李兆華

第十七講 蚯蚓生物濾池構(gòu)建

1. 概述

2. 結(jié)構(gòu)與種類

3. 設(shè)計(jì)事項(xiàng)

4. 施工事項(xiàng)

5. 造價(jià)

6. 管理

1.1 簡(jiǎn)介

——蚯蚓生物濾池是法國(guó)和智利新開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)針對(duì)生活污水和有機(jī)廢水的生物處理技術(shù)。1995年法國(guó)開(kāi)發(fā)了地球上第一座采用蚯蚓濾池的生活污水處理項(xiàng)目。

——蚯蚓生物濾池是根據(jù)蚯蚓具有提高土壤通氣透水性能和促進(jìn)有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化等生態(tài)功能而設(shè)計(jì)，是一種通過(guò)濾料截留及蚯蚓和微生物分解利用污水、污泥中的有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生態(tài)型污水污泥同步處理技術(shù)。蚯蚓生物濾池凈化污水機(jī)制主要包括物理、化學(xué)和生物三重協(xié)同作用。

——蚯蚓生物濾床中的微生物以污水中膠體態(tài)和溶解性有機(jī)物為食料而生存繁殖，并在載體或填料顆粒表面形成生物膜；蚯蚓以濾床中的生物膜作為營(yíng)養(yǎng)源，經(jīng)吸收消化和分解利用實(shí)現(xiàn)污泥的減量化和穩(wěn)定化。

——蚯蚓在濾池生物處理系統(tǒng)中與微生物存在著協(xié)同共生的作用，蚯蚓糞對(duì)微生物的生長(zhǎng)和繁殖也提供了良好的生存基質(zhì)。在覓食過(guò)程中蚯蚓上下運(yùn)動(dòng)，對(duì)填料起到了疏松作用，使之保持良好的通氣環(huán)境，有利于污染物的進(jìn)一步降解。

1.2優(yōu)點(diǎn)

——前處理簡(jiǎn)單，剩余污泥少，能耗低，是一項(xiàng)沒(méi)有二次污染的自然生態(tài)處理技術(shù)。

——工藝簡(jiǎn)單，處理流程很短，不需要設(shè)初沉池、二沉池和曝氣池等，建設(shè)費(fèi)用低。

——處理效果好，并且不產(chǎn)生臭味。

——運(yùn)行管理簡(jiǎn)便，費(fèi)用很低。

——規(guī)模靈活，大到城市集中污水處理，小到一家一戶單體蚯蚓濾池。

——可應(yīng)用于城市生活污水，食品工業(yè)及農(nóng)業(yè)等排放的有機(jī)廢水的處理。

1.3 缺點(diǎn)

——蚯蚓是陸生動(dòng)物，對(duì)設(shè)施的透氣功能要求比較嚴(yán)格。

——不能處理有毒有害廢水。

——蚯蚓生物濾池脫氮除磷功能在實(shí)際應(yīng)用中這兩種功能并不一定能滿足環(huán)境保護(hù)的需要，而且比國(guó)外的研究出來(lái)的脫氮除磷結(jié)果要低。

——冬季蚯蚓濾池對(duì)污染物的去除效果較差。

1.4 適用范圍

蚯蚓生物濾池可以應(yīng)用于冬季無(wú)冰的農(nóng)村地區(qū)。由于技術(shù)的中國(guó)本土化還有一些技術(shù)障礙，可先試驗(yàn)，再應(yīng)用。

2. 種類和結(jié)構(gòu)

——兩段式蚯蚓強(qiáng)化快速滲濾系統(tǒng)。是介于污水土地處理工藝與生物濾池工藝間的一種新型污水處理工藝，繼承了傳統(tǒng)土地處理成本低廉、運(yùn)行管理簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)人工強(qiáng)化措施，加入生物濾池的技術(shù)元素，從而解決了原系統(tǒng)所具有的處理能力低和系統(tǒng)堵塞的問(wèn)題。

——厭氧水解—高負(fù)荷生物濾池和蚯蚓生態(tài)濾池組合工藝。組合工藝合理發(fā)揮了厭氧水解—高負(fù)荷生物濾池和蚯蚓生態(tài)濾池各單元的工藝優(yōu)勢(shì)，對(duì)城市河流污水及其污泥進(jìn)行了同步高效、節(jié)能的生態(tài)型處理，具有“生態(tài)平衡”和“環(huán)境友好”的顯著特色。

3. 設(shè)計(jì)事項(xiàng)

3.1前處理技術(shù)

農(nóng)村生活污水排放具有日變化系數(shù)較大、水質(zhì)波動(dòng)明顯的特點(diǎn), 需要設(shè)計(jì)組合工藝, 以使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、高效。

——提高系統(tǒng)的表面水力負(fù)荷。單級(jí)蚯蚓生態(tài)濾池的表面水力負(fù)荷較低, 有利于污染物的去除, 但這同時(shí)帶來(lái)系統(tǒng)占地面積較大的問(wèn)題。

——優(yōu)化配置工程水力負(fù)荷, 因水力負(fù)荷過(guò)大或配置不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致壅水。

——自動(dòng)控制。在保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的前提下, 應(yīng)設(shè)計(jì)采用人工和自動(dòng)控制相結(jié)合的運(yùn)行方案。

3.2　濾池結(jié)構(gòu)

——采用人工土來(lái)改善土壤的滲透性及蚯蚓和微生物的作用環(huán)境。

——在散水層下面鋪墊多層不同粒徑的細(xì)砂、碎石、鵝卵石, 其粒徑結(jié)構(gòu)從上往下依次加大, 形成一種多層過(guò)渡結(jié)構(gòu), 能夠?qū)⑽鬯械念w粒有機(jī)物分散于多個(gè)砂、土層內(nèi)及其界面上, 同時(shí)確保水流通暢。

——在散水層中增設(shè)布水管, 形成表層、內(nèi)部雙層布水。內(nèi)層布水是在散水層增設(shè)PVC管材的布水管, 布水管周?chē)怯煤铣衫w維織物包裹的青石子。纖維織物外層即是特殊配制的土壤填料。

3.3 濾料

——具有較高的比表面積; 質(zhì)輕圓滑，大小均勻適中。

——具備一定的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。

—— 最好能就地取材，價(jià)格低廉。

——有機(jī)濾料主要包括粗細(xì)木屑、谷殼、樹(shù)皮、泥炭、棉籽殼、鋸末等。有機(jī)填料富含有機(jī)質(zhì)，適宜蚯蚓生存，但由于其持水能力較高和通風(fēng)條件較差，導(dǎo)致有機(jī)負(fù)荷和水力負(fù)荷難以進(jìn)一步提高。

——無(wú)機(jī)濾料主要包括石英砂、陶粒、沸石、火山巖、氣塊磚、鋼渣、煤渣等。無(wú)機(jī)填料對(duì)高負(fù)荷的污水抗沖擊能力較強(qiáng)，對(duì)氮、磷的吸附性更強(qiáng)，但可能對(duì)蚯蚓的損傷較大。

4.施工事項(xiàng)

4.1 濾料

濾料采用石英砂，木屑及一些有機(jī)物。石英砂大的直徑為20-

40 毫米,小的直徑為6-14毫米。有機(jī)層作為蚯蚓在濾池中生存的最上面一層，木屑可作為有機(jī)補(bǔ)充物。這些濾料具有空隙率大，比表面積高，質(zhì)地耐腐，并且適合就地取材等條件。

4.2 蚓種

正常情況下，蚯蚓生物濾池中的蚯蚓種群密度隨污水的有機(jī)物質(zhì)（蚯蚓的食物）的量而變化。當(dāng)進(jìn)水中的有機(jī)物的量穩(wěn)定時(shí)，蚯蚓的中群量也相對(duì)穩(wěn)定。但在第一次引入蚯蚓時(shí)，密度不應(yīng)低于3000 條/平方米，運(yùn)行一定時(shí)間后，蚯蚓種群密度將自動(dòng)調(diào)節(jié)到合適的水平。一般不需要另外添加蚯蚓。正常情況下，不需要另外給蚯蚓添加食物，其食物是污水中的有機(jī)質(zhì)。

4.3 濾池

濾池與普通生物濾池土建相同，為自然通風(fēng)。排水系統(tǒng)位于濾床的底部，其作用是收集和排出處理后的廢水，以及保證濾床通風(fēng)等。

4.4 濾層

濾料是生物膜賴以生存的載體，是有機(jī)污染物被分解的功能區(qū)域，還起著截留懸浮物質(zhì)的作用。而在蚯蚓生物濾池中由于蚯蚓的引入，這些功能主要在蚯蚓分解處理層完成。因此，蚯蚓分解處理層濾料的選擇，厚度等對(duì)污水處理的能力和效率尤為重要。蚯蚓分解處理層下面的中間層能補(bǔ)充蚯蚓分解處理層的消耗，承托層也有少量生物膜形成，對(duì)污水處理起進(jìn)一步凈化作用。

5. 造價(jià)

——蚯蚓濾池造價(jià)300-1200元/平方米，比活性污泥法造價(jià)低近50%。

——運(yùn)行費(fèi)用與人工濕地相當(dāng)，如果蚯蚓能夠商品化，還會(huì)產(chǎn)生一定的收益。

6. 管理

——定期檢查蚯蚓成活情況和密度，如密度低于3000天/平方米，應(yīng)予以補(bǔ)苗；

——控制表面水力負(fù)荷，每平方米濾池每日處理不超過(guò)5噸污水，保持蚯蚓生物濾池有最大處理能力和最佳處理效果。

——保持濾池自然通風(fēng)，取代傳統(tǒng)污水處理中的曝氣池。

主講教師李兆華編后語(yǔ): 由于篇幅和文體所限，所引用的參考文獻(xiàn)沒(méi)做對(duì)應(yīng)標(biāo)注，本人對(duì)各位的辛勤勞動(dòng)深表謝忱，并放棄此講座之知識(shí)產(chǎn)權(quán)，歡迎公益?zhèn)鞑?。但如果您不希望自己的成果出現(xiàn)在講座中，懇請(qǐng)及時(shí)聯(lián)絡(luò)，以便修訂，多謝！