專利名稱：利用高負(fù)荷蚯蚓生物濾池處理農(nóng)村分散污水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
利用高負(fù)荷蚯蚓生物濾池處理農(nóng)村分散污水的方法，涉及一種污水處理方 法。具體是采用由預(yù)處理池和高負(fù)荷蚯蚓生物濾池兩部分組成的裝置處理農(nóng)村分 散污水。屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，農(nóng)村水環(huán)境污染問題也日益受到 關(guān)注。農(nóng)村地區(qū)居住分散、生活污水量少，缺少與給水管道相配套的排水系統(tǒng)， 因此，農(nóng)村污水往往不經(jīng)任何處理，就近排入附近的水塘或河道，給河道密集， 湖泊密布的平原河網(wǎng)地區(qū)造成水體污染，對人體健康造成嚴(yán)重危害。
目前應(yīng)用于農(nóng)村的污水處理工藝主要有活性污泥法、氧化塘、人工濕地和地 下滲濾技術(shù)等?；钚晕勰喾ㄔ谖鬯|(zhì)水量變化較大的中小型污水處理方面存在 能耗高、運(yùn)行不穩(wěn)定的問題。氧化塘和人工濕地可以充分利用地形，基建和維護(hù) 費(fèi)用低，并能實(shí)現(xiàn)污水的資源化，但占地面積大，處理效果易受氣候影響。地下 滲濾系統(tǒng)不影響地面景觀、基建及運(yùn)行管理費(fèi)用低、處理出水水質(zhì)好，但是同時(shí) 也具有水力負(fù)荷低、占地面積大、易堵塞等缺點(diǎn)。近年來，生態(tài)處理技術(shù)的科學(xué)
應(yīng)用得到新的發(fā)展，其中蚯蚓生物濾池是在普通生物濾池的基礎(chǔ)上引入蚯蚓等物 種，利用微生物和蚯弼l的協(xié)同共生作用使污水得以凈化，形成以蚯蚓糞為主的少 量穩(wěn)定污泥，同步實(shí)現(xiàn)污泥的減量化與穩(wěn)定化，其處理效率比常規(guī)生物濾池提高 了數(shù)倍以上，基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用與常規(guī)生物濾池相比大幅度減少。經(jīng)對現(xiàn)有技 術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，已有的用蚯蚓生物濾池處理污水的技術(shù)如中國發(fā)明專禾!i (專利號 ZL00115433.8)提供了一種由格柵、曝氣沉砂池、微生物一蚯蚓濾池和布水裝置 組成的生活污水的微生物一蚯蚓生態(tài)濾池處理系統(tǒng)，濾池填料采用纖維類物質(zhì)、 動物糞便、木屑或泥炭的混合物，水力負(fù)荷低于2m3/ (m、d)，蚯蚓投加量為每 平萬米1000-2000條。由于填料的原因?qū)е挛鬯ω?fù)荷高于2mV (m2*d)時(shí)會 產(chǎn)生積水現(xiàn)象，影響出水水質(zhì)。中國發(fā)明專利"一種利用生態(tài)濾池進(jìn)行污水處理 的方法及蚯蚓塔式生態(tài)濾池(專利號ZL200410014641.9)，處理工藝包括格柵預(yù)處理、沉淀池預(yù)處理和生態(tài)濾池處理三個(gè)步驟，采用方形三層蚯頓生態(tài)濾池相疊 加的構(gòu)造，濾料采用土壤、木屑或是泥炭，承托層采用沙層、小鵝卵石和大鵝卵 石。中國發(fā)明專利使用蚯蚓生物濾池處理和循環(huán)利用養(yǎng)豬場污水的方法(專利
號ZL200610025219. 2)，是將沖洗豬圈后的污水收集到一個(gè)污水池中，然后泵出，
用濾篩過濾后再用泵打入蚯蚓生物濾池進(jìn)行處理凈化，凈化后的污水收集在ie水
池中用于對豬圈的下次沖洗，采用計(jì)算程序控制污水收集池和貯存池中的敏感元 件和水泵。中國發(fā)明專利應(yīng)用蚯蚓生物濾池處理工業(yè)廢水的方法(專利號 ZL200710171219.8)，將格柵過濾后的廢水由進(jìn)水管流入布水裝置，向蚯蟲引生物 濾池布水，廢水順序經(jīng)過由木屑、谷殼、蚯蚓組成的蚯蚓層、煤渣層后直接出水， 該方法的最大進(jìn)水水力負(fù)荷為2. 3m7 (m、d)。
上述蚯蚓生物濾池在實(shí)際應(yīng)用中存在以下局限性和不足
1. 水力負(fù)荷較低，在2.3m7 (m2*d)以下。水力負(fù)荷過低會增大蚯蚓生物濾 池的占地面積，易于堵塞，在使用推廣上受到限制。
2. 濾料選取不合適，不僅影響蚯蚓的適應(yīng)和生長環(huán)境，增加填料層重量，還 會發(fā)生堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致填料頻繁更換，造成濾池內(nèi)部污水處理系統(tǒng)癱瘓，嚴(yán)重影 響污水處理效果，致使蚯蟲引生物濾池難以長期穩(wěn)定運(yùn)行。
3. 池體構(gòu)造復(fù)雜，填料層數(shù)偏多，填料重量偏大，增加了建設(shè)和施工難度， 致使基建和運(yùn)行管理費(fèi)用增加，影響了蚯蚓生物濾池在資金有限的農(nóng)村開展推廣 和使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有農(nóng)村分散生活污水處理技術(shù)中存在的水力負(fù)荷較 低、填料構(gòu)造復(fù)雜、易堵塞積水、難以長期穩(wěn)定運(yùn)行等不足，提供一種可大幅度 提高水力負(fù)荷和污水處理能力，并具有優(yōu)異的抗堵塞性能，可持久穩(wěn)定運(yùn)行，出 出水水質(zhì)好、流程簡單、投資運(yùn)行費(fèi)用低、占地面積少以及資源化程度高的生物 濾池處理農(nóng)村分散生活污水的方法。該方法為經(jīng)濟(jì)承受力較差、污水管網(wǎng)不完備 的農(nóng)村提供了適當(dāng)?shù)奈鬯幚硌b置，能夠針對我國廣大農(nóng)村的水體污染和污染型 缺水問題提供實(shí)際可行的解決方案。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用由預(yù)處理池和高負(fù)荷蚯蚓生物濾池兩部分組成的 裝置，將收集后的農(nóng)村分散生活污水，通過蚯蚓和濾料上的微生物的協(xié)同作用同步處理，經(jīng)沉淀，泥水分離后，出水達(dá)到國家農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB5084-2005)。 本發(fā)明工藝步驟如下 第一步，污水預(yù)處理
將農(nóng)村居住區(qū)的分散污水就地收集并引入預(yù)處理池，通過預(yù)處理池進(jìn)水口設(shè) 置的格柵，去除污水中懸浮物和漂浮物，預(yù)處理池內(nèi)設(shè)置的纖維束填料初步降解 污水中的有機(jī)污染物，并調(diào)節(jié)BODs為110-160mg/L， C0D為120-150mg/L， SS為 90-130mg/L;
第二步，構(gòu)建高負(fù)荷蚯蚓生物濾池
高負(fù)荷蚯蚓生物濾池為圓柱形結(jié)構(gòu)，自上而下由進(jìn)水管、旋轉(zhuǎn)布水器、第一 蚯蚓生物濾層、間隔層、第二蚯蚓生物濾層、間隔層和沉淀池構(gòu)成；每個(gè)蚯蚓生 物濾層底部設(shè)有與濾池內(nèi)壁固定連接的孔徑為6-12目的格柵地板，格柵地板上 放置孔徑為2mm-4mm的濾網(wǎng)，濾網(wǎng)上面裝填直徑為3 mm -7mra，顆粒密度為1. 56 Xl(fkg/W的輕質(zhì)頁巖球形陶粒作為濾料，濾料填裝高度為30cm-100cm;在裝填 輕質(zhì)頁巖球形陶粒后，按每平方米濾料表面15000-28000條赤子愛勝蚯蚓均勻接 種在輕質(zhì)頁巖球形陶粒中，每條蚯蚓重約0.3g;間隔層設(shè)有與大氣相通的通風(fēng) 口；沉淀池上部有合格水的溢流出水管，底部有排泥管；
第三步，利用高負(fù)荷蚯蚓生物濾池處理農(nóng)村分散污水
將第一步預(yù)處理后的出水通過旋轉(zhuǎn)布水器，以水力負(fù)荷為4-6m7 (m、d)， 的進(jìn)水條件，均勻噴灑在第一蚯蚓生物濾層的上方，污水流經(jīng)濾料時(shí)，水中膠體 態(tài)和溶解態(tài)有機(jī)物被濾料顆粒表面的生物膜消化降解，老化的生物膜又被蚯蚓作 為營養(yǎng)源吸收和分解利用，在蚯頓和微生物的協(xié)同作用下污水得以凈化，污泥實(shí) 現(xiàn)減量化和穩(wěn)定化；最后通過第二蚯蚓生物濾層和間隔層下面的沉淀池澄清處 理，從沉淀池的溢流出水管排出的水的B0D5〈15mg/L， C0D〈60mg/L， SS〈15mg/L， 達(dá)到國家農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB5084-2005)，可以用于水、旱作物和蔬菜的灌溉 用水；沉淀池底部的排泥管收集的含有蚯蚵糞的少量剩余污泥,或施入田間改良 土壤，或就地堆肥以作農(nóng)肥利用。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和突出效果
1.由于本發(fā)明采用了抗壓耐磨，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，價(jià)格低廉，比表面積大，
具有優(yōu)良的吸附性能的輕質(zhì)頁巖球形陶粒作為填料，它能適合各類微生物群落在 其表面生長繁殖，形成穩(wěn)定的高活性生物膜，污染物在蚯蚓和微生物群落的協(xié)同 作用下得到了較好的降解效果，增強(qiáng)了污水處理能力，出水達(dá)到國家農(nóng)田灌溉水 質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB5084-2005)，實(shí)現(xiàn)了污水的資源化利用。
2. 由于本發(fā)明的陶粒中的蚯蚓利用自身豐富的酶系統(tǒng)(蛋白酶、脂肪酶、 纖維酶、淀粉酶等)將有機(jī)污染物分解、轉(zhuǎn)化成易于利用的營養(yǎng)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)污泥 的穩(wěn)定化，形成以蚯蚓糞為主的少量穩(wěn)定性剩余污泥，這些含有蚯蚓糞的剩余污 泥可作為高效農(nóng)肥和土壤改良劑使用，實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化利用，污泥減量化與 穩(wěn)定化程度高。
3. 由于本發(fā)明采用的預(yù)處理池占地面積較小，能耗低，預(yù)處理池進(jìn)水口設(shè) 置格柵，預(yù)處理池內(nèi)設(shè)置的纖維束填料，將兩種處理構(gòu)筑物合為一體，減少了工 藝流程和占地面積；池內(nèi)設(shè)置纖維束填料，采用生物處理法預(yù)處理污水，降低了 動力消耗，消除了鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備噪音，減少了對周邊環(huán)境的不利影響。
4. 本發(fā)明采用球形陶粒作為填料，陶粒之間以點(diǎn)接觸，間隙均勻，過濾阻 力小，因此不僅使污泥和蚯蚓糞的混合物容易穿透濾層，克服了濾料堵塞問題， 而且將傳統(tǒng)蚯蚓生物濾池的水力負(fù)荷提高了3-4倍，達(dá)到4-6mV (m、d)。
5. 本發(fā)明的高負(fù)荷蚯蚓生物濾池采用旋轉(zhuǎn)布水器，淋水周期短、布水均勻、 水力沖刷作用強(qiáng)，不佴為濾池中蚯蚓和微生物的生長提供了適度的氧氣和濕度， 而且在布水時(shí)沖刷掉了部分老化生物膜，維持了濾料表層較薄的、活性更好的新 鮮生物膜，同時(shí)解決了傳統(tǒng)蚯蚓生物濾池滋生濾池蠅和產(chǎn)生臭味的環(huán)境影響問 題，對周邊環(huán)境影響程度小。
6. 本發(fā)明采用的高負(fù)荷蚯蚓生物濾池，在相同污水處理量的條件下，濾池 占地面積大幅度減小，節(jié)省了投資運(yùn)行費(fèi)用，而且大幅度減輕了濾層的重量，降 低了材料和施工費(fèi)用；抗堵塞積水，無需定期更換濾料可長期穩(wěn)定運(yùn)行，管理簡 單降低了運(yùn)行管理費(fèi)用，使高負(fù)荷蚯蚓生物濾池可以在資金有限的廣大農(nóng)村推 廣使用。


圖l為本發(fā)明的工藝流程圖。圖2為本發(fā)明的高負(fù)荷蚯蚓生物濾池結(jié)構(gòu)示意圖
其中，l一濾池進(jìn)水管，2—旋轉(zhuǎn)布水器，3—第一蚯蚓生物濾層，4一間隔層， 5—第二蚯蝴生物濾層，6—沉淀池，7—輕質(zhì)頁巖球形陶粒，8—赤子愛勝蚯蚓， 9_濾網(wǎng)，IO"格柵地板，ll一通風(fēng)口， 12—排泥管，13—溢流出水管。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明
如圖l、圖2所示，本發(fā)明由預(yù)處理池和高負(fù)荷蚯蚓生物濾池兩部分組成。 高負(fù)荷蚯躬l生物濾池呈圓柱形結(jié)構(gòu)，可以為磚結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或 鋼框架結(jié)構(gòu)的混合結(jié)構(gòu)。自上而下由進(jìn)水管l、旋轉(zhuǎn)布水器2、第一蚯蚓生物濾 層3、間隔層4、第二蚯蚓生物濾層5、間隔層4和沉淀池6構(gòu)成。每個(gè)蚯蚓生 物濾層底部設(shè)有與濾池內(nèi)壁固定連接的孔徑為6-12目的格柵地板IO，格柵地板 10為市售的6-12目不銹鋼格柵，格柵地板10上放置市售的質(zhì)輕、耐腐蝕，孔 徑為2mra-4mm的合成材料制成起承托作用的濾網(wǎng)9。濾網(wǎng)9上面裝填直徑為 3mm-7mm，顆粒密度為1. 56X 1031^/1113的頁巖輕質(zhì)球形陶粒7作為濾料，濾料填 裝高度為30cm-100cm。在裝填輕質(zhì)頁巖球形陶粒7后，將價(jià)格低廉、易馴化、 環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的赤子愛勝蚯蚓8按每平方米濾料表面15000-28000條均勻接種 在輕質(zhì)頁巖球形陶粒7中，每條蚯蚓重約0.3g。每層蚯蚓生物濾層下方的間隔 層4的層高為30cm-50cm，中部圍繞池體均勻開設(shè)6_8個(gè)長30cm-50cm、寬 10cm-25cm的矩形通風(fēng)口 11,其中每個(gè)間隔層4上通風(fēng)口 11的有效面積占濾池 面積的10%-15%，保證池體內(nèi)部與外界空氣對流交換，使其形成較強(qiáng)的拔風(fēng)狀態(tài)， 解決了蚯蚓生物濾層中的供氧問題。沉淀池6高度為40cm-60cm，為了使池底污 泥能滑入污泥斗，池底設(shè)有0.02-0.25的坡度，沉淀池6上部設(shè)有溢流出水管 13，底部有排泥管12。
先將農(nóng)村居住區(qū)分散污水就地收集后弓I入預(yù)處理池，通過預(yù)處理池入口處的 格柵去除污水中懸浮物和漂浮物，污水流經(jīng)池內(nèi)填料時(shí)利用纖維束填料上附著的 微生物對污水進(jìn)行初步生物降解，減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的負(fù)荷，經(jīng)過預(yù)處理池處 理的污水BODs為110-160mg/L， COD為120-150mg/L， SS為90-130mg/L，然后進(jìn) 入蚯躬l生物濾池。
然后，將預(yù)處理池出水通過進(jìn)水管1流入旋轉(zhuǎn)布水器2。旋轉(zhuǎn)布水器2將污 水均勻噴灑在第一蚯蚓生物濾層3上。采用24h連續(xù)投配方式進(jìn)水，水力負(fù)荷為 4-6m3/ (1112濾池中濾料表面積*(0，污水自上而下先后經(jīng)第一蚯蚓生物濾層3和 第二蚯蚓生物濾層5進(jìn)行生物處理。第一蚯蚓生物濾層3的出水滴落至第二蚯蚓 生物濾層5，來不及降解的污染物通過第二蚯蚓生物濾層5進(jìn)一步降解去除，在 蚯衂生物濾池中，污水中的懸浮物和有機(jī)污染物被吸附性能良好的輕質(zhì)頁巖球形 陶粒7截留，進(jìn)一步被附著在濾料上的微生物群落所降解。赤子愛勝蚯蚓8在濾 料中穿梭往來吞噬有機(jī)物污泥和老化生物膜的同時(shí)，不僅清通了濾料孔隙，增加 了濾料的通透性，而且加速了微生物群落對有機(jī)質(zhì)的分解，強(qiáng)化了污水的處理效 果。并實(shí)現(xiàn)了污泥的減量化和穩(wěn)定化。
最后，經(jīng)過濾料層處理后的水進(jìn)入高負(fù)荷蚯蚓生物濾池下方的沉淀池6，經(jīng) 沉淀池6中泥水分離后，通過溢流出水管13流出，用于農(nóng)田灌溉，沉淀下來的 含有蚯頓糞的少量穩(wěn)定污泥由排泥管12定期排入污泥池。沉淀池6收集到的含 有蚯頓糞的剩余污泥富含氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)，可作為高效農(nóng)肥和土壤改良劑 使用，實(shí)現(xiàn)了污水和污泥的資源化利用。
通常情況下生活污水水溫穩(wěn)定在8°C-30°C，高負(fù)荷蚯蚓生物濾池中蚯蚓和 微生物的整體活性受季節(jié)影響不是特別明顯。蚯蚓在蚯蚓生物濾池中的增殖數(shù)目 與死亡數(shù)目在長期過程中基本保持動態(tài)平衡，無需額外人工清除和管理。處理效 果經(jīng)過蚯蚓生物濾池處理后，出水各項(xiàng)指標(biāo)的平均濃度為B0Ds為13mg/L， C0D為54.8tng/L， SS為3. 17mg/L，出水水質(zhì)達(dá)到國家農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) (GB5084-2005)，可以用于水作、旱作和蔬菜的灌溉用水，沉淀池沉淀下來的少 量污泥和蚯蚓糞，收集后可以施入田間改良土壤，或就地堆肥以作農(nóng)肥利用，實(shí) 現(xiàn)了污水和污泥的資源化利用。
權(quán)利要求
1. 利用高負(fù)荷蚯蚓生物濾池處理農(nóng)村分散污水的方法，其特征在于第一步，污水預(yù)處理將農(nóng)村居住區(qū)的分散污水就地收集并引入預(yù)處理池，通過預(yù)處理池進(jìn)水口設(shè)置的格柵去除污水中懸浮物和漂浮物，預(yù)處理池內(nèi)設(shè)置的纖維束填料初步降解污水中的有機(jī)污染物，并調(diào)節(jié)BOD5為110-160mg/L，COD為120-150mg/L，SS為90-130mg/L；第二步，構(gòu)建高負(fù)荷蚯蚓生物濾池高負(fù)荷蚯蚓生物濾池為圓柱形結(jié)構(gòu)，自上而下由進(jìn)水管(1)、旋轉(zhuǎn)布水器(2)、第一蚯蚓生物濾層(3)、間隔層(4)、第二蚯蚓生物濾層(5)、間隔層(4)和沉淀池(6)構(gòu)成；每個(gè)蚯蚓生物濾層底部設(shè)有與濾池內(nèi)壁固定連接的孔徑為6-12目的格柵地板(10)，格柵地板(10)上放置孔徑為2mm-4mm的濾網(wǎng)(9)，濾網(wǎng)(9)上面裝填直徑為3mm-7mm，顆粒密度為1.56×103kg/m3的輕質(zhì)頁巖球形陶粒(7)作為濾料，濾料填裝高度為30cm-100cm；在裝填輕質(zhì)頁巖球形陶粒(7)后，按每平方米濾料表面15000-28000條赤子愛勝蚯蚓(8)均勻接種在輕質(zhì)頁巖球形陶粒(7)中，每條蚯蚓重0.3g；間隔層(4)設(shè)有與大氣相通的通風(fēng)口(11)；沉淀池上部有合格水的溢流出水管(13)，底部有排泥管(12)；第三步，利用高負(fù)荷蚯蚓生物濾池處理農(nóng)村分散污水將第一步預(yù)處理好的出水通過旋轉(zhuǎn)布水器(2)，均勻噴灑在第一蚯蚓生物濾層(3)的上方，控制高負(fù)荷蚯蚓生物濾池進(jìn)水水力負(fù)荷為4-6m3/(m2·d)，污水流經(jīng)蚯蚓生物濾層的濾料時(shí)，水中膠體態(tài)和溶解態(tài)有機(jī)物被濾料表面的生物膜消化降解，老化的生物膜又被蚯蚓作為營養(yǎng)源吸收和分解利用，在蚯蚓和微生物的協(xié)同作用下污水得以凈化，污泥實(shí)現(xiàn)減量化和穩(wěn)定化；最后通過第二蚯蚓生物濾層(5)和間隔層(4)下面的沉淀池(6)澄清處理，從溢流出水管(13)排出的水的BOD5<15mg/L，COD<60mg/L，SS<15mg/L，達(dá)到國家農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB5084-2005)，用于水、旱作物和蔬菜的灌溉用水；沉淀池(6)底部的排泥管(12)收集的含有蚯蚓糞的少量剩余污泥或施入田間改良土壤，或就地堆肥以作農(nóng)肥利用。
全文摘要
利用高負(fù)荷蚯蚓生物濾池處理農(nóng)村分散污水的方法，涉及一種污水處理方法。先收集農(nóng)村分散污水，通過預(yù)處理池去除懸浮物和漂浮物，并使BOD₅為110-160mg/L，COD為120-150mg/L，SS為90-130mg/L。然后按水力負(fù)荷4-6m³/(m²·d)泵入高負(fù)荷蚯蚓生物濾池，經(jīng)該蚯蚓生物濾池的裝填了直徑為3-7mm輕質(zhì)頁巖球形陶粒(7)濾料和按每平方米濾料表面投加15000-28000條赤子愛勝蚯蚓(8)的第一蚯蚓生物濾層(3)和第二蚯蚓生物濾層(5)后從沉淀池(6)出來的水BOD₅＜15mg/L，COD＜60mg/L，SS＜15mg/L，達(dá)到國家農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB5084-2005)，沉淀池(6)收集的含有蚯蚓糞的少量剩余污泥用于改良土壤或用作農(nóng)肥。本發(fā)明水力負(fù)荷大、占地小、不易堵塞，流程和操作簡單、出水水質(zhì)好、工程造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低，可廣泛用于農(nóng)村污水的處理。
文檔編號C05F17/00GK101391855SQ20081020139
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者靜 劉, 敏 吳, 健 楊, 夙 王, 邢美燕, 陸志波 申請人:同濟(jì)大學(xué)