专利名称：一种利用生态滤池进行污水处理的方法及其蚯蚓塔式生态滤池的制作方法
技术领域：
本发明属污水处理技术领域，具体地说为一种利用生态滤池进行污水处理的方法及其专用的蚯蚓塔式生态滤池。
背景技术：
蚯蚓生态滤池(vermibiofilter)是近年来首先在法国和智利发展起来的一项针对生活污水的处理技术1-4。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。
利用生物滤池来处理有机污水是一种常用的污水处理方法。在这一过程中，水的生物学净化与物理学过滤联系在一起，即污水首先通过水中微生物好氧和厌氧发酵处理，使其中的有机物降解转化，然后再经过过滤处理以达到污水净化的目的。由于在这一处理过程中，有机物质的降解通常需要较长时间(40～60天)，因此处理装置也就相应的要求相当大的容积和面积，处理成本也相应提高。同时，由于发酵分解的不完全，部分有机物沉淀堵塞过滤器，可能造成处理效率的逐步下降，通常这样的装置在运行一段时间后就逐步失去了其处理功能。
表1，生活污水的传统生物滤池与蚯蚓生态滤池的比较
注m2/人*是指每人每天产生100升生活污水计算。
在生物过滤器中引入蚯蚓后，蚯蚓与微生物协同作用，在处理系统中集多种功能与一身(1)参与污水污泥的分解吸收；(2)对滤床起清扫作用，防止堵塞(3)蚯蚓的引入，改变微生物的结构并提高其生物活性；(4)促进滤层中C，N的转化；(5)蚯蚓的活动，增加床层的通气性；(6)清除蚊蝇孳生，改善卫生条件；(7)滤床中增殖的蚯蚓可以作为家禽饲料。现有的蚯蚓生态滤池的结构如图1所示，滤池的设有布水器1′、滤床层2′、承托层4′、排水区3′，由于蚯蚓具有增加过滤层通透性和清除未完全分解有机物沉淀堵塞的功能，使得水的物理性过滤处理过程和有机物的分解处理过程得以分开进行。水在滤池中停留的时间从40～60天缩短到只有几天或几个小时，而有机物质则在滤池的表层进行固态的好氧和厌氧发酵分解(蚯蚓在这一过程中同样起到十分积极的作用)。由于这两个过程的分离，大大降低了处理器所需要的体积和处理所需要的时间，从而极大地提高了滤池的处理效率，降低了成本，见表1。根据智利圣地亚哥大学生物物理实验室和法国国家农业科学院土壤动物生态学实验室利用蚯蚓生物过滤器处理城市生活污水的结果，其处理效率比常规的生物过滤器提高了十倍以上。即按每人每天产生100升生活污水计算，蚯蚓生物过滤处理仅需0.1m2的处理面积，而常规的生物过滤处理和氧化塘处理则需要1m2和10m2的处理面积。
同济大学杨健等进行了蚯蚓生态滤池处理城镇污水的中试研究5，其试验装置见图1，承托层从下而上一般是大石头，小石头，碎石，沙子按一定粒径级配与滤床层衔接。试验数据见表2。
表2，水力负荷1.0m3/m2·d时的试验结果
我们近一年来，也对蚯蚓生态滤池处理农村生活污水进行了中试试验，一般CODCr去除率在85％以上，BOD5去除率在90％以上，NH4+-N去除率在55％到65％之间，TN去除率在30％左右，TP去除率在50％左右。
总结前人实践和自己近一年的中试试验研究，认为一般蚯蚓生态滤池至少有两点可以更好的改进。
第一，蚯蚓的活动一般是在以土壤为主的滤料层内的表层30cm以上活动，因此，滤池中利用蚯蚓与微生物协同作用的区域受到限制。
第二，由上可以看出，一般的蚯蚓滤池NH4+-N去除率在55％到65％之间，TN去除率在30％左右，TP去除率在50％左右。因此氮磷的去除，需要一些措施进一步加强。
发明内容
本发明目的是针对现有技术中存在的不足之处，提供一种利用生态滤池进行污水处理的方法，该方法处理的污水氮磷去除率高，能够更有效地进行污水处理。
本发明的另一目的是提供该污水处理方法的专用蚯蚓塔式生态滤池，该滤池设计合格，使用效果良好。
本发明的目的是通过以下措施来实现的一种利用生态滤池进行污水处理的方法，它包括以下工艺步骤预处理将要处理的污水通过格栅，去除其中的杂物；沉淀处理将经预处理后的污水在沉淀池中沉淀，去除沉砂；生态滤池处理将经沉淀处理的污水通入蚯蚓塔式生态滤池，使处理后的污水达到要求。
本发明的目的另一目的是通过以下措施来实现一种蚯蚓塔式生态滤池，其滤池的池体内由上至下依次设有滤床层和承托层，滤池的上端设有布水器，滤池下端设有排水层，其特征在于所述滤池为多层设置并呈塔式排列，各层滤池之间留有间隔，并在间隔处的周壁上留有通气孔，最上层滤池上端设有布水器，最下层滤池下端设有排水层。
各层滤池的池体为一体结构，构成塔身，各层滤池在塔身内间隔设置，通气孔开在塔身上的各层滤池之间的间隔处。
各层滤池的底部由格栅支撑，格栅的四周连接在塔身上。
滤池至少设置为二层。
各层滤池底部布有均匀的出水分配孔。
各层滤池的承托层至少设有上细下粗的三层滤料。
各层滤池的滤床层装有滤料和蚯蚓。
呈塔式排列的滤池，从最上层到最下层各滤池的滤床层装有依次减少的适量蚯蚓。
滤池的池体为长方体或圆柱体。
本发明的塔式生态滤池与一般的生态滤池相比，具有如下优点第一，充分利用了蚯蚓与微生物的协同作用，以及蚯蚓的通气，分解有机物等功能，能够更好的更有效的进行污水处理。
第二，明显地提高了TN，TP，NH4+-N等的去除率，达到了很好的处理效果。
第三，整个塔式滤池组成好氧-厌氧-层间滴落充氧-好氧-厌氧-层间滴落充氧-好氧-厌氧-……的一个循环过程，因此对生物脱氮除磷具有很好的效果。
第四，可以处理一些对蚯蚓无害的难处理的有机物。
第五，表面负荷增大，一般可以达到3.0～5.0m3/m2·d。
第六，大大增大了水力停留时间。处理过程更完全。
第七，有机负荷可有很大增加。
本发明的蚯蚓塔式生态滤池造价虽比一般滤池稍高一点，但是，现在湖泊富营养化的加剧，近来对处理生活污水氮磷的处理要求越来越迫切，塔式生态滤池与其他昂贵的脱氮除磷工艺相比，无疑是一个又经济又实用的好方法。
半年前我们首先提出塔式生态滤池概念并进行了研究，现在正在无锡太湖宜兴进行现场中试试验，是国家863太湖污水治理项目(项目代号TK-2-2)太湖流域农村生活污水治理技术的一部分。其部分试验数据如下表3(三塔层中试装置数据)
表3，塔式生态滤池部分试验数据
图1为本发明现有技术中蚯蚓生态滤池结构示意图。
图2为本发明塔式生态滤池结构示意图。
图3为本发明各层滤池的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步进行描述。
本发明的蚯蚓塔式生态滤池，如图2、图3所示，包括三层滤池，最上层滤池7、中间层滤池8、最下层滤池9，滤池的池体内由上至下依次设有滤床层2和承托层，最上层滤池7的上端设有布水器1，布水器1设有进水口；最下层的滤池9下端设有排水层，排水层设有出水口。本实施例采用三层呈塔式排列滤池，每层滤池也可称做塔层，各层滤池之间留有一定的间隔10，各层滤池的池体做成一体结构，构成塔身，可直接在塔身内间隔地填加各层滤池的填料；也可先做整体的塔身，再将各层滤池做成嵌入式的，间隔地放入塔身内。塔身可为砖结构、钢结构、钢筋混凝土结构或钢框架和塑料板面的混合结构。
各层滤池在塔身内留有间隔10，一般间隔20-80cm；通气孔开在塔身上的各层滤池之间的间隔10处，用以保持良好的通风；各层滤池的底部由格栅6支撑，格栅的四周连接在塔身上。格栅6可以在制作塔式生态滤池时固定设置在塔身内，也可以活动卡接在钢结构的塔身内。
滤池的池体以及由三层滤池组成的塔身结构为长方体(也可为圆柱体)，长3cm，宽2cm，高20cm，长度与高度比一般介于1∶6-1∶8，宽度与长度相当，这样可使滤池内部形成较强烈的拔风状态，以便通风良好。
各层滤池底部(即承托层底部)布有均匀的出水分配孔，以保护顺利出水；滤床层一般由土壤、木屑或泥碳与蚯蚓组成，从最上层到最下层各滤池的滤床层装有依次减少的适量蚯蚓，蚯蚓的多少可根据处理要求而定。各层滤池均有30cm左右的以土壤为主的滤料层，是蚯蚓活动区域也是主要的处理生活污水的区域。
各层滤池的承托层有上细下粗的三层滤料，分别为沙层3、小鹅卵石层4、大鹅卵石层5组成。
本发明利用生态滤池进行污水处理的方法，其工艺步骤预处理将要处理的污水通过格栅，去除其中的杂物；格栅是废水处理第一道预处理设施，功能是拦截废水中飘浮和悬浮的碎木块、碎片、布条、塑料制品、长纤维等固形物，以保证后续处理设施顺利运行。
沉淀处理将经预处理后的污水在沉淀池或沉砂池中沉淀，去除沉砂；将废水中的固形污染物转化为污泥和浮渣而除去。沉砂池去除的沉砂包括砂子、杂粒(如蛋壳、骨屑、种子以及食物残渣之类的有机物)、石子、煤渣或其他一些较重固体构成的渣滓。
生态滤池处理将经沉淀处理的污水通入蚯蚓塔式生态滤池，使处理后的污水达到要求，达到最终处理的目的。
1邱江平 蚯蚓与环境保护 贵州科学 2000，18(1，2)117～132Toha JC，Soto M A & Contreras S(in press).A new ecologicalwaster water treatment combining a dynamic biofilter plus U Virradiation.Environm.Health perspectives.19983Bouché M B，L` évolution spatiotem porelle des lom briciensé Dos.Pédozool.Intégrol.，1998，31～284BouchéM B & Qiu JP.Contributions concretes des lombriciensaux etudes environnementales.Doc.pédozool.Intégrol.，1998，3225～25杨健，陆雍森，王树乾 绿色生态滤池处理城镇污水的中试研究 环境工程2001，19(2)20～2权利要求
1.一种利用生态滤池进行污水处理的方法，它包括以下工艺步骤预处理将要处理的污水通过格栅，去除其中的杂物；沉淀处理将经预处理后的污水在沉淀池中沉淀，去除沉砂；生态滤池处理将经沉淀处理的污水通入蚯蚓塔式生态滤池，使处理后的污水达到要求。
2.一种蚯蚓塔式生态滤池，其滤池的池体内由上至下依次设有滤床层和承托层，滤池的上端设有布水器，滤池下端设有排水层，其特征在于所述滤池为多层设置并呈塔式排列，各层滤池之间留有间隔，并在间隔处的周壁上留有通气孔，最上层滤池上端设有布水器，最下层滤池下端设有排水层。
3.根据权利要求2所述的生态滤池，其特征在于各层滤池的池体为一体结构，构成塔身，各层滤池在塔身内间隔设置，通气孔开在塔身上的各层滤池之间的间隔处。
4.根据权利要求2所述的生态滤池，其特征在于各层滤池的底部由格栅支撑，格栅的四周连接在塔身上。
5.根据权利要求2所述的生态滤池，其特征在于所述滤池至少设置为二层。
6.根据权利要求2所述的生态滤池，其特征在于各层滤池底部布有均匀的出水分配孔。
7.根据权利要求2所述的生态滤池，其特征在于各层滤池的承托层至少设有上细下粗的三层滤料。
8.根据权利要求2所述的生态滤池，其特征在于各层滤池的滤床层装有滤料和蚯蚓。
9.根据权利要求2所述的生态滤池，其特征在于呈塔式排列的滤池，从最上层到最下层各滤池的滤床层装有依次减少的适量蚯蚓。
10.根据权利要求2所述的生态滤池，其特征在于所述滤池的池体为长方体或圆柱体。
全文摘要
本发明提供一种利用生态滤池进行污水处理的方法以及专用蚯蚓塔式生态滤池，该方法处理的污水氮磷去除率高，能够更好更有效地进行污水处。利用该生态滤池进行污水处理的方法，它包括以下工艺步骤预处理将要处理的污水通过格栅，去除其中的杂物；沉淀处理将经预处理后的污水在沉淀池中沉淀，去除沉砂；生态滤池处理将经沉淀处理的污水通入蚯蚓塔式生态滤池，使处理后的污水达到要求。本发明属污水处理技术领域。
文档编号C02F9/02GK1562812SQ20041001464
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月13日 优先权日2004年4月13日
发明者苏东辉, 郑正, 罗兴章, 王勇, 帖靖玺, 孔刚, 唐登勇, 胡文勇 申请人:南京大学