一种处理生活污水的塔式蚯蚓生态滤池技术领域本发明涉及生活污水的处理，具体地说，是用塔式蚯蚓生态滤池结合人工湿地的组 合工艺处理村镇相对集中型居民区产生的生活污水、径流污染。背景技术推进农村水污染防治，保障供水安全，是建设社会主义新农村的重要举措。2005年，建设部组织对全国部分村庄调査显示：96%的村庄没有排水沟渠和污水处理系统；同时，随着旅游及房地产业在我国的发展,大批旅游景点、疗养院、别墅、居民区兴建 起来。但是这些设施在解决了供水问题之后，由于种种原因未能将其下水道与市政排水系 统相连接,大量生活污水排入附近的水体，造成湖泊富营养化问题日益严重,甚至威胁到 水源地的安全。因此,必须采取工程措施来解决此类水污染问题。目前村镇污水处理存在如下问题：（l)技术上，满足污水量较大的分散式处理工艺 较少。目前村镇现有的排污系统，以混流式为主，即所有污水全部汇入同一管道网，生 活污水和工厂废水与雨水等合管道汇集，这造成水质水量变化比较大，传统的土地处理系统难以满足技术上的要求；（2)实际应用中，村镇经济力量薄弱，不仅缺乏可靠的资金来源，而且缺乏污水处理专业人员。因此，污水处理应充分考虑造价低、运行费用少、低能耗或无能耗、运行管理简单,维护方便的工艺，此类成熟工艺较少；（3)针对饮用 水源保护和湖泊富营养化治理的要求，需要开发针对村镇污水的高效脱氮工艺。近年来， 农业生产、生活本身造成的水源污染问题一一硝酸盐污染逐渐引起重视。硝酸盐污染是 由于氮肥过量使用和粪水管理不善造成的。预防水资源免受硝酸盐污染已成为农业环保 工作中需要优先考虑的问题。目前高效脱氮的分散式污水处理技术很少；（4)村镇居住 点产生的降雨径流污染需要有效控制，而目前这方面技术基本为空白。在中国目前很 多地区，菜地就在房前屋后，家禽养殖也离河道不远。雨季雨水径流容易造成菜地、家 禽养殖的氮磷直接流入河道，加剧水体富营养化。将居民点附近的携带营养物质雨水径 流所加以适当处理，对控制当地水体富营养化具有重要意义。这些问题如果不从技术上加以解决和熟化，必将影响到村镇污水治理进程，必然影响到重点流域富营养化治理的进程。 发明内容一种处理生活污水的塔式蚯蚓生态滤池一人工湿地组合工艺，它包括下列步骤：步骤1.污水经管网收集，先进入水解酸化池稳定并调节水量，水解酸化池为一埋 地池，然后通过扬程为5m以上的潜水电泵将污水抽上配水池；步骤2.通过强化布水措施，将水解酸化池的生活污水布入塔式蚯弼l生态滤池，污 水在塔式蚯蚓生态滤池内进行有机污染物（COD)、总氮（TN)、氮氮（NH4+-N)、总磷 (TP)以及病源微生物的去除；步骤3.步骤2的尾水和经收集的降雨径流进入人工湿地进行强化处理。人工湿地 可以营造的水环境景观，出水可作中水回用。上述的处理生活污水的塔式蚯蚓生态滤池一人工湿地组合工艺，所述步骤1的水解 酸化池为一有进出口和检査口的埋地池，结构如图1所示。酸化池设有砖混结构的挡板， 以防止发生短流，出水通过潜水电泵投配到塔式蚯蚓生态滤池上方的高位配水槽中。上述的处理生活污水的塔式蚯蚓生态滤池一人工湿地组合工艺，所述步骤2的塔式 蚯蚓生态滤池优选的是采用模块化结构、梯度塔层设计、多级单元串联处理的方式的i荅 式蚯蚓生态滤池，结构见图2所示，每一层塔为一个处理单元，可以是方形、矩形或圆 形，多层塔层可以采取楼梯型或回转型模式组合，增加了光照面积，有助于滤池填料表 面植物生长，强化其根部对污水中污染物质的吸附转化及其根部泌氧作用。污水经过每 一单元的吸附、转化后，流入下一单元进行净化。多单元串联处理设计大大提高了系统 的去污能力。上述的处理生活污水的塔式蚯蚓生态滤池一人工湿地组合工艺，所述步骤2的塔式 蚯蚓生态滤池每一层填料设置基本一致，填料上层是由当地适宜壤土中添加木屑或稻壳等含碳丰富有机物、细砂（壤土、木屑或稻壳、细砂按6: 2: 1〜9: 3: 1的体积比混合）的人工土组成。该层由于有蚯蚓活动所以称之为蚯蚓床，蚯蚓床的厚度一般为30~40cm;中间层由细砂、3〜20mm碎石分层填充，厚度分别为10〜15cm。这样一方面依托细砂和碎石的巨大表面积形成生物膜继续对污水中的污染物质进行吸附、降解， 另一方面由于较大的渗透系数可以保证整个系统的水力负荷；下层由粒径10〜50mm、 厚度为10〜15cm的卵石组成，起到承托和排水的作用。蚯蚓床中投放一定数量、种类 的蚯蚓，蚯蚓密度为8g〜12g(蚯蚓)/(L填料)。蚓种分为表层种和深层种，表层种为大平 2号蚯蚓，投放在3〜7cm深度内；深层种为威廉环毛蚯蚓，投放在蚯蚓床15〜20cm深 度处。蚯蚓能加速构建高效的污水一土地生态系统，实现污染物的有效转化。上述的处理生活污水的塔式蚯蚓生态滤池—人工湿地组合工艺，所述步骤2的塔式 蚯蚓生态滤池，在每一级处理单元，表面布水的同时，为增加布水均匀性，在人工土中 设有内层布水管。在布水管的主进水管上安装有球门阀，通过阀门控制来调节两布水管 水量分配。每一级表层布水管为单排孔的PVC布水管，布水孔的直径为8mm〜12mm， 相连布水孔的间距为20〜35mm;内层布水管为双排孔的PVC布水管，布水孔的直径为 6mm〜12mm，相连布水孔的间距为15〜25mm，内层布水管的埋设深度为人工土内25〜 30cm处，材质为PVC管材；内层布水管周围是用土工布包裹的的青石子，土工布外层 即是人工土层。污水从布水管出来时，首先经过青石子上的生物膜净化；然后通过纤维 织物和经人工土渗滤层的毛管浸润作用，缓慢的扩散入周围土壤。上述的处理生活污水的塔式蚯蚓生态滤池—人工湿地组合工艺，所述步骤2的塔式 蚯蚓生态滤池，所述的每一级处理单元的滤池采取砖抹结构，用二四墙砌筑，池体内抹 20mm防水砂浆，池底采取钢筋混凝土预制件结构；高位配水槽的槽底采取预制件结构， 预制件边缘超出墙体5mm。上述的处理生活污水的塔式蚯蚓生态滤池一人工湿地组合工艺，所述步骤2的塔式 蚯蚓生态滤池，污水从水解酸化池进入高位配水槽时采取跌水曝气技术强化进水中溶解 氧DO含量。跌水级数可采用1~3级，每级跌水高度为0.5m。污水经潜水泵抽取投放入 高位配水槽时，即放置竖缝型跌水挡板以使污水冲击挡板后均匀分布，这样能达到较好 的充氧效果；设计单宽流量为20~50m3/(m2'h)。高位配水槽出水经球门阀与下一级布水 管接通。上述的处理生活污水的塔式蚯蚓生态滤池一人工湿地组合工艺，所述步骤2的塔式 蚯蚓生态滤池，每一级表层布水采取淋水装置，以提高一级处理单元和二级处理单元出 水中的DO含量，即采用穿孔管布水，孔眼直径可采用6~12mm，孔眼流速为1.5~2.5m/s， 安装高度为0.3~0.6m。上述的处理生活污水的塔式蚯蚓生态滤池一人工湿地组合工艺，所述步骤2的塔式蚯蚓生态滤池，在系统的底层增加了排水系统，将深度处理后的污水通过排水系统排出， 从而增大系统处理污水能力。排水系统设置在滤池底部的集水管采用波纹排水管，管材 为4〃，PVC材质；排水管的间距为0.7m左右，集水管周围，由鹅卵石组成的隔离层， 能防止渗滤层土壤堵塞集水管影响排水。该层填料为卵石层，为粒径不小于20mm且不 大于50mm的卵石所填充；排水管坡度为0.5。/。，卵石压实系数为0.9，并不得破坏PVC 导渗管。•上述的处理生活污水的塔式蚯蚓生态滤池一人工湿地组合工艺，所述步骤2的塔式 蚯蚓生态滤池，使用定时器来控制潜水泵电源开关。将配水时间与系统落干时间比控制 在1 : 3〜1 : 5的范围内，将配水周期定为1天，可实现蚯蚓生态功能的最大化，实现 反硝化好氧一缺氧环境的实现。为了营造不同的湿地景观以及不同的水力负荷，上述的处理生活污水的塔式蚯顿生 态滤池一人工湿地组合工艺，所述的步骤3设计了两种人工湿地系统， 一种是表面流人 工湿地， 一种是潜流型人工湿地。表面流人工湿地可以作为水环境景观一部分，且工程 建设简单，水力负荷较高；潜流型人工湿地去除污染物质效率较高，可以种植陆生花卉 和辨切花卉。这两种湿地可以因地制宜选择。上述的处理生活污水的塔式蚯蚓生态滤池一人工湿地组合工艺，所述的表面流人工 湿地结构见图3，它是进水部分采用矩形堰配水。采用矩形平顶堰配水，在配水过程中 同时起到曝气作用。湿地上层为填料床， 一般高度为25〜45cm，填料为砂、细石，粒径 达0.1〜0.5cm，超高10cm。下部10~15cm填充粒径达3〜5 cm的碎青石，以强化磷元素 的去除；上部10〜15cm为自由水面。池底坡度设计值一般为1%。池底防水设计：首先铺设10〜20cm厚的粘土层，夯实并找平，同时具有倾向出水 端的1%的坡度；然后铺设2mm厚强化塑料薄膜；为防止碎石填料将防渗膜刺破，在 防渗膜上部铺设lcm左右厚细砂。出水区采用穿孔管集水设计，然后通过三通接出湿地外墙，外接垂直出水管。上述的处理生活污水的塔式蚯蚓生态滤池一人工湿地组合工艺，所述的潜流人工湿 地设计结构见图4，潜流人工湿地主体分为进水区、处理区和出水区三部分，所述的潜 流人工湿地处理区有效深度为0.6~0.8m，湿地填料深度0.6m，上层覆土深度0.2m,超 高10cm，湿地总深度为0.9~lm，进水区和出水区宽度均为40〜60cm，选择直径l〜5cm的碎石做填料，建议使用建 筑用青石子，粒径d-l〜1.5cm，填料空隙率为n-0.35。表层铺设15cm厚土壤层，为 保持湿地中水流的推流状态，须满足长宽比>3。池底坡度设计值为1%。池底防水设计：首先铺设10〜20cm厚的粘土层，夯实并找平，同时具有倾向出水 端的1%的坡度；然后铺设2mm厚强化塑料薄膜；为防止碎石填料将防渗膜刺破，在 防渗膜上部铺设lcm厚细砂。本发明的处理生活污水的塔式蚯蚓生态滤池一人工湿地组合工艺最突出的效果是： (1)水力负荷较高，组合工艺的表面水力负荷可达lm3/(m2'd); (2)，在较高表面水力 负荷条件下，系统的总氮去除率达到80%以上；CODCr、 BOD5、 TN、 TP、 SS、病源微 生物的去除率均在90%以上。处理生活污水时出水达到国家污水综合排放标准GB8978 —1996—级标准，达至lj《中华人民共和国建设部部标准生活杂用水水质标准(CJ 25.1-89), 完全可以达到中水回用的目的；（3)解决了居住区径流污染严重的难题。将径流引入人 工湿地处理系统中，有效削减了径流中氮、磷污染负荷，去除率在35~50%。附图说明图l为水解酸化池结构示意图，其中：l为进水管；2为检査口； 3为安全管；4为砖混挡板；5为潜水泵。图2为塔式蚯衂生态滤池系统装置示意图，其中：6为水解酸化池；7为高位配水 槽；8为表面布水管；9为蚯顿床；10为旁通阀；ll为内层布水管；12为砂石层；13 为卵石层。图3为表面流人工湿地结构示意图，其中：14为进水管；15为布水槽；16为布水 堰墙；17为穿孔集水管；18为出水管；19为填料床；20为自由水面。图4为潜流型人工湿地结构示意图，其中：21为进水管；22为布水槽；23为布水 堰墙；24为布水区；25为土壤层；26为集水区；27为填料层；28为穿孔集水管；29 为出水管。图5为本发明的塔式蚯蚓生态滤池+人工湿地组合工艺的流程示意图。具体实施方式实施例一：日处理能力为12t的塔式蚯蚓生态滤池一人工湿地组合系统示范工程。 设计处理水量：Q=12t/d。水解酸化池埋于地下，整体采取砖抹结构。

酸化池长5米，宽3米，有效深度为1.2m，超高0.3m，总深度为1.5m，为地下一 层，顶板面标高为-O.OO，板厚20mm。进水管嵌入位置距池墙基部高度25cm，与池墙夹 角成40。向下。出水通过潜水电泵投配到塔式蚯蚓生态滤池上方的高位配水槽中。管口 下沿与池墙内壁齐。嵌入口用细石混凝土填塞密实。

塔式蚯蚓生态滤池部分总占地面积为45 m2，整体结构采取砖混结构。

高位配水槽内侧尺寸4.5X3Xlm,底板为预制件结构，其四周伸出侧壁5mm;放 置2级竖缝型跌水挡板以达到的充氧效果，单宽流量为25m3/(m2-h)。

滤池一级单元总体积13.5m3 ，表面积A= 13.5m2。取长为4.5m,宽为3m，高为 lm,超高0.2m。池底设有1%坡度；

滤池二级单元总体积13.5m3 ，表面积A=13.5 m2。取长为4.5m，宽为3m，高为 lm,超高0.2m。池底设有1%坡度；

滤池三级单元总体积18m3 ，表面积A- 15m2。取长为4.5m，宽为4m，高为lm, 超高0.2m。池底设有1%坡度；

表面流人工湿地占地400m2，墙体采取砖砌结构：

该湿地由两组同样规模的湿地并联组成，每组包括两块同样规模湿地。正常状态下， 四块湿地同时运行。故障或者检修时一组停止运行，另一组正常工作。

每块湿地的尺寸为LXWXH=5000X800X40 cm。 '采用矩形平顶堰配水，堰高为29cm，堰宽25cm。出水区：采用穿孔管集水，然后 通过三通接出湿地外墙，外接垂直出水管；主体处理区设计：湿地填料床高度为30cm， 超高10cm。下部15cm填充d=3〜5 cm的碎青石，空隙率为n=0.35，上部15 cm为自 由水面。池底坡度设计值为1%。

池底防水设计：首先铺设15cm厚的粘土层，夯实并找平，同时具有倾向出水端的 1%的坡度；然后铺设2mm厚强化塑料薄膜；为防止碎石填料将防渗膜刺破，在防渗膜 上部铺设lcm厚细砂。

该人工湿地对滤池尾水和雨水作深度处理，并且根据当地环境特点设计水环境景观。

实施例二：日处理能力为9t的塔式蚯蚓生态滤池一人工湿地组合系统示范工程。 设计处理水量：Q = 9t/d。水解酸化池安装采取地埋式，池体采取砖抹结构。

水解酸化池有效深度为1.2m，超高0.3m，总深度为1.5m;长H=4m，宽L=2m; 池子安装采取地埋式，顶板面标高为-O.OO，板厚20mm。进水管嵌入位置距池墙基部高 度30cm，与池墙夹角成30。向下。出水通过潜水电泵投配到塔式蚯蚓生态滤池上方的高 位配水槽中。嵌入口用细石混凝土填塞密实。池子安装采取地埋式，池体采取砖抹结构。

塔式蚯顿生态滤池部分总占地面积为38 m2:

高位配水槽内侧尺寸3X1.5Xlm,底板为预制件结构，其四周伸出侧壁5mm;

滤池一级单元总体积10.5m3 ，表面积A= 10.5m2。取长为3.5m，宽为3m，高为 lm,超高0.2m。池底设有1%坡度；

滤池二级单元总体积10.5m3 ，表面积A=10.5 m2。取长为3.5m，宽为3m，高为 lm，超高0.2m。池底设有1%坡度；

滤池三级单元总体积14m3 ，表面积A- 14m2。取长为4m，宽为3.5m，高为lm， 超高0.2111。池底设有1%坡度；

处理水量为10t/d的潜流型人工湿地的设计：

该湿地由两组同样规模的湿地并联组成，每组包括两块同样规模湿地。正常状态下， 四块湿地同时运行。故障或者检修时一组停止运行，另一组正常工作。

处理水量为10t/d，系统的面积As-255m2，长1^10m，宽W=25.5m。将湿地平 均分为4格，则单格尺寸为L=25.5m， W=2.5m， D=0.6m。

该工湿地对滤池尾水作深度处理，并且种植陆生花卉和鲜切花卉。

实施例三：日处理能力为12t的塔式蚯蚓生态滤池一人工湿地组合系统的污染物去除效 果测试。

在环境温度为25'C时，进行了组合工艺系统总体去除污染能力测试，试验条件为： 塔式蚯蚓生态滤池表面水力负荷为0.8m/d，干湿投配比为4: 1;表面流人工湿地水力负 荷为0.5m/d，结果如下：

项目 CODCr B0D5 TN NH4+-N TP

管网末端浓度mg/L 353 242 30.7 23.2 3.72

系统出水浓度mg/L 14 4.9 3.99 2.09 0.037

去除效率（％) 96 98 87 91 99塔式蚯蚓生态滤池在运行中自然水力停留时间为175分钟左右；系统总氮去除能力 有了较大幅度的提高，为87%，说明系统的反硝化能力得到很好的强化；系统的其他物 质去除率均在90%以上，表现了很好的去除效果。

该出水达到国家污水综合排放标准GB8978—1996 —级标准，并符合2008年1月1 日起实施的《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》；达到 《中华人民共和国建设部部标准生活杂用水水质标准（CJ 25.1-89)，完全可以达到中水

回用的目的。

实施例四：日处理能力为9t的塔式蚯蚓生态滤池系统一人工湿地组合系统的污染物去除 效果测试。

在环境温度为1(TC时，进行了组合工艺系统总体去除污染能力测试，试验条件为： 塔式蚯顿生态滤池表面水力负荷为0.72m/d，干湿投配比为4: 1;表面流人工湿地水力负 荷为0.41m/d，结果如下：

统的总氮去除仍然保持在88%;系统的其他物质去除率均在90%以上，表现了很好的

去除效果。

该出水达到国家污水综合排放标准GB8978 — 1996 —级标准，并符合2008年1月1 日起实施的《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》；达到 《中华人民共和国建设部部标准生活杂用水水质标准（CJ 25.1-89)，完全可以达到中水

回用的目的；

实施例五：进水水质监测

当环境温度为22。C进水水质为：CODCr(mg/L) 600mg/L， BOD5(mg/L) 500mg/L， TN(mg/L)59mg/L， NH4+-N(mg/L) 44 mg/L,TP(mg/L)8 mg/L, SS(mg/L) 420mg/L时，日处理能力为10t/d的组合工艺系统的总氮去除仍然保持在88X;系统的其他物质去除率均

在90%以上，表现了很好的去除效果。说明该组合工艺完全可以满足村镇分散污水的水

质波动要求。

实施例六：通过改造当地排水系统，将携带大量营养物质的雨水引入人工湿地。

对设计处理能力为12t/d的组合工艺系统的排水管道进行改造，实行雨污分流，将 雨水通过暗渠直接引入人工湿地处理。8月份的一场112cm的降雨中，人工湿地实际表 面负荷可达1.2 m3/(m2 • d),对居民点附近的地表径流有明显的截污效果：COD的去除率 为60%左右，TN的去除率为40〜50%， TP的去除率为45〜50%，同时出水符合国家 污水综合排放标准GB8978 — 1996 —级标准。说明该组合工艺充分发挥人工湿地的水力 负荷较高的特点，能有效的削减地表径流中的N、 P浓度；同时也表明人工湿地设计可 以满足农业杂排水的处理需要。