处理农村分散污水的高负荷蚯蚓生物滤池的制作方法

专利名称：处理农村分散污水的高负荷蚯蚓生物滤池的制作方法
技术领域：
处理农村分散污水的高负荷蚯蚓生物滤池，涉及一种污水处理装置。属于污 水处理技术领域。
背景技术：
随着我国经济发展和人民生活水平的提高，农村水环境污染问题也日益受到 关注。农村地区居住分散、生活污水量少，缺少与给水管道相配套的排水系统， 因此，农村污水往往不经任何处理，就近排入附近的水塘或河道，给河道密集， 湖泊密布的平原河网地区造成水体污染，对人体健康造成严重危害。
经对现有技术的检索发现，已有的用蚯蚓生物滤池处理污水的技术如中国发 明专利(专利号ZL00115433.8)提供了一种由格栅、曝气沉砂池、微生物一蚯 蚓滤池和布水装置组成的生活污水的微生物一蛇蚓生态滤池处理系统，滤池填料 采用纤维类物质、动物粪便、木屑或泥炭的混合物，水力负荷低于2m7 (m、d)， 蚯蚓投加量为每平方米1000-2000条。由于填料的原因导致污水水力负荷高于 2m7 (m2*d)时会产生积水现象，影响出水水质。中国发明专利"一种利用生态 滤池进行污水处理的方法及蚯蚓塔式生态滤池(专利号ZL200410014641.9)，采 用方形三层蚯蚓生态滤池相叠加的构造，滤料采用土壤、木屑或是泥炭，承托层 采用沙层、小鹅卵石和大鹅卵石。中国发明专利使用蚯蚓生物滤池处理和循环 利用养猪场污水的方法(专利号ZL200610025219.2)，采用计算程序控制污水收 集池和贮存池中的敏感元件和水泵。中国发明专利用于工业废水处理的蚯蚓生 物滤池装置(专利号ZL200710171220.0)，采用木屑、谷壳、煤渣作为滤M填料， 最大进水水力负荷为2.3mV (m、d)。
上述蚯蚓生物滤池在实际应用中存在以下局限性和不足
1. 水力负荷较低，大多在2.3m3/ (m、d)以下。水力负荷过低会增大蚯蚓生 物滤池的占地面积，易于堵塞，在使用推广上受到限制。
2. 滤料选取不合适，不仅影响蚯蚓的适应和生长环境，增加填料层重量，还 会发生堵塞现象，导致填料频繁更换，造成滤池内部污水处理系统瘫痪，严重影
响污水处理效果，致使蚯蚓生物滤池难以长期稳定运行。
3.池体构造复杂，填料层数偏多，填料重量偏大，增加了建设和施工难度， 致使基建和运行管理费用增加，影响了蚯蚓生物滤池在资金有限的农村开展推广 和使用。

发明内容
本发明的目的是针对现有蚯蚓生物滤池在实际应用中存在的不足，设计一种 可大幅度提高水力负荷和污水处理能力，并具有优异的抗堵塞性能，可持久稳定 运行，出水水质达到国家农田灌溉水质标准(GB5084-2005)，具有占地少、操作 简单、投资运行费用低以及资源化程度高的蚯蚓生物滤池。
为达上述目的，本方明是通过如下技术方案实现处理农村分散污水的高负 荷蚯蚓生物滤池呈圆柱形结构，自上而下由进水管、旋转布水器、第一蚯顿生物 滤层、间隔层、第二蚯蚓生物滤层、间隔层和沉淀池构成。两个蚯躬l生物滤层均 包括由陶粒和蚯蚓构成的工作层，和由格栅地板和滤网构成的承托层，其中陶粒 是直径为3mm-7mm，颗粒密度为1. 56X 103kg/m3的轻质页岩球形陶粒；蚯衂为赤 子爱胜蚯蚓；每个蚯蚓生物滤层的结构为底部设有与滤池内壁固定连接的孔径为 6-12目的格栅地板，格栅地板上放置孔径为2皿-4mm的滤网，滤网上面装填作 为滤料的高度为30cm-100cm的陶粒；陶粒中接种赤子爱胜蚯躬l的密度为 15000-28000条/m"滤料表面，每条蚯顿重0. 3g;间隔层设有与大气相通的通风 口；沉淀池上部有合格水的溢流出水管，底部有排泥管；
上述的间隔层设有与大气相通的通风口是在围绕滤池池体圆周的层高为
30cm-50cm间隔层中部均匀开设6-8个长30cm-50cm、宽10cm-25cm的矩形通风 口，其中每个间隔层上的通风口总面积占该层蚯蚓生物滤层的滤料表面积的 10%-15%。
上述的沉淀池的池底设有0. 02-0. 25的坡度。 本发明具有以下优点和突出效果
l.水力负荷高本发明采用球形陶粒作为填料，陶粒之间以点接触，间隙均 匀，过滤阻力小，因此不仅使污泥和蚯蚓粪的混合物容易穿透滤层，克服了滤料 堵塞问题，而且将传统蚯蚓生物滤池的水力负荷提高了 3-4倍，达到4-6mV(m2 d)。
2. 污水处理能力强轻质页岩球形陶粒化学性质稳定、比表面积大、具有优 良的吸附性能，适合各种微生物群落在其表面生长繁殖，形成稳定的高活性生物 膜，污染物在蚯躬l和微生物群落的协同作用下得到了较好的降解效果，使出水达
到国家农田灌溉水质标准(GB5084-2005),实现了污水的资源化利用。
3. 污泥减量化与稳定化程度高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)将有机污染物分解、转化成易于利用的营养物质，实现 污泥的稳定化，形成以蚯蚓粪为主的少量稳定性剩余污泥，这些含有蚯蚓粪的剩 余污泥可作为高效农肥和土壤改良剂使用，实现了污泥的资源化利用。
4. 周边环境影响程度小本发明采用的旋转布水器淋水周期短、布水均匀、 水力冲刷作用强，不仅为滤池中蚯蚓和微生物的生长提供了适度的氧气和湿度， 而且在布水时冲刷掉部分老化生物膜，维持填料表层较薄的、活性更好的新鲜生 物膜，同时解决了传统蚯蚓生物滤池滋生滤池蝇和产生臭味的环境影响问题。
5. 投资运行费用省本发明水力负荷高，是传统蚯顿生物滤池进水水力负荷
的3-4倍，在相同污水处理量的条件下，滤池占地面积大幅度减小，节省了投资 费用；采用的轻质页岩陶粒不仅价格低廉，而且大幅度减轻了滤层的重量，降低 了材料和施工费用；由于本发明克服了传统蚯蚓生物滤池常常堵塞积水的问题， 可长期稳定运行，无需定期更换滤料，管理简单，降低了运行管理费用，使高负 荷蚯蚓生物滤池可以在资金有限的广大农村推广使用。


图l为本发明的结构示意图。
其中，1—滤池进水管，2—旋转布水器，3—第一蚯蚓生物滤层，4—间隔层， 5—第二蚯蚓生物滤层，6—沉淀池，7—轻质页岩球形陶粒，8—赤子爱胜蚯蚓， 9一滤网，10—格栅地板，ll一通风口， 12—排泥管，13—溢流出水管。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作详细说明
如图1所示，高负荷蚯蚓生物滤池呈圆柱形结构，可以为砖结构、钢结构、 钢筋混凝土结构或钢框架结构的混合结构。自上而下由进水管l、旋转布水器2、 上部的第一蚯蚓生物滤层3、间隔层4、下部的第二蚯蚓生物滤层5、间隔层4
和沉淀池6构成；两个蚯蚓生物滤层均包括由陶粒和蚯蚓构成的工作层，和由格 栅地板和滤网构成的承托层，其中陶粒是直径力3mm-7mm，颗粒密度为1.56X 103kg/m3的轻质页岩球形陶粒7;蚯顿为价格低廉、易驯化、环境适应能力强的 赤子爱胜蚯蚓8;每个蚯蚓生物滤层的结构为底部设有与滤池内壁固定连接的孔 径为6-12目的格栅地板10，格栅地板10为市售的不锈钢格栅，格栅地板10上 放置市售的质轻、耐腐蚀，孔径为2mm-4mni的合成材料制成的滤网9。滤网9上 面装填了作为滤料的高度为30cm-100cm的陶粒；陶粒中接种赤子爱胜蚯蚓的密 度为15000-28000条/1112滤料表面，每条蚯蚓重0.3g;间隔层4设有与大气相通 的通风口ll;沉淀池6上部有合格水的溢流出水管13，底部有排泥管12。
上述的间隔层4设有与大气相通的通风口 11是指在围绕池体圆周的，层高 为30cm-50cm间隔层4的中部均匀开设6-8个长30cm-50cm、宽10cm-25cm的矩 形通风口 11，其中每个间隔层4上的通风口 11的总面积占该层蚯蚓生物滤层的 滤料表面积的10%-15%，保证滤池池体内部与外界空气对流交换，使其形成较强 的拔风状态，解决了蚯蚓生物滤层中的供氧问题。
上述沉淀池6高度为40cm-60cm，为了使池底污泥能滑入污泥斗，池底设有 0. 02-0. 25的坡度。
工作原理
将农村分散污水经过设有格栅的预处理池后由进水管1流入旋转布水器2。 旋转布水器2将污水均匀喷洒在上部的第一蚯蚓生物滤层3上。污水中的悬浮物 和有机污染物被吸附性能良好的轻质页岩球形陶粒7截留，进一步被附着在滤料 上的微生物群落所降解；赤子爱胜蚯蚓8在滤料中穿梭往来吞噬有机物污泥和老 化生物膜的同时，不仅清通了滤料孔隙，增加了滤料的通透性，而且加速了微生 物群落对有机质的分解，强化了污水的处理效果。上部的第一蚯蚓生物滤层3 的出水滴落至下部的第二蚯蚓生物滤层5，在蚯蚓和微生物的协同作用下进一步 处理污水和污泥，处理后的水进入滤池下方的沉淀池6经泥水分离后通过溢流出 水管13流出，沉淀下来的含有蚯蚓粪的少量稳定污泥由排泥管12定期排出。间 隔层4围绕池体圆周均匀开设的通风口 11保证池体内部与外界空气对流交换， 使其形成较强的拔风状态，解决了蚯蚓生物滤层中的供氧问题。
应用实例以生活污水为处理对象，采用24h连续投配方式进水，水力负荷
为4-6mV (m、d)， BODs为110-160mg/L， COD为120-150mg/L， SS为90-l加mg/L， 选取粒径为3-5mm的轻质页岩球形陶粒7，第一蚯顿生物滤层3和第二蚯蝴生物 滤层5填装高度均为45cm，间隔层4层高30cm，围绕池体圆周均匀开设8个50cm X10cm的矩形通风口 11。处理效果经过高负荷蚯蚓生物滤池处理后，出水各 项指标的平均浓度为:BODs为13mg/L， COD为54. 8mg/L， SS为3. 17mg/L，出水 水质达到国家农田灌溉水质标准(GB5084-2005)，可以用于水作、旱作和蔬菜的 灌溉用水，沉淀池沉淀下来的少量污泥和蚯弼l粪，收集后可以施入田间改良土壤， 或就地堆肥以作农肥利用，实现了污水和污泥的资源化利用。
权利要求
1. 处理农村分散污水的高负荷蚯蚓生物滤池，其特征在于蚯蚓生物滤池的外形为圆柱形，自上而下由进水管(1)、旋转布水器(2)、第一蚯蚓生物滤层(3)、间隔层(4)、第二蚯蚓生物滤层(5)、间隔层(4)和沉淀池(6)构成；每个蚯蚓生物滤层底部设有与滤池内壁固定连接的孔径为6-12目的格栅地板(10)，格栅地板(10)上放置孔径为2mm-4mm的滤网(9)，滤网(9)上面装填直径为3mm-7mm，颗粒密度为1.56×103kg/m3的轻质页岩球形陶粒(7)作为滤料，滤料填装高度为30cm-100cm；在轻质页岩球形陶粒(7)中均匀接种赤子爱胜蚯蚓(8)的密度为15000-28000条/m2滤料表面，每条赤子爱胜蚯蚓重0.3g；间隔层(4)设有与大气相通的通风口(11)；沉淀池上部有合格水的溢流出水管(13)，底部有排泥管(12)。
2. 根据权利要求1所述的处理农村分散污水的高负荷蚯蚓生物滤池，其特 征在于所述的间隔层(4)设有与大气相通的通风口 (11)是，在围绕池体圆 周的层高为30cm-50cm间隔层(4)中部，均匀开设6-8个长30cm-50cm、宽 10cm-25cm的矩形通风口 (11)，其中每个间隔层(4)上的通风口 (11)总面积 占该层蚯躬l生物滤层的滤料表面积的10%-15%。
3. 根据权利要求1所述的处理农村分散污水的高负荷蚯蚓生物滤池，其特 征在于所述的沉淀池(6)的池底设有0.02-0. 25的坡度。
全文摘要
处理农村分散污水的高负荷蚯蚓生物滤池，涉及一种污水处理装置。外形为圆柱形，自上而下由进水管(1)、旋转布水器(2)、第一蚯蚓生物滤层(3)、间隔层(4)、第二蚯蚓生物滤层(5)、间隔层(4)和沉淀池(6)构成；蚯蚓生物滤层自下而上依次设有与滤池内壁固结的孔径为6-12目的格栅地板(10)、孔径为2mm-4mm的滤网(9)和填装高度30cm-100cm的直径为3mm-7mm颗粒密度为1.56×10³kg/m³的轻质页岩球形陶粒(7)，并按每平方米滤料表面投加15000-28000条赤子爱胜蚯蚓(8)。间隔层(4)设有通风口(11)。沉淀池上部有溢流出水管(13)，底部有排泥管(12)。本发明结构合理、水力负荷大、占地面积少、不易堵塞、工程造价和运行费用低。可广泛用于农村污水的处理。
文档编号C02F3/32GK101391841SQ20081020139
公开日2009年3月25日 申请日期2008年10月20日 优先权日2008年10月20日
发明者静 刘, 敏 吴, 健 杨, 夙 王, 邢美燕, 陆志波 申请人:同济大学