專利名稱：提高蚯蚓生態(tài)濾池脫氮效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高蚯蚓生態(tài)濾池脫氮效率的方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，大量的未經(jīng)控制治理的污水直接或間接排入水體，大大超過了環(huán)境容量，使污染日益嚴(yán)重，其中氮的大量涌入引起河流、湖泊等水體的富營養(yǎng)化、藻華，因此減輕氮污染及富營養(yǎng)化的壓力迫在眉睫。蚯蚓生態(tài)濾池是一種強化生態(tài)技術(shù)的污水處理系統(tǒng)，利用蚯蚓在覓食過程中上下活動，疏松濾料增強了濾層的通透性，利于有機物的降解，蚯蚓以濾床中的生物膜作為食料，實現(xiàn)了污泥的減量化和穩(wěn)定化，解決了一般生物濾池中堵塞的問題，同時蚯蚓與硝化細(xì)菌等微生物之間存在協(xié)同生長，提高了系統(tǒng)的硝化作用。但是單一蚯蚓生態(tài)濾池在脫氮效果方面存在的不足，現(xiàn)有技術(shù)中已有對蚯蚓生態(tài)濾池進(jìn)行脫氮的文獻(xiàn)，如中國專利申請?zhí)?00910032123. 2，專利名稱為蚯蚓生態(tài)濾池-反硝化生物濾池組合系統(tǒng)處理有機污水的工藝，該專利自述為“采用塔式蚯蚓生態(tài)濾池和 DNBF組合工藝對有機污水達(dá)到高效處理的目的，其中總氮平均去除率大于88%，出水達(dá)到 GB8978-1996的一級排放標(biāo)準(zhǔn)”；另外專利申請?zhí)?00810018774. 1，專利名稱為一種處理生活污水的塔式蚯蚓生態(tài)濾池，該專利自述為“將塔式蚯蚓生態(tài)濾池和人工濕地結(jié)合，在高水利負(fù)荷下系統(tǒng)的總氮去除率均在85%以上，其它物質(zhì)去除在90%以上，完全可以達(dá)到中水回用”。然而大部分蚯蚓生態(tài)濾池完成污水中的脫氮過程是通過多種工藝的組合來實現(xiàn)的， 對單一蚯蚓生態(tài)濾池高效脫氮的方法還鮮有報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對單一蚯蚓生態(tài)濾池對脫氮效果方面存在的不足，通過改變布水方式，在不影響其它水質(zhì)指標(biāo)的前提下，提高系統(tǒng)對氮的去除率，提供一種布水合理、處理效果好、總氮去除率高、能耗和建設(shè)費用低的污水處理方法。本發(fā)明的目的可以通過以下措施達(dá)到一種提高蚯蚓生態(tài)濾池脫氮效率的方法先將污水進(jìn)行固液分離，分離后的污水經(jīng)過曝氣機曝氣后，通過布水裝置將污水布入從底部至頂部依次由鵝卵石層、青石層、黃沙層和含蚯蚓的土壤層組成的蚯蚓生態(tài)濾池中，該蚯蚓生態(tài)濾池采用干濕交替的方式進(jìn)行去污處理；其中在一個布水周期內(nèi)污水分兩次布入蚯蚓生態(tài)濾池中，一次布水是將污水從表層布入蚯蚓生態(tài)濾池中，二次布水是將污水從蚯蚓生態(tài)濾池的土壤層與黃沙層之間和/或黃沙層與青石層之間布入蚯蚓生態(tài)濾池中。本發(fā)明的一次布水(即表面布水)通過設(shè)于所述蚯蚓生態(tài)濾池上方的旋轉(zhuǎn)式布水器完成，其布水面積可達(dá)Im2左右，旋轉(zhuǎn)式布水器一般位于蚯蚓生態(tài)濾池表面0. 5m，其布水管均勻穿孔，穿孔直徑為1 5mm ；—次布水的時間為10 IOOmin ；所述一次布水的水力負(fù)荷為 0. 1 1. Im3/ (m2 · d)。
二次布水(即下層布水)通過設(shè)于所述蚯蚓生態(tài)濾池的土壤層與黃沙層之間和 /或黃沙層與青石層之間的布水管完成。根據(jù)不同的水質(zhì)和脫氮要求，調(diào)節(jié)系統(tǒng)二次布水的水量、位置和時間，為系統(tǒng)反硝化提供足夠的碳源，加強脫氮效果，二次布水分布于不同濾料之間的平面上，布水管孔徑為0. 5 3mm，在布水管包裹有防止濾料堵塞出水口的無妨布。二次布水的水力負(fù)荷為0. 1 1. Im3/(m2 · d)。二次布水的時間一般為5 60min。停留時間是指一次和二次布水結(jié)束后的停留時間，有效的停留時間保證了污水與濾料本身、濾料中的微生物和濾池內(nèi)的動物充分作用，達(dá)到高效脫氮的目的，其中一次布水后污水在蚯蚓生態(tài)濾池中的停留時間為Ih 4h ；所述二次布水后污水在蚯蚓生態(tài)濾池中的停留時間為Ih 4h。一個布水周期包括一次布水、一次布水后的停留時間、二次布水、二次布水后的停留時間以及二次布水停留后的排空放干時間。在完成一個布水周期且蚯蚓生態(tài)濾池排空污水后，蚯蚓生態(tài)濾池在干燥環(huán)境中停留: Ia1再進(jìn)入下一個布水周期。本發(fā)明的污水選自生活污水、肉食加工廢水、啤酒廢水、或養(yǎng)殖廢水中的一種或幾種。本發(fā)明的蚯蚓生態(tài)濾池更具體的講是從底部至頂部依次由鵝卵石層、青石層、黃沙層和含蚯蚓的土壤層組成的蚯蚓生態(tài)濾池，其中鵝卵石層、青石層、黃沙層和含蚯蚓的土壤層的厚度分別為IOcm 30cm、20cm 50cm、40cm 60cm、45cm 75cm。土壤層中蚯蚓的密度為 10 15g/L 土。本發(fā)明可進(jìn)一步在蚯蚓生態(tài)濾池前增設(shè)緩沖池，污水的曝氣在該緩沖池內(nèi)進(jìn)行； 所述緩沖池內(nèi)設(shè)有水泵，該水泵與所述布水裝置通過管路相通，該管路上連接有PLC控制系統(tǒng)或流量計。故本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案如下首先在污水進(jìn)入蚯蚓生態(tài)濾池前設(shè)置一個調(diào)節(jié)緩沖池，并在池中設(shè)小型機械曝氣機，增加進(jìn)水的溶解氧含量；池內(nèi)安裝有潛水泵、液位儀和流量計，通過自動控制裝置和液位計控制泵的啟停，流量計對進(jìn)水水量進(jìn)行控制；污水先通過旋轉(zhuǎn)式布水器從濾池表面進(jìn)入濾池進(jìn)行一次布水，運行一段時間后，停止表面布水并停留后，進(jìn)行下層布水，可以采取只在土壤層和黃沙層之間的二次布水、黃沙層和青石層之間的二次布水、或二者結(jié)合進(jìn)行二次布水；二次布水結(jié)束后停留一段時間，電磁閥門打開將處理后的污水排出系統(tǒng)，而后保持干燥環(huán)境一定時間后進(jìn)入下一個周期。本發(fā)明的緩沖池是起調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)的目的，其中預(yù)曝氣增加水中溶解氧含量利于硝化反應(yīng)的進(jìn)行，降低氨氮的濃度，具體運行時間根據(jù)污水性質(zhì)確定。旋轉(zhuǎn)式布水器由小型電動機控制，其中旋轉(zhuǎn)器的啟停和進(jìn)水時間一同通過PLC系統(tǒng)控制，一次進(jìn)水運行旋轉(zhuǎn)器啟動，一次進(jìn)水停止旋轉(zhuǎn)器靜止；液位計的設(shè)置是為了當(dāng)緩沖池中污水過多或過少時，強制啟動或停止?jié)撍玫倪\行，起到保護(hù)泵和池體的作用。所述流量計即普通液體流量計，不僅能記錄流量的大小，還能根據(jù)進(jìn)水和處理的效果改變進(jìn)水水力負(fù)荷。電磁閥和PLC控制系統(tǒng)的出水，當(dāng)污水停留結(jié)束后，通過電磁閥排空濾池內(nèi)污水，然后為了增加濾料的復(fù)氧量濾池在無進(jìn)水落干的環(huán)境下保持池 12h，當(dāng)進(jìn)入下一個進(jìn)水周期時，電磁閥關(guān)閉。本發(fā)明的方法可顯著提高單一蚯蚓生態(tài)濾池的脫氮效果在不影響其它水質(zhì)指標(biāo)的前提下，提高系統(tǒng)對氮的去除率，該法布水合理、處理效果好、總氮去除率高、能耗和建設(shè)費用低。


圖1是本發(fā)明的一種裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-緩沖池，2-液位儀，3-潛水泵，4-曝氣機，5-流量計，6-PLC控制系統(tǒng)， 7-電動機，8-旋轉(zhuǎn)式布水器，9-布水管，10-閥門，11-電磁閥，12-土壤層(含蚯蚓)，13-黃沙層，14-青石層，15-鵝卵石層，16-蚯蚓生態(tài)濾池。
具體實施例方式本實施例的處理裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，蚯蚓生態(tài)濾池16從底部至頂部依次由鵝卵石層15、青石層14、黃沙層13和含蚯蚓的土壤層12組成。在蚯蚓生態(tài)濾池16之前設(shè)緩沖池1，緩沖池1內(nèi)安裝液位儀2、潛水泵3和曝氣機4，液位儀2安裝在緩沖池1壁上用以檢測緩沖池1內(nèi)的水量，潛水泵3將污水從緩沖池1內(nèi)泵入蚯蚓生態(tài)濾池16中，曝氣機4 以調(diào)節(jié)進(jìn)水流量和溶解氧濃度。流量計5和PLC控制系統(tǒng)6分別與將污水通向蚯蚓生態(tài)濾池的管道相連，通過自動控制裝置和液位計控制泵的啟停，流量計對進(jìn)水水量進(jìn)行控制。由電動機7帶動的與潛水泵相連的旋轉(zhuǎn)式布水器8位于蚯蚓生態(tài)濾池的表面上方；通過管路與潛水泵相連的布水管9分布在土壤層和黃沙層之間以及黃沙層和青石層之間。污水先通過旋轉(zhuǎn)式布水器8從濾池表面進(jìn)入濾池進(jìn)行一次布水，運行一段時間后，停止表面布水并停留一段時間，后續(xù)根據(jù)處理方法的不同，可以只進(jìn)行表面布水(即現(xiàn)有技術(shù))，也可以繼續(xù)進(jìn)行下層布水，下層布水可以采取只在土壤層和黃沙層之間的二次布水、黃沙層和青石層之間的二次布水、或二者結(jié)合進(jìn)行二次布水，通過閥門10控制下層布水；二次布水結(jié)束后停留一段時間，電磁閥門11打開將處理后的污水排出系統(tǒng)，而后保持干燥環(huán)境一定時間后進(jìn)入下一個周期。實施例1 對南京大學(xué)某宿舍生活污水的脫氮效果緩沖池尺寸長4米，寬2. 5米，總深度1. 5米，有效深度1. 2米，PVC材料制成。構(gòu)建四個同樣的用PVC制成的蚯蚓生態(tài)濾池，其中結(jié)構(gòu)如圖1所示。濾池體呈圓柱形，總高度 1.2m，直徑1.20m，濾料層高度1. Im,自上而下45cm 土壤(蚯蚓密度12. 5g/L 土)、35cm黃沙、20cm青石和IOcm鵝卵石；旋轉(zhuǎn)式布水器的布水管的孔徑為2mm，下層布水管的孔徑為 1mm。四個蚯蚓生態(tài)濾池分別進(jìn)行處理，四者相同運行情況每次進(jìn)水前預(yù)曝氣lOmin，在水力負(fù)荷為0. 6m3/(m2 -d)的條件下表層一次進(jìn)水，一個周期所有布水結(jié)束后停留90min后排干污水，落干270min后進(jìn)入下一個周期。不同運行條件1#濾池只有一次布水30min，，一次布水停留時間lh，2#、3#和4#濾池一次布水20min，一次布水停留時間lh，一次布水結(jié)束后上述三濾池在水力負(fù)荷為0. 4m3/(m2 · d)的條件下二次布水，其中2#濾池在在土壤層和黃沙層之間二次布水15min，3#濾池在黃沙層和青石層之間二次布水15min，4#濾池在土壤層和黃沙層之間、黃沙層和青石層之間同時二次布水15min。所有濾池進(jìn)水總量保持一致。經(jīng)過蚯蚓生態(tài)濾池不同布水方式的脫氮效果比較，濾池1 4對污水中總氮的去除率分別為57 %、85 %、76 %、90 %，可以看出增加二次布水提高了總氮的脫除效果，同時其他水質(zhì)指標(biāo)也保持了較高的去除率。表 權(quán)利要求
1.一種提高蚯蚓生態(tài)濾池脫氮效率的方法，其特征在于先將污水進(jìn)行固液分離，分離后的污水經(jīng)過曝氣機曝氣后，通過布水裝置將污水布入從底部至頂部依次由鵝卵石層、 青石層、黃沙層和含蚯蚓的土壤層組成的蚯蚓生態(tài)濾池中，該蚯蚓生態(tài)濾池采用干濕交替的方式進(jìn)行去污處理；其中在一個布水周期內(nèi)污水分兩次布入蚯蚓生態(tài)濾池中，一次布水是將污水從表層布入蚯蚓生態(tài)濾池中，二次布水是將污水從蚯蚓生態(tài)濾池的土壤層與黃沙層之間和/或黃沙層與青石層之間布入蚯蚓生態(tài)濾池中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述一次布水通過設(shè)于所述蚯蚓生態(tài)濾池上方的旋轉(zhuǎn)式布水器完成；所述二次布水通過設(shè)于所述蚯蚓生態(tài)濾池的土壤層與黃沙層之間和/或黃沙層與青石層之間的布水管完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述一次布水或二次布水的水力負(fù)荷為 0. 1 1. Im3/(m2 · d)，所述旋轉(zhuǎn)式布水器的布水孔的直徑為1 5mm ；所述二次布水的布水管的布水孔的孔徑為0. 5 3mm，該布水管上還包裹有無紡布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述一次布水后污水在蚯蚓生態(tài)濾池中的停留時間為Ih 4h ；所述二次布水后污水在蚯蚓生態(tài)濾池中的停留時間為Ih 4h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述一次布水的時間為10 lOOmin，所述二次布水的時間為5 60min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于完成一個布水周期且蚯蚓生態(tài)濾池排空污水后，蚯蚓生態(tài)濾池在干燥環(huán)境中停留池 Ia1再進(jìn)入下一個布水周期。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述污水選自生活污水、肉食加工廢水、 啤酒廢水或養(yǎng)殖廢水中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述蚯蚓生態(tài)濾池的鵝卵石層、青石層、 黃沙層和含蚓的土壤層的厚度分別為IOcm 30cm、20cm 50cm、40cm 60cm、45cm 75cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述蚯蚓生態(tài)濾池前設(shè)有緩沖池，污水的曝氣在該緩沖池內(nèi)進(jìn)行；所述緩沖池內(nèi)設(shè)有水泵，該水泵與所述布水裝置通過管路相通， 該管路上連接有PLC控制系統(tǒng)或流量計。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高蚯蚓生態(tài)濾池脫氮效率的方法，先將污水進(jìn)行固液分離，分離后的污水經(jīng)過曝氣機曝氣后，通過布水裝置將污水布入從底部至頂部依次由鵝卵石層、青石層、黃沙層和含蚯蚓的土壤層組成的蚯蚓生態(tài)濾池中，該蚯蚓生態(tài)濾池采用干濕交替的方式進(jìn)行去污處理；其中在一個布水周期內(nèi)污水分兩次布入蚯蚓生態(tài)濾池中，一次布水是將污水從表層布入蚯蚓生態(tài)濾池中，二次布水是將污水從蚯蚓生態(tài)濾池的土壤層與黃沙層之間和/或黃沙層與青石層之間布入蚯蚓生態(tài)濾池中。本發(fā)明的方法可顯著提高單一蚯蚓生態(tài)濾池的脫氮效果在不影響其它水質(zhì)指標(biāo)的前提下，提高系統(tǒng)對氮的去除率，該法布水合理、處理效果好、總氮去除率高、能耗和建設(shè)費用低。
文檔編號C02F9/14GK102249482SQ20111012617
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者張繼彪, 李軍狀, 梁越敢, 汪龍眠, 王家齊, 王曦曦, 羅興章, 鄭賓國, 鄭正, 郭飛宏 申請人:南京大學(xué)