（环境工程专业论文）水蚯蚓污泥减量机制及工艺初步研究.pdf

浙江工商大学硕士学位论文 水蚯蚓污泥减量机制及工艺初步研究 摘要 随着生物处理技术在全世界污水处理厂的广泛应用，剩余污泥大 量产生，且处理大量剩余污泥的费用也越来越高，因此剩余污泥的处 理与处置问题已成为污水处理厂曰益严峻的挑战。微型动物污泥减量 技术虽然是一种新兴技术，各方而研究还不成熟，但由于能耗低，不 产生二次污染，作为一种生态工程技术近年来受到关注。 基于上述原因，本文以我围常见水蚯蚓品种霍甫水丝蚓为研 究对象，在考察了水蚯蚓特性的皋础七，研究了水蚯蚓污泥减量的影 响凶素。研究表明水蚯蚓在有填料附着时的生k 情况和污泥减量效果 都明显优于游离条件。实验选取溶解氧( d o ) 、p h 、温度( t ) 分别 进行单因素实验和多因素协同实验，得到水蚯蚓污泥减量的最佳环境 条件为：d o3m g l 、p h6 5 、t2 2 5 。c 。在最佳条件下考察了水蚯蚓 污泥减量效果，得到最大污泥减量率为3 9 7 l ，水蚯蚓的污泥摄食 能力为0 2 5 8gt s s d gl h o f f m e i s t e r i 。 由于水蚯蚓摄食污泥，其代谢产物会增加废水中污染物浓度，因 此应用半静态双箱模型模拟了水蚯蚓对c 、n 、p 的吸收排出实验。 通过对吸收与排出过程水蚯蚓体内污染物的动态监测结果进行非线 性拟合，得到了水蚯蚓对三种污染物的吸收和排出速率常数k l 、k 2 。 浙江工商大学硕士学位论文 比较结果得出：水蚯蚓的吸收速率常数k l 略大于排出速率常数k 2 ， 说明c 、n 、p 被水蚯蚓吸收后少量供其自身生长所需，大部分通过 排泄过程排出；水蚯蚓对三种污染物的排出速率常数中t n t p t o c ，表明水蚯蚓摄食污泥将污泥中污染物质释放到水中，其中氮的 释放量最大，其次是磷，最小的是碳。同时，通过对模型的拟合优度 检验，证明了双箱动力学模型适用于水蚯蚓对c 、n 、p 三科，污染物 的吸收排出过程。 基于上述研究，开发了两段式水蚯蚓泥水同步降解工艺，第段 采用接触工艺，利片j 水蚯蚓处理污泥；第二段按s b r 运行，可以很 好的对污染物质进行全面去除，s b r 产牛的剩余污泥回流到第一段中。 经过、l - 年的稳定运行证明了接触池的生境适合水蚯蚓的生长繁殖。当 单位体积水蚯蚓量达剑1 5g l 时，系统巾形成“污染物( 废水中的有 机物、水蚯蚓尸体、排泄物等污染物) 微生物( 活性污泥) 水蚯蚓污染物”的循环食物链，并基本达到平衡。水蚯蚓对污泥 的摄食起剑污泥减量作用，污泥降解率为3 9 6 。采用两段式水蚯蚓 泥水同步降解工艺，系统c o d 、n h 4 + n 、t n 、t p 去除率分别达到 9 0 、8 0 、7 0 、9 0 以上。试验证明该工艺既能实现污泥减量， 又能实现水中各项污染物质的全面去除，使出水各项指标达到排放标 准的要求。 关键词：水蚯蚓；污泥减量：霍甫水丝蚓；污染物释放：双箱模 型；泥水同步降解 j i 浙江工商大学硕士学位论文 p r e l i m i n a r ys t u d i e so nt h em e c h a n i s m a n dp r o c e s so fs l u d g er e d u c t i o n i n d u c e db y a q u a t i cw o r m s a b s t r a c t w i t ht h ew i d ea p p l i c a t i o no fb i o l o g i c a lt r e a t m e n t t e c h n o l o g yi n s e w a g et r e a t m e n tp l a n t s ，l a r g ea l n o u n t so fw a s t es l u d g ea r ep r o d u c e d m o r e o v e r , t h ec o s to fe x c e s ss l u d g ed i s p o s a lb e c o m e sh i g h e r s ot h e t r e a t m e n ta n dd i s p o s a lo fe x c e s ss l u d g eh a sb e c o m eag r o w i n gc h a l l e n g e a so n eo fe c o l o g i c a l a p p r o a c h e s ，r e d u c t i o no fe x c e s ss l u d g et h r o u g h p r e d a t i o no fm i c r of a u n a l ，a ne m e r g i n gt e c h n o l o g y , h a sb e e np a i dm o r e a n dm o r ea t t e n t i o ns i n c ei tr e q u i r e sal i t t l ee n e r g ya n db r i n g sn os e c o n d p o l lu t i o n b a s e do na b o v er e a s o n s ，t h i sp a p e r , t a k i n gc o m m o nl i m n o d r i l u s h o f f m e i s t e r ii ns o u t h e r nc h i n aa st h er e s e a r c ho b je c t ，i n v e s t i g a t e dt h e i n f l u e n c i n gf a c t o r so fs l u d g er e d u c t i o ni n d u c e db ya q u a t i cw o r m sa f t e r r e s e a r c h i n gi t sb a s i cc h a r a c t e r i s t i c s t h er e s u l t ss h o wt h a tt h eg r o w t h r a t eo fa q u a t i cw o r m sa n dt h es l u d g er e d u c t i o nr a t ew e r em u c hh i g h e r 浙江工商大学硕士学位论文 u n d e rt h ea d h e s i o nc o n d i t i o nt h a nt h ef r e e t a k i n gd i s s o l v e do x y g e n ( d o ) ， p h ，t e m p e r a t u r e ( t ) a st h ei n f l u e n c i n gf a c t o r s ，m u l t i v a r i a t es y n e r g i s t i c e x p e r i m e n t sw e r ep e r f o r m e db a s e do ns i n g l ef a c t o re x p e r i m e n t s t h e o p t i m u mc o n d i t i o nw a so b t a i n e da sd o 3m g m ，p h6 5a n dt2 2 5 c 。 u n d e ro p t i m u mc o n d i t i o n st h ee f f e c to fs l u d g er e d u c t i o nw a si n v e s t i g a t e d ， t h er e s u l t ss h o w st h a tt h em a x i m u ms l u d g er e d u c t i o nr a t ew a s3 9 71 ， t h ef e e d i n ga b i l i t yo fa q u a t i cw o r m sw a s0 2 5 8gt s s d gl h o f f m e i s t e r i m i n e r a l i z a t i o nc a u s e db yp r e d a t i o no ft h ea q u a t i cw o r m sw i l ll e a dt o t h ec o n c e n t r a t i o no fi n c r e a s i n gp o l l u t a n t s s o ，k i n e t i cc h a r a c t e r i s t i c so f a b s o r p t i o na n de l i m i n a t i o np r o c e s so fc ，n ，pi na q u a t i cw o r m sw e r e i n v e s t i g a t e di nas e m i - s t a t i cs y s t e mi nt h el a b k i n e t i cp a r a m e t e r sw e r e o b t a i n e df o r mt h et w o c o m p a r t m e n tm o d e lb yn o n l i n e a rc u r v ef i t t i n g ， i n c l u d i n ga b s o r p t i o nr a t ec o n s t a n t ( ki ) ，e l i m i n a t i o nr a t ec o n s t a n t ( k 2 ) r e s u l t ss h o wt h a ta b s o r p t i o nr a t ec o n s t a n t ( k 1 ) w a ss l i g h t l yg r e a t e rt h a n e l i m i n a t i o nr a t ec o n s t a n t ( k 2 ) ，w h i c hs u g g e s t e dt h a tas m a l la m o u n to fc ， n ，pa b s o r b e db ya q u a t i cw o r m sw e r eu s e df o rt h e i ro w ng r o w t h ，a n d m o s to ft h e mw e r ee x c r e t e dt h r o u g hf e c e s t h ee l i m i n a t i o na b i l i t yo r d e r o fa q u a t i cw o r m si nt e r m so ft h et h r e ep o l l u t a n t si st n t p t o c ， s h o w st h a td u r i n g s l u d g em i n e r a l i z a t i o na ni n c r e a s eo fp h o s p h o r u s ， n i t r o g e n ，c a r b o ni ne f f lu e n td o e sn o ts e e ma v o i d a b l e t h e r e i n ，t h er e l e a s e a m o u n to fn i t r o g e ni st h el a r g e s ta n dp h o s p h o r u st a k e st h es e c o n dp l a c e ， a n dc a r b o nt h es m a l l e s t i tw a sf o u n dt h a tt h ed a t aw a sf i t t e dt ot h e i v w h i c ht h ef i r s ts t a g ef a v o r st h eg r o w t ha n da c c u m u l a t i o no fp r e d a t o r si n t h eb i o l o g i c a lf i l t e rm e d i at or e d u c e ds l u d g ea n dt h es e c o n do p e r a t e sa s s b rt of i l l l yr e m o v et h ep o l l u t a n t s ，w h i l et h ee x c e s ss l u d g eg e n e r a t e db y s b rr e t u r n e dt ot h ef i r s ts t a g e a f t e rs i x - m o n t h ss t a b l eo p e r a t i o n ，t h e r e s t f l t ss h o w st h a tt h eh a b i t a to fc o n t a c tt a n ki ss u i t a b l ef o ra q u a t i cw o r m s w h e nt h eq u a l i t yo fa q u a t i cw o r m sp e ru n i tv o l u l n er e a c h e d15 9 l ，t h e f o o dc h a i nw a sf o r m e da n db a l a n c e d ，w h i c hc o m p o s e do f “p o l l u t a n t s ( o r g a n i cc o m p o u n d si nw a s t e w a t e r ，a q u a t i cw o r m sc a r c a s s ，e x c r e m e n t e t c ) 一m i c r o o r g a n i s m ( a c t i v a t e ds l u d g e ) - a q u a t i cw o r l n s - p o l l u t a n t s ” a q u a t i cw o r m sc a nr e d u c es l u d g eb yp r e d a t i o n ，a n dt h es l u d g er e d u c t i o n r a t ew a s3 9 6 t h er e m o v a lr a t eo fc o d ，n h 4 + - n ，t n ，t pw e r e r e s p e c t i v e l y a b o v e 9 0 ，8 0 ，7 0 ，9 0 ，w i t h t h e p r o c e s s o f s y n c h r o n o u sd e g r a d a t i o no fs l u d g ea n dw a s t e w a t e r t h ee x p e r i m e n t p r o v e dt h a t t h e p r o c e s s c o u l da c h i e v eb o t h s l u d g e r e d u c t i o na n d p o l l u t a n t sr e m o v a la n dt h ee f f lu e n tf r o mt h et w os t a g ep r o c e s sc o u l dm e e t t h ed i s c h a r g es t a n d a r d k e y w o r d s a q u a t i cw o r m s ；s l u d g er e d u c t i o n ；l i m n o d r i l u s v 浙江工商大学硕士学位论文 h o f f m e i s t e r i ；n u t r i e n t sr e l e a s e ；t w o - c o m p a r t m e n tm o d e l ；s y n c h r o n o u s d e g r a d a t i o no fs l u d g ea n dw a s t e w a t e r v l 2 2 1 水蚯蚓提纯1 4 2 2 2 水蚯蚓蚓种鉴定1 5 2 2 3 水蚯蚓干湿重比1 6 2 2 4 水蚯蚓极限条件下生存情况1 7 2 3 小结2 l 第三章水蚯蚓污泥减量影响因素研究2 2 3 1 材料与方法2 2 3 1 1 实验材料2 2 3 1 2 实验装置2 2 3 1 3 实验方法2 3 3 1 4 仪器与设备2 6 3 2 1 生存方式的影响2 7 3 2 2 环境因素的影响2 9 3 2 3 多因素协同影响3 4 3 3 小结3 5 第四章水蚯蚓污泥减量效果研究3 6 4 1 材料与方法一3 6 4 1 1 实验材料3 6 4 1 2 实验装置3 6 4 1 3 分析项目及办法3 6 4 1 4 仪器与设备3 7 4 1 5 污泥减量效果评价指标3 7 4 2 结果与讨论3 7 4 2 1 水蚯蚓污泥减量率3 7 4 2 2 水蚯蚓污泥摄食能力研究3 8 4 2 3 水蚯蚓污泥减量效果3 8 4 2 4 水蚯蚓污泥摄食偏好4 l 4 3 小结4 1 第五章水蚯蚓污泥减量污染物释放研究4 2 5 1 材料与方法4 2 5 1 1 实验材料4 2 5 1 2 实验装置4 2 5 1 3 分析项目及方法4 2 5 1 4 双箱模型的具体描述4 4 5 2 结果与讨论一4 7 5 2 1 水蚯蚓对三种污染物的吸收排出曲线及拟合结果4 7 5 2 2 水蚯蚓对三种污染物的吸收排出动力学参数一4 8 5 2 3 水蚯蚓对三种污染物的吸收排出动力学特性一4 8 5 2 4 对模型的拟合优度检验结果4 9 6 1 3 测试仪器及方法5 4 6 2 结果与讨论一5 5 6 2 1 水蚯蚓生长情况5 5 6 2 2 污泥减量效果5 6 6 2 3 污染物质去除效果5 8 6 3 小结6 1 第七章结论与展望6 2 7 1 结论6 2 7 2 创新点6 2 7 3 展望一6 3 x 一 浙江工商人学硕士学位论文 第一章绪论 随着牛物处理技术在全世界污水处理厂的广泛应用，剩余污泥大量产生，且 处理大量剩余污泥的费用也越来越高，因此剩余污泥的处理与处置问题已成为污 水处理厂日益严峻的挑战。微型动物污泥减量技术虽然是一种新兴技术，各方面 研究还不成熟，但由于能耗低，不产生二次污染，作为一种生态工程技术近年来 受到关注。 1 1 污泥的危害及处理现状 1 1 1 污泥的产生及危害 1 1 1 1 污泥的产生 目前，活性污泥法已成为全世界城市污水和工业废水处理厂使用最为广泛的 生物处理技术。该技术依靠活性污泥微生物对污水中有机污染物进行降解，其必 然结果之一是微生物的增殖，而微生物的增殖，实际上就是活性污泥的增长。 根据统计资料，截至2 0 0 8 年3 月底，全国已有1 3 2 0 座城市污水厂投入运营， 处理能力达9 7 2 5 万吨日，污泥产率按1 5 吨一d s 万吨一污水计，目前我国污泥年 产量达5 3 2 万吨干重，折合含水率8 0 的湿污泥为2 6 6 2 万吨【1 1 。我国城市污水 处理厂年排放的污泥量以每年1 0 以上的速度增长。污泥产生的环境污染问题 日益突出，已造成极大的安全隐患、环境压力和经济负担。因此剩余污泥的处理 与处置问题已成为污水处理厂日益严峻的挑战【2 ，3 ，4 】。 1 1 1 2 污泥的危害 污水生物处理过程中产牛大量的剩余污泥通常含有一定的有毒有害物质( 如 寄生虫卵、病源微生物、重金属) 及未稳定化的有机物，如果不经适当的处理处 置而直接进入环境，会带来二次污染，对生态环境和人类健康构成严重威胁。因 此对剩余污泥进行妥善处理处置是非常必要的。 随着人们环保意识的增强，世界各国对于污泥排放所制定的标准越来越严格， 而污泥处理处置的花费巨大，在欧美国家污泥处理费用占污水处理厂总基建费用 的比例高达6 0 7 0 ，剩余污泥的处理费用占污水厂运行费用的2 5 - 4 0 ，甚 至高达6 0 t 5 1 。 1 浙江工商大学硕士学位论文 然而与此同时，由于污水处理厂的大量兴建，污泥的产量却与日俱增，城市 污泥的处理和处置不仅给污水处理厂带来沉重的负担，而且也成为各国政府和民 众密切关注的问题。因此，解决城市污泥问题已迫在眉睫。 1 1 2 污泥处理处置的现状和问题 污泥的处理和处置，就是要通过适当的技术措施，使污泥得到再利用或以某 种不损害环境的形式重新返回到自然环境中。在排水工程中，将改变污泥性质称 为处理，而安排出路称为处置。常用的污泥处置方法有：农业利用、填埋、焚烧 等，我国和欧盟成员国的污泥处理处置的现状如下( 见表1 一l 、图1 1 ) 。 表1 1 我国污水处理厂污泥处理处置情况统计表 6 】 t a b l e 1 1s t a t i s t i c a lt a b l eo fs l u d g et r e a t m e n to f w a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n ti nc h i n a 图1 1 欧盟成员国污泥处理处置现状【7 】 f i g 1 - 1p r e s e n ts i t u a t i o no fs l u d g ed i s p o s a li ne um e m b e rs t a t e s 虽然传统的污泥处理处置法应用广泛，然而这些方法都无一例外地存在弊端。 如污泥中重金属的含量通常超过农用污泥重金属最高限量的规定。此外，污泥中 还含有病原体、寄生虫卵等，如农业利用不当，将对人类的健康造成严重的危害。 填埋处置容易对地下水造成污染，同时大量占用土地。焚烧处置虽可使污泥体积 大幅减小，且可灭菌，但焚烧设备的投资和运行费用都比较大。远洋投放虽可在 2 浙江工商大学硕士学位论文 短期内避免海岸线及近海受到污染，但其长期危害可能非常严重，因此己被世界 上大多数国家所禁用。近年来，人们正在寻找新的方法以解决污泥的处理处置问 题【8 1 0 污泥处理处置问题的解决无非有两条途径，一是为污泥提供更多的出路，但 这只是治标，并且随着污泥量的迅速增加，污泥的产出与处置间的矛盾会日益尖 锐，所以并非长远之策。另一途径则是从源头下手，最大程度地减少污泥排放量， 这才是治本之策。因此，近年来热点集中在研究从源头控制污泥产生量的污泥减 量技术。 1 2 污泥减量技术 1 2 1 污泥减量技术简介 解决剩余污泥处理与处置的首要原则是污泥减晕化，它包含两方面含义：减 少污泥产生量( 污泥减质) 和减少污泥容积( 污泥减容) 。传统的污泥处理l i 要 是实现污泥减容，即采用浓缩、脱水和于燥的办法，降低污泥含水率，以便于后 续的污泥运输和处置。这种传统的污泥末端处理技术不但处理费用昂贵，增加了 污水处理厂的建没和运行成本，而且无法从根本上减少污泥的干物质量，对污泥 的最终处置( 如卫生填埋、焚烧等) 依然带来巨大压力。因此，近年来，越来越 多的研究开始着眼于从源头减少剩余污泥产生量，与之相应的源义污泥减质技术 研发也己成为国内外污泥减量技术研究的方向。 目前从源头上减少污泥产生量( 污泥减质) 的技术可分为4 类【9 j ： ( 1 ) 溶胞一隐性生长 目前，研究较多的主要是用物理、化学方法将剩余污泥破碎，释放出细胞内 所含的物质，提高剩余污泥的生物可降解性，然后将破碎的剩余污泥重新回流到 曝气池，通过活性污泥的代谢进行分解1 0 】。 物理溶胞法主要包括加热、机械破碎、超卢破解等。据c a n a l e s t 峙艮道，对 膜生物反应器( m b r ) 的回流污泥进行9 0 、3 小时处理，可使污泥产量减少6 0 。 化学溶胞法包括臭氧溶胞、氯气溶胞等，其中关于臭氧溶胞的研究最多。臭氧可 以破坏细胞壁、细胞膜，而使蛋白质、多聚糖、脂肪、核酸等从细胞中释放出来。 k a m i y 等【1 2 1 采用间歇式臭氧处理污泥，以减少臭氧量和控制污泥膨胀，结果表明， 3 浙江工商大学硕士学位论文 间歇式所需臭氧量仅为连续式的3 0 ，污泥产量减少5 0 ，并能有效改善污泥 的沉降性能。 溶胞一隐性生长虽然能很好的降解污泥，但其投资和能耗都很大，如臭氧装 置，投资运行费用都较高，因此该法的工程应用也具有很大的局限性。 ( 2 ) 内源呼吸 微生物先分解代谢污水中有机底物，将其转化为二氧化碳和水，然后利用分 解代埘释放的能量进行合成代谓十。当微乍物以其自身细胞溶解产物为底物并重复 上述新陈代谢时，那么污泥的产生量就会减少。这种微生物靠自身细胞溶解产物 生长的方式称为内源呼吸代谢1 1 3 1 。 内源呼吸，延k 污泥龄或降低污泥负荷，使细菌处在内源呼吸阶段来减少剩 余污泥的产量，最常用的方法就是延时曝气。这种方法的特点足曝气时间很长， 达2 4 小时甚至更长，m l s s 较高，达到3 0 0 0 6 0 0 0m g l ，f m 值冈而很低，使 活性污泥在时f , - , j 署u 空间上更多地处于内源呼吸状态，产生的剩余污泥少而稳定。 虽然延时曝气法能够较好减少剩余污泥的产生，但由二】二曝气时间长，需要较 大的池容接纳污水，耗氧- 阜= 也增) j l l ，因此土建和曝7e 费j l j 本h 对增高，只适合污水 量小的场合【1 4 i ，因此其应用存在一定的局限性，并不适合大面积推广。 ( 3 ) 解偶联代谢 从环境工程的角度而言，解偶联的概念就是指基质消耗产生的能量大于生长 和维持正常生命活动的能量需求，但过剩的能量并未被贮存，而是以无效的热能 形式释放到环境中，导致了污泥的表观产率大大减少。研究表明，解偶联剂的投 加，对污泥微生物的表观产率系数会产生明显影响。用于污泥减量的解偶联剂有： 2 , 4 一二硝基苯酚( d n - p ) 、对硝基苯酚( p n p ) 、3 ，37 ，4 ，5 四氯水杨酰苯胺( t c s ) 、2 ，4 ，5 - 三氯苯胺( t c p ) 、五氯苯酚( p e p ) 、甲酚和氨基酸等。 目前关于解偶联剂在污泥减量化技术巾应用的报道很多。l o w 等”】手艮道在 实验室规模的活性污泥系统中，加入p n p 后，生物量可减少4 9 ，但同时系统 底物的去除率也随之下降2 5 。c h e n 等【1 6 1 观察到在加入质量浓度为o 8 m g l 的 t c s 后，污泥产量减少7 8 ，且对底物的去除效率没有显著影响。s t r a n d 等1 1 7 j 测试了1 2 种代谢解偶联剂，发现这些解偶联剂中t c p 的效率最高，t c p 的质量 浓度为5m g l 时，能减少5 0 的污泥产量。叶芬霞等【1 8 ，1 9 1 发现在曝气沉淀池中， 4 浙江工商大学硕士学位论文 在固体悬浮物中含量为o 5m g g 时，t c s 是一种有效的化学解耦联剂，可降低 剩余污泥产量约3 0 。 投加解偶联剂可在不改变现有工艺的条件下达到污泥减量的目的。但是解偶 联剂在工程应用中还存在一些问题，例如：增加了氧的消耗；降低了c o d c ， 的去除效率；微生物的驯化作用能降低解偶联剂的效率；所有的解偶联剂都 属于异性生物质，对环境存在潜在的危害。 ( 4 ) 生物捕食 生物捕食法又称微型动物污泥减晕技术，该技术是依据生态学理论，基f 物 质和能量在食物链传递过程中逐级递减的原理，利用原、后乍动物捕食细菌，减 少剩余污泥产生量的技术。活性污泥系统中的生物捕食群落主要由原生动物和少 量后牛动物( 如轮虫、线虫和寡毛类蠕虫等) 组成，并月基质( 污水中的有机物) 一细菌一原、后生动物形成了一个相互协调的食物链。根据乍态学的理论，食物链 越长，能量在传递过程中被消耗的比例就越大，最终形成总的生物最也就越少【2 0 1 。 因此，延长食物链或强化食物链中的微型动物的捕食作川均能达到减少剩余污泥 产生晕的目的。 目自仃用来研究的微型动物种类主要如下： 1 ) 原生动物 活性污泥中的原生动物包括鞭毛虫、肉足虫和纤毛虫。鞭毛虫有三角袋鞭虫 和葡萄异鞭虫等，肉足虫有后湖马氏虫和半圆表壳虫等。纤毛虫在运行良好的活 性污泥中是优势种，每1m l 曝气池悬浮液中，可含5 1 0 4 个，占总生物量的5 ， 是活性污泥中最常见的捕食者，依生活习性可分为三类：游泳类群，爬行类群和 固着类群【2 。 2 ) 后生动物 轮虫：在显微镜f 经常能看到部分轮虫撕扯污泥絮体的碎片，轮虫个体消耗 大量的细菌和固体颗粒物可以补偿由于其数量不足的劣势。在活性污泥中的轮虫 数量，据报道可达4 5 0 0i n d m l 2 2 1 。 线虫：属于原腔动物门，喜欢在各利，水体的碎屑中钻洞挖掘，前端口器发达， 对活性污泥的直接影响较小【2 3 1 。 寡毛纲环节动物：具有体腔和体节的蠕虫，属环节动物门。寡毛纲中的颞体 浙江工商大学硕士学位论文 虫科、仙女虫科、颤蚓科能大量摄食细菌和有机颗粒，每天的食量是自身重量的 几倍f 2 引。寡毛纲中的蚯蚓具有丰富的酶系统，食量较强，每天至少能吞食和排 泄相当于体重1 倍2 倍甚至高达1 0 倍的物质2 5 1 。 软体动物：如腹足纲中淡水螺类也可以利用污泥作为食物。 目前研究较多的是寡毛类蠕虫，主要是因为其污泥摄食量比较客观，对污泥 减量的潜力较大。与其他技术相比，生物捕食法不必投入额外能量与外加药剂， 运行成本低，环境友好，这些显著的优点使其成为具有发展前途的新技术，正日 益成为污泥减量技术研究的热点。 1 2 2 水蚯蚓污泥减量技术研究进展 水生寡毛类蠕虫即为俗称的水蚯蚓，目前心用j ：污泥减量工艺研究的寡毛类 蠕虫主要有两类，一类足红斑颗体虫似h e m p r i c h i ) 并t l t l l 女虫属( n a i ss p ) 等游离型 蠕虫；另一类是颤蚓科( 7 i ，6 驴c i d a e ) 币n 带丝蚓属( l u m b r i c u l u ss p ) 等附着型蠕虫。 目的利用水蚯蚓进行污泥减量的研究主要集中在三方面，一是对污泥减量效果的 研究，二是刈水蚯蚓生长繁殖规律的研究，i 是水蚯蚓存在对污水处理效果影响 的研究。 1 2 2 1 污泥减量效果的研究 寡毛类蠕虫污泥减量技术研究始于1 9 9 4 年【2 6 1 ，r a t s a k 掣2 7 1 用一年半时间研 究了倚兰某活性污泥水处理厂寡毛蚓类的种群动态。在她的研究开始之前的两个 月，人们发现伴随着一种仙女虫( n a i se # n g u i s ) 大量发生，污泥的产量显著减少， 用于曝气所需的能量也大大降低。此外，污泥容积指数( s v i ) 电提高了。r a t s a k 在研究过程中见到的寡毛蚓还有一种吻盲虫( p r i s t i n as p ) 和红斑颞体虫 似e o l o s o m a h e m p r i c h i c i i ) ，但仙女虫的数量最多，线虫只是偶尔见到，数量不多。 r a t s a k 发现，蚓类种群的大小与剩余污泥产量问有明显的关系。只要混合液中有 2 0 3 0 条的寡毛蚓，污泥量就能减少；而且即使污泥量减少5 0 ，也不会对净化 效率产生影响。但由于这些蚓类在曝气池中的数量变动剧烈，且没有规律，无法 人为控制，所以还不能直接应用于生产实践。随后，r e n s i n k 掣2 8 1 在研究一种改 进的污水处理系统时，发现在塑料填料上自然生长有颤蚂l ( t u b i f e x 妒) 、仙女虫和 红斑颗体虫，此时污泥产量从o 4k g k g 降为0 1 6k g k g ，并未影响出水水质。 既然观察到微型动物的存在与低的污泥产量有密切关系，那么可否向曝气池 6 浙江工商大学硕士学位论文 中直接投入微型动物以减少污泥量呢，r e n s i n k 等【2 9 】首先做了这方面的工作，他 向加有塑料载体的活性污泥系统中投入颤蚓( 死6 所c i d a e ) ，发现剩余污泥产量从 o 4g m l s s gc o d 降至0 1 5gm l s s gc o d ，污泥体积指数( s v i ) 从9 0 降至4 5 ， 同时，由于颤蚓的新陈代谢作用，菌胶团的大小更加均匀，使得污泥的脱水能力 提高了约2 7 。r e n s i n k 用颤蚓作为捕食者的原因是，它们的数量易于控制，而 且容易从鱼市上买到。从此，学者们提出大胆设想，用向活性污泥系统中直接投 加寡毛类蠕虫的方式来实现污泥减量，并付诸尝试和研究。这些研究主要考察了 寡毛类蠕虫对污泥的减量能力，见表l 一2 。 表1 2 寡毛类蠕虫污泥减量能力的文献报道1 3 0 j t a b l e 1 2l i t e r a t u r ed a t ao fp r e o a t i o no nb a c t e r i af o rr e d u c i n ge x c e s ss l u d g ep r o d u c t i o n 注：1 ) k g k g ，t s s ( 总悬浮颗粒) c o d 去除 2 ) k g ( k g d ) v s s ( 挥发性悬浮吲体) w w ( 湿重) 上述研究中，关于红斑颞体虫和仙女虫等游离型蠕虫的研究都是在试验过程 中自发形成的，而颤蚓等附着型蠕虫大都是人为投放，且大都基于实验室规模进 7 浙江工商大学硕士学位论文 行研究。 ( 1 ) 游离型蠕虫的研究 张绍剧3 1 】研究发现，游离型寡毛类蠕虫同样能在m b r 中自发形成，其中优 势种群是红斑颗体虫似h e m p r i c h i ) ，同时也存在少量仙女虫和吻盲虫属蠕虫。 w e i 等发现游离型寡毛类蠕虫在c a s 和m b r 中均可自发产生，优势种群在 红斑颗体虫和仙女虫间交替，且红斑颗体虫占据优势的时间更长一些。上述结果 中的优势蠕虫与r a t s a k 在1 9 9 4 年的研究结果有所不同，r a t s a k 发现仙女虫的数 量最多。l i a n g 等1 3 4 1 发现游离型蠕虫种群密度弓活性污泥产率之间呈反比关系， 当在推流式c a s 中接种一定红斑颗体虫后，能引起3 9 6 5 的污泥减质率，污 泥减质速率( v s s ) 约为o 5 3 - 6 3 2k g ( k g d ) ，远好于接种颤蚓时的效果。白润英f 3 6 j 研究发现当红掰颞体虫的密度超过5 0i n d m l ，污泥产生量是没有虫子时的污泥 量的2 0 3 0 。熊贞晟研究3 7 1 发现要在活性污泥中自发培养出红斑颗体虫，温度 应在2 0 ，至少要大于1 5 ；同时还发现红斑颞体虫的增长曲线和一般微生物 的增长曲线一样，也有一个适心期，经过一段时间的增长，虫体数开始有下降趋 势。当虫体数增长达到稳定时，虫体先，叟小，此时虫体数仍有小幅增加。接着虫 体数逐渐减少，多数形成胞囊，f h 未见有虫体溶解现象。 因此，像红斑颗体虫和仙女虫这类的游离型蠕虫虽能白发形成，并发挥较好 的污泥减质作用，但由于其在曝气池中的生长和繁殖很不稳定，爆发和消失无规 律可循，且很难维持其利，群密度，冈而认为其较难应用于实际工程中。 ( 2 ) 附着型蠕虫的研究 白r e n s i n k 等1 2 9 1 首先开始将颤蚓应用于活性污泥工艺的研究，向装有填料的 生物滴滤池中投加颤蚓，发现剩余污泥产量下降了1 0 5 0 ，剩余污泥产率从 0 4k g k g 降至0 1 5k g k g ，至此之后越来越多的学者开始研究附着性蠕虫例如颤 蚂l ( t u b i f e x ) 、夹杂带丝蚓( 甜坍6 一船v a r i e g a t e s ) 等的污泥减量效果。 w e i 等【3 8 1 开发了一套集成式蠕虫反应器用来处理排放的剩余污泥和回流污 泥，不仅加有可供颤蚓附着的填料载体，还通过污泥循环来避免游离型蠕虫的流 失，保证其生长环境的稳定。研究表明，接种颤蚓进行污泥减质，减质率达到 4 8 左右【”1 。e l i s s e n 等【4 0 1 开发了一套新型的蠕虫污泥减量装置，将夹杂带丝蚓 ( l u m b r i c u l u sv a r i e g a t e s ) 接种于某一定制填料上，第一次实现了蠕虫捕食污泥和 8 浙江工商大学硕士学位论文 消化排泄两个步骤的分离，通过直接称量法测量了由于蠕虫捕食作用引起的污泥 减少罱及其转化量。结果表明，在被蠕虫捕食的4 9m g d 污泥中，2 5 通过粪便 形式排m 体外，其余7 5 被蠕虫消化吸收( 只有2 的物质转化为蠕虫自身生物 最的增长，其余7 3 的物质被最终矿化) 。单位质芾蠕虫的污泥减质速率约为 0 0 4 5m g ( m g d ) ，每天矿化的污泥质鼙约占蠕虫自身湿重的4 5 。 上述反应器利用水蚯蚓处理剩余污泥，需将剩余污泥投加到反应器中进行减 鼍，属于污泥减龟反应器，因此是对剩余污泥的处理处置，而并非真正意义上的 从源头上减少污泥昔的，髓生，若要实现源头控制，则需将水蚯蚓引入污水处理系 统对污泥进行原位降解。 虽然近j l j q 二来国内外在附着型蠕虫污泥减繁的研究越米越多，但人郜基于实 验摩研究，其主要技术瓶颈是：附着慢蠕虫的数量和种群密度难以控制，如何在 污水处理系统t j 实现其可调控稳定生长，使其种群密度维持存较高水平以期达到 最佳污泥减黾效果。本文将选取我国南方常见的水蚯蚓蚓种，系统的考察水蚯蚓 生k 及污泥减量的影响冈素，探索其最佳生k 及污泥减鼙的条件，并对其进行污 泥减皱机制的考察，为其工程应用提供理论依据及技术支持。 1 2 2 2 微型动物生长规律的研究 利， j 寡毛类蠕虫进行污泥减最，那么研究其在活性污泥系统中的牛k 规律是 必不可少的。寡毛类蠕虫的个体生长速率和生命剧期不仅影响其种群生k 和密度， 与其摄食和代谢速率办霄关系。因此，不少学者已经对寡毛类蠕虫的生k 速率( 或 生k 速率方程) 、生命周期和生命长度等指标进行了考察，并研究了相关的影响 因索。 日莉的研究大多通过野外观测和利用面粉、莴苣等淀粉、纤维索类食物进行 实验室饲养来考察颤蛔l 等的生长情况，但这些研究结果并不能简单地等同了：以活 性污泥为底物时颤蚓的生长规律。因此，诸晖等人【4 1 】以颤蚓为研究对象，活性 污泥为底物，通过批量培养实验，考察了颤蚓在2 0 和2 5 下的生长规律。结 果表明，颤蚓在活性污泥中的牛长较好地符合l o g i s t i c 曲线；2 5 。c 更适于颤蚓生 长；并且同其他底物相比，以活性污泥为底物时的颤蚓生k 并未表现出明显差别。 关于水蚯蚓生长规律的文献报道总结于表1 3 。 9 浙江工商大学硕士学位论文 物质：沙，食物：莴苣，0 0 6 9 0 0 7 8 温度2 4 。c t 4 2 j 5 0 5 7 d 蚓 现场观测【5 3 】一l - 2 a 1 2 2 3 微型动物存在对污水处理效果影响的研究 目前，利用各种微型动物进行污水处理及污泥减量的研究大部分都是集中在 微型动物对于污泥减量的研究，而微型动物的存在对污水处理效果的影响研究相 对较少。但是，在污泥