CN101121570A - 蚯蚓强化人工湿地处理生活污水的方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种蚯蚓强化人工湿地污水处理的方法与装置，利用该方法在本装置中的湿地土壤层引入某型具有污水处理效果的蚯蚓，以改善现有人工湿地污水处理工艺的溶解氧分布状况，克服其易堵塞、脱氮除磷效果欠佳等缺点，提高有机物降解及脱氮除磷效果，延长湿地填料更换周期。处理后的污水能达标排放和实现资源化利用的要求。

Description

蚯蚓强化人工湿地处理生活污水的方法与装置

一、技术领域

本发明属于污水处理领域，特别涉及一种蚯蚓强化人工湿地处理生活污水的方法与装置。

二、背景技术

现有技术：人工湿地作为一种污水生态处理技术，具有运行费用低、维护管理简单、对周边影响小、可分散化、小型化建设的优点，尤其适合城郊低密度社区和农村的污水就地处理。但该技术在处理污水时仍具有溶解氧浓度低、易壅水、氨氮去除效果不佳、磷去除率随运行时间延长而下降的局限性，成为影响其发挥污水治理效益的技术瓶颈，人工湿地污水处理技术有待进一步改进提高。

20世纪70年代美国首次将蚯蚓应用于处理有机废弃物。蚯蚓处理技术因工艺简单、费用低廉，能获得优质有机肥和高蛋白饲料，不产生二次污染并能最大程度地实现废弃物的资源化而越来越受到重视。然而，将蚯蚓处理技术与人工湿地污水处理工艺结合，进一步提高污水的净化效果，目前国内外无报道。

三、发明内容

本发明针对人工湿地技术存在的问题，提供一种蚯蚓强化人工湿地污水处理的方法与装置，利用该方法，在本装置中的湿地土壤层引入具有污水处理效果的蚯蚓，以改善现有人工湿地污水处理系统中的溶解氧分布状况，克服其易堵塞、脱氮效果欠佳等缺点，提高有机物降解及除磷效果。处理后的污水能达标排放和实现资源化利用的要求。

本发明的技术解决方案为：

一种蚯蚓强化人工湿地处理生活污水的方法。污水处理工艺步骤为：污水中悬浮、漂浮物通过格栅去除；通过格栅流出的污水中的无机物和大分子有机物再通过曝气过滤池脱除；流出曝气过滤池的污水中的有机污染物和氮、磷等污染物再通过蚯蚓强化人工湿地处理装置处理后出水。

一种蚯蚓强化人工湿地处理装置，该装置包括进水区、出水区和污水处理区，进水区和出水区之间为污水处理区，进水区和出水区设有多孔砖，实现均匀布水，污水处理区底层为防渗层，防渗层上设有砾石层，砾石层上设有土壤层，土壤层每平方米分布有蚯蚓100～200只。土壤层内设有植物。蚯蚓为赤子爱胜蚓。污水处理区为潜流型，采用水平流或垂直流，水位控制在土壤层的下边缘。水平流的坡度为1％，垂直流的坡度为2％。

本发明产生的有益效果为：蚯蚓普遍存在于自然生态系统中，而人工湿地是针对污水处理而人为建造的生态系统，其大部分基质常年处于污水淹没状态，污水中污染物浓度较高。本发明在人工湿地污水处理系统中引入蚯蚓，通过控制蚯蚓数量，调控湿地水位等运行参数以创造良好的蚯蚓生存环境，形成蚯蚓与植物、微生物的共生系统，强化对各类污染物质的去除效果。

(1)通过在人工湿地中引入具有一定污染物降解功能的蚯蚓，可以明显提高污染物质的降解效果。首先，通过蚯蚓吞噬作用，可清除土壤基质中堵塞的孔道，加速有机物质的分解，促进植物根系的生长，有效防止或延缓湿地堵塞现象的发生。其次，通过颗粒态蚓粪的强吸附能力，可吸附污水中带正电荷的氨氮和悬浮物，同时具有较好的除臭脱色效果，其多孔结构同时也为微生物提供了良好的附着界面，进一步增加了基质中的微生物数量，有利于各类污染物的微生物降解。此外，蚯蚓可以消除污水中的病原体，富集土壤中的重金属，消耗有机物质。

(2)已有人工湿地系统普遍处于严重缺氧及厌氧状态，而污水中大部分含氮污染物需通过微生物硝化、反硝化作用降解去除，其中起硝化作用的硝化细菌属好氧微生物。由于人工湿地的溶解氧浓度较低，严重抑制了氨氮的硝化反应过程，使得溶解氧成为湿地脱氮效果欠佳的限制因素。在蚯蚓强化人工湿地系统中，蚯蚓可大大改善人工湿地土壤基质的透气性能，改善人工湿地基质层的溶解氧分布状况，促进硝化细菌的硝化反应顺利进行，有利于提高湿地脱氮效果。

(3)目前的研究认为，基质吸附是人工湿地的主要除磷方式，植物及微生物对磷的吸收转化作用都非常小，这就导致在基质吸附饱和后人工湿地除磷效果大大下降。在人工湿地中引入蚯蚓后，可以通过蚯蚓与植物、微生物的协同作用，加强植物对磷的吸收利用，增强除磷微生物的活性，提高得除磷效果，从而减轻了介质吸附磷的负担，延长了湿地填料的更换周期。

(4)本发明采用一种可以环保功能蚯蚓——赤子爱胜蚓(主要包括：①中国农业科学院土壤肥料研究所选育的北京条纹蚓、②日本北海道引进的北星2号、③重庆市第一师范学校选育的重庆赤子爱胜蚓、④重庆市第一师范学校选育的眉山赤子爱胜蚓)。这类蚯蚓俗称红蚯蚓，喜欢吞食各种牲畜粪，倾肥性强，可以生存于腐熟的肥料堆或纸浆污泥中，适合于人工养殖。在人工湿地肥性较强的土壤层中可以大量生存，且同时具有上文所提及的改善氧环境和提高污染物降解效果的功能。

(5)由于蚯蚓对有机物处理的强化作用，在湿地设计时可增大人工湿地的水力负荷，减小湿地的占地面积。另外，冬季通过植物残体的覆盖和蚯蚓在土壤层的作用，湿地的处理效果也会有所改善。

综上所述，蚯蚓强化人工湿地不仅可以有效地防止或延缓湿地堵塞，改善人工湿地溶解氧分布，提高污水处理的效果，尤其是脱氮除磷效果得以改善，保障冬季处理效果，同时还能延长填料更换周期，减小湿地面积，节省投资和运行成本。

四、附图说明

图1为蚯蚓强化人工湿地污水处理装置工艺流程。

图2为蚯蚓强化人工湿地污水处理工艺流程示意图。其中，2-1为格栅、2-2为曝气过滤池、2-3为潜污泵、2-4为蚯蚓强化人工湿地处理装置。

图3为蚯蚓强化人工湿地处理装置结构示意图。其中进水区3-1、土壤层3-2、出水区3-3、砾石层3-4、防渗层3-5、蚯蚓3-6、多孔砖3-7。

五、具体实施方式

实施例1：本发明中，生活污水经格栅(2-1)、曝气过滤池(2-2)后进入蚯蚓强化人工湿地处理装置(2-4)。

格栅(2-1)可采用粗格栅或中格栅，设置于集水井进口处，截留较大的悬浮物和漂浮物。

曝气过滤池(2-2)大小根据处理水量大小确定，并去除部分无机物和大分子有机物，同时去除40％以上的悬浮物。污水经潜污泵(2-3)出水到人工湿地装置。

蚯蚓强化人工湿地处理装置(2-4)均为潜流式人工湿地，包括进水区(3-1)、出水区(3-3)和处理区，详细结构见图3。进水区和出水区都用块石堆放，布水和集水均采用穿孔管，污水通过多孔砖(3-7)与进水区、出水区连通。潜流湿地可采用水平流和垂直流，前者坡度为1％，后者2％。湿地大小根据处理水量而定。湿地土壤层(3-2)深度为20cm至30cm；其下为砾石层(3-4)，共分三层，可填充不同级配的砾石、沸石等填料。防渗层(3-5)，采用混凝土铺设后在上面铺设一层油毡，以防污染地下水。土壤层(3-2)内养殖适合于污水土地处理的赤子爱胜蚓(3-6)，运行初期平均每平方湿地表面投放赤子爱胜蚓100～200只。

为了保证蚯蚓的生活环境，湿地水位应控制在土壤层(3-2)下边缘。

Claims (6)

1.一种蚯蚓强化人工湿地处理生活污水的方法，其特征在于污水处理工艺步骤为：

a.污水中悬浮、漂浮物通过格栅去除；

b.通过格栅流出的污水中的无机物和大分子有机物再通过曝气过滤池去除；

c.流出调节沉淀池的污水中的有机污染物和氮、磷再通过蚯蚓强化人工湿地处理装置处理后出水，湿地内水位控制在土壤层下边缘。

2.一种蚯蚓强化人工湿地处理装置，其特征在于该装置包括进水区、出水区和人工湿地污水处理区，进水区和出水区之间为人工湿地污水处理区，进水区和出水区设有多孔砖，污水处理区底层为防渗层，防渗层上设有砾石层，砾石层上设有土壤层，土壤层厚度为20cm至30cm，土壤层每平方米分布有蚯蚓100～200只。

3.如权利要求2所述的蚯蚓强化人工湿地处理装置，其特征在于所述人工湿地污水处理区为潜流式人工湿地。

4.如权利要求2所述的蚯蚓强化人工湿地处理装置，其特征在于所述蚯蚓为赤子爱胜蚓。

5.如权利要求3所述的蚯蚓强化人工湿地处理装置，其特征在于所述潜流式人工湿地采用水平流，水平流的坡度为1％。

6.如权利要求3所述的蚯蚓强化人工湿地处理装置，其特征在于所述潜流式人工湿地采用垂直流，垂直流的坡度为2％。

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