申请日2003.11.28
公开(公告)日2005.06.01
IPC分类号C02F11/02
摘要
本发明属于利用生物技术处理污泥的设备，特别涉及一种竖流复合式生物污泥减量反应器及其操作方法。所述的竖流复合式生物污泥减量反应器由隔板分成三部分，它们分别为游离型原/后生动物生长区、附着型原/后生动物生长区和固液分离区。本发明的竖流复合式生物污泥减量反应器为不同类型的原/后生动物的稳定生长分别提供一个适宜的栖息地，从而有效提高污泥减量的效果。本发明的竖流复合式生物污泥减量反应器及其操作方法，既可单独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，与曝气池和二沉池组成一体，减少污泥的产生量。
権利要求書
1.一种竖流复合式生物污泥减量反应器，由游离型原/后生动物生长 区、附着型游离型原/后生动物生长区和固液分离沉淀区组成，其特征是：
一竖流复合式生物污泥减量反应器，由隔板将反应器分成游离型原/ 后生动物生长区(3)，附着型原/后生动物生长区(4)和固液分离沉淀区(5); 固液分离沉淀区(5)在附着型原/后生动物生长区(4)的上部;
在所述的游离型原/后生动物生长区(3)的反应器侧壁的下部有污泥混 合液进口(8)，在固液分离沉淀区(5)的反应器侧壁的上部有排泥口(9)，污 泥混合液进口(8)与污泥输送泵(1)连接;
一安装高度高于容器侧壁污泥混合液进口(8)的穿孔隔板(6)，将所述 的游离型原/后生动物生长区(3)与附着型原/后生动物生长区(4)隔开;
一安装高度低于反应器侧壁排泥口(9)的穿孔隔板(7)，将所述的附着 型原/后生动物生长区(4)与固液分离沉淀区(5)隔开;
或
一圆柱形的竖流复合式生物污泥减量反应器，由隔板将反应器分成游 离型原/后生动物生长区(3)，附着型原/后生动物生长区(4)和固液分离沉 淀区(5);固液分离沉淀区(5)在附着型原/后生动物生长区(4)的上部;
在所述的游离型原/后生动物生长区(3)的反应器侧壁的下部有排泥口 (9)，在固液分离沉淀区(5)的反应器侧壁的上部有污泥混合液进口(8)，污 泥混合液进口(8)与污泥输送泵(1)连接;所述的排泥口(9)的出口高度与污 泥混合液进口(8)的高度持平;
一安装高度高于反应器侧壁排泥口(9)的穿孔隔板(6)，将所述的游离 型原/后生动物生长区(3)与附着型原/后生动物生长区(4)隔开;
一安装高度低于反应器侧壁污泥混合液进口(8)的穿孔隔板(7)，将所 述的附着型原/后生动物生长区(4)与固液分离沉淀区(5)隔开。
2.如权利要求1所述的反应器，其特征是：所述的游离型原/后生动物 生长区底部进一步放置曝气器(2)。
3.如权利要求1所述的反应器，其特征是：所述的穿孔隔板(6)或(7) 的孔隙率为5～10%;孔径3～5mm。
4.如权利要求1所述的反应器，其特征是：所述的反应器是圆柱形的 反应器。
5.一种如权利要求1～4任一项所述的竖流复合式生物污泥减量反应 器的操作方法，其特征是：
第一种操作方法是：根据污泥负荷，用污泥输送泵(1)将污泥混合液 经污泥混合液进口(8)输送至游离型原/后生动物生长区(3)，使污泥混合液 通过穿孔隔板(6)上的孔进入装有填料(10)的附着型原/后生动物生长区 (4)，然后污泥混合液通过穿孔隔板(7)上的孔进入固液分离沉淀区(5);固 液分离沉淀区(5)沉淀后的污泥混合液的上清液通过排泥口(9)排出，进入 下一步的污泥处理与处置工序或回流至曝气池;
或第二种操作方法是：根据污泥负荷，用污泥输送泵(1)将污泥混合 液经污泥混合液进口(8)输送至固液分离沉淀区(5)，使污泥混合液通过穿 孔隔板(6)上的孔进入装有填料(10)的附着型原/后生动物生长区(4)，然后 污泥混合液通过穿孔隔板(7)上的孔进入游离型原/后生动物生长区(3);沉 淀后的污泥上清液通过排泥口(9)排出，从而进入下一步的污泥处理与处 置工序或回流至曝气池。
6.如权利要求5所述的操作方法，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。
7.如权利要求5所述的操作方法，其特征是：所述的填料(10)是塑料 填料或火山熔岩。
8.如权利要求5所述的操作方法，其特征是：所述的操作方法中利用 空气压缩机或鼓风机(11)通过曝气器(2)向整个反应器进行曝气。
说明书
竖流复合式生物污泥减量反应器及其操作方法
技术领域
本发明属于利用生物技术处理污泥的设备领域，特别涉及一种竖流复 合式生物污泥减量反应器及其操作方法。
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，但在运行过程中产生大量的剩余污泥。通常，剩余污泥 的处理及处置约占整个污水处理厂运行费用的40%。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。
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。日本采用臭氧处理回流污泥，可大大降低降低污泥产量， 但也增加了污水处理的投资和能耗费用;虽然氯气比臭氧便宜，但由于 氯气与污泥中的有机物发生反应生成三卤甲烷，对环境有危害，从而增 加了污泥处置的费用。(2)内源呼吸。众所周知，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耦联代谢，则 多余的自由能就不会用来生成生物量。因此，解耦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。 但由于化学解耦联剂是异型生物质，长期使用化学解耦联剂不但使微生 物产生了生物适应性，降低了污水处理效果，而且对环境有危害作用。 (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 生动物的生长，因此原/后生动物生长不稳定，从而导致污泥减量效果不 明显。同其它三类污泥减量技术相比，生物捕食法具有经济和环境友好 等显著的优点，是具有发展前途的新技术。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一个适于原/后生动物稳定生长的竖流复 合式生物污泥减量反应器，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原/后生动物稳定生长的竖流复 合式生物污泥减量反应器的操作方法(上向流和下向流)。
本发明的竖流复合式生物污泥减量反应器由游离型原/后生动物生长 区、附着型游离型原/后生动物生长区和固液分离沉淀区组成，其特征是：
一圆柱形的竖流复合式生物污泥减量反应器，由隔板将反应器分成游 离型原/后生动物生长区3，附着型原/后生动物生长区4和固液分离沉淀 区5;固液分离沉淀区5在附着型原/后生动物生长区4的上部;
在所述的游离型原/后生动物生长区3的反应器侧壁的下部有污泥混 合液进口8，在固液分离沉淀区5的反应器侧壁的上部有排泥口9，污泥 混合液进口8与污泥输送泵1连接;
一安装高度高于反应器侧壁污泥混合液进口8的穿孔隔板6，将所述 的游离型原/后生动物生长区3与附着型原/后生动物生长区4隔开;
一安装高度低于反应器侧壁排泥口9的穿孔隔板7，将所述的附着型 原/后生动物生长区4与固液分离沉淀区5隔开;
在所述的游离型原/后生动物生长区3中安装有曝气器2，所述的曝气 器2通过管路与空气压缩机或鼓风机11连通，利用空气压缩机或鼓风机 11通过曝气器2向整个反应器进行曝气;
或
一圆柱形的竖流复合式生物污泥减量反应器，由隔板将反应器分成游 离型原/后生动物生长区3，附着型原/后生动物生长区4和固液分离沉淀 区5;固液分离沉淀区5在附着型原/后生动物生长区4的上部;
在所述的游离型原/后生动物生长区3的反应器侧壁的下部有排泥口 9，在固液分离沉淀区5的反应器侧壁的上部有污泥混合液进口8，污泥 混合液进口8与污泥输送泵1连接;排泥口9的出口高度与污泥混合液 进口8的高度持平，以保证污泥经过固液分离沉淀后排出，沉淀后的污 泥上清液通过排泥口排出;
一安装高度高于反应器侧壁排泥口9的穿孔隔板6，将所述的游离型 原/后生动物生长区3与附着型原/后生动物生长区4隔开;
一安装高度低于反应器侧壁污泥混合液进口8的穿孔隔板7，将所述 的附着型原/后生动物生长区4与固液分离沉淀区5隔开。
在所述的游离型原/后生动物生长区3中安装有曝气器2，所述的曝气 器2通过管路与空气压缩机或鼓风机11连通，利用空气压缩机或鼓风机 11通过曝气器2向整个反应器进行曝气。
所述的原/后生动物分为游离型和附着型两种;原生动物主要有纤毛 虫、鞭毛虫、变形虫等;后生动物主要有轮虫、钟虫、线虫和寡毛类蠕 虫等;
所述的污泥混合液进口8安装在构成游离型原/后生动物生长区4或 固液沉淀分离区5的圆柱形反应器侧壁上部;
所述的游离型原/后生动物生长区3底部进一步放置有曝气器2，其与 附着型原/后生动物生长区4之间用穿孔隔板6分开，穿孔隔板6安装高 度高于污泥混合液进口8或排泥口9，穿孔隔板6的孔隙率为5～10%; 孔径3～5mm。
所述的填料10是放置在附着型原/后生动物生长区4中，是用来为附 着型原/后生动物的稳定生长提供适宜的栖息地;可采用不同的材料用作 填料，如塑料填料或火山熔岩等;
所述的固液分离沉淀区5安装在竖流复合式生物污泥减量反应器的 上部，其与附着型原/后生动物生长区4之间用穿孔隔板7分开，穿孔隔 板7的孔隙率为5～10%。孔径3～5mm。
本发明的竖流复合式生物污泥减量反应器为原/后生动物的稳定生长 提供一个适宜的栖息地，从而有效提高污泥减量的效果。
本发明的竖流复合式生物污泥减量反应器及其操作方法，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，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。
本发明的竖流复合式生物污泥减量反应器的操作方法有两种：
第一种操作方法是：根据污泥负荷，用污泥输送泵1将污泥混合液(排 放的剩余污泥或回流污泥)经污泥混合液进口8输送至游离型原/后生动 物生长区3，使污泥混合液通过穿孔隔板6上的孔进入装有填料10的附 着型原/后生动物生长区4，然后污泥混合液通过穿孔隔板7上的孔进入 固液分离沉淀区5;固液分离沉淀区5沉淀后的污泥混合液的上清液通 过排泥口9排出，进入下一步的污泥处理与处置工序(如脱水等)或回 流至曝气池。利用空气压缩机或鼓风机11通过曝气器2向整个反应器进 行曝气。
或第二种操作方法是：根据污泥负荷，用污泥输送泵1将污泥混合液 (排放的剩余污泥或回流污泥)经污泥混合液进口8输送至固液分离沉淀 区5，使污泥混合液通过穿孔隔板6上的孔进入装有填料10的附着型原 /后生动物生长区4，然后污泥混合液通过穿孔隔板7上的孔进入游离型 原/后生动物生长区3;排泥口9的出口高度与污泥混合液进口8的高度 持平，以保证污泥经过固液分离沉淀后排出，沉淀后的污泥上清液通过 排泥口9排出，从而进入下一步的污泥处理与处置工序(如脱水等)或 回流至曝气池。利用空气压缩机或鼓风机11通过曝气器2向整个反应器 进行曝气。
排放的剩余污泥是从污水处理厂中的二沉池或污泥浓缩池排出的污 泥;回流污泥是从污水处理厂中的二沉池回流至曝气池的污泥。
本发明的竖流复合式生物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。
本发明的竖流复合式生物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.竖流复合式生物污泥减量反应器可为原/后生动物的稳定生长提供 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.通过原/后生动物的捕食作用，竖流复合式生物污泥减量反应器可有 效提高污泥沉降和脱水性能。
下面结合附图及实施例对本发明的竖流复合式生物污泥减量反应器 及其操作方法作进一步的说明。