CN101348315B

CN101348315B - 利用蚯蚓生物滤池处理城镇污水厂剩余污泥的方法

Info

Publication number: CN101348315B
Application number: CN2008100423655A
Authority: CN
Inventors: 杨健; 陆雍森; 陆志波; 赵丽敏; 易当皓; 邓德汉
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2028-09-02
Also published as: CN101348315A

Abstract

利用蚯蚓生物滤池处理城镇污水厂剩余污泥的方法，涉及一种处理城镇污水厂剩余污泥的方法。先使剩余污泥所含的SS为1000mg/L。再构建蚯蚓生物滤池和接种蚯蚓，滤池内上、下层填装粒径10～13mm和6～9mm陶粒，同时，将赤子爱胜蚓按体积密度1.13×10⁵条/m³滤料均匀接种在陶粒中，滤池的底板开设分布均匀的孔洞，污泥从滤池顶端的布水器流经驯化成功的陶粒间的蚯蚓，在蚯蚓自身丰富的蛋白酶等酶系统作用下，将污泥有机质分解成自身和其他微生物的营养物质，从滤池底的孔洞流入沉淀池，收集脱水后得到的与蚓粪共存的、肥效强的土壤改良剂。本发明工艺简单、管理方便、无二次污染、造价和运行费用低廉、污泥减量化稳定化效果好。可广泛用于城镇污水厂剩余污泥的处理。

Description

利用蚯蚓生物滤池处理城镇污水厂剩余污泥的方法

技术领域

利用蚯蚓生物滤池处理城镇污水厂剩余污泥的方法，涉及一种城镇污水厂剩余污泥的处理方法。具体是采用蚯蚓生物滤池处理城镇污水厂剩余污泥。

背景技术

目前，国内外对城镇污水厂剩余污泥的处理方法，普遍采用了污泥厌氧消化工艺和污泥好氧消化工艺。其中，污泥厌氧消化工艺是在无氧条件下，依靠各种兼性及专性厌氧细菌降解有机污染物，降解的主要产物为甲烷、二氧化碳和水。优点是污泥厌氧消化能达到较高的稳定程度，另外，由于消化过程中不需供氧，相对好氧消化而言耗能较少，同时又能产生能源沼气，因此是一种能效较高的处理技术，除此之外，污泥厌氧消化还具有一定的存贮污泥的功能和致病菌灭活率较高的优点。缺点是污泥厌氧消化过程的进展速率缓慢，要求较长的污泥泥龄，加之污泥处理系统包含沼气存储利用、沼气搅拌、污泥热交换等一系列子系统，致使处理工艺复杂，投资较高，占地面积大，运行管理要求较高，只适用于大中型污水厂。

污泥好氧消化工艺是使大部分污泥中的细菌处于内源呼吸状态，通过兼性及好氧细菌作用使有机物矿化的过程。优点是好氧消化所要求的泥龄较短，稳定程度高，投资较低，操作简单，污泥中可生物降解部分的降解程度高，消化污泥量少，肥分高，好氧消化池运行管理简单。缺点是不能回收沼气；运行费用高；不能有效杀灭污泥中的病原菌体；运行稳定程度受温度影响大。一般适用于中小型污水处理厂。

利用蚯蚓堆肥技术处理城市污水厂剩余污泥的方法是在微生物的协同作用下，蚯蚓利用自身丰富的酶系统(蛋白酶、脂肪酶、纤维酶、淀粉酶等)将有机废弃物分解、转化成易于利用的营养物质，实现污泥的稳定化，形成以蚓粪为主的有机肥料。但是，蚯蚓堆肥技术主要利用的是蚯蚓和好氧微生物的作用，为保持堆肥过程中所需的氧量，需要人工翻动，并且限制了堆肥的高度，增大了占地面积；污泥需要预处理(调pH，熟化)1周以上；堆肥的周期较长；管理操作较复杂。

近年来，法国和智利利用蚯蚓生物滤池(Earthworm biofilter)处理污水，这项技术是根据蚯蚓具有提高土壤透水性能和促进有机物质的分解转化等生态学功能而设计的。世界上第一座蚯蚓生物滤池于1995年由法国农业科学院士土壤动物生态学家Marcel Bouche建立，用于污水处理效果不错，但是，没有报道该技术能处理城镇污水厂剩余污泥。

国内外曾经有利用蚯蚓生物滤池同步处理污水和污泥的研究报导，此方法的处理对象是普通城市污水，由于城市污水中悬浮固体浓度SS比较低，所以处理污水的滤池高度为0.2m，滤料粒径3～5mm。但是，没有报道该技术能处理城镇污水厂剩余污泥。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单，处理成本低廉，能直接将城镇污水厂所产生的剩余污泥进行处理的方法，经过本发明处理后的污泥具有较好的减量化、稳定化、无害化、资源化效果。

为了达到上述目的，本发明针对城市污水厂剩余污泥中悬浮固体浓度SS高的特点，研制出一种高效利用蚯蚓生物反应器处理污泥的方法。生态学认为系统食物链越长，能量损失就越多，可用于生物体合成的能量就越少。本发明采用现代生态设计理念，延长和扩展了原有的微生物代谢链，在污泥处理反应器中引入赤子爱胜蚓的蚯蚓物种，通过人工强化生态系统富集与扩散、合成与分解、拮抗与协同等多种自然调控作用，在蚯蚓和污泥中的微生物的协同作用下，通过控制处理污泥性状及反应条件，对污泥进行处理。在此生态系统中，微生物以污水中的胶体态和溶解性有机物为食料，并在滤料颗粒表面形成生物膜，而滤床中的蚯蚓主要以生物膜污泥作为食料，利用自身丰富的消化酶系统将有机物迅速分解、转化成自身和其他生物易于利用的营养物质及少量的排泄物，在污水处理过程中同步实现污泥的减量化和稳定化。具体步骤如下：

第一步，污泥预处理

首先对污泥进行稀释处理。测定城镇污水厂所产生的剩余污泥中所含的悬浮固体浓度SS、挥发性悬浮固体浓度VSS，对含悬浮固体浓度SS过高的剩余污泥，加水稀释至剩余污泥中悬浮固体浓度SS含量为1000mg/L浓度，以便消除可能导致的滤池的堵塞。

第二步，搭建生物滤池和接种蚯蚓

将传统滤池作为蚯蚓生物滤池，该滤池分为布水区、填料区和排水区三个部分。布水区内设有布水器连续布水，布水器装置下铺有一层弹性填料，起着二次布水、充氧以及遮光的作用；填料区分为上下两层，上层装填10～13mm大陶粒，下层装填6～9mm中陶粒，上下层填装陶粒的高度为1∶2；在装填陶粒同时，将蚯蚓均匀接种在陶粒中，滤池投加的蚯蚓为赤子爱胜蚓，滤池初始投加蚯蚓是按体积密度1.13×10⁵条/m³滤料投加，每条蚯蚓重约0.3g。滤池底部为排水区，滤池底板开孔，孔洞分布均匀，孔径为5mm，污泥流经填料区后通过孔洞出流，进入滤池下方的沉淀池。

第三步，对蚯蚓生物滤池内的蚯蚓进行驯化

将含悬浮固体浓度从初始的100mg/L逐步匀速提高至1000mg/L的污泥，按进水水力负荷4m³/(m²·d)泵入第二步构建的蚯蚓生物滤池，30～40天之后观察滤池周围蚯蚓逃逸情况，蚯蚓逃逸现象消失即说明蚯蚓已适应滤池环境及所给污泥食料，可按照SS为1000mg/L的浓度稳定进泥，同时将有机负荷控制在35～65gVSS/(kg蚯蚓·d)范围内。

第四步，用蚯蚓生物滤池处理城镇污水厂所产生的剩余污泥

蚯蚓生物滤池驯化结束之后，将第一步加水稀释进行预处理的城镇污水厂剩余污泥用泵连续对蚯蚓生物滤池布水，污泥在蚯蚓作用下被消化，实现了污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化，蚯蚓生物滤池下方的沉淀池排泥测定，污泥SS减量率为40％，VSS减量率为60％，剩余污泥达到污泥减量化稳定化效果，经收集脱水后得到与蚓粪共存的、肥效强的土壤改良剂。

本发明的优点如下：

1.由于本发明的污泥经过蚯蚓生物滤池，延长和扩展了原有的污泥微生物代谢链，在蚯蚓和微生物的协同作用下，通过水力负荷等的控制，快速达到减量化、稳定化和资源化的效果，因此具有工艺流程简单，处理效果明显的优点。

2.与污泥厌氧消化工艺相比，本发明对污泥泥龄没有要求，也不需要搅拌、热交换等一系列设备，因此具有处理工艺简单，设备投资低，占地面积小，运行管理要求低和设备噪音水平大幅度降低等优点。

3.与污泥好氧消化工艺相比，本发明无需在处理过程中供氧，设备投资和运行费用低；能有效杀灭污泥中的病原菌体；最终产生的以蚓粪为主的出泥可作为土壤改良剂使用；且能在长期连续工作不会发生堵塞，产生臭气，孳生灰蝇，不会产生二次污染。

4.与蚯蚓堆肥技术相比，本发明不需要人工翻动，主要耗电设备仪为污泥提升水泵，充分发挥蚯蚓滤池等人工生态系统富集与扩散、合成与分解、拮抗与协同等多种自然调控作用，因此具有能量转换率和资源利用率高，可大幅度节省能源消耗等优点。

5.经本发明处理的外排污泥从数量上减少40％以上，而且性质稳定，VSS/SS比值仅为50％，已达到消化污泥的稳定化水平，由于蚓粪的作用大幅度减少了污泥储存和处理设施的异味和臭气污染，且蚓粪是一种营养丰富的团粒结构，是优良的土壤改良剂，排泥中由于蚓粪的存在，增强了污泥的肥效，经收集后，可作为土壤改良剂使用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图

具体实施方式

请参阅图1。

第一步，污泥预处理。对上海某污水厂剩余污泥进行分析，经测定该剩余污泥悬浮固体浓度SS为5000mg/L，挥发性悬浮固体浓度VSS浓度为3500mg/L。根据滤池处理负荷加水将悬浮固体浓度SS稀释至1000mg/L浓度。因为滤池存在极限浓度，过高的污泥悬浮固体浓度SS可能导致滤池的堵塞。

第二步，搭建生物滤池和接种蚯蚓。蚯蚓生物滤池(EBF)采用敞口的圆柱状滤池，可形成自然通风。滤池直径φ＝0.3m，总高度1.6m，顶部10cm为布水区，布水区内设有传统的布水器，进行连续布水，布水器下铺有一层弹性填料，起着二次布水、充氧以及遮光的作用。布水区下方为填料区，有效高度1.5m，上层50cm填装10～12mm大陶粒，可防止堵塞，提高了进泥浓度，下层100cm填装6～9mm中陶粒，下层中陶粒可防止穿透。所选陶粒由江西省全兴化工填料有限公司生产，是页岩轻质球形陶粒，材质轻，硬度大，耐风化，耐水蚀，且其表面粗糙，微孔结构丰富，比表面积大、吸附能力强，适合微生物生长，其物理、化学性质均适用于该滤池。滤池投加的蚯蚓为赤子爱胜蚓，正蚓科，爱胜蚓属，俗称红蚯蚓，属于粪蚯蚓类，个体较小，体长40-150mm，体宽3-5mm，体节80-110节。体色多样，有紫、红、暗红、淡红色等，多为紫红色。滤池初始投加蚯蚓约12000条，按体积密度1.13×10⁵条/m³滤料投加，每条重约0.3g。蚯蚓生物滤池底部为排水区，滤池底板上开孔，孔洞分布均匀，孔径为5mm，污泥流经填料区后通过孔洞出流，进入滤池下方的沉淀池。

第三步，蚯蚓生物滤池启动和驯化。初始运行的一个月时间为驯化阶段，期间设定进水水力负荷约4m³/(m²·d)，而进泥悬浮固体浓度则经历一个逐渐提高的过程，从初始的100mg/L逐步匀速提高至1000mg/L。30～40天之后观察滤池周围蚯蚓逃逸现象，蚯蚓逃逸现象消失即说明蚯蚓已适应滤池环境及所给污泥食料，可按照SS为1000mg/L的浓度稳定进泥，同时将蚯蚓有机负荷控制在35～65gVSS/(kg蚯蚓·d)范围内。连续方式布水，反应器连续稳定运行，所测污泥SS减量率为40％左右，VSS减量率为60％左右，达到污泥消化工艺的效果。

第四步，用蚯蚓生物滤池处理城镇污水厂所产生的剩余污泥。蚯蚓生物滤池驯化结束之后，将曝气池中的污水厂剩余污泥经过调节池按第一步加水稀释进行预处理，使剩余污泥中悬浮固体浓度SS稀释为1000mg/L浓度。然后用污泥提升泵连续对蚯蚓生物滤池布水，经布水器以及弹性填料后均匀分布到滤料表层，经过150cm高的填料区后，通过蚯蚓生物滤池下方的孔洞出流收集至蚯蚓生物滤池下的沉淀池。沉淀池上清液出水SS为20～30mg/L，COD浓度为15～50mg/L，上清液回流到调节池，作为稀释用水重复利用。污泥在蚯蚓作用下被消化，实现了污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化，经对蚯蚓生物滤池下方的沉淀池排泥测定，污泥SS减量率为40％，VSS减量率为60％。蚯蚓生物滤池底部下方的沉淀池的蚓粪和污泥脱水机房的脱水形成泥饼，泥饼经收集后，可作为土壤改良剂使用，由于蚓粪的存在，泥饼的肥效增强了，经本发明处理的剩余污泥达到污泥减量化稳定化效果比现有技术好。在处理过程中，死亡的蚯蚓和繁殖新增的蚯蚓数量基本达到平衡，蚯蚓的数量和重量趋于稳定的状态。

Claims

1.利用蚯蚓生物滤池处理城镇污水厂剩余污泥的方法，其特征在于：

第一步，污泥预处理

首先，测定城镇污水厂所产生的剩余污泥中所含的悬浮固体浓度SS和挥发性悬浮固体浓度VSS，对含悬浮固体浓度SS过高的剩余污泥，加水稀释至剩余污泥所含的悬浮固体浓度SS为1000mg/L，以便消除可能导致的滤池的堵塞；

第二步，构建蚯蚓生物滤池和接种蚯蚓

将蚯蚓生物滤池自上而下分为布水区、填料区和排水区三个部分；布水区内设有布水器连续布水，布水器下铺有一层弹性填料，起二次布水、充氧以及遮光的作用；填料区分为上、下两层，上层装填10～13mm大陶粒，下层装填6～9mm中陶粒，上、下层填装陶粒的高度为1∶2；在装填陶粒同时，将蚯蚓均匀接种在陶粒中，滤池投加的蚯蚓为赤子爱胜蚓，在滤池中初始投加蚯蚓按1.13×10⁵条/m³滤料体积密度进行，每条蚯蚓重约0.3g；滤池底部的排水区由滤池底板开设分布均匀的，孔径为5mm的孔洞组成，污泥流经填料区后通过孔洞出流，进入滤池下方的沉淀池；

第三步，对蚯蚓生物滤池中的蚯蚓进行驯化

将含悬浮固体浓度从初始的100mg/L逐步匀速提高至1000mg/L的污泥，按进水水力负荷4m³/(m²·d)泵入第二步构建的蚯蚓生物滤池，30～40天之后观察蚯蚓生物滤池周围蚯蚓逃逸情况，蚯蚓逃逸现象消失即说明蚯蚓已适应滤池环境及所给污泥，然后按照SS为1000mg/L的浓度稳定进泥，同时将有机负荷控制在35～65gVSS/(kg蚯蚓·d)范围内；

第四步，用蚯蚓生物滤池处理城镇污水厂所产生的剩余污泥

蚯蚓生物滤池驯化结束之后，将第一步预处理的城镇污水厂剩余污泥用泵连续对蚯蚓生物滤池布水，污泥在蚯蚓作用下被消化，实现了污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化，经对蚯蚓生物滤池下方的沉淀池的排泥测定，污泥的SS减量率为40％，VSS减量率为60％，剩余污泥达到污泥减量化稳定化效果，经收集脱水后得到与蚓粪共存的肥效强的土壤改良剂。