專利名稱：一種利用生態濾池進行污水處理的方法及其蚯蚓塔式生態濾池的制作方法
技術領域：
本發明屬污水處理技術領域，具體地說為一種利用生態濾池進行污水處理的方法及其專用的蚯蚓塔式生態濾池。
背景技術：
蚯蚓生態濾池(vermibiofilter)是近年來首先在法國和智利發展起來的一項針對生活污水的處理技術1-4。這項技術是根據蚯蚓具有提高土壤透水性能和促進有機物質的分解轉化等生態學功能而設計的。
利用生物濾池來處理有機污水是一種常用的污水處理方法。在這一過程中，水的生物學凈化與物理學過濾聯系在一起，即污水首先通過水中微生物好氧和厭氧發酵處理，使其中的有機物降解轉化，然后再經過過濾處理以達到污水凈化的目的。由于在這一處理過程中，有機物質的降解通常需要較長時間(40～60天)，因此處理裝置也就相應的要求相當大的容積和面積，處理成本也相應提高。同時，由于發酵分解的不完全，部分有機物沉淀堵塞過濾器，可能造成處理效率的逐步下降，通常這樣的裝置在運行一段時間后就逐步失去了其處理功能。
表1，生活污水的傳統生物濾池與蚯蚓生態濾池的比較
注m2/人*是指每人每天產生100升生活污水計算。
在生物過濾器中引入蚯蚓后，蚯蚓與微生物協同作用，在處理系統中集多種功能與一身(1)參與污水污泥的分解吸收；(2)對濾床起清掃作用，防止堵塞(3)蚯蚓的引入，改變微生物的結構并提高其生物活性；(4)促進濾層中C，N的轉化；(5)蚯蚓的活動，增加床層的通氣性；(6)清除蚊蠅孳生，改善衛生條件；(7)濾床中增殖的蚯蚓可以作為家禽飼料。現有的蚯蚓生態濾池的結構如圖1所示，濾池的設有布水器1′、濾床層2′、承托層4′、排水區3′，由于蚯蚓具有增加過濾層通透性和清除未完全分解有機物沉淀堵塞的功能，使得水的物理性過濾處理過程和有機物的分解處理過程得以分開進行。水在濾池中停留的時間從40～60天縮短到只有幾天或幾個小時，而有機物質則在濾池的表層進行固態的好氧和厭氧發酵分解(蚯蚓在這一過程中同樣起到十分積極的作用)。由于這兩個過程的分離，大大降低了處理器所需要的體積和處理所需要的時間，從而極大地提高了濾池的處理效率，降低了成本，見表1。根據智利圣地亞哥大學生物物理實驗室和法國國家農業科學院土壤動物生態學實驗室利用蚯蚓生物過濾器處理城市生活污水的結果，其處理效率比常規的生物過濾器提高了十倍以上。即按每人每天產生100升生活污水計算，蚯蚓生物過濾處理僅需0.1m2的處理面積，而常規的生物過濾處理和氧化塘處理則需要1m2和10m2的處理面積。
同濟大學楊健等進行了蚯蚓生態濾池處理城鎮污水的中試研究5，其試驗裝置見圖1，承托層從下而上一般是大石頭，小石頭，碎石，沙子按一定粒徑級配與濾床層銜接。試驗數據見表2。
表2，水力負荷1.0m3/m2·d時的試驗結果
我們近一年來，也對蚯蚓生態濾池處理農村生活污水進行了中試試驗，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％之間，TN去除率在30％左右，TP去除率在50％左右。
總結前人實踐和自己近一年的中試試驗研究，認為一般蚯蚓生態濾池至少有兩點可以更好的改進。
第一，蚯蚓的活動一般是在以土壤為主的濾料層內的表層30cm以上活動，因此，濾池中利用蚯蚓與微生物協同作用的區域受到限制。
第二，由上可以看出，一般的蚯蚓濾池NH4+-N去除率在55％到65％之間，TN去除率在30％左右，TP去除率在50％左右。因此氮磷的去除，需要一些措施進一步加強。
發明內容
本發明目的是針對現有技術中存在的不足之處，提供一種利用生態濾池進行污水處理的方法，該方法處理的污水氮磷去除率高，能夠更有效地進行污水處理。
本發明的另一目的是提供該污水處理方法的專用蚯蚓塔式生態濾池，該濾池設計合格，使用效果良好。
本發明的目的是通過以下措施來實現的一種利用生態濾池進行污水處理的方法，它包括以下工藝步驟預處理將要處理的污水通過格柵，去除其中的雜物；沉淀處理將經預處理后的污水在沉淀池中沉淀，去除沉砂；生態濾池處理將經沉淀處理的污水通入蚯蚓塔式生態濾池，使處理后的污水達到要求。
本發明的目的另一目的是通過以下措施來實現一種蚯蚓塔式生態濾池，其濾池的池體內由上至下依次設有濾床層和承托層，濾池的上端設有布水器，濾池下端設有排水層，其特征在于所述濾池為多層設置并呈塔式排列，各層濾池之間留有間隔，并在間隔處的周壁上留有通氣孔，最上層濾池上端設有布水器，最下層濾池下端設有排水層。
各層濾池的池體為一體結構，構成塔身，各層濾池在塔身內間隔設置，通氣孔開在塔身上的各層濾池之間的間隔處。
各層濾池的底部由格柵支撐，格柵的四周連接在塔身上。
濾池至少設置為二層。
各層濾池底部布有均勻的出水分配孔。
各層濾池的承托層至少設有上細下粗的三層濾料。
各層濾池的濾床層裝有濾料和蚯蚓。
呈塔式排列的濾池，從最上層到最下層各濾池的濾床層裝有依次減少的適量蚯蚓。
濾池的池體為長方體或圓柱體。
本發明的塔式生態濾池與一般的生態濾池相比，具有如下優點第一，充分利用了蚯蚓與微生物的協同作用，以及蚯蚓的通氣，分解有機物等功能，能夠更好的更有效的進行污水處理。
第二，明顯地提高了TN，TP，NH4+-N等的去除率，達到了很好的處理效果。
第三，整個塔式濾池組成好氧-厭氧-層間滴落充氧-好氧-厭氧-層間滴落充氧-好氧-厭氧-……的一個循環過程，因此對生物脫氮除磷具有很好的效果。
第四，可以處理一些對蚯蚓無害的難處理的有機物。
第五，表面負荷增大，一般可以達到3.0～5.0m3/m2·d。
第六，大大增大了水力停留時間。處理過程更完全。
第七，有機負荷可有很大增加。
本發明的蚯蚓塔式生態濾池造價雖比一般濾池稍高一點，但是，現在湖泊富營養化的加劇，近來對處理生活污水氮磷的處理要求越來越迫切，塔式生態濾池與其他昂貴的脫氮除磷工藝相比，無疑是一個又經濟又實用的好方法。
半年前我們首先提出塔式生態濾池概念并進行了研究，現在正在無錫太湖宜興進行現場中試試驗，是國家863太湖污水治理項目(項目代號TK-2-2)太湖流域農村生活污水治理技術的一部分。其部分試驗數據如下表3(三塔層中試裝置數據)
表3，塔式生態濾池部分試驗數據
圖1為本發明現有技術中蚯蚓生態濾池結構示意圖。
圖2為本發明塔式生態濾池結構示意圖。
圖3為本發明各層濾池的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步進行描述。
本發明的蚯蚓塔式生態濾池，如圖2、圖3所示，包括三層濾池，最上層濾池7、中間層濾池8、最下層濾池9，濾池的池體內由上至下依次設有濾床層2和承托層，最上層濾池7的上端設有布水器1，布水器1設有進水口；最下層的濾池9下端設有排水層，排水層設有出水口。本實施例采用三層呈塔式排列濾池，每層濾池也可稱做塔層，各層濾池之間留有一定的間隔10，各層濾池的池體做成一體結構，構成塔身，可直接在塔身內間隔地填加各層濾池的填料；也可先做整體的塔身，再將各層濾池做成嵌入式的，間隔地放入塔身內。塔身可為磚結構、鋼結構、鋼筋混凝土結構或鋼框架和塑料板面的混合結構。
各層濾池在塔身內留有間隔10，一般間隔20-80cm；通氣孔開在塔身上的各層濾池之間的間隔10處，用以保持良好的通風；各層濾池的底部由格柵6支撐，格柵的四周連接在塔身上。格柵6可以在制作塔式生態濾池時固定設置在塔身內，也可以活動卡接在鋼結構的塔身內。
濾池的池體以及由三層濾池組成的塔身結構為長方體(也可為圓柱體)，長3cm，寬2cm，高20cm，長度與高度比一般介于1∶6-1∶8，寬度與長度相當，這樣可使濾池內部形成較強烈的拔風狀態，以便通風良好。
各層濾池底部(即承托層底部)布有均勻的出水分配孔，以保護順利出水；濾床層一般由土壤、木屑或泥碳與蚯蚓組成，從最上層到最下層各濾池的濾床層裝有依次減少的適量蚯蚓，蚯蚓的多少可根據處理要求而定。各層濾池均有30cm左右的以土壤為主的濾料層，是蚯蚓活動區域也是主要的處理生活污水的區域。
各層濾池的承托層有上細下粗的三層濾料，分別為沙層3、小鵝卵石層4、大鵝卵石層5組成。
本發明利用生態濾池進行污水處理的方法，其工藝步驟預處理將要處理的污水通過格柵，去除其中的雜物；格柵是廢水處理第一道預處理設施，功能是攔截廢水中飄浮和懸浮的碎木塊、碎片、布條、塑料制品、長纖維等固形物，以保證后續處理設施順利運行。
沉淀處理將經預處理后的污水在沉淀池或沉砂池中沉淀，去除沉砂；將廢水中的固形污染物轉化為污泥和浮渣而除去。沉砂池去除的沉砂包括砂子、雜粒(如蛋殼、骨屑、種子以及食物殘渣之類的有機物)、石子、煤渣或其他一些較重固體構成的渣滓。
生態濾池處理將經沉淀處理的污水通入蚯蚓塔式生態濾池，使處理后的污水達到要求，達到最終處理的目的。
1邱江平 蚯蚓與環境保護 貴州科學 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楊健，陸雍森，王樹乾 綠色生態濾池處理城鎮污水的中試研究 環境工程2001，19(2)20～2權利要求
1.一種利用生態濾池進行污水處理的方法，它包括以下工藝步驟預處理將要處理的污水通過格柵，去除其中的雜物；沉淀處理將經預處理后的污水在沉淀池中沉淀，去除沉砂；生態濾池處理將經沉淀處理的污水通入蚯蚓塔式生態濾池，使處理后的污水達到要求。
2.一種蚯蚓塔式生態濾池，其濾池的池體內由上至下依次設有濾床層和承托層，濾池的上端設有布水器，濾池下端設有排水層，其特征在于所述濾池為多層設置并呈塔式排列，各層濾池之間留有間隔，并在間隔處的周壁上留有通氣孔，最上層濾池上端設有布水器，最下層濾池下端設有排水層。
3.根據權利要求2所述的生態濾池，其特征在于各層濾池的池體為一體結構，構成塔身，各層濾池在塔身內間隔設置，通氣孔開在塔身上的各層濾池之間的間隔處。
4.根據權利要求2所述的生態濾池，其特征在于各層濾池的底部由格柵支撐，格柵的四周連接在塔身上。
5.根據權利要求2所述的生態濾池，其特征在于所述濾池至少設置為二層。
6.根據權利要求2所述的生態濾池，其特征在于各層濾池底部布有均勻的出水分配孔。
7.根據權利要求2所述的生態濾池，其特征在于各層濾池的承托層至少設有上細下粗的三層濾料。
8.根據權利要求2所述的生態濾池，其特征在于各層濾池的濾床層裝有濾料和蚯蚓。
9.根據權利要求2所述的生態濾池，其特征在于呈塔式排列的濾池，從最上層到最下層各濾池的濾床層裝有依次減少的適量蚯蚓。
10.根據權利要求2所述的生態濾池，其特征在于所述濾池的池體為長方體或圓柱體。
全文摘要
本發明提供一種利用生態濾池進行污水處理的方法以及專用蚯蚓塔式生態濾池，該方法處理的污水氮磷去除率高，能夠更好更有效地進行污水處。利用該生態濾池進行污水處理的方法，它包括以下工藝步驟預處理將要處理的污水通過格柵，去除其中的雜物；沉淀處理將經預處理后的污水在沉淀池中沉淀，去除沉砂；生態濾池處理將經沉淀處理的污水通入蚯蚓塔式生態濾池，使處理后的污水達到要求。本發明屬污水處理技術領域。
文檔編號C02F9/02GK1562812SQ20041001464
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月13日 優先權日2004年4月13日
發明者蘇東輝, 鄭正, 羅興章, 王勇, 帖靖璽, 孔剛, 唐登勇, 胡文勇 申請人:南京大學