出水达标外排。
3.实验用进水水质水量
处理水量、水质见表2。
表2处理水质水量表
处理流量CODNH4+-NTN
进水水质水量/(mg丄)
(L/d)/(mg丄1)/(mg丄')/(mg-L))
平均值4045128543
4.经过TM-CFCR反应器处理后的出水水质 TM-CFCR反应器处理出水水质见表3
表3 TM-CFCR反应器处理出水水质表
出水水质指标CODTNPO 、Pss
平均值/(mg.L")53.92.128.500.7818
以上试验说明本发明的污水处理和污泥降解指标已经达到以下要求
(1) 剩余污泥产率处理城市污水的剩余污泥产生量小于0.15kgSS/kgBODs。
(2) 处理出水水质达到《城市污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标要求。
权利要求
1、水蚯蚓-微生物共生系统污水降解连续流反应器，其特征在于由以下部分组成一个污泥减量反应器(4)通过第二进水口(2)和第三进水口(3)依次连接微生物连续流反应器(7)和二沉池(8)；在污泥减量反应器(4)和微生物连续流反应器(7)的上方分别设置空气进口(6)，在污泥减量反应器(4)和微生物连续流反应器(7)的内部下方分别设置曝气装置(11)，污泥回流管道(12)连通污泥减量反应器(4)、微生物连续流反应器(7)和二沉池(8)，出水口(14)设置在二沉池(8)的上段，第一进水口(1)在污泥减量反应器(4)的上段；在污泥减量反应器(4)内均匀分布了弹性填料(5)，在弹性填料(5)上依附水蚯蚓(9)；在微生物连续流反应器(7)内安放含微生物菌群的活性污泥(10)。
2、 如权利要求1所述水蚯蚓-微生物共生系统污水降解连续流反应器应用于污水和污泥 的同步处理。
3、 如权利要求l所述水蚯蚓-微生物共生系统污水降解连续流反应器的使用方法，其特 征在于以下过程含污泥的污水由第一进水口 (1)进入污泥减量反应器(4)中，在微生物 连续流反应器(7)的污泥混合液通过混合液回流管道(13)， 二沉池(8)的剩余污泥通过污 泥回流管道(12)连续进入污泥减量反应器(4)中，污泥在污泥减量反应器(4)中被水蚯 蚓摄食降解，减量污泥后的污水通过第二进水口 (2)流入微生物连续流反应器(7)，利用微 生物降解污水中的有机污染物及氮和磷，部分混合液再回流到污泥减量反应器(4)中，连 续流反应器混合液出水通过第三进水口 (3)进入二沉池沉淀，沉淀出的污泥再回流至污泥 减量反应器进行降解，达标的出水从出水口 (14)外排。
4、 如权利要求3所述所述水蚯蚓-微生物共生系统污水降解反应器的使用方法，其特征 在于维持微生物连续流反应器(7)溶解氧浓度为2 3mg/L。
全文摘要
本发明公开了一种水蚯蚓-微生物共生系统泥水降解连续流反应器及其应用。该装置由污泥减量反应器(TM)、污水降解连续流反应器(CFCR)及沉淀池组成。在放置弹性填料的TM中接种水蚯蚓，污水、CFCR中产生的污泥混合液及回流剩余污泥连续进入TM中，水蚯蚓在反应器中以污泥为生长底物维持代谢，水蚯蚓的代谢产物随同污水进入CFCR中被微生物利用；在CFCR中进行曝气，控制溶解氧浓度2～3mg/L，由微生物实现污水中有机物及氮、磷的去除；混合液出水进入沉淀池进行泥水分离后出水外排。污水经TM-CFCR处理后可达到《城市污水处理厂污染物排放标准》的一级B标要求，污泥减量率大于60％。
文档编号C02F11/02GK101580331SQ20091009994
公开日2009年11月18日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者孙培德, 郭茂新 申请人:浙江工商大学