專利名稱：蚯蚓強(qiáng)化人工濕地處理生活污水的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，特別涉及一種蚯蚓強(qiáng)化人工濕地處理生活污水的 方法與裝置。
二背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)人工濕地作為一種污水生態(tài)處理技術(shù)，具有運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)管 理簡(jiǎn)單、對(duì)周邊影響小、可分散化、小型化建設(shè)的優(yōu)點(diǎn)，尤其適合城郊低密度社 區(qū)和農(nóng)村的污水就地處理。但該技術(shù)在處理污水時(shí)仍具有溶解氧濃度低、易壅 水、氨氮去除效果不佳、磷去除率隨運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)而下降的局限性，成為影響其 發(fā)揮污水治理效益的技術(shù)瓶頸，人工濕地污水處理技術(shù)有待進(jìn)一步改進(jìn)提高。20世紀(jì)70年代美國(guó)首次將蚯封l應(yīng)用于處理有機(jī)廢棄物。蚯封l處理技術(shù)因工藝 簡(jiǎn)單、費(fèi)用低廉，能獲得優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥和高蛋白詞料，不產(chǎn)生二次污染并能最大程 度地實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化而越來(lái)越受到重視。然而，將蚯到l處理技術(shù)與人工濕地 污水處理工藝結(jié)合，進(jìn)一步提高污水的凈化效果，目前國(guó)內(nèi)外無(wú)報(bào)道。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)人工濕地技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種蚯蚓強(qiáng)化人工濕地污水處理 的方法與裝置，利用該方法，在本裝置中的濕地土jt裏層引入具有污水處理效果的 蚯蚓，以改善現(xiàn)有人工濕地污水處理系統(tǒng)中的溶解氧分布狀況，克服其易堵塞、 脫氮效果欠佳等缺點(diǎn)，提高有機(jī)物降解及除磷效果。處理后的污水能達(dá)標(biāo)排放和 實(shí)現(xiàn)資源化利用的要求。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案為
一種蚯圳強(qiáng)化人工濕地處理生活污水的方法。污水處理工藝步驟為污水中 懸浮、漂浮物通過(guò)格柵去除；通過(guò)格柵流出的污水中的無(wú)機(jī)物和大分子有機(jī)物再 通過(guò)曝氣過(guò)濾池脫除；流出曝氣過(guò)濾池的污水中的有^L污染物和氮、磷等污染物 再通過(guò)虹封j強(qiáng)化人工濕地處理裝置處理后出水。
一種蚯封l強(qiáng)化人工濕地處理裝置，該裝置包括進(jìn)水區(qū)、出水區(qū)和污水處理 區(qū)，進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)之間為污水處理區(qū)，進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)設(shè)有多孔磚，實(shí)現(xiàn)均勻 布水，污水處理區(qū)底層為防滲層，防滲層上設(shè)有礫石層，礫石層上設(shè)有土壤層， 土壤層每平方米分布有蚯蚓100-200只。土壤層內(nèi)設(shè)有植物。蚯蚓為赤子愛(ài)勝 蟲(chóng)引。污水處理區(qū)為潛流型，采用水平流或垂直流，水位控制在土i裏層的下邊緣。 水平流的坡度為1% ，垂直流的坡度為2 % 。本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果為板封l普遍存在于自然生態(tài)系統(tǒng)中，而人工濕地是 針對(duì)污水處理而人為建造的生態(tài)系統(tǒng)，其大部分基質(zhì)常年處于污水淹沒(méi)狀態(tài)，污 水中污染物濃度較高。本發(fā)明在人工濕地污水處理系統(tǒng)中引入蚯蚓，通過(guò)控制蚯 封l數(shù)量，調(diào)控濕地水位等運(yùn)行參數(shù)以創(chuàng)造良好的蚯蚓生存環(huán)境，形成蚯蚓與植 物、微生物的共生系統(tǒng)，強(qiáng)化對(duì)各類污染物質(zhì)的去除效果。(1) 通過(guò)在人工濕地中引入具有一定污染物降解功能的蚯蚓，可以明顯提 高污染物質(zhì)的降解效果。首先，通過(guò)組封l吞噬作用，可清除土i裏基質(zhì)中堵塞的孔 道，加速有機(jī)物質(zhì)的分解，促進(jìn)植物根系的生長(zhǎng)，有效防止或延緩濕地堵塞現(xiàn)象 的發(fā)生。其次，通過(guò)顆粒態(tài)蚓糞的強(qiáng)吸附能力，可吸附污水中帶正電荷的氨氮和 懸浮物，同時(shí)具有較好的除臭脫色效果，其多孔結(jié)構(gòu)同時(shí)也為微生物提供了良好 的附著界面，進(jìn)一步增加了基質(zhì)中的微生物數(shù)量，有利于各類污染物的微生物降 解。此外，蚯封l可以消除污水中的病原體，富集土壤中的重金屬，消耗有機(jī)物 質(zhì)。(2) 已有人工濕地系統(tǒng)普遍處于嚴(yán)重缺氧及厭氧狀態(tài)，而污水中大部分含 氮污染物需通過(guò)微生物硝化、反硝化作用降解去除，其中起硝化作用的硝化細(xì)菌 屬好氧微生物。由于人工濕地的溶解氧濃度較低，嚴(yán)重抑制了氨氮的硝化反應(yīng)過(guò) 程，使得溶解氧成為濕地脫氮效果欠佳的限制因素。在蚯蚓強(qiáng)化人工濕地系統(tǒng) 中，蚯衫l可大大改善人工濕地土壤基質(zhì)的透氣性能，改善人工濕地基質(zhì)層的溶解 氧分布狀況，促進(jìn)灘化細(xì)菌的硝化反應(yīng)順利進(jìn)行，有利于提高濕地脫氮效果。(3) 目前的研究認(rèn)為，基質(zhì)吸附是人工濕地的主要除磷方式，植物及微生 物對(duì)磷的吸收轉(zhuǎn)化作用都非常小，這就導(dǎo)致在基質(zhì)吸附飽和后人工濕地除磷效果 大大下降。在人工濕地中引入蚯蚓后，可以通過(guò)蚯蚓與植物、微生物的協(xié)同作 用，加強(qiáng)植物對(duì)磷的吸收利用，增強(qiáng)除磷微生物的活性，提高得除磷效果，從而 減輕了介質(zhì)吸附磷的負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)了濕地填料的更換周期。(4) 本發(fā)明采用一種可以環(huán)保功能蚯蚓——赤子愛(ài)勝蚓(主要包括①中 國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所選育的北京條紋圳、②日本北海道引進(jìn)的北星2 號(hào)、③重慶市第一師范學(xué)校選育的重慶赤子愛(ài)勝蚓、④重慶市第一師范學(xué)校選育 的眉山赤子愛(ài)勝衫l)。這類蚯衫l俗稱紅蚯封l,喜歡吞食各種牲畜糞，傾肥性強(qiáng)， 可以生存于腐熟的肥料堆或紙漿污泥中，適合于人工養(yǎng)殖。在人工濕地肥性較強(qiáng) 的土壤層中可以大量生存，且同時(shí)具有上文所提及的改善氧環(huán)境和提高污染物降 解效果的功能。(5 )由于蚯封l對(duì)有機(jī)物處理的強(qiáng)化作用，在濕地設(shè)計(jì)時(shí)可增大人工濕地的 水力負(fù)荷，減小濕地的占地面積。另外，冬季通過(guò)植物殘?bào)w的覆蓋和蚯蚓在土壤 層的作用，濕地的處理效果也會(huì)有所改善。綜上所述，蚯衫l強(qiáng)化人工濕地不僅可以有效地防止或延緩濕地堵塞，改善人 工濕地溶解氧分布，提高污水處理的效果，尤其是脫氮除磷效果得以改善，保障冬季處理效果，同時(shí)還能延長(zhǎng)填料更換周期，減小濕地面積，節(jié)省:投資和運(yùn)行成 本。四

圖1為板封l強(qiáng)化人工濕地污水處理裝置工藝流程。圖2為蚯圳強(qiáng)化人工濕地污水處理工藝流程示意圖。其中，2-1為格柵、2-2 為曝氣過(guò)濾池、2-3為潛污泵、2-4為蚯蚓強(qiáng)化人工濕地處理裝置。圖3為蚯刺l強(qiáng)化人工濕地處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中進(jìn)水區(qū)3-1、 土壤層3-2、出水區(qū)3-3、礫石層3-4、防滲層3-5、蟲(chóng)丘衫|3-6、多孔磚3-7。五具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:本發(fā)明中，生活污水經(jīng)格柵(2-l)、曝氣過(guò)濾池(2-2)后進(jìn)入組 蟲(chóng)引強(qiáng)化人工濕地處理裝置(2-4)。格柵(2-1)可采用粗格柵或中格柵，設(shè)置于集水井進(jìn)口處，截留較大的懸浮 物和漂浮物。曝氣過(guò)濾池(2-2)大小根據(jù)處理水量大小確定，并去除部分無(wú)機(jī)物和大分子 有機(jī)物，同時(shí)去除40%以上的懸浮物。污水經(jīng)潛污泵(2-3)出水到人工濕地裝置。蚯封l強(qiáng)化人工濕地處理裝置(2-4)均為潛流式人工濕地，包括進(jìn)水區(qū)(3-1)、出水區(qū)(3-3)和處理區(qū)，詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)都用塊石堆 放，布水和集水均采用穿孔管，污水通過(guò)多孔磚(3-7)與進(jìn)水區(qū)、出水區(qū)連通。 潛流濕地可采用水平流和垂直流，前者tt為1%,后者2%。濕地大小根據(jù)處理 水量而定。濕地土壤層(3-2)深度為20 cm至30cm;其下為礫石層(3-4)，共 分三層，可填充不同級(jí)配的礫石、'沐石等填料。防滲層(3-5),采用混凝土鋪設(shè)
后在上面鋪設(shè)一層油氈，以防污染地下水。土壤層(3-2)內(nèi)養(yǎng)殖適合于污水土地 處理的赤子愛(ài)勝衫l (3-6),運(yùn)行初期平均每平方濕地表面投放赤子愛(ài)勝蟲(chóng)引 100~200只。為了保證組封l的生活環(huán)境，濕地7jc位應(yīng)控制在土壤層(3-2)下邊緣。
權(quán)利要求
1. 一種蚯圳強(qiáng)化人工濕地處理生活污水的方法，其特征在于污水處理工藝 步驟為a. 污水中懸浮、漂浮物通過(guò)格柵去除；b. 通過(guò)格柵流出的污水中的無(wú)機(jī)物和大分子有機(jī)物再通過(guò)曝氣過(guò)濾池去 除；c. 流出調(diào)節(jié)沉淀池的污水中的有機(jī)污染物和氮、磷再通過(guò)蚯封l強(qiáng)化人工 濕地處理裝置處理后出水，濕地內(nèi)水位控制在土壤層下邊緣。
2. —種蚯媽l強(qiáng)化人工濕地處理裝置，其特征在于該裝置包括進(jìn)水區(qū)、出水 區(qū)和人工濕地污水處理區(qū)，進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)之間為人工濕地污水處理 區(qū)，進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)設(shè)有多孔磚，污水處理區(qū)底層為防滲層，防滲層上 設(shè)有礫石層，礫石層上設(shè)有土壤層，土壤層厚度為20 cm至30cm, 土壤 層每平方米分布有蚯蚓100 ~ 200只。
3. 如權(quán)利要求2所述的蚯劃強(qiáng)化人工濕地處理裝置，其特征在于所述人工 濕地污水處理區(qū)為潛流式人工濕地。
4. 如權(quán)利要求2所述的妖封l強(qiáng)化人工濕地處理裝置，其特征在于所述板封l 為赤子愛(ài)勝蚓。
5. 如權(quán)利要求3所述的蚯到l強(qiáng)化人工濕地處理裝置，其特征在于所述潛流 式人工濕地采用水平流，水平流的坡度為1 % 。
6. 如權(quán)利要求3所述的;fe丘刺l強(qiáng)化人工濕地處理裝置，其特征在于所述潛流 式人工濕地采用垂直流，垂直流的坡度為2%。
全文摘要
一種蚯蚓強(qiáng)化人工濕地污水處理的方法與裝置，利用該方法在本裝置中的濕地土壤層引入某型具有污水處理效果的蚯蚓，以改善現(xiàn)有人工濕地污水處理工藝的溶解氧分布狀況，克服其易堵塞、脫氮除磷效果欠佳等缺點(diǎn)，提高有機(jī)物降解及脫氮除磷效果，延長(zhǎng)濕地填料更換周期。處理后的污水能達(dá)標(biāo)排放和實(shí)現(xiàn)資源化利用的要求。
文檔編號(hào)C02F3/12GK101121570SQ20071002535
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日
發(fā)明者付險(xiǎn)峰, 傅大放, 張春榮, 靜 賈, 陳肖飛, 娟 黃 申請(qǐng)人:東南大學(xué);江蘇京滬高速公路有限公司;南通潤(rùn)華環(huán)保科技發(fā)展有限公司