CN217297443U - 一种多生物协同的污泥零排放一体化处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多生物协同的污泥零排放一体化处理设备，包括一级湿地处理池和设置于其下方的二级湿地处理池，一级湿地处理池包括由上至下依次设置的植物层、蚯蚓粪层、陶粒层和集水层；二级湿地处理池包括由上至下依次设置的植物层、鹅卵石层、陶粒层和麦饭石层。集水层的底部设有位于二级湿地处理池上方的环形水管，环形水管上设有多个出水管头，一级湿地处理池上方设有布泥管，集水层的底部通过回泥管将污泥回流至一级湿地处理池上。本实用新型采用蚯蚓‑植物‑微生物协同作用的两级湿地处理池，实现污泥的减量化与资源化处理处置，无需额外脱水，运行更稳定，不会发生堵塞现象，能够产生良好的社会、生态和经济效益。

Description

一种多生物协同的污泥零排放一体化处理设备

技术领域

本实用新型属于污泥资源化处理技术领域，尤其涉及一种多生物协同的污泥零排放一体化处理设备。

背景技术

我国城市化建设进程不断加快，相应的新建污水处理厂逐渐增多，剩余污泥作为污水处理副产物，其产量巨大且难以处理，截止2019年底，我国剩余污泥(含水率按80％计)年产量达3904万吨。目前，常见的剩余污泥处理主要通过浓缩、消化、脱水及干化等方法，而后经填埋、焚烧和土地利用等方式进行处置，这些方法存在投资成本高、二次污染较多以及资源化利用程度低等弊端而限制了其推广。基于碳中和背景下，如何资源化实现剩余污泥的处理处置已成为我国生态文明建设过程中亟待解决的问题。

蚯蚓滤池作为一种生态环保型剩余污泥资源化处理处置方法，具有运行维护简单、能耗费用低及环境友好等特点。在蚯蚓滤池中，蚯蚓可通过自身的生物捕食作用以及排粪、做穴及肠道消化等生理行为，实现剩余污泥减量化和稳定化。但诸多实验发现，蚯蚓滤池对剩余污泥的截留能力偏弱，且停留时间过短致使该系统难以稳定运行。湿地植物的根际能够提升湿地对有机物的截留效果，同时植物的根际效应能够促进蚯蚓与微生物的活性，加速有机物的降解。因此，在蚯蚓滤池中充分利用湿地植物可有效解决其处理稳定性不足的问题，从而拓宽剩余污泥处理处置的途径。

实用新型内容

针对上述背景技术中指出的不足，本实用新型提供了一种多生物协同的污泥零排放一体化处理设备，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种多生物协同的污泥零排放一体化处理设备，包括一级湿地处理池和二级湿地处理池，所述二级湿地处理池的水平截面面积大于一级湿地处理池，所述一级湿地处理池设置于二级湿地处理池的上方，一级湿地处理池上方设有布泥管，布泥管上连接有进泥管，一级湿地处理池包括由上至下依次设置的一级植物层、蚯蚓粪层、一级陶粒层和集水层，所述蚯蚓粪层中接种蚯蚓，所述集水层靠近底部的外周设有与集水层连通的环形水管，环形水管上间隔设有多个出水管头；所述二级湿地处理池包括由上至下依次设置的二级植物层、鹅卵石层、二级陶粒层和麦饭石层，所述出水管头位于二级植物层上方，二级湿地处理池的底部侧壁设有二级出水管；所述二级湿地处理池的中部为中空区，中空区内设有污泥回流泵，污泥回流泵上连接有回泥管，所述回泥管的进泥口连通于所述集水层的底部，回泥管的排泥口连接于进泥管上。

优选地，所述二级湿地处理池的上方设有溢流堰，所述溢流堰设置于集水层的外围，所述出水管头位于溢流堰上方，溢流堰的四周边缘呈锯齿状。

优选地，所述集水层的侧壁设有加药盒，加药盒的出药口与集水层连通；进一步地，加药盒中设有1％Al₂(SO₄)₃·18H₂O溶液，对集水层中的收集的污泥废水进行絮凝，使其中的污泥快速沉淀至集水层底部。进一步地，加药盒向集水层中加药的方式可根据集水层中水位高低进行自动加药，在加药盒的出药口设置电磁阀，在集水层内设有浮球水位开关，浮球水位开关与电磁阀电连接，通过浮球水位开关控制电磁阀的启停。

优选地，所述集水层中设有搅拌器，搅拌器的启停控制端与所述浮球水位开关电连接，加药后通过搅拌器进行搅拌，实现污泥的均匀沉淀。

优选地，所述集水层的底部为倾斜设置的斜板，所述回泥管的进泥口位于斜板的低端处。

优选地，所述蚯蚓粪层与一级陶粒层之间、一级陶粒层与集水层之间、鹅卵石层与二级陶粒层之间以及二级陶粒层与麦饭石层之间均设有间隔板，间隔板上排布有通孔。

优选地，所述蚯蚓粪层与一级陶粒层之间、鹅卵石层和二级陶粒层之间以及二级陶粒层与麦饭石层之间均为可拆卸连接，且一级陶粒层通过支架可拆卸支撑于集水层上方。

相比于现有技术的缺点和不足，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型采用两级湿地处理池进行污泥处理，一级湿地处理池主要通过基床截留、蚯蚓摄食、微生物降解转化污泥有机物，实现污泥减量化。二级垂直流湿地处理池主要包括鹅卵石层、陶粒层和麦饭石层，在鹅卵石层上部种植菖蒲。二级湿地处理池目的是脱氮除磷，湿地对氮的去除主要是在微生物的作用下实现的，水中NH₄ ⁺-N首先被硝化菌在好氧条件下氧化为NO_x ^-，然后NO_x ^-在缺氧条件下被反硝化菌还原为N₂。

(2)利用蚯蚓-植物-微生物协同作用一体化实现污泥的减量化与资源化处理处置，无需额外脱水；采用多生物协同处理，使碳在生物体内循环，实现碳中和。处理设备可模块化组装拆卸更换，运行更稳定，不会发生堵塞现象。

(3)本实用新型实现了污水污泥处理处置一体化以及污泥“零排放”，解决了污水厂的污泥处理处置问题。设备结构简单，操作便捷，维护及管理费用较低，适用于城乡及分散式的剩余污泥处理，能够产生良好的社会、生态和经济效益。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的多生物协同的污泥零排放一体化处理设备的主视结构内部示意图。

图2是本实用新型实施例提供的多生物协同的污泥零排放一体化处理设备的立体结构示意图。

图中：1-一级湿地处理池；2-二级湿地处理池；3-一级植物层；4-蚯蚓粪层；5-一级陶粒层；6-集水层；7-蚯蚓；8-中空区；9-二级植物层；10-鹅卵石层；11-二级陶粒层；12-麦饭石层；13-进泥管；14-布泥管；15-回泥管；16-溢流堰；17-污泥回流泵；18-加药盒；19-电磁阀；20-浮球水位开关；21-搅拌器；22-环形水管；23-出水管头；24-二级出水管；25-斜板；26-间隔板；27-支架。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-2所示，一种多生物协同的污泥零排放一体化处理设备，包括一级湿地处理池1和二级湿地处理池2，一级湿地处理池1设置于二级湿地处理池2的上方，二级湿地处理池2的水平截面面积大于一级湿地处理池1，二级湿地处理池2的中部为中空区8，中空区8内设有污泥回流泵17。

一级湿地处理池1包括由上至下依次设置的一级植物层3(菖蒲)、15cm蚯蚓粪层4、20cm一级陶粒层5和30cm集水层6，菖蒲和蚯蚓7接种在蚯蚓粪基床，密度分别为4株(100株/m²)和105条(2520条/m²)，蚯蚓7为赤子爱胜蚓，其中，蚯蚓粪层4与一级陶粒层5之间为可拆卸连接，蚯蚓粪层4、一级陶粒层5和集水层6之间均设有间隔板26，间隔板26上排布有通孔。一级陶粒层5通过支架27可拆卸支撑于集水层6上方，方便对集水层6进行清理。一级植物层3上方设有布泥管14，布泥管14上连接有进泥管13，剩余污泥通过进泥管13进入蚯蚓粪层4，再经过间隔板26上的孔洞流经一级经陶粒层5到达集水层6。集水层6靠近底部的外周设有与集水层6连通的环形水管22，环形水管22与集水层6连通的管路上设有出水阀，环形水管22上间隔设有多个出水管头23，使集水层6中经沉淀后的水通过环形水管22和出水管头23均匀排出至二级湿地处理池2中，二级湿地处理池2的上方设有溢流堰16，溢流堰16设置于集水层6的底部外围，环形水管22和出水管头23位于溢流堰16上方，溢流堰16的四周边缘呈锯齿状。集水层6的底部为倾斜设置的斜板25，便于集水层6中污泥絮体的聚集和收集。集水层6的侧壁设有加药盒18，加药盒18中设有1％Al₂(SO₄)₃·18H₂O溶液，对一级湿地处理池1出水进行混凝沉淀，沉淀的污泥絮体再回流到一级湿地处理池1前端的进泥管13。加药盒18的出药口与集水层6连通，加药盒18的出药口设有电磁阀19，集水层6内设有浮球水位开关20和搅拌器21，浮球水位开关20分别与电磁阀19和搅拌器21的启停控制端电连接。

一级湿地处理池1中一级植物层3、蚯蚓粪层4、一级陶粒层5形成的整体划分为多个交替进泥处理区(图1-2中划分为4个处理区)，能够方便填料的更换，同时保证污泥处理的连续性。

二级湿地处理池2包括由上至下依次设置的二级植物层9(菖蒲)、10cm鹅卵石层10、20cm二级陶粒层11和15cm麦饭石层12，菖蒲种植于鹅卵石层10上部，密度为4株(100株/m²)。其中，鹅卵石层10和二级陶粒层11之间以及二级陶粒层11与麦饭石层12之间均为可拆卸连接，鹅卵石层10、二级陶粒层11和麦饭石层12之间均设有间隔板26，间隔板26上排布有通孔。麦饭石层12的底部侧壁设有二级出水管24。污泥回流泵17上连接有回泥管15，回泥管15的进泥口连通于斜板25的低端处，回泥管15的排泥口连接于进泥管13上。

当一级湿地处理池1的集水层6中水位达到一定高度后，浮球水位开关20接通电磁阀19和搅拌器21的启停控制端，加药盒18开始向集水层6中加药，同时搅拌器21启动进行搅拌，使药剂与出水充分混匀搅拌器21搅拌10min后，静置20min，污泥絮体会在集水层6的斜板25底部聚集。然后打开环形水管22的出水阀，集水层6中的水通过溢流堰16进入二级湿地处理池2，排出一定水量后，关闭环形水管22的出水阀，启动污泥回流泵17，将集水层6底部的污泥通过回泥管15回流到一级湿地处理池1的进泥管13中。一级湿地处理池1的尾水进入二级湿地处理池2，流经鹅卵石层10、二级陶粒层11、麦饭石层12处理后通过二级出水管24排出。

本实用新型的一级湿地处理池1主要是基床截留、蚯蚓摄食、微生物降解和转化污泥有机物，实现污泥减量化。一方面，植物根系及填料表面截留吸附有机物，蚯蚓通过吞食截留吸附在填料上的悬浮物(SS)，避免装置因进水负荷过大出现淤积现象，从而解决了堵塞的问题，延长运行时长，缩短间歇时间。同时使得滤料表面的生物膜保持较好的生物活性，对SS有比较稳定的处理能力。另一方面蚯蚓的行为活动还能使污水及污泥固体颗粒物的比表面积增大，并改善污水及污泥固体颗粒物结构，进而提升基质对有机物的吸附能力。植物根系的泌氧作用可为蚯蚓及微生物提供充足的氧气，增加蚯蚓及微生物的活性，从而促进微生物对有机物的降解。

本实用新型的二级湿地处理池2对污染物的去除主要是填料、植物和微生物的协同作用来完成。填料是植物微生物生长的载体，通过物理吸附、沉淀和过滤作用直接去除污水中的有机物。植物根系分泌氧气和有机复合物来影响微生物的生长和繁殖，也可直接吸收水体中氮磷等营养物质，从而提高有机物的去除效果。微生物对水中污染物的降解是通过自身代谢活动来完成的，以其代谢类型主要分为好氧代谢和厌氧代谢。二级湿地处理池2目的是脱氮除磷，湿地对氮的去除主要是在微生物的作用下实现的，水中NH₄ ⁺-N首先被硝化菌在好氧条件下氧化为NO_x ^-，然后NO_x ^-在缺氧条件下被反硝化菌还原为N₂。

整体设备采用间歇进泥，间歇进泥周期为2d，进泥负荷为0.33kg/(m²·d)，进泥周期和进泥负荷可根据实际情况做出调整。间歇进泥能有效防止填料的堵塞，增强了湿地的复氧能力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多生物协同的污泥零排放一体化处理设备，其特征在于，包括一级湿地处理池和二级湿地处理池，所述二级湿地处理池的横截面面积大于一级湿地处理池，所述一级湿地处理池设置于二级湿地处理池的上方，一级湿地处理池上方设有布泥管，布泥管上连接有进泥管；所述一级湿地处理池包括由上至下依次设置的一级植物层、蚯蚓粪层、一级陶粒层和集水层，所述蚯蚓粪层中接种蚯蚓，所述集水层靠近底部的外周设有与集水层连通的环形水管，环形水管上间隔设有多个出水管头；所述二级湿地处理池包括由上至下依次设置的二级植物层、鹅卵石层、二级陶粒层和麦饭石层，所述出水管头位于二级植物层上方，二级湿地处理池的底部侧壁设有二级出水管；所述二级湿地处理池的中部为中空区，中空区内设有污泥回流泵，污泥回流泵上连接有回泥管，所述回泥管的进泥口连通于所述集水层的底部，回泥管的排泥口连接于进泥管上。

2.如权利要求1所述的多生物协同的污泥零排放一体化处理设备，其特征在于，所述二级湿地处理池的上方设有溢流堰，所述溢流堰设置于集水层的外围，所述出水管头位于溢流堰上方，溢流堰的四周边缘呈锯齿状。

3.如权利要求1所述的多生物协同的污泥零排放一体化处理设备，其特征在于，所述集水层的侧壁设有加药盒，加药盒的出药口与集水层连通。

4.如权利要求3所述的多生物协同的污泥零排放一体化处理设备，其特征在于，所述加药盒中设有1％Al₂(SO₄)₃·18H₂O溶液。

5.如权利要求3所述的多生物协同的污泥零排放一体化处理设备，其特征在于，所述加药盒的出药口设有电磁阀，所述集水层内设有浮球水位开关，浮球水位开关与电磁阀电连接。

6.如权利要求5所述的多生物协同的污泥零排放一体化处理设备，其特征在于，所述集水层中设有搅拌器，搅拌器的启停控制端与所述浮球水位开关电连接。

7.如权利要求6所述的多生物协同的污泥零排放一体化处理设备，其特征在于，所述集水层的底部为倾斜设置的斜板，所述回泥管的进泥口位于斜板的低端处。

8.如权利要求1所述的多生物协同的污泥零排放一体化处理设备，其特征在于，所述蚯蚓粪层与一级陶粒层之间、一级陶粒层与集水层之间、鹅卵石层与二级陶粒层之间以及二级陶粒层与麦饭石层之间均设有间隔板，间隔板上排布有通孔。

9.如权利要求1所述的多生物协同的污泥零排放一体化处理设备，其特征在于，所述蚯蚓粪层与一级陶粒层之间、鹅卵石层和二级陶粒层之间以及二级陶粒层与麦饭石层之间均为可拆卸连接，且一级陶粒层通过支架可拆卸支撑于集水层上方。

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