專利名稱：培養和分離用于污泥減量的搖蚊幼蟲的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種培養和分離用于污泥減量的搖蚊幼蟲的裝置及方法，屬于生化法污水生物處理技術領域。通過模擬搖蚊幼蟲生長繁殖的最適環境，使搖蚊生命周期中各個階段均在搖蚊幼蟲培養器中完成，實現搖蚊幼蟲培養器中的搖蚊幼蟲密度穩定增長的同時不對環境造成二次污染。另外通過搖蚊幼蟲培養器出水對搖蚊幼蟲排放閥排出的搖蚊幼蟲進行沖洗并通過不同孔徑篩網對其過濾同時實現不同齡搖蚊幼蟲分級及搖蚊幼蟲與活性污泥分離。特別適用于搖蚊幼蟲在改善活性污泥沉降性、污泥減量反面的研究，為搖蚊幼蟲進一步應用于污水處理廠中的污泥減量技術提供理論基礎。
背景技術：
近年來污水生物處理憑借著它的經濟性廣泛應用于各大污水處理廠。但是隨著污水得到處理的同時會產生大量剩余污泥。剩余污泥處理投資運行費用高，如果剩余污泥不 能得到及時處理還會對環境造成二次污染。因此對于污泥減容及污泥減量技術的研究一直是人們關注的熱點。近來，首次發現搖蚊幼蟲具有污泥減量、改善污泥沉降性的作用，并且利用搖蚊幼蟲污泥減量具有能耗少、運行費用低、對環境不產生二次污染等優點。搖蚊幼蟲是微型動物的一種，俗稱“紅蟲”，其種類多，分布廣，生物量約占底棲生物總量的70-80%，是構成水生食物網的主要環節。搖蚊的幼蟲期占據整個生命周期的大部分時間，由2周至4年不等，一般為4 5月。搖蚊幼蟲主要以水底有機物碎屑為食，且攝食量相當可觀。雌蟲一生一般只產一次卵，直接產于水面。搖蚊成蟲幾不取食，或攝食少量含有糖分的液體。目前關于搖蚊幼蟲在改善活性污泥沉降性及污泥減量方面的研究仍停留在實驗室研究階段，還沒有應用到污水處理廠。為了保證實驗室研究的正常運行，在不對環境造成二次污染的前提下獲得大量搖蚊幼蟲及將用活性污泥培養出的搖蚊幼蟲與活性污泥分離從而準確定量搖蚊幼蟲重量是制約搖蚊幼蟲污泥減容減量實驗室研究的主要問題。這種培養和分離用于污泥減量的搖蚊幼蟲的裝置及方法在不對環境造成二次污染的前提下集培養搖蚊幼蟲、對不同齡搖蚊幼蟲分級及將搖蚊幼蟲與活性污泥分離等功能于一體。為研究提供大量搖蚊幼蟲，從而保證研究的順利進行，為搖蚊幼蟲應用到污水處理廠中的改善污泥沉降性，污泥減量技術中提供理論基礎。

發明內容
本發明的目的是針對目前搖蚊幼蟲在改善活性污泥沉降性、污泥減量技術中的研究需要大量經活性污泥馴化的搖蚊幼蟲；同時為了進一步確定不同齡搖蚊幼蟲間污泥減量能力的差別，需要提供大量按齡分級的搖蚊幼蟲問題，提出的一種培養和分離用于污泥減量的搖蚊幼蟲的裝置及方法，通過在搖蚊幼蟲培養器中安裝曝氣裝置及加熱裝置并在其上方安裝攔截篩網，為搖蚊幼蟲生長提供最適條件的同時有效攔截搖蚊幼蟲飛出，既能防止疾病傳播、對環境造成二次污染又可以使搖蚊在培養器內產卵從而維持該培養器中搖蚊幼蟲穩定增長。另外將通過搖蚊幼蟲排放閥排出的搖蚊幼蟲經由大至小孔徑篩網依次過濾，同時利用搖蚊幼蟲培養器排水對其進行沖洗，實現不同齡搖蚊幼蟲分級、搖蚊幼蟲與活性污泥分離同時進行，擴展搖蚊幼蟲培養器功能，升級為集搖蚊幼蟲培養、搖蚊幼蟲分級和搖蚊幼蟲與活性污泥分離功能于一體的組合系統，為搖蚊幼蟲在污泥減容減量方面的研究得以順利進行提供技術支持。為了達到上述設計目的，本發明采用的技術方案如下一種培養和分離用于污泥減量的搖蚊幼蟲的裝置，其特征在于包括由泥水混合液儲存箱I、搖蚊幼蟲培養器3和搖蚊幼蟲分離器6 ;所述泥水混合液儲存箱I由泥水泵2與搖蚊幼蟲培養器3連接，搖蚊幼蟲培養器3經排水閥4和活塞泵5與搖蚊幼蟲分離器6連接，搖蚊幼蟲培養器3下部經搖蚊幼蟲排放閥7連接到搖蚊幼蟲分離器6 ;所述泥水混合物液存箱I中設有攪拌器8 ;所述搖蚊幼蟲培養器3中設加熱裝置9和曝氣裝置，搖蚊幼蟲培養器3上部安裝攔截篩網11 ;所述搖蚊幼蟲分離器6中從上至下依次設孔徑由大至小的篩網；所述搖蚊幼蟲培養器3中安裝DO儀(10)，對搖蚊幼蟲培養器(3)中曝氣裝置的曝氣量進行控制。·應用所述的一種培養和分離用于污泥減量的搖蚊幼蟲的裝置實現搖蚊幼蟲大量生長繁殖、將不同齡搖蚊幼蟲分開的同時使搖蚊幼蟲與活性污泥分離的方法，其特征在于該方法的具體步驟為I)從污水處理廠取活性污泥混合液，用清水反復清洗后稀釋混合液污泥濃度至1500-2500 mg/L,將活性污泥混合液注入到搖蚊幼蟲培養器3中，啟動搖蚊幼蟲培養器3中的曝氣裝置，隨后接種搖蚊幼蟲，控制曝氣量使溶解氧DO維持在2-3 mg/L濃度范圍內，與此同時通過加熱裝置9將溫度控制在25°C，使搖蚊幼蟲在最適環境條件下生長。；當搖蚊幼蟲使活性污泥包裹于體外，并附著在搖蚊幼蟲培養器3的底部及側壁不隨活性污泥混合液擾動時，打開泥水混合液物儲存箱I中攪拌器8、搖蚊幼蟲培養器3排水閥4及活塞泵5，啟動泥水泵2，連續運行，搖蚊幼蟲在培養器3中完成由幼蟲到成蟲的轉變，并在該裝置中產卵，使搖蚊幼蟲培養器3中搖蚊幼蟲繁殖；2)搖蚊幼蟲培養器3中液面高度控制在10-15cm ;液面距攔截篩網高度大于IOcm ；過深的泥水混合液不利于搖蚊的蛹向成蟲轉變；液面上部空間過小不利于搖蚊成蟲存活及其在泥水混合液液面上產卵；3 )泥水混合液儲存箱I中泥水混合液經泥水泵2以O. lL/h-0. 2L/h流速連續進入搖蚊幼蟲培養器3，為搖蚊幼蟲提供新鮮基質，避免搖蚊幼蟲在攝食、消化及排泄過程中的有毒有害產物對其活性產生抑制作用；4)當需要搖蚊幼蟲進行實驗室研究時，打開搖蚊幼蟲培養器3下部搖蚊幼蟲排放閥7將搖蚊幼蟲排至搖蚊幼蟲分離器6，利用搖蚊幼蟲培養器3排水對其進行沖洗同步實現不同齡搖蚊幼蟲分級及搖蚊幼蟲與活性污泥分離。根據實驗研究及觀察發現搖蚊幼蟲搖蚊幼蟲雖可以在一定程度上耐受低氧環境，但其最適生存環境是在含有溶解氧的緩流水體中附著生長。根據搖蚊幼蟲的生活習性，本發明的技術關鍵點是1.將溶解氧DO控制在2-3mg/L內，既為搖蚊幼蟲生存提供了溶解氧又不會對泥水混合液造成擾動，利于搖蚊幼蟲的附著生長。2.泥水混合液以0，1-0. 2L/h流速連續進入搖蚊幼蟲培養器，一方面為搖蚊幼蟲提供新鮮基質，另一方面該流速不會對泥水混合液造成擾動從而不影響搖蚊幼蟲的附著生長。本發明所述的培養和分離用于污泥減量的搖蚊幼蟲的裝置及方法的有益效果是該裝置在不對環境造成二次污染的前提下集培養搖蚊幼蟲、不同齡搖蚊幼蟲分級及搖蚊幼蟲與活性污泥分離等功能于一體。通過連續向搖蚊幼蟲培養器中投加適當濃度的活性污泥培養搖蚊幼蟲，并在搖蚊幼蟲培養器上方安裝攔截篩網，使搖蚊成蟲在培養裝置中產卵，為污泥減容減量研究提供大量搖蚊幼蟲。同時在搖蚊幼蟲分離器中安裝不同孔徑的篩網，通過搖蚊幼蟲培養器排水對其下部搖蚊幼蟲排放閥排出搖蚊幼蟲進行沖洗，同步實現不同齡搖蚊幼蟲分級及搖蚊幼蟲與活性污泥的分離。


圖I為本發明所述的培養和分離用于污泥減量的搖蚊幼蟲的裝置的結構示意圖；
其中1-泥水混合液儲存箱；2_泥水泵；3-搖蚊幼蟲培養器；4-搖蚊幼蟲培養器排水閥；5_活塞泵；6-搖蚊幼蟲分離器；7-搖蚊幼蟲排放閥；8_攪拌器；9-加熱裝置；10-D0儀；11-攔截篩網；12-鼓風機；13-氣體流量計；14-空氣調節閥；15-曝氣頭；16-孔徑900微米以下篩網；17_孔徑500微米以下篩網；18_孔徑200微米以下篩網。圖2中A為搖蚊卵的照片(40倍)；B為由卵剛轉變為幼蟲照片(40倍)；C為具有污泥減量能力的搖蚊幼蟲照片(40倍)；D為搖蚊幼蟲成蛹的照片。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的最佳實施方案作進一步的詳細的描述。如圖I所示，本發明實施例所述培養和分離用于污泥減量的搖蚊幼蟲的裝置，主要由順次連接的泥水混合液儲存箱I、泥水泵2、搖蚊幼蟲培養器3、搖蚊幼蟲分離器6和從搖蚊幼蟲培養器3至搖蚊幼蟲分離器6的搖蚊幼蟲排放管路、經搖蚊幼蟲培養器排水閥4和活塞泵5連接的對排出搖蚊幼蟲進行沖洗的沖洗管路組成。泥水混合物儲存箱I的有效容積為30L，搖蚊幼蟲培養器3和分離器6高分別為20cm和30cm，有效容積分別為25L和IOL0在泥水混合液儲存箱I中設有攪拌器8以保持其中污活性污泥處于完全混合的懸浮狀態；在搖蚊幼蟲培養器3中設置曝氣頭15和DO儀10，曝氣頭15通過氣體流量計13、空氣調節閥14與鼓風機12相連，通過DO儀10，將搖蚊幼蟲培養器3中溶解氧DO控制在2_3mg/L濃度范圍內；在搖蚊幼蟲培養器3中設置加熱裝置9，使搖蚊幼蟲培養器3中溫度恒定在25° C ;在搖蚊幼蟲培養器上部安裝攔截篩網11，以防止搖蚊幼蟲飛出傳播疾病，同時使搖蚊幼蟲在搖蚊幼蟲培養器3中產卵，維持搖蚊幼蟲培養器3中搖蚊幼蟲密度；在搖蚊幼蟲分離器6中從上至下依次安裝孔徑由大至小篩網16、17、18，使經搖蚊幼蟲培養器3下部搖蚊幼蟲排放閥7排出的搖蚊幼蟲經不同孔徑篩網過濾，并利用經搖蚊幼蟲培養器3的排水對搖蚊幼蟲及活性污泥進行沖洗，使不同齡搖蚊幼蟲分級的同時實現活性污泥與搖蚊幼蟲的分離，經搖蚊幼蟲分離器6中不同孔徑篩網過濾后的泥水混合液從搖蚊幼蟲分離器6下部排出。利用該裝置培養分離用于污泥減量搖蚊幼蟲的具體過程如下I)從污水處理廠取活性污泥混合液，用清水反復清洗后稀釋混合液污泥濃度至1500-2500 mg/L,將活性污泥混合液注入到搖蚊幼蟲培養器3中，啟動搖蚊幼蟲培養器3中的曝氣頭15以及鼓風機12，隨后接種搖蚊幼蟲，控制曝氣量使溶解氧DO維持在2-3 mg/L濃度范圍內，與此同時通過加熱裝置9將溫度控制在25°C，使搖蚊幼蟲在最適環境條件下生長。當搖蚊幼蟲使活性污泥包裹于體外，并附著在搖蚊幼蟲培養器3的底部及側壁不隨活性污泥混合液擾動時，打開泥水混合液物儲存箱I中攪拌器8、搖蚊幼蟲培養器3排水閥4及活塞泵5，啟動泥水泵2，連續運行，使搖蚊幼蟲在培養器3中完成由幼蟲到成蟲的轉變，并在該裝置中產卵，使搖蚊幼蟲培養器3中搖蚊幼蟲大量繁殖。2)搖蚊幼蟲培養器3中液面高度控制在10-15cm ;液面距攔截篩網高度大于10cm。過深的泥水混合液不利于搖蚊的蛹向成蟲轉變；液面上部空間過小不利于搖蚊成蟲存活及其在泥水混合液液面上產卵。3 )泥水混合液儲存箱I中泥水混合液經泥水泵2以O. lL/h-0. 2L/h流速連續進入搖蚊幼蟲培養器3，為搖蚊幼蟲提供新鮮基質，避免搖蚊幼蟲在攝食、消化及排泄過程中的有毒有害產物對其活性產生抑制作用。4)當需要搖蚊幼蟲進行實驗室研究時，打開搖蚊幼蟲培養器3下部搖蚊幼蟲排放閥7將適量搖蚊幼蟲排至搖蚊幼蟲分離器6，利用搖蚊幼蟲培養器3排水對其進行沖洗同步 實現不同齡搖蚊幼蟲分級及搖蚊幼蟲與活性污泥分離。運行實例剩余污泥取自以北京某高校實際生活污水為處理對象的中試規模SBR，經清水反復清洗并稀釋后作為搖蚊幼蟲的培養基質。污泥濃度2000mg/L，在搖蚊幼蟲培養器中接種取自實驗室反應裝置中爆發的搖蚊幼蟲100條，搖蚊幼蟲培養器溫度、DO分別控制在25°C和3mg/L。實驗結果表明，經2個多月系統的連續運行，搖蚊幼蟲在培養器中先后經歷蛹、成蟲并在培養器中產卵，使搖蚊幼蟲在培養器內大量繁殖，提供足夠經活性污泥馴化的搖蚊幼蟲用于改善污泥沉降性及污泥減量方面的實驗室研究。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所做的進一步詳細說明，便于該技術領域的技術人員能理解和應用本發明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下還可以做出若干簡單推演或替換，而不必經過創造性的勞動。因此，本領域技術人員根據本發明的揭示，對本發明做出的簡單改進都應該在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種培養和分離用于污泥減量的搖蚊幼蟲的裝置，其特征在于包括由泥水混合液儲存箱(I)、搖蚊幼蟲培養器(3)和搖蚊幼蟲分離器(6);所述泥水混合液儲存箱(I)由泥水泵(2 )與搖蚊幼蟲培養器(3 )連接，搖蚊幼蟲培養器(3 )經排水閥(4 )和活塞泵(5 )與搖蚊幼蟲分離器(6)連接，搖蚊幼蟲培養器(3)下部經搖蚊幼蟲排放閥(7)連接到搖蚊幼蟲分離器(6);所述泥水混合物液存箱(I)中設有攪拌器(8);所述搖蚊幼蟲培養器(3)中設加熱裝置(9)和曝氣裝置，搖蚊幼蟲培養器(3)上部安裝攔截篩網(11);所述搖蚊幼蟲分離器(6)中從上至下依次設孔徑由大至小的篩網；所述搖蚊幼蟲培養器(3)中安裝DO儀(10)，對搖蚊幼蟲培養器(3)中曝氣裝置的曝氣量進行控制。
2.應用權利要求I所述的一種培養和分離用于污泥減量的搖蚊幼蟲的裝置實現搖蚊幼蟲大量生長繁殖、將不同齡搖蚊幼蟲分開的同時使搖蚊幼蟲與活性污泥分離的方法，其特征在于該方法的具體步驟為 O從污水處理廠取活性污泥混合液，用清水反復清洗后稀釋混合液污泥濃度至1500-2500 mg/L，將活性污泥混合液注入到搖蚊幼蟲培養器(3)中，啟動搖蚊幼蟲培養器(3)中的曝氣裝置，隨后接種搖蚊幼蟲，控制曝氣量使溶解氧DO維持在2-3mg/L濃度范圍內，與此同時通過加熱裝置(9)將溫度控制在25 °C，使搖蚊幼蟲在最適環境條件下生長。;當搖蚊幼蟲使活性污泥包裹于體外，并附著在搖蚊幼蟲培養器(3)的底部及側壁不隨活性污泥混合液擾動時，打開泥水混合液物儲存箱(I)中攪拌器(8)、搖蚊幼蟲培養器(3)排水閥(4)及活塞泵(5)，啟動泥水泵(2)，連續運行，搖蚊幼蟲在培養器(3)中完成由幼蟲到成蟲的轉變，并在該裝置中產卵，使搖蚊幼蟲培養器(3)中搖蚊幼蟲繁殖； 2)搖蚊幼蟲培養器(3)中液面高度控制在10-15cm;液面距攔截篩網高度大于IOcm ；過深的泥水混合液不利于搖蚊的蛹向成蟲轉變；液面上部空間過小不利于搖蚊成蟲存活及其在泥水混合液液面上產卵； 3)泥水混合液儲存箱(I)中泥水混合液經泥水泵(2)以O.lL/h-0. 2L/h流速連續進入搖蚊幼蟲培養器(3)，為搖蚊幼蟲提供新鮮基質，避免搖蚊幼蟲在攝食、消化及排泄過程中的有毒有害產物對其活性產生抑制作用； 4)當需要搖蚊幼蟲進行實驗室研究時,打開搖蚊幼蟲培養器(3)下部搖蚊幼蟲排放閥(7)將搖蚊幼蟲排至搖蚊幼蟲分離器(6)，利用搖蚊幼蟲培養器(3)排水對其進行沖洗同步實現不同齡搖蚊幼蟲分級及搖蚊幼蟲與活性污泥分離。
全文摘要
一種培養和分離用于污泥減量的搖蚊幼蟲的裝置及方法，屬于生化法污水生物處理技術領域。近來，首次發現搖蚊幼蟲具有污泥減量、改善污泥沉降性的作用，并且利用搖蚊幼蟲污泥減量具有能耗少、運行費用低、對環境不產生二次污染等優點。針對搖蚊幼蟲在污泥減容減量方面的研究需要大量經活性污泥馴化的搖蚊幼蟲，本發明在搖蚊幼蟲培養器中以活性污泥為基質大規模培養用于污泥減量的搖蚊幼蟲并通過搖蚊幼蟲分離器將不同齡搖蚊幼蟲分開同時使搖蚊幼蟲與活性污泥分離，實現搖蚊幼蟲生長繁殖和高效分離于一體的組合系統，為搖蚊幼蟲在污泥減容減量方面研究的順利進行提供前提條件。
文檔編號A01K67/033GK102910737SQ20121040266
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月20日 優先權日2012年10月20日
發明者王淑瑩, 張瓊, 彭永臻, 楊錦輝, 路聰聰 申請人:北京工業大學