申請(qǐng)日2013.10.25

　　公開(kāi)(公告)日2014.01.15

　　IPC分類號(hào)C02F11/02; C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明公開(kāi)了一種廢水處理和污泥減量穩(wěn)定化的裝置及其廢水處理方法，屬于污水處理的設(shè)備及方法領(lǐng)域。它包括淹沒(méi)式生物填料床和蚯蚓生態(tài)濾池，所述的淹沒(méi)式生物填料床通過(guò)支撐架承接在所述的蚯蚓生態(tài)濾池的上方，淹沒(méi)式生物填料床的底部設(shè)置有上層污泥集聚區(qū)，上層污泥集聚區(qū)的底部設(shè)置有一號(hào)排泥閥;所述蚯蚓生態(tài)濾池位于所述上層污泥集聚區(qū)的正下方，蚯蚓生態(tài)濾池的底部設(shè)置有下層污泥集聚區(qū)，下層污泥集聚區(qū)的底部設(shè)置有二號(hào)排泥閥。本發(fā)明提出的廢水處理和污泥減量化裝置及其廢水處理方法，構(gòu)造淹沒(méi)式生物填料床和蚯蚓生態(tài)濾池兩級(jí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行污水的交替運(yùn)行，在低運(yùn)行成本前提下實(shí)現(xiàn)了廢水中有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的高效去除。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種廢水處理和污泥減量穩(wěn)定化的裝置，其特征在于，它包括淹沒(méi)式生物填料床(4) 和蚯蚓生態(tài)濾池(15)，所述的淹沒(méi)式生物填料床(4)通過(guò)支撐架(21)承接在所述的蚯蚓 生態(tài)濾池(15)的上方，淹沒(méi)式生物填料床(4)的底部設(shè)置有上層污泥集聚區(qū)(12)，上層 污泥集聚區(qū)(12)的底部設(shè)置有一號(hào)排泥閥(13);所述蚯蚓生態(tài)濾池(15)位于所述上層污 泥集聚區(qū)(12)的正下方，蚯蚓生態(tài)濾池(15)的底部設(shè)置有下層污泥集聚區(qū)(19)，下層污 泥集聚區(qū)(19)的底部設(shè)置有二號(hào)排泥閥(20);

　　所述淹沒(méi)式生物填料床(4)的上部設(shè)置有導(dǎo)流板(2)，淹沒(méi)式生物填料床(4)的外圍 設(shè)置有沉淀區(qū)(7)，所述沉淀區(qū)(7)與導(dǎo)流板(2)之間設(shè)置有回流泵(10)，沉淀區(qū)(7) 底部與所述上層污泥集聚區(qū)(12)連通;所述的淹沒(méi)式生物填料床(4)包括嵌設(shè)在淹沒(méi)式生 物填料床(4)內(nèi)部起支撐作用的水平層狀支架(5)，懸掛式填料(6)懸掛于支架(5)上， 淹沒(méi)式生物填料床(4)的頂部中心設(shè)置有旋轉(zhuǎn)電機(jī)(3)，所述支架(5)可在所述旋轉(zhuǎn)電機(jī) (3)的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)下在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，支架(5)的底部設(shè)置有與鼓風(fēng)機(jī)(8)相連接的曝氣擴(kuò) 散器(9);所述的蚯蚓生態(tài)濾池(15)內(nèi)的濾料自上而下為蚯蚓生態(tài)濾池濾料(17)和鵝卵 石(18)，蚯蚓生態(tài)濾池(15)的濾料下方為下層污泥集聚區(qū)(19);

　　它還包括連通管(11)和布水管(14)，所述的布水管(14)位于所述的上層污泥集聚區(qū) (12)和所述的蚯蚓生態(tài)濾池(15)之間，所述的連通管(11)的上端接入所述的沉淀區(qū)(7)， 下端與布水管(14)的進(jìn)水口相連。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢水處理和污泥減量穩(wěn)定化的裝置，其特征在于，該裝置 還包括進(jìn)水管(1)和出水管(22)，所述的進(jìn)水管(1)設(shè)置在淹沒(méi)式生物填料床(4)上端， 所述的出水管(22)設(shè)置在所述的蚯蚓生態(tài)濾池(15)的濾料底部。

　　3.一種廢水處理和污泥減量穩(wěn)定化的裝置的廢水處理方法，其步驟為：

　　(1)搭建權(quán)利要求2所述的裝置，關(guān)閉一號(hào)排泥閥(13)和二號(hào)排泥閥(20)，污水通 過(guò)進(jìn)水管(1)沿導(dǎo)流板(2)進(jìn)入淹沒(méi)式生物填料床(4)內(nèi)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(3)帶動(dòng)支架(5) 轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)利用鼓風(fēng)機(jī)(8)通過(guò)曝氣擴(kuò)散器(9)對(duì)污水充氧;

　　(2)曝氣后的污水溢流進(jìn)入沉淀區(qū)(7)，經(jīng)沉淀后的污水通過(guò)連通管(11)流入布水管 (14)，同時(shí)一部分沉淀區(qū)(7)污水通過(guò)回流泵(10)沿導(dǎo)流板(2)再次進(jìn)入淹沒(méi)式生物填 料床(4)，污水進(jìn)入蚯蚓生態(tài)濾池(15)進(jìn)一步處理，處理后的污水通過(guò)出水管(22)排出;

　　(3)沉淀區(qū)(7)產(chǎn)生的污泥在上層污泥集聚區(qū)(12)匯集，開(kāi)啟一號(hào)排泥閥(13)，污 泥排入蚯蚓生態(tài)濾池(15)表面，污泥經(jīng)蚯蚓生態(tài)濾池(15)處理后匯集到下層污泥集聚區(qū) (19)，最終處理后的污泥由二號(hào)排泥閥(20)排出。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種廢水處理和污泥減量穩(wěn)定化的裝置的廢水處理方法，其特 征在于，進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷為1～6g COD/m2·d，進(jìn)水流速為0.8～6.2L/min，淹沒(méi)式生物填料床 (4)中懸掛填料的支架(5)旋轉(zhuǎn)速率為2～5圈/min，淹沒(méi)式生物填料床(4)內(nèi)溶解氧濃 度范圍是4.0～5.0mg/L，回流泵(10)的污水回流量占進(jìn)水量的比例為50%～100%。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種廢水處理和污泥減量穩(wěn)定化的裝置的廢水處理方法， 其特征在于，所述裝置的水力停留時(shí)間為0.5～1.5h，排泥周期為7～15天，蚯蚓添加密度： 每升填料添加10.0～15.0g蚯蚓。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種廢水處理和污泥減量穩(wěn)定化的裝置及其廢水處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于污水處理的設(shè)備及方法領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種結(jié)合淹沒(méi)式生物填料床 和蚯蚓生態(tài)濾池的廢水處理和污泥減量穩(wěn)定化的裝置及其廢水處理方法。

　　背景技術(shù)

　　近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，生活小區(qū)和畜牧業(yè)養(yǎng)殖廠數(shù)量激增，由此產(chǎn)生大量 的生活和畜禽養(yǎng)殖廢水，給賴以生存的環(huán)境帶來(lái)了一定的負(fù)面影響，例如導(dǎo)致水體生態(tài)系統(tǒng) 多樣性的急劇下降和頻現(xiàn)的河湖富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題，因此急需構(gòu)建適合單獨(dú)生活區(qū)或畜禽養(yǎng)殖 污水特點(diǎn)的廢水處理系統(tǒng)。如何高效去除其中的有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)成為科研工作者面臨的一 項(xiàng)重要課題。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的小型污水處理工藝，按照處理方式的不同分為兩類：一種是 傳統(tǒng)的污水處理方式，包括A/O工藝、生物接觸氧化法等，這類工藝出水穩(wěn)定、基建費(fèi)用低、 占地面積小，但運(yùn)行費(fèi)用偏高，操作管理復(fù)雜;第二種是土地處理方法，例如人工濕地、生 物塘等，出水效果好、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低，但缺點(diǎn)是占地面積大，基建費(fèi)用相對(duì)較 高。

　　在污水處理運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥，污泥中存在的重金屬、病原菌以及有機(jī) 污染物，對(duì)人類的生產(chǎn)生活帶來(lái)危害。傳統(tǒng)的污泥處理處置方式有填埋、土地利用和焚燒， 上述方法簡(jiǎn)便易行，但填埋選址或運(yùn)行不當(dāng)會(huì)污染地下水環(huán)境，土地利用會(huì)對(duì)周圍的土地產(chǎn) 生環(huán)境擾動(dòng)，焚燒成本過(guò)高;文獻(xiàn)中報(bào)道的新技術(shù)有利用微生物、超聲波或者電離輻射處置 污泥，上述技術(shù)對(duì)污泥的減量化和無(wú)害化起到一定作用，但是運(yùn)行成本過(guò)高，有些技術(shù)還處 于探索階段。

　　研制管理簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低，對(duì)廢水和污泥高效處理的一體化系統(tǒng)勢(shì)在必行。曝氣生物 濾池和蚯蚓生態(tài)濾池是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的污水處理工藝，與普通活性污泥法相比兩工藝具有 有機(jī)負(fù)荷高、占地面積小、投資省和不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹等優(yōu)點(diǎn)，后一技術(shù)還可通過(guò)微生物和 蚯蚓的協(xié)同作用，在污水處理同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥的減量化和穩(wěn)定化。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)， 已有利用曝氣生物濾池處理污水的技術(shù)如中國(guó)發(fā)明專利(公開(kāi)號(hào)CN102963981A)提供了一 種一體化曝氣生物濾池深度脫氮的方法，整個(gè)裝置由進(jìn)水系統(tǒng)、一體化曝氣生物濾池、碳源 投加系統(tǒng)和反沖洗系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)對(duì)污水中的氨氮和總氮有較高的去除率;中國(guó)發(fā)明專利： 一種用于污水深度處理回用的方法(公開(kāi)號(hào)CN103172216A)，采用的曝氣生物濾池的生化裝 置由進(jìn)水管、反洗進(jìn)水管、反洗進(jìn)氣管、曝氣管、反洗排水管、出水管、布水器、承托填料、 陶瓷濾料、池體和濾板構(gòu)成。對(duì)蚯蚓生物濾池的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)發(fā)明專利(公開(kāi)號(hào) CN102674555A)涉及一種木質(zhì)填料蚯蚓生物濾池及其處理村鎮(zhèn)剩余污泥的方法，來(lái)自生物反 應(yīng)池后的二次沉淀中的剩余污泥進(jìn)入污泥調(diào)節(jié)池中稀釋后，由蠕動(dòng)泵泵入錐形布水器，均勻 分布后，進(jìn)入濾床反應(yīng)器，經(jīng)赤子愛(ài)勝蚓攝食消化和微生物分解等作用，實(shí)現(xiàn)剩余污泥的減 量化和穩(wěn)定化處理;生活污水的微生物-蚯蚓生態(tài)濾池水處理系統(tǒng)(中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)號(hào) CN1320568A)由格柵、曝氣沉砂池、微生物-蚯蚓濾池和布水裝置組成，此裝置能在生產(chǎn)性 條件下長(zhǎng)期連續(xù)工作不會(huì)發(fā)生堵塞，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，剩余污泥產(chǎn)生量少。

　　上述兩種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在以下局限和不足：

　　1.曝氣生物濾池長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后污水中的懸浮固體易堵塞濾料造成水頭損失和去除率下 降，需定期反沖洗保證正常運(yùn)行，管理復(fù)雜且運(yùn)行成本較高，同時(shí)污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污 泥減量化和無(wú)害化效果不明顯;

　　2.單一蚯蚓生態(tài)濾池對(duì)污水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)特別是總氮去除率較低，影響出水水質(zhì);

　　3.曝氣生物濾池或蚯蚓生態(tài)濾池與其它技術(shù)的組合工藝存在運(yùn)行成本偏高，有些占地面 積大，同時(shí)集成技術(shù)只針對(duì)污水或者污泥，未能對(duì)兩者都高效處理。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　1.要解決的技術(shù)問(wèn)題

　　針對(duì)各種現(xiàn)有的生活或畜禽養(yǎng)殖廢水小型處理系統(tǒng)不能兼具運(yùn)行成本低廉、污水和污泥 高效處理的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種廢水處理和污泥減量穩(wěn)定化的裝置及其廢水處理方法， 充分發(fā)揮填料和蚯蚓協(xié)同作用機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用省、高效去除污水中有機(jī) 物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及減少污泥危害的目的。

　　2.技術(shù)方案

　　本發(fā)明的原理：利用淹沒(méi)式生物濾池和蚯蚓生態(tài)濾池濾料上的微生物功能菌和蚯蚓的共 同作用去除污水中的有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，配以合適的運(yùn)行工藝達(dá)到對(duì)濾料高效利用的目的; 同時(shí)借助蚯蚓行為及自身生命活動(dòng)特征，提升污水處理效果的同時(shí)對(duì)污泥減量穩(wěn)定化發(fā)揮重 要作用。

　　本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

　　一種廢水處理和污泥減量穩(wěn)定化的裝置，它包括淹沒(méi)式生物填料床和蚯蚓生態(tài)濾池，所 述的淹沒(méi)式生物填料床通過(guò)支撐架承接在所述的蚯蚓生態(tài)濾池的上方，淹沒(méi)式生物填料床的 底部設(shè)置有上層污泥集聚區(qū)，上層污泥集聚區(qū)的底部設(shè)置有一號(hào)排泥閥;所述蚯蚓生態(tài)濾池 位于所述上層污泥集聚區(qū)的正下方，蚯蚓生態(tài)濾池的底部設(shè)置有下層污泥集聚區(qū)，下層污泥 集聚區(qū)的底部設(shè)置有二號(hào)排泥閥;

　　所述淹沒(méi)式生物填料床的上部設(shè)置有導(dǎo)流板，淹沒(méi)式生物填料床的外圍設(shè)置有沉淀區(qū)， 所述沉淀區(qū)與導(dǎo)流板之間設(shè)置有回流泵，沉淀區(qū)底部與所述上層污泥集聚區(qū)連通;所述的淹 沒(méi)式生物填料床包括嵌設(shè)在淹沒(méi)式生物填料床內(nèi)部起支撐作用的水平層狀支架，懸掛式填料 懸掛于支架上，淹沒(méi)式生物填料床的頂部中心設(shè)置有旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述支架可在所述旋轉(zhuǎn)電機(jī) 的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)下在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，支架的底部設(shè)置有與鼓風(fēng)機(jī)相連接的曝氣擴(kuò)散器;所述的蚯 蚓生態(tài)濾池內(nèi)的濾料自上而下為蚯蚓生態(tài)濾池濾料和鵝卵石，蚯蚓生態(tài)濾池的濾料下方為下 層污泥集聚區(qū);

　　它還包括連通管和布水管，所述的布水管位于所述的上層污泥集聚區(qū)和所述的蚯蚓生態(tài) 濾池之間，所述的連通管的上端接入所述的沉淀區(qū)，下端與布水管的進(jìn)水口相連。

　　優(yōu)選地，該裝置還包括進(jìn)水管和出水管，所述的進(jìn)水管設(shè)置在淹沒(méi)式生物填料床上端， 所述的出水管設(shè)置在所述的蚯蚓生態(tài)濾池的濾料底部。

　　一種廢水處理和污泥減量穩(wěn)定化的裝置的廢水處理方法，其步驟為：

　　(1)搭建所述的裝置，關(guān)閉一號(hào)排泥閥和二號(hào)排泥閥，污水通過(guò)進(jìn)水管沿導(dǎo)流板進(jìn)入淹 沒(méi)式生物填料床內(nèi)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)支架轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)利用鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)曝氣擴(kuò)散器對(duì)污水充氧;

　　(2)曝氣后的污水溢流進(jìn)入沉淀區(qū)，經(jīng)沉淀后的污水通過(guò)連通管流入布水管，同時(shí)一部 分沉淀區(qū)污水通過(guò)回流泵沿導(dǎo)流板再次進(jìn)入淹沒(méi)式生物填料床，污水進(jìn)入蚯蚓生態(tài)濾池進(jìn)一 步處理，處理后的污水通過(guò)出水管排出;

　　(3)沉淀區(qū)產(chǎn)生的污泥在上層污泥集聚區(qū)匯集，開(kāi)啟一號(hào)排泥閥，污泥排入蚯蚓生態(tài)濾 池表面，污泥經(jīng)蚯蚓生態(tài)濾池處理后匯集到下層污泥集聚區(qū)，最終處理后的污泥由二號(hào)排泥 閥排出。

　　優(yōu)選地，進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷為1～6g COD/m2·d，進(jìn)水流速為0.8～6.2L/min，淹沒(méi)式生物填 料床中懸掛填料的支架旋轉(zhuǎn)速率為2～5圈/min，淹沒(méi)式生物填料床內(nèi)溶解氧濃度范圍是4.0～ 5.0mg/L，回流泵的污水回流量占進(jìn)水量的比例為50%～100%。

　　優(yōu)選地，所述裝置的水力停留時(shí)間為0.5～1.5h，排泥周期為7～15天，蚯蚓添加密度： 每升填料添加10.0～15.0g蚯蚓。

　　3.有益效果

　　相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

　　(1)本發(fā)明提出的廢水處理和污泥減量化裝置及其廢水處理方法，構(gòu)造淹沒(méi)式生物填料 床和蚯蚓生態(tài)濾池兩級(jí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行污水的交替運(yùn)行，在低運(yùn)行成本前提下實(shí)現(xiàn)了廢水中有機(jī) 物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的高效去除;

　　(2)本發(fā)明的裝置和方法利用污水回流補(bǔ)充了進(jìn)水中的碳源，增加了污水與填料接觸反 應(yīng)的時(shí)間，上述措施保證了足夠的碳源進(jìn)行反硝化脫氮，使得廢水中的總氮得到更加充分的 處理;

　　(3)本發(fā)明設(shè)置了上下兩層裝置，并在上、下兩層裝置的下方分別設(shè)置了污泥集聚區(qū)， 定期排泥，使得淹沒(méi)式生物填料床產(chǎn)生的污泥能被下層蚯蚓生態(tài)濾池中蚯蚓利用，強(qiáng)化了污 泥處理能力，增強(qiáng)了污泥減量化和穩(wěn)定化效果;

　　(4)本發(fā)明所提供的一種廢水處理和污泥減量穩(wěn)定化裝置的廢水處理方法，無(wú)需設(shè)置反 沖洗設(shè)備和專門污泥處理構(gòu)筑物，基建成本和運(yùn)行成本低，克服了普通曝氣生物濾池長(zhǎng)時(shí)間 運(yùn)行后因水頭損失造成去除率下降的問(wèn)題，尤其適合小型居住區(qū)生活污水和小規(guī)模畜禽養(yǎng)殖 污水處理，具有較大的市場(chǎng)前景和推廣應(yīng)用價(jià)值。