蚯蚓生态滤池反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺.pdf

本发明公开了一种蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺，先将有机污水进行固液分离，分离后的污水排入调节池进行调节混匀，调节后的污水通过布水器洒在蚯蚓生态滤池表层，经过蚯蚓生态滤池处理后的出水，调节C/N后进入反硝化生物滤池进行处理，反硝化生物滤池出水达到GB8978-1996的一级排放标准。本发明针对单一的塔式蚯蚓生态滤池和反硝化生物滤池在有机污水去除方面存在的不足，采用“生态”和“生物”相结合的组合处理方式，将塔式蚯蚓生态滤池和DNBF两种污水处理工艺有机结合起来，提供一种组合合理、处理效率高和运行费用低的有机污水处理工艺，出水可以稳定达到GB8978-1996的一级排放标准，并可应用于农业灌溉、景观用水。全程实现了生态化、低成本和无二次污染，并可实现资源化利用的要求。

1、  一种蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺，其特征在于先将有机污水进行固液分离，分离后的污水排入调节池进行调节混匀，污水调节后通过布水器洒在蚯蚓生态滤池表层，在经过蚯蚓生态滤池处理后出水，出水调节C/N后进入反硝化生物滤池进行处理，反硝化生物滤池出水达到GB8978-1996的一级排放标准。

2、  根据权利要求1所述的蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺，其特征在于所述的有机污水选自生活污水、养殖废水、屠宰污水、啤酒饮料污水或食品加工污水中的一种或几种。

3、  根据权利要求1所述的蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺，其特征在于所述的蚯蚓生态滤池为塔式蚯蚓生态滤池。

4、  根据权利要求3所述的蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺，其特征在于所述的蚯蚓生态滤池为三级塔式蚯蚓生态滤池，其中每级塔式蚯蚓生态滤池的填料，从底部至顶部依次填充鹅卵石、碎青石、细砂和人工土壤；每一级塔层高度为50cm～120cm。

5、  根据权利要求1、3或4所述的蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺，其特征在于蚯蚓生态滤池采用干湿交替方式运行，布水通过旋转式布水器完成，污水在蚯蚓生态滤池中的停留时间为0.5h～4h，塔式蚯蚓生态滤池的水力负荷为0.2～1.4m³/(m²·d)，干湿比为3∶1。

6、  根据权利要求1所述的蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺，其特征在于蚯蚓生态滤池出水调节C/N至4∶1～10∶1，调节C/N所采用的碳源选自甲醇、葡萄糖或乙酸钠中的一种或几种。

7、  根据权利要求1所述的蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺，其特征在于所述的反硝化生物滤池为上流式缺氧生物滤池，滤池的底部设有进液口，进液口之上依次为布水穿孔板、承托层、反冲洗曝气管和生物填料层，顶部设有出水口和溢流口，塔式蚯蚓生态滤池的出水口通过管道与反硝化生物滤池底部的进液口相连接。

8、  根据权利要求7所述的蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺，其特征在于所述的生物填料层中的填料为生物陶粒、石英砂、沸石、活性炭、聚苯乙烯、聚氯乙稀或聚丙烯。

9、  根据权利要求1或7所述的蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺，其特征在于反硝化生物滤池采用连续运行方式，污水在反硝化生物滤池中的停留时间为8h～14h，反硝化生物滤池的水力负荷为1.5～2.8m³/(m²·d)，滤速为10m/h～18m/h。

10、  根据权利要求1所述的蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺，其特征在于定期对反硝化生物滤池进行反冲洗，反冲洗水从反硝化生物滤池流出后与固液分离后的污水混合后一起进入塔式蚯蚓生态滤池再进行处理。

蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺
技术领域
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种塔式蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺。
背景技术
随着经济社会的快速发展，我国的水污染已从城市扩大到广大农村，面源污染日益严重。农村生活污水是面源污染的重要组成部分，由于污水处理设施建设的滞后，大量没有经过处理的生活污水直接排入沟渠、河流，最终进入湖泊等受纳水体，加剧了水环境的污染，特别是农村生活污水中富含氮磷，是引起水体富营养化的重要原因。因此为了实现对面源污染的有效控制，对农村生活污水进行收集处理已迫在眉睫。
国内外农村生活污水治理技术众多，但几乎都采用生物处理方法，这与生物方法相对物理、化学等方法能耗低、效率较高的特点密不可分。国内外生活污水的主要处理技术和工艺有：①高效藻类塘处理技术，包括好氧塘、兼性塘、厌氧塘、水生生物氧化塘和曝气塘等。②土地处理为主的技术，包括慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、人工湿地和地下渗滤等。③厌氧-兼氧无动力/有动力农村污水处理技术，以厌氧消化工艺为主体，利用生物膜、生物滤池等手段进行兼氧、好氧分解，辅以生物氧化塘做深度处理，通过多级自流、分段处理、逐级降解的形式处理农村生活污水。④组合工艺处理技术，单一的处理工艺通常很难满足排放要求，采用“生物”和“生态”相结合的组合处理方式，可达到较高的去除效果，形成具有显著优势的农村生活污水处理技术途径，因此组合工艺越来越受到重视。
南京大学自主研发的塔式蚯蚓生态滤池是一种高效的污水处理技术，具有良好的去除悬浮物、有机物、氨氮和总磷的效果，此外该技术还具有投资低、工艺简单、操作方便、占地面积小、维护和运行费用低、无剩余污泥产生等特点，但由于水力停留时间较短，存在NO₃^--N和NO₂^--N积累的现象。反硝化生物滤池(DNBF)是集生物降解、固液分离于一体的污水处理工艺，其高效、低耗、生物量大和在反硝化方面具有技术优势等特点使得DNBF在污水深度处理领域得到迅速推广，但其存在对进水悬浮物浓度要求较高、易堵塞和运行周期短等缺点。
发明内容
本发明的目的是针对单一的塔式蚯蚓生态滤池和反硝化生物滤池在污水去除方面存在的不足，将塔式蚯蚓生态滤池和DNBF两种污水处理工艺有机结合起来，提供一种组合合理、处理效果好、能耗低和运行费用低的有机污水处理工艺。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺，先将有机污水进行固液分离，分离后的污水排入调节池进行调节混匀，污水调节后通过布水器洒在蚯蚓生态滤池表层，在经过蚯蚓生态滤池处理后出水，出水调节C/N后进入反硝化生物滤池(DNBF)进行处理，反硝化生物滤池出水达到GB8978-1996的一级排放标准。布水器可以采用旋转式布水器，这样可以将污水均匀地洒在蚯蚓生态滤池表层。蚯蚓生态滤池中的污水在蚯蚓、微生物和植物的协同作用下能够去除废水中SS、COD、NH₄⁺-N和TP；反硝化生物滤池能够强化去除其中的NO₃^--N和NO₂^--N等。最终出水可应用于农业灌溉、景观用水等。
其中蚯蚓生态滤池为塔式蚯蚓生态滤池；反硝化生物滤池为缺氧型生物滤池；有机污水为生活污水、养殖废水、屠宰污水、啤酒饮料污水和食品加工污水中的一种或几种。
本发明首先将有机污水进行固液分离，固液分离后的污水和其它污水可以直接通过布水器进入蚯蚓生态滤池，也可以先一起进入调节池，经调节后的污水泵入塔式蚯蚓生态滤池。蚯蚓生态滤池根据蚯蚓具有提高土壤通气透水性能和促进有机物质的分解转化等生态学功能而设计，类似于垂直流人工湿地和土地快渗处理系统。蚯蚓生态滤池一般由3个塔层组成，即三级塔式蚯蚓生态滤池，每个塔层填料配置基本一致，从底部至顶部依次填充鹅卵石、碎青石、细砂和人工土壤；其中粒径25mm～40mm鹅卵石，8cm～10cm；粒径5mm～20mm碎青石，15cm～20cm；粒径0mm～2mm细砂，15cm～20cm；30cm～50cm人工土壤层；每一级塔层高度为50cm～120cm。采用的蚯蚓为大平2号，主要生活在土壤层，蚯蚓在土壤中的接种密度为4g～15g/L。第一级和第二级塔层下面布有均匀的出水孔，一级塔层的出水孔与第二级塔层表面之间和二级塔层的出水孔与第三级塔层表面之间均有20～30cm的空间，这样可以保证整个塔式滤池有两次以上的好氧-厌氧-层间滴落充氧的循环过程，使得污水的处理效率大幅提高。污水在塔式蚯蚓生态滤池中的水力停留时间为0.5～4小时，水力负荷控制在0.2～1.4m³/(m²·d)，干湿比为3∶1，对COD、NH₄⁺-N、TP和SS去除率分别在85％、95％、98％和90％以上。
经三级蚯蚓生态滤池处理后，NO₃^--N和NO₂^--N出现部分积累的现象，而有机物几乎已被完全降解，三级出水平均C/N比为0.65～0.89，欲进行深度处理，需在三级出水中添加碳源调节C/N比，一般调至4∶1～10∶1，碳源可以采用葡萄糖、乙酸钠或甲醇，以葡萄糖为外加碳源时最佳C/N比7∶1～10∶1。
调节C/N比后的三级出水，SS浓度较低，满足了DNBF对SS浓度要求较高的特点，从而可以缓解DNBF易堵塞、水头损失较大和运行周期短等缺点，延长其运行周期，减少反冲洗次数，同时DNBF可以有效去除蚯蚓生态滤池出水中的NO₃^--N和NO₂^--N。该DNBF由圆形有机玻璃柱加工而成，进水方式为上流式，滤池的底部设有进液口，进液口之上依次为布水穿孔板、承托层、反冲洗曝气管和生物填料层，顶部设有出水口和溢流口，塔式蚯蚓生态滤池的三级出水口通过管道与DNBF底部的进液口相连接。生物填料层的填料为生物陶粒，石英砂，沸石，活性炭，聚苯乙烯，聚氯乙稀或聚丙烯等。
污水在DNBF中的水力停留时间为8h～14h，水力负荷为1.5～2.8m³/(m²·d)，滤速为10m/h～18m/h。经DNBF处理后，TN、NO₃^--N和NO₂^--N去除率均在88％以上，出水稳定达到一级排放标准。
本工艺需定期对反硝化生物滤池进行反冲洗，反冲洗水从反硝化生物滤池流出后与原水(固液分离后的污水)混合后一起进入塔式蚯蚓生态滤池再进行处理。
蚯蚓生态滤池采用干湿交替方式运行，干湿比为3∶1；反硝化生物滤池为连续运行。
本发明工艺采用“生态”和“生物”相结合的组合处理方式，将两种污水处理方法进行有机结合，提供一种蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水的工艺，可对有机污水进行有效处理，塔式蚯蚓生态滤池用于去除污水大部分污染物，如COD、NH₄⁺-N、TP和SS等，反硝化生物滤池则用于去除污水中的NO₃^--N和NO₂^-N，二者之间相互协同不仅发挥了每种处理方法的最佳效果优势，而且还克服了两者的缺点，达到了高效率污水处理的目的。该工艺处理出水水质可以稳定达到GB8978-1996的一级排放标准，并可应用于农业灌溉、景观用水。全程实现了生态化、低成本和无二次污染，并可实现资源化利用的要求。
附图说明
图1是本发明的塔式蚯蚓生态滤池-反硝化生物滤池组合系统处理有机污水工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：太湖流域某村一座日处理量为20t的生活污水处理系统
将农户家化粪池上清液、厨余废水、洗衣废水和洗浴废水等各种污水由管道收集后固液分离，污水排入调节池进行调节混匀，调节后的污水通过布水器洒在蚯蚓生态滤池表层，进入塔式蚯蚓生态滤池进行处理，水力负荷控制在0.25m³/(m²·d)，干湿比3∶1，经过塔式蚯蚓生态滤池2h后对污水中COD、NH₄⁺-N、TP和SS去除率分别为92％、99％、99％和96％。三级滤池出水采用葡萄糖调节C/N比为8∶1，从底部进入DNBF滤池，以生物陶粒为滤料，水力负荷控制在1.7m³/(m²·d)，水力停留时间控制在8h，滤速控制在12m/h，DNBF段TN和NO₃^--N去除率分别为94％和98％，DNBF出水可达国家污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准。

实施例2：某小型养殖场一座日处理量为80t的猪场废水处理系统
某养殖场采用干湿分离收集方式清洗猪场，排放的废水主要来自猪舍的冲洗废水和猪尿。各个猪舍的废水通过沟渠流至化粪池，化粪池上清液泵入调节池进行调节混匀，出水通过布水器洒在蚯蚓生态滤池表层，进入塔式蚯蚓生态滤池进行处理。水力负荷控制在1m³/(m²·d)，经过塔式蚯蚓生态滤池4h后对污水中COD、NH₄⁺-N、TP和SS去除率分别为85％、92％、95％和90％。三级滤池出水采用甲醇调节C/N比为5∶1，从底部进入DNBF滤池，以沸石为滤料，水力负荷控制在4.2m³/(m²·d)，水力停留时间控制在10h，滤速控制在10m/h，DNBF段TN和NO₃^--N去除率分别为87％和88％。

实施例中采用的设备：
三级塔式蚯蚓生态滤池：由3个塔层组成，每个塔层填料配置基本一致，从底部至顶部依次填充：粒径25mm～40mm鹅卵石，8cm～10cm；粒径5mm～20mm碎青石，15cm～20cm；粒径0mm～2mm细砂，15cm～20cm；30cm～50cm人工土壤层。采用的蚯蚓为大平2号，主要生活在土壤层，蚯蚓在土壤中的接种密度为4g～15g/L。第一级和第二级塔层下面布有均匀的出水孔，一级塔层的出水孔与第二级塔层表面之间和二级塔层的出水孔与第三级塔层表面之间均有20～30cm的空间。
反硝化生物滤池：由圆形有机玻璃柱加工而成，进水方式为上流式，滤池的底部设有进液口，进液口之上依次为布水穿孔板、承托层、反冲洗曝气管和生物填料层，顶部设有出水口和溢流口，塔式蚯蚓生态滤池的三级出水口通过管道与DNBF底部的进液口相连接。生物填料层的填料即滤料。