申请日1999.04.01
公开(公告)日2000.10.11
IPC分类号C02F11/12
摘要
生态滤池集浓缩、干化、稳定化一体,同池同时进行。本技术利用高等植物根孔-微生物结合的方法组成活性复合滤池材料。污泥由根孔-滤饼进行浓缩,脱水和干化,经微生物长期分解达到稳定化。生态根孔可保持滤池高厚度过滤不堵塞。经生态滤池处理后,污泥的含水量从97—99%降到55—65%,污泥中的有机物分解55%以上。此技术操作简单,处理成本只有消化-压滤法的35—40%。占地面积比其他生态技术大为减少。生态滤池是绿地,设置卫生。
権利要求書
1一种用于污水处理厂污泥脱水和稳定化的生态技术。其特征是 (1)污泥脱水和稳定化同时进行。(2)利用高等水生植物的根 孔，在普通滤料的上部形成不堵塞的活滤层。(3)生态滤池可不 断地加活性污泥、消化污泥或生污泥。(4)污泥脱水后则形成新 的滤饼，滤层可加厚到1.6-2.0米，然后进一步干化，最后清除。 (5)污泥在滤池中累积堆放7-10年，从而达到稳定化。
2如1中所述的处理技术，生态滤池的结构是：最底部为塑料防渗 层和排水管，其上为50-70cm厚沙石滤料，最上是沉积和部分干 化的污泥层。在沙石滤料上种植芦苇或其他耐污水生植物，密度 为30-60株。芦苇的根茎与滤料/污泥之间形成根孔，可使水通过 并过滤。少量渗滤液用管道送回到污水处理厂进行处理或在生态 滤池附近用其他方法处理。
3如1中所述的处理技术，可处理活性污泥、消化污泥或生污泥。 污泥来源可以是城市污水处理厂，自来水厂藻渣，工业污水处理 厂，以生物颗粒为主的废浆，河湖疏浚污泥，或其他污泥。
4如1中所述的处理技术，生态滤池的一侧为污泥分配管或渠，该 管或渠高于沙石滤料表层2米以上，或高于滤料层0.5米并可以 向上提升。使用时，在沙石滤层上分散污泥，一次加污泥厚度为 0.03-0.10米，每年累积的已部分干化污泥为0.1-0.3米厚。在每 年一月日平均气温低于-8摄氏度的地方，可用搭建塑料大棚的 方法保持生态滤池的运行。
5如1中所述的处理技术，运行6至9年，污泥累积达1.8-2米后， 停止添加污泥。使污泥完全稳定化和进一步干化。此时，多雨地 区要加通风良好的遮雨棚。干化6个月，待污泥含水量降至55-65% 后整体清除。此时有机物有55-60%已被分解，可以用作肥料， 如重金属含量过高则可制砖。
说明书
污水处理厂污泥脱水和稳定化同时进行的一种生态技术
本发明属于环境工程技术领域的水、废水、污水或污泥的处理
(C02F11/02，C02F3/32)。
在我国，各种规模的污水处理厂正在大规模地修建。污水处理厂
把污染物从水相转移到固相，产生了大量的污泥。由于缺乏运行经
费和适合我国国情的技术，许多污水处理厂对污泥不做稳定化处理，
只进行絮凝和机械脱水，然后进行填埋处置。还有的污水处理厂用
极原始的方法进行处置，造成厂区臭气很大，并严重污染地下水。
根据《国家废物污染环境防治法》和《国家危险废物名录》，污水处
理厂污泥必须得到处理和处置。
目前有关污泥处理、处置的方法有以下几类：
1)脱水技术和装置。主要是在浓缩和加絮凝剂的基础上，用压
滤机进行压迫脱水或用离心机高速离心脱水。
2)污泥稳定化技术。主要有好氧氧化法，堆肥法，高温厌氧消
化法，中温厌氧消化法。
3)污泥焚烧技术。把已脱水的污泥在焚烧炉里加燃料焚烧成灰。
上述技术中，好氧氧化污泥稳定技术和焚烧技术成本非常昂贵，
在发达国家用得也还不多，我国近期不可能采用。我国大多采用污
泥的厂内厌氧消化技术，但绝大多数处理厂解决得不好，沼气产生
量低而不稳。这一方面是经济及技术研究条件限制，还有我国污泥
中无机物含量高，污泥成分变动大等客观原因。近年来进行了用污
泥制作堆肥及复合肥的研究。堆肥法效果较好，但因是在传统厂内
浓缩脱水高费用处理基础上进行，因此成本较高。
自我国专利恢复申请以来，已有不少有关污泥处理和利用的专利
申请(见本说明最后的附录)。其中脱水都是用机械方法进行，稳定
化有厌氧消化和堆肥法。对污泥进行脱水和稳定化同时处理的技术
还没有。用生态滤池这种结构和方法的也还没有。此发明属于我们
首创。
用生态技术处理污水成本低廉，比较适合现时我国的经济水平。
我国从八十年代初就开始研究，在土地处理，氧化塘，湿地处理方
面成果优良，已有定型的设计手册。但大多数水处理生态技术中由
于氧在水气界面的传输依靠天然方式，造成复氧速度很低，因此要
求很大的土地面积。而我国耕地十分短缺，限制了它的发展。
生态滤池是进行污泥脱水和稳定化的新型生态技术，它集浓缩、
干化、稳定化为一体。因为不涉及复氧，所以比其它生态技术占地
面积小;按长期运行保守计算，每亩滤池可日处理含水97%污泥2.5
吨，是670吨典型污水的产污泥量。它不污染地下水，无不良气味。
生态滤池技术的基本要点是利用高等植物根孔-好氧微生物-厌氧微
生物结合的方法组成一个活性复合滤池材料。含水97-99%的污泥间
歇但不断地加到芦苇-生态滤池上经滤饼过滤，水通过根孔导流和植
物吸收蒸腾而减少。污泥在生态滤池上不断堆高至1.8-2米，有机
物经好氧微生物初步分解，后在滤池中经厌氧微生物长期消化，成
团粒疏松的污泥可用于农林地作肥料。该技术在外型上与用于污水
处理的芦苇床有些相似，也同属生态技术，但处理目的，水流方向
和运行方式完全不同。
根据我们小型实验初步结果，污泥脱水和稳定化生态滤池技术具
有以下优点：
1.最显著优点是费用低。因为省去了浓缩池，消化池，脱水机房，
锅炉房，沼气柜和需长期占用的运泥车，污泥脱水生态滤池的基建
和运行费用很低。
2.维护需劳力少，根孔生态滤池在正常管理下可保证高厚度滤层
长期不堵塞。
3.比一般生态处理技术需土地面积少，许多中小型污水厂所在地
能接受。
4.污泥在滤池中堆放半年以后，其中有机物可降解50%，达到稳定
化。
5.设置卫生，基本无臭味，不滋生蚊蝇，不污染地下水。
6.适合我国大部分地区气候。
7.能适应污泥负荷大的变化。污泥能集中运输，使运费降低。
8.对污泥中寄生虫卵和病原菌杀灭作用好。对某些毒物具有一定
的脱毒作用。
9.生态滤池是绿地，景观良好。
本发明是一种廉价，卫生、安全的污泥脱水和稳定化技术。其技
术特征是利用高等植物根孔-好氧微生物-厌氧微生物结合的方法组
成一个活性复合滤池材料。污泥由根孔-滤饼进行浓缩，脱水和干化;
经好氧微生物初步分解，后在滤池中经厌氧微生物长期消化。根孔
生态滤池的基本构件是土、石、植物、微生物、少量水泥构件、水
泵等。高等植物用芦苇或其他水生植物。生态根孔具有神奇的功能，
在正常管理下可保持滤池长期不堵塞。由于有机物分解更充分，脱
水效果比压滤法更大，固体污泥经微生物长期分解，性质得到改善，
毒物进一步去除，可最终成为可施用于农林地的肥料。
技术应用市场分析
目前正是全国污水处理厂建设的高潮，预计在2010年以前将投
资1000亿元建设大中小型污水处理厂。污泥处理和处置已成为各城
市市政工程部门的老大难问题，他们有采用新技术的强烈愿望。污
泥处理部分约为总投资的40%，如果其中10%采用污泥脱水生态滤池
技术，按照基建节省50%费用，运行节省70%费用计算，共可节省基
建费20亿元，建成后，每年可节省运行费4亿元。污泥脱水生态滤
池在在运行方法上与污泥干化场相近。但它免除了干化场经常堵塞，
清理困难，卫生条件差和污泥没有稳定化等缺点。因此容易被污水
处理厂的管理人员和设计工程师接受和认可。技术应用市场巨大。
本发明的独特之处是：(1)利用高等水生植物的根孔，在普通
滤料的上部形成不堵塞的活滤层。(2)生态滤池可不断地加活性污
泥、消化污泥或生污泥。(3)污泥脱水后则形成新的滤饼，滤层可
加厚到1.8-2.0米，然后进一步干化，最后清除。(4)污泥在滤池中
累积堆放6-9年，从而达到稳定化。
实施例1：
在北京市中国科学院生态环境研究中心院内室外建8个实验性生态
滤池。每个滤池长2.0米，宽1.0米，深1.6米。池底有排水孔，滤
液排向下水道，池中填沙石至0.8米如图1。沙中种植芦苇，芦苇高
1米，密度为40-50株/平方米。实验时向池中加北京市某污水处理
厂初沉池混合污泥(生污泥和剩余污泥混合)。此污泥含水97%，固
体中有机物含量多次平均为41%。污泥加在滤池一角，污泥在沙石
滤层(后来即为干化污泥)上流动平铺。每星期加一次，每次加湿
污泥厚度为0.02-0.10米，每年累积的已部分干化污泥为0.1-0.3米
厚。停止污泥投加后不同时间，污泥在生态滤池中的处理变化结果
如表1：
成分含量 原污泥 48小时后 3个月后 7个月后
含水量(%) 97 80 70.8 46.5
固体中有机物量(%) 41 41 28.7 24.6
以固体中无机物总量不变计算，原来污泥中的有机物在3个月以后
已分解了42%，在7个月以后分解了53%。
实施例2：
申请者为北京北小河污水处理厂进行了用生态滤池进行污泥处理
的比较研究。北小河污水处理厂在北京亚运村北。它日处理生活污
水4万吨，采用活性污泥法工艺，日产生含水率97%的污泥150吨，
VSS占总SS的42%。原设计泥区包括浓缩池(2)，一级消化池(2)，
二级消化池(1)，脱水机房(1)，锅炉(1)，沼气柜(1)，输
泥管道，干化池(0.7公顷)，运泥车(2)。基建投资共1,600万
元，占地2.7公顷(40亩)。总运行费每年220万(包括工作人员
25名，絮凝剂6吨)。如改用根孔生态滤池，仅需要滤池5公顷(75
亩)，储泥池(300吨)一个，泵站2个，和输泥管道。基建投资600
万元，总运行费每年60万(工作人员7名)，主要是。已稳定的污
泥在秋天集中清除，运到农林地做肥料，利用社会运输力量进行。