CN115215441A - 一种生活污水生态滴滤池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生活污水生态滴滤池，包括由上到下依次设置土壤滤料层、生物膜滤料层和承托滤料层，各层滤料的粒径从上到下依次增大；其中，所述土壤滤料层的上方设置有布水器，所述土壤滤料层投加有蚯蚓并种有水生植物，所述滴滤池投加有脱氮、脱磷的菌种。本发明的生态滴滤池具有使用周期长、成本低、布设简单和操作维护简便的特点。

Description

一种生活污水生态滴滤池
技术领域
本发明涉及生态滤池技术领域，具体为一种生活污水生态滴滤池。
背景技术
近年来，处理分散式村落生活污水或农家乐生活污水一直是乡村污染治理难题。农家乐生活污水污染物含量较高，多含油及洗涤剂等成分，村落生活污水分为粪便污水、灰水、厨房废水、尿液等，都含有大量寄生虫卵、病毒、细菌等物质，以及氮、磷、钾等丰富的化学元素。人们“日出而作，日落而息”的生活习惯，导致早中晚三个时间段达到一天用水的高峰期，其他时间的用水量很少，引起水量波动，采用传统城市污水处理工艺及设施不仅投资大，而且运行操作较复杂、运行成本高，难以适应。
在《水处理技术》2018年44卷第7期90-94页报道了邓玉的研究成果：采用蚯蚓生态滤池/人工湿地的组合装置对畜禽废水进行处理，COD的去除率达到62.00%～78.39%，平均去除率为72.12%。尹志高等于《四川有色金属》2011年4卷59-64页分析了蚯蚓生物滤池于1-7月对农村分散生活污水处理效果，结果表明，蚯蚓生物滤池对CODcr的平均去除率为38.1%，且其出水水质稳定，具有较强的抗冲击负荷能力，但对TN和TP的去除效果不明显，平均去除率分别为26.4%与24.3%。
因此，迫切需要一种脱氮性能好的适宜于分散到农户或农家乐生活污水生态滴滤池。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种生活污水生态滴滤池。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种生活污水生态滴滤池，包括由上到下依次设置土壤滤料层、生物膜滤料层和承托滤料层，各层滤料的粒径从上到下依次增大；其中，所述土壤滤料层的上方设置有布水器；所述土壤滤料层投加有蚯蚓并种有适水植物。作为技术方案的进一步改进，为了布设方便，每层滤料可用箱体装填，箱体底部开设透水的孔洞，孔洞面积为箱底面积的30-60%。
所述滴滤池投加有脱氮、脱磷的菌种，所述菌种为反硝化菌、硝化菌、COD降解菌、复合菌中一种或者多种，来提高蚯蚓生态滤池的脱氮、脱磷能力。水生植物优选根系发达的植物，如旱伞草、吉祥草、鸢尾等植物。所述生物膜滤料层主要起生物膜的作用，滤料可选用细砂、陶粒、沸石、火山岩等比表面积大、便于挂膜的材质。所述承托滤料层主要起沉淀池的作用，可选用过滤阻力小，黏附比表面积大及使用年限长的滤料，如石英砂、砾石、无烟煤、石榴石等。从所述土壤滤料层到所述承托滤料层各层填料粒径依次增大，从而粒径间隙依次增大，便于微生物挂膜，为微生物高效降解有机微污染物质提供了传质通道。
所述土壤滤料层中水生植物的根系和蚯蚓增加了土壤滤料层的通透性，无需反冲洗。蚯蚓通过穿梭捕食来调节微生物的生物量和活性，污水中的无机和有机固体颗粒被蚯蚓吸收后，以更细的颗粒排出体外，最后被滤料中的微生物降解。蚯蚓的活动和植物根系有助于清洁被困的基质和控制生物膜的过度生长，同时它们的分泌物促进形成新的生物膜，生物群落结构和代谢活动形成良性循环，有效缓解了在长期运行过程发生堵塞的问题，从而减少日常维护需要。
作为技术方案的进一步改进，所述布水器和所述土壤滤料层之间还设置有缓冲滤料层。所述所述缓冲滤料层起缓冲和二次布水作用，所述缓冲滤料层的粒径大于所述生物膜滤料层的粒径，优选所述缓冲滤料层的粒径大于等于所述承托滤料层的粒径。所述缓冲滤料层可采用鹅卵石。
作为技术方案的进一步改进，所述生物膜滤料层由多层蛭石和多层生化海绵交替堆叠而成，蛭石和生化海绵体积比为1:1-1.2。
作为技术方案的进一步改进，所述蛭石尺寸为1-2mm，每层生化海绵的厚度为2-3cm。
作为技术方案的进一步改进，所述土壤滤料层的土壤滤料由竹炭、粗木屑和土壤按照体积比0.15-0.2：0.2-0.25：1混合而成，竹炭和粗木屑为颗粒状，粒径无特殊要求。所述土壤填料层的厚度与蚯蚓的活动习性相关，优选蚯蚓为表栖类和/或内栖类蚯蚓，以降低土壤填料的厚度。土壤中添加粗木屑更有利于蚯蚓生存，又能改善土壤渗透性能，竹炭可以增加该层的吸附性。蚯蚓活动形成的蚓粪，使土壤滤料层具有团粒结构发达、渗透性能较好、毛细作用强、吸附容量大的特点。
作为技术方案的进一步改进，所述蚯蚓的投加数量为5-25g/L。根据蚯蚓的品种，蚯蚓耐活性良好，繁殖力高可以少投加，相反则应增加投加量。
作为技术方案的进一步改进，投加的菌种为恶臭假单胞菌（Pseudomonasputida）,属于好氧反硝化菌，保藏编号为CGMCC No.17504，保藏机构为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，以下简称为B8。
作为技术方案的进一步改进，所述承托层由下层鹅卵石和上层石英砂组成，所述石英砂的粒径为1-1.5cm，所述鹅卵石粒径为3-5cm。鹅卵石主要起支撑作用，石英砂作为单层滤料具有过滤阻力小，黏附比表面积大，使用年限长的特点。
作为技术方案的进一步改进，所述缓冲层由2层鹅卵石堆叠而成，该层鹅卵石粒径为3-5cm。
作为技术方案的进一步改进，每层滤料的底部设置有滤网，每层滤网网孔略小于该层滤料粒径，防止滤料下漏。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明滴滤池用植物-蚯蚓-微生物系统提高了滤池内微生物的多样性，并提高了蚯蚓生物滤池脱氮、脱磷效果。进一步说，采用生化海绵蛭石组合更利于硝化细菌的培养，同时可以有效控制水力停留时间。再一步说，此滤料组合具有无需反冲洗，具有使用周期长、成本低、布设简单和操作维护简便的特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1.进水箱，2.蠕动泵，3.布水器，4.缓冲层，5.孔洞，6.菖蒲，7.土壤填料层，8. PVC箱体，9.滤网，10.生物膜滤料层，11.石英砂层，12.鹅卵石层，13.出水管。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，为了布设方便，滴滤池由长、宽为30*20cm由上到下的五层PVC箱体8构成，箱体8均没有顶盖，箱体底板上有直径为2-4mm，占表面积比约为40％的均匀排布的孔洞。由上到下的五层PVC箱体8内依次铺设有缓冲层4、土壤填料层7、生物膜滤料层10、石英砂层11和鹅卵石层12，其中缓冲层4、石英砂层12和鹅卵石层13所在的PVC箱体8高度为15cm, 土壤填料层7和生物膜滤料层10所在的PVC箱体8的高度为30cm，本实施例是为了布设方便，将承托层分为两层PVC箱体，在其他实施例中也可以是将石英砂层12和鹅卵石层13放置在同一层箱体内,中间加滤网，防止石英砂下渗。
缓冲层上方布置有布水器3，布水器3通过管道连接进水箱1，管道上安装有蠕动泵。缓冲层由两层3-5cm鹅卵石组成。土壤填料层厚度约20cm,由竹炭、粗木屑、黑土组成，其中，竹炭和粗木屑分别占黑土体积的20％，蚯蚓投加数量为5-15g/L，蚓种为赤子爱胜蚓，其个体尺寸约为：体长70-90mm，体宽3-5mm，体节80-110个。土壤填料层种有菖蒲，约每100cm2一株，该层PVC箱体四周外壁的上1/3留有孔洞，保持空气流通。土壤填料层的底部铺设有滤网9，防止滤料从PVC箱体的孔洞下渗。生物膜滤料层厚度为30cm,由1-2mm蛭石和海绵以1：1体积比交替叠放组成，每层海绵厚度为2-3cm,孔径为20-40PPL，生物膜滤料层的底部铺设有滤网，防止滤料从PVC箱体底板的孔洞下渗。承托层由15cm厚度的1-1.5cm粒径的石英砂层12和15cm厚度的3-5cm粒径的鹅卵石层组成的两层PVC箱体，上一层由15cm厚度的细石英砂组成，下层由约15cm鹅卵石组成，滴滤池的出水管13位于鹅卵石层所在PVC箱体的中下部。
污水由进水箱1通过蠕动泵2沿管道进入处理装置，依次通过布水器3、缓冲层4、菖蒲6、土壤填料层7、生物膜滤料层10、石英砂层12、鹅卵石层13和出水管13，得到净化后的水。各实施例采用间歇式进水：进水量为0.36m3/d，每天进水6h，早中晚三次，每次2h，干湿比为3：1。
实施例中水质指标测定方法为：COD采用重铬酸钾消解法测定，氨氮采用纳氏试剂分光光度法测定，总氮采用过硫酸钾氧化—紫外分光光度法测定，总磷采用过硫酸钾氧化—钼锑抗分光光度法测定。进水取样点为进水箱，出水取样点为出水管，进水和出水是污水处理的第七天开始取样，每周取样测定一次，连续测定三个月。
各实施例进水水质如表1所示。
表1 进水水质变化表
水质指标 COD（mg/L） 氨氮（mg/L） 总氮（mg/L） 总磷（mg/L）
范围 193.5-413.7 12.5-25.9 21.0-34.4 1.9-4.0
均值 280.3 17.1 25.2 2.8
各实施例中菌液的培养方法为：将B8菌按照体积分数2.5%的比例接种于pH为6.5的液体PAM培养基中（柠檬酸钠4 g、氯化钠0.5 g、硫酸铵2.5 g、氯化钙0.25 g、硫酸镁0.25g、磷酸氢二钠12.8 g、磷酸二氢钾3 g、麦芽糖0.01 g、蒸馏水 1 L），于温度为30℃、转速为120r/min条件下的恒温震荡培养箱中培育20 h。
实施例1
将B8菌液和生活污水按照2％的体积比例混合均匀后，使其进入装置，投菌12天后停止，土壤填料层蚯蚓投加数量为10g/L。
出水水质及污染物去除率如表2所示。
表2出水水质及去除率表
水质指标 COD（mg/L） 氨氮（mg/L） 总氮（mg/L） 总磷（mg/L）
范围 37.1-51.2 2.7-7.5 9.0-18.7 0.22-0.69
均值 44.1 4.4 13.12 0.43
去除率 81.3％ 75.7％ 51.1％ 85.2％
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处是蚯蚓投加数量为5g/L，出水水质及去除率如表3所示。
表3出水水质及去除率表
水质指标 COD（mg/L） 氨氮（mg/L） 总氮（mg/L） 总磷（mg/L）
范围 40.1-59.6 2.9-8.1 9.5-20.7 0.31-0.82
均值 49.1 4.9 14.19 0.56
去除率 73.2％ 70.3％ 49.1％ 78.2％
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处是是蚯蚓投加数量为15g/L，出水水质及去除率如表4所示。
表4出水水质及去除率表
水质指标 COD（mg/L） 氨氮（mg/L） 总氮（mg/L） 总磷（mg/L）
范围 35.8-54.7 2.7-7.2 9.6-19.3 0.19-0.65
均值 45.1 4.6 14.18 0.41
去除率 79.2％ 74.1％ 50.9％ 84.9％
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处是B8菌液和生活污水按照1％的体积比例混合，出水水质及去除率如表5所示。
表5出水水质及去除率表
水质指标 COD（mg/L） 氨氮（mg/L） 总氮（mg/L） 总磷（mg/L）
范围 33.3-57.5 3.1-7.9 9.8-21.3 0.35-0.82
均值 46.1 4.8 15.12 0.53
去除率 79.7％ 69.2％ 45.3％ 80.2％
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处是B8菌液和生活污水按照5％的体积比例混合，出水水质及去除率如表6所示。
表6出水水质及去除率表
水质指标 COD（mg/L） 氨氮（mg/L） 总氮（mg/L） 总磷（mg/L）
范围 32.5-59.0 2.5-7.9 8.0-20.1 0.28-0.81
均值 47.2 4.8 14.19 0.53
去除率 80.6％ 72.4％ 50.7％ 82.1％
对比例1
本实施例与实施例1的不同之处是生物膜滤料层的排列方式，采用了蛭石在上，生化海绵在下的排列，出水水质及去除率如表7所示。
表7出水水质及去除率表
水质指标 COD（mg/L） 氨氮（mg/L） 总氮（mg/L） 总磷（mg/L）
范围 40.5-57.1 2.9-8.8 10.9-19.8 0.39-0.91
均值 48.1 4.9 15.2 0.63
去除率 77.5％ 69.8％ 46.1％ 76.3％
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处是没有投加B8菌液，出水水质及去除率如表8所示。
表8出水水质及去除率表
水质指标 COD（mg/L） 氨氮（mg/L） 总氮（mg/L） 总磷（mg/L）
范围 39.4-49.5 3.1-8.9 11.3-22.1 0.36-0.95
均值 45.7 6.3 16.12 0.67
去除率 80.8％ 63.5％ 41.5％ 76.4％
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种生活污水生态滴滤池，其特征在于，它包括由上到下依次设置土壤滤料层、生物膜滤料层和承托滤料层，所述土壤滤料层的上方设置有布水器，所述土壤滤料层投加有蚯蚓并种有水生植物，所述滴滤池投加有脱氮、脱磷的菌种。
2.根据权利要求1所述的生态滴滤池，其特征在于，所述生物膜滤料层由多层蛭石和多层生化海绵交替堆叠而成，蛭石和生化海绵体积比为1:1-1.2。
3.根据权利要求2所述的生态滴滤池，其特征在于，所述蛭石尺寸为1-2mm，每层生化海绵的厚度为2-3cm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的生态滴滤池，其特征在于，所述土壤滤料层由竹炭、木屑和土壤按照0.15-0.2：0.2-0.25：1的体积比混合组成。
5.根据权利要求4所述的生态滴滤池，其特征在于，所述水生植物栽种密度为80-120cm2/株。
6.根据权利要求4所述的生态滴滤池，其特征在于，所述布水器和所述土壤滤料层之间还设置有缓冲滤料层，所述缓冲滤料层的粒径大于所述生物膜滤料层的粒径，所述缓冲滤料层和所述土壤滤料层之间容留有水生植物生长的空间。
7.根据权利要求6所述的生态滴滤池，其特征在于，所述缓冲层由两层3-5cm鹅卵石堆叠而成。
8.根据权利要求4所述的生态滴滤池，其特征在于，所述蚯蚓的投加数量为5-25g/L。
9.根据权利要求4所述的生态滴滤池，其特征在于，所述菌种为恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）,保藏编号为CGMCC No.17504，保藏机构为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。
10.根据权利要求4所述的生态滴滤池，其特征在于，所述承托层由下层鹅卵石和上层石英砂构成，所述石英砂的粒径为1-1.5cm，所述鹅卵石粒径为3-5cm。
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