CN102674555B

CN102674555B - 一种木质填料蚯蚓生物滤池及处理村镇剩余污泥的方法

Info

Publication number: CN102674555B
Application number: CN2012101526922A
Authority: CN
Inventors: 邢美燕; 杨健; 陆雍森; 赵春辉; 吴敏; 王亚宜; 段婷; 齐文升; 林亚楠
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2032-05-07
Also published as: CN102674555A

Abstract

本发明涉及一种木质填料蚯蚓生物滤池及其处理村镇剩余污泥的方法。木质填料蚯蚓生物滤池自上而下由内装多孔球形填料（2）的锥形布水器，3-5级内装木质填料（8）和赤子爱胜蚓（6）的滤床反应器，以及上部设有上清液回流管（10），底部设有排泥管（13）的沉淀池构成。来自生物反应池后的二次沉池中的剩余污泥进入污泥调节池中稀释后，由蠕动泵泵入锥形布水器，均匀分布后，进入滤床反应器，经赤子爱胜蚓（6）摄食消化和微生物分解等作用，实现剩余污泥的减量化和稳定化处理，最后以蚓粪污泥的形式排放至沉淀池中。蚓粪污泥经浓缩和自然干化后，可作为土壤改良剂，沉淀池中的上清液通过回流管（10）回到生物反应池，二沉池中循环处理。

Description

一种木质填料蚯蚓生物滤池及处理村镇剩余污泥的方法

技术领域

本发明涉及一种木质填料蚯蚓生物滤池结构，本发明进一步涉及将其用于处理村镇剩余污泥的方法。

背景技术

村镇环境治理与保护是我国构建和谐社会，建设社会主义新农村关键时期的一项重要任务，随着我国对村镇生活污水治理及其处理设施建设的加强，村镇生活污水处理率不断提高，剩余污泥的产量也不断增加，其处理与处置问题愈加突出。若剩余污泥没有得到合理的处理与处置，将对村镇的水体、土地等自然环境造成严重污染，威胁水源安全和人居环境。

基于我国村镇发展的经济技术水平、基础设施、环境条件和自然条件等，由于常规污泥处理的工程造价高、能源消耗高，因此，村镇剩余污泥的处理与处置不适合采用污泥厌氧消化、好氧消化、污泥焚烧等常规污泥处理与处置工艺，

蚯蚓生物滤池技术是在普通生物滤池的基础上，引入一更高营养级的蚯蚓，通过拓展和延长食物链而发展起来的一种生态处理技术。目前已经较多的应用于生活污水的处理，而利用蚯蚓生物滤池处理剩余污泥的技术，国内外报道较少。

经对现有技术的检索发现，中国发明专利（ZL200810042365.5）提供了一种利用蚯蚓生物滤池处理城镇剩余污泥的方法。该方法所采用的滤池为单层滤池，滤池内部上、下层填装粒径为10-13mm和6-9mm的陶粒，其堆积密度分别为：830kg/m³和940kg/m³蚯蚓接种密度为1.13×10⁵条/m³，顶部采用弹性填料进行简易布水。上述技术在实际应用中主要存在以下局限性与不足：

1.填料选取不合理。一方面，陶粒堆积密度大，且其表面粗糙，对蚯蚓体壁磨损程度大，不适合蚯蚓在滤池内生长，另一方面，陶粒为实心结构，在滤床内堆积密实，孔隙率低，连通性差，限制了蚯蚓在滤床中的投加密度。

2.布水均匀性差。上述滤池没有设置专用布水器，布水均匀性较差，使得滤床的有效利用空间降低。

3.上述设计中的蚯蚓生物滤池其蚯蚓投加密度为1.13×10⁵条/m³，每条蚯蚓重量约为0.3g,其有机负荷为35-65gVSS/(kg蚯蚓·d)，换算成容积负荷仅为1.0-1.9kgVSS/(m³·d)，平均容积负荷为1.45kgVSS/(m³·d)，与《室外排水规范》（GB50014-2006）中的常规好氧消化的容积负荷0.7-2.8kgVSS/(m³·d)，其平均容积负荷为1.75kgVSS/(m³·d)相比，缺乏竞争优势，使该技术的推广受到限制。

发明内容

本发明目的是针对现有的蚯蚓生物滤池处理剩余污泥的方法在实际应用中所存在的不足，设计了一种布水均匀，容积负荷高的木质填料蚯蚓生物滤池，该滤池造价低，运行维护方便，可根据实际处理需求进行自由组合，处理村镇剩余污泥减量稳定化效果良好。

本发明的目的是通过以下措施来实现的：

木质填料蚯蚓生物滤池的结构要点是：在滤床反应器之上设有内装多孔球形填料的锥形布水器，锥形布水器顶部开有进泥口，底部设有承托板，承托板上开设分布均匀的通孔，通孔孔径为3-5mm，开孔率为40-50%，承托板外径大于锥形布水器，在承托板底面开设能使之稳固的固定在滤床反应器之上凹槽；在滤床反应器内装有木质填料，滤床反应器器壁四周等距开有4个直径为30-40mm的通风孔用于滤床反应器内部的通风；滤床反应器底部设置有穿孔的承托板，承托板的形状和结构与锥形布水器底部设有的承托板相同，承托板底面的凹槽内稳固的固定下一层滤床反应器；位于最底下一层滤床反应器下面垂直距离10cm处，放置进行泥水分离的沉淀池，沉淀池的固定采用四根与沉淀池材料相同并与沉淀池焊接牢固的支撑架（PVC柱子），支撑架与地面固定连接；沉淀池上部池壁设有与生物反应池连接的上清液回流管，底部设有排泥管。

上述锥形布水器内是江西萍乡市金达莱化工填料有限公司生产的多面空心球填料，该填料由两个半球合成一个球形，每个半球有十二片半扇形球瓣，沿中心轴呈放射形布置，填料粒径25mm，孔隙率84%，堆积密度145kg/m³；

上述滤床反应器中填充的木质填料由扬州市御雅轩工艺品有限公司生产，采用荷木制成粒径为20mm，中心开有直径为8-10mm的孔洞的球型填料，木质填料密度为265kg/m³。木质填料的填充量为滤床反应器体积的65%-85%。

利用上述的木质填料蚯蚓生物滤池处理村镇剩余污泥的方法：先构建三节滤床反应器，每节滤床反应器由厚度为5mm的有机玻璃制成，反应器内径为300mm，外径为305mm，高度为350mm；每节滤床反应器中投加赤子爱胜蚓，该蚓种属正蚓科，爱胜蚓属，俗称红蚯蚓，具有食性广泛，趋肥性高等优点，投加密度为48g蚯蚓/L木质填料,投加时蚯蚓体长约为5.0cm,单体重量约为0.3g，再将三节滤床反应器堆叠，在最上一节滤床反应器上安装锥形布水器，将最下面一节滤床反应器固定在铁支架上；将来自二沉池中的剩余污泥引入调节池，加水稀释至挥发性悬浮固体浓度VSS为800mg/L，控制水力负荷为4.0m³/m²·d，经由蠕动泵泵入蚯蚓生物滤池顶部的锥形布水器，泥水混合物经过顶部的锥形布水器均匀布水后进入填充有木质填料与赤子爱胜蚓的滤床反应器，剩余污泥在经过滤床反应器的过程中被赤子爱胜蚓摄食消化和微生物代谢分解，形成蚓粪污泥排放至沉淀池中，蚓粪污泥经浓缩后进行外运，可用于污泥农用，沉淀池中的上清液通过回流泵回到生物反应池，并进入后续处理。

本发明的优点如下：

1.本发明所提供的木质填料蚯蚓生物滤池，采用中部开有贯穿球体的孔洞的木质填料作为蚯蚓生物滤池的填料，较之前的蚯蚓生物滤池所采用的陶粒填料相比，木质填料堆积密度分别是陶粒粒径为10-13mm和6-9mm的堆积密度的1/4和1/3，对蚯蚓的胁迫性降低；而且填料中部开有贯通型的孔洞，增加了滤床内孔隙率和连通性，能够提高滤池的蚯蚓投加密度，并有利于蚯蚓的摄食活动。

2.本发明所提供的木质填料蚯蚓生物滤池，设计有锥形布水器，使得剩余污泥能够均匀进入蚯蚓生物滤池，防止因进泥不均匀而造成滤池局部厌氧，影响处理效果。

3.该木质填料蚯蚓生物滤池平均容积负荷为2.4kgVSS/(m³·d)，与目前已有的蚯蚓生物滤池平均容积负荷为1.47kgVSS/(m³·d)相比，该木质填料蚯蚓生物滤池处理剩余污泥的能力显著提高。且与我国《室外排水规范》（GB50014-2006）中的常规好氧消化的平均容积负荷1.75kgVSS/(m³·d)相比，其处理能力也具有明显优势。

4.本发明所提供的利用木质填料蚯蚓生物滤池处理剩余污泥的方法，基建成本低，组装方便，特别适合于处理我国经济技术相对薄弱的广大村镇地区，以及不具备建立剩余污泥处理构筑物的小型污水厂所产生的剩余污泥，能够实现剩余污泥的就地处理与处置，避免产生二次污染。

5.经本发明处理后的剩余污泥转变成含有蚯蚓排泄物的的蚓粪污泥，这种经蚯蚓处理产生的蚓粪污泥中含有植物生长所必须的氮、磷、钾等大量营养元素，可以用作土壤改良剂，具有良好的经济效益。

附图说明

图1为本发明木质填料蚯蚓生物滤池结构示意图；

图2为本发明木质填料蚯蚓生物滤池的A点放大图；

图3为本发明木质填料蚯蚓生物滤池的B-B剖视图；

图4为本发明木质填料蚯蚓生物滤池的C-C剖视图；

图5为本发明利用木质填料蚯蚓生物滤池处理村镇剩余污泥工艺流程图。

图中：

1—进泥口；2—多面空心球填料；3—承托板；4—承托板凹槽；5—承托板通孔；6—赤子爱胜蚓；7—通风孔；8—木质填料；9—固定螺栓；10—上清液回流管；11-铁支架；12-支撑架；13-排泥管。

具体实施方式

结合附图对本发明进行详细描述。

请看图1-4。本发明所提供的一种木质填料蚯蚓生物滤池，自上而下由顶部的锥形布水器，中间的三节滤床反应器，底部的沉淀池构成。

锥形布水器外壳为厚度为5mm的有机玻璃制成，底部直径为300mm，高度为350mm，顶部开有进泥口1，底部设置有穿孔的承托板3，承托板上开设有承托板通孔5，承托板通孔5分布均匀，孔径为5mm，承托板3下面的底部设有内径为305mm，深度为30mm的承托板凹槽4，使之能够稳固的固定在滤床反应器之上。在锥形布水器内部填充有多面空心球填料2，该填料购自江西萍乡市金达莱化工填料有限公司，是由两个半球合成一个球形，每个半球有十二片半扇形球瓣，沿中心轴呈放射形布置。多面空心球填料2填料粒径25mm，孔隙率84%，堆积密度145kg/m³。经稀释后的剩余污泥自进泥口进入锥形布水器，经多面空心球填料2的布水作用后，自承托板通孔5均匀的进入下方的滤床反应器。

木质填料蚯蚓生物滤池的三节滤床反应器堆叠固定后，用固定螺栓9固定于铁支架11上。固定螺栓9采用膨胀螺栓。滤床反应器由厚度为5mm的有机玻璃制成，反应器内径为300mm，外径为305mm，高度为350mm，反应器边壁四周等距开有四个直径为30-40mm的通风孔7用于滤床反应器内部的通风。滤床反应器底部设置有承托板3，承托板3的形状、结构和连接方式均与锥形布水器底部设有的承托板3相同。滤床反应器内部填充有木质填料8，木质填料定做于扬州市御雅轩工艺品有限公司，采用荷木制备而成，填料为球形，粒径为20mm，中部开有直径为8-10mm的孔洞，填料密度为265kg/m³，孔隙率为65%。滤床反应器内部投加有赤子爱胜蚓6，该蚓种属正蚓科，爱胜蚓属，俗称红蚯蚓，具有食性广泛，趋肥性高等优点，投加密度为48g蚯蚓/L填料,投加时蚯蚓体长约为5cm，单体重量约为0.3g。木质填料蚯蚓生物滤池通过最底层的承托板3与固定螺栓9将其固定在由角钢制成的铁支架11上。

底部沉淀池为PVC材料制成，呈漏斗状，直径为35cm，高度为65cm，设有上部上清液回流管10跟排泥管13。上清液经由上清液回流管10回流至生物反应器，处理后的蚓粪污泥经重力浓缩后由排泥管13排出。沉淀池的固定采用四根与沉淀池材料相同的支撑架12（PVC柱子），支撑架12与沉淀池焊接牢固并与地面固定连接。

本发明提供的一种利用木质填料蚯蚓生物滤池处理剩余污泥的方法，处理工艺流程如图4所示，其工艺步骤如下：

预处理：来自二沉池的剩余污泥引入污泥调节池中，用水将其稀释，使得调节池中稀释后剩余污泥的挥发性悬浮固体浓度为800mg/L，污泥调节池设有机械搅拌桨，在机械搅拌浆的连续搅拌下，确保剩余污泥保持均匀的浓度。

蚯蚓生物滤池处理：在提升泵的作用下，控制水力负荷为4m³/(m²·d)，将污泥调节池中稀释后的剩余污泥，泵入木质填料蚯蚓生物滤池的顶部锥形布水器中，在锥形布水器的作用下，剩余污泥能够均匀进入木质填料蚯蚓生物滤池，剩余污泥在经过木质填料蚯蚓生物滤池的过程中，被接种在滤床反应器中的蚯蚓摄食消化和微生物代谢分解，形成蚓粪污泥排入沉淀池中。

沉淀处理：经蚯蚓生物滤池处理后产生的蚓粪污泥进入沉淀池中，在重力作用下浓缩沉淀，上清液通过沉淀池上部的上清液回流管回流至生物反应池中，由生物反应池中的微生物进一步降解转化，并进入后续处理。经沉淀池浓缩后形成的蚓粪污泥，由沉淀池底部的排泥管排出，自然干化后可用做土壤改良剂。

在本实施案例为期十个多月的运行过程中，剩余污泥处理的有机负荷为2.80kg·VSS/(m³·d)，利用该方法处理剩余污泥，其剩余污泥中有机物降解率稳定在52±3.42%左右，满足我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）所规定的污泥稳定化控制指标中有机物降解率需大于40%的标准，技术上具有显著优势。

经处理后产生的蚓粪污泥，其有机质含量为510.8±32.9g/kg，氮、磷、钾含量为53.86±4.96g/kg，满足《中华人民共和国城镇建设行业标准》（CJ/T 309-2009）城镇污水处理厂污泥处置农用泥质中所规定的污泥农用标准（有机质含量不小于200g/kg，氮、磷、钾不小于30g/kg的营养学指标要求），满足污泥农用要求，具有较好的经济效益与环境效益。

Claims

1.一种木质填料蚯蚓生物滤池，包括锥形布水器、滤床反应器和沉淀池，其特征在于：在滤床反应器上面设有内装多面空心球填料（2）的锥形布水器，锥形布水器顶部开有进泥口（1），底部设有与锥形布水器固定连接的承托板（3），承托板（3）上开设分布均匀的承托板通孔（5），通孔孔径为3-5mm，开孔率为60-80%，承托板（3）外径大于锥形布水器，在承托板（3）底面开设能使锥形布水器稳固的固定在下面的滤床反应器之上的承托板凹槽（4），在滤床反应器内装有木质填料（8），滤床反应器壁四周等距开有四个直径为30-40mm的通风孔（7），滤床反应器底部也设置承托板（3），承托板（3）的形状和结构与锥形布水器底部设有的承托板（3）相同，承托板（3）底面的承托板凹槽（4）内稳固的固定下一层滤床反应器，位于最底下一层滤床反应器下面的承托板（3）外边缘用固定螺栓（9）与铁支架（11）固定连接，铁支架（11）内有沉淀池，沉淀池通过支撑架（12）与地面固定连接，沉淀池上部池壁设有与生物反应池连接的上清液回流管（10），底部设有排泥管（13）；

上述锥形布水器内的多面空心球填料（2）是由江西萍乡市金达莱化工填料有限公司生产，该填料由两个半球合成一个球形，每个半球有十二片半扇形球瓣，沿中心轴呈放射形布置，填料粒径25mm，孔隙率84%，堆积密度145kg/m³；

上述滤床反应器中填充的木质填料（8）是扬州市御雅轩工艺品有限公司采用荷木制成的球型填料，粒径为20mm，中心开有直径为8-10mm的孔洞，木质填料（8）堆积密度为265kg/m³。

2.一种利用权利要求1所述的木质填料蚯蚓生物滤池处理村镇剩余污泥的方法，其特征在于：第一步，先在每节滤床反应器中填充木质填料（8），其堆积密度为265kg/m³，填充量为滤床反应器体积的65%～85%，再投加赤子爱胜蚓（6），密度为48.0g蚯蚓/L木质填料,再将三节滤床反应器堆叠固定成为一体，在最上一节滤床反应器上固定安装锥形布水器，将最下面一节滤床反应器固定在铁支架（11）上；

第二步，把剩余污泥加水稀释至挥发性悬浮固体浓度VSS为800mg/L，然后泵入锥形布水器，均匀布水后进入填充有木质填料（8）与赤子爱胜蚓（6）的滤床反应器，每天每平方米填料控制水力负荷为4.0m³/m²·d，剩余污泥在经过滤床反应器的过程中被赤子爱胜蚓（6）摄食消化和微生物代谢分解，形成蚓粪污泥排放至沉淀池中，最后，蚓粪污泥经浓缩后农用，沉淀池中的上清液通过回流泵回到曝气池，进入后续处理。