CN103304029A - 一种处理农村分散式污水的人工土壤渗滤系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种处理农村分散式污水的人工土壤渗滤系统，是适用于分散式废水处理并进行处理水回用的土地处理装置。本发明中废水先经过沉淀池，然后流入人工土壤渗滤系统，通过系统中土壤的吸附作用、微生物的氧化还原作用和植物的吸收作用有效去除废水中的各项污染物。人工土壤渗滤系统的主要填料为红壤，同时掺加了渗透系数较高的河沙和比表面积大、孔隙发达、吸附能力好的碎砖块及海砺壳来改善系统的稳定性和处理效果，提高了氮、磷元素的去除效率。该装置具有结构简单、运行稳定、易维护管理等优点，处理水可直接进行回用，同时系统表层可种植景观植物，具有一定的景观效应。

Description

一种处理农村分散式污水的人工土壤渗滤系统

技术领域

本发明专利涉及一种农村分散式污水的人工土壤渗滤处理系统。属于水污染控制领域。

背景技术

我国共有60 多万个行政村、250 多万个自然村，居住生活着2 亿多农户、近8 亿人口，污水排放量巨大，其中大部分污水未经处理直接排入周边水体，对生态环境造成严重危害；同时在广大农村地区仍然有相当数量的小型牲畜养殖场，这些分散式养殖场的废水只经过简单的厌氧发酵便就地排放，对当地的空气、水体和土壤环境造成了严重的污染。

农村分散式废水具有排放量小、排放分散、氮磷等营养成分含量高、冲击负荷大等特点。由于农村经济落后，农村的分散式污水处理亟需一种低投资、能耗少、操作管理要求低且具有稳定高效的污染物去除效率的污水处理技术。

土壤渗滤系统作为一种符合上述条件的污水处理系统目前已在农村得到了广泛应用，但其氮磷去除效率低、占地面积大且容易堵塞的缺点阻碍了该系统的进一步推广，因此，研究和开发氮磷去除能力高、占地面积小、运行稳定的新型人工土壤渗滤系统，已成为有效解决农村分散式废水污染问题的必然途径。

发明内容

本发明专利的主要目的在于提供一种能够实现农村分散式污水有效处理的人工土壤渗滤系统。

本发明专利主要通过以下技术方案实现：本处理系统包括沉淀池和人工土壤渗滤系统。沉淀池为预处理部分，人工土壤渗滤系统为核心处理设施。人工土壤渗滤系统长宽比为3:1～1:1，深度≥80cm，土壤层由红壤和河沙按体积比1：1比例混合，同时掺加沿海地区特有的海砺壳， 支撑层由碎砖块和砾石构成，支撑层可同时作为集水区与集水井相连，支撑层高度不超过20cm。掺加河沙可有效改善系统的渗透性能，降低系统堵塞的可能性。废水通过布水管均匀进入填料层，在红壤、海砺壳等的吸附作用以及氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）的氧化作用下，废水中的磷酸盐、氨氮等污染物被有效去除。集水区与集水井之间设有反冲洗管，可防止集水区管道堵塞，保证水流通畅。集水井内水位高度可通过液位计进行控制，创造饱和区和非饱和区从而改善系统的脱氮效果，当降低出水水位高度即系统非饱和区增加到一定程度时，系统底部可进行复氧，有利于好氧微生物进行硝化作用；当提高出水水位高度即增加饱和区高度时，厌氧区增加，有利于厌氧微生物进行反硝化作用。另外，系统中植物不仅具有一定的景观效应，还可以吸附部分氮磷并进行根系泌氧，提高土壤层上部溶解氧含量，有利于根系微生物的代谢活动。

本发明专利的辅助部分：

（1）布水管：为保证人工土壤渗滤系统布水均匀，根据系统尺寸布设一定数量的布水管，布水管底部开小孔，采用尼龙纱布包裹，防止堵塞。布水管的合理设置可减少水力死区，充分利用系统土壤层，延长填料层有效运行时间。

（2）集水区：为保证人工土壤渗滤系统集水均匀，减少系统内的水力死区，在系统底部设置集水区，集水区内填充粒径均匀的大块砾石及碎砖块，处理后的废水在集水区内被均匀收集而后通过出水管进入集水井。集水区的设置可保证系统内良好的水力流态，并防止系统末端出现雍水现象。

（3）集水井：为调节系统内水位高度，创造饱和区和非饱和区，设置集水井并安装液位计对出水高度进行控制。集水井的设置可改善系统复氧环境，提高系统脱氮效果。

（4）溢流设施：为了防止雨季时暴雨对系统的冲击，在人工土壤渗滤系统池壁设置有溢流管，当暴雨导致水力负荷过大时，污水可直接从溢流管流走，以保护本污水处理系统免受冲击。

（5）材料选用：在试验和实际生产中，可以根据具体情况选定相应的材质：实验室小试规模可选用有机玻璃或PVC板材等材料，中试或更大规模可采用钢混结构或砖混结构等。

本发明的优点主要包括：

（1）系统不易堵塞。尼龙纱布可有效防止布水管堵塞；红壤虽然渗透性能差，但可通过添加河沙以及海砺壳进行改善；底部增加的反冲洗管更进一步保证了土壤层内良好的水力流态。

（2）磷素去除效率高。红壤中有较高含量的铁、铝元素，海砺壳中有较高含量的钙元素，均有利于污水当中磷素的吸附沉淀去除。

（3）氮素去除效果好。通过调节出水水位高度可在填料层中创造饱和区和非饱和区：非饱和区多时，有利于系统内硝化作用的进行；饱和区多时，有利于系统内反硝化作用的进行，废水中氮素最终转化为氮气排出系统。

附图说明

图1是处理农村分散式污水的人工土壤渗滤系统的剖面图。

图2是处理农村分散式污水的人工土壤渗滤系统的平面图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，沉淀池1出水由出水泵2通过出水管1-1进入人工土壤渗滤系统3，通过布水管3-1均匀布水，污水经土壤层3-2处理后进入集水区3-3，最终通过出水管3-4流入集水井4，处理水通过出水泵4-1泵出系统进行回用。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式在集水区3-3和集水井4之间的管道上安装有反冲洗管道3-5，定期用高压水进行反冲洗，保证出水管3-4通畅。

具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式在集水井4内设置有液位计4-2，通过改变出水高度在系统内创造饱和层和非饱和层，有利于微生物的氧化还原作用，提高系统的氮素去除率。

实施实例1：

采用该人工土壤渗滤系统处理模拟猪场沼液，系统长宽高分别为2.5、2.5和1.0 m，反冲洗频率为1 次/月，集水井出水高度设为最低即土壤层完全处于非饱和状态。运行时间从2011年5月到10月，180天内进水氨氮、总氮、总磷和COD的平均浓度分别为929.30±60.14、984.59±65.22、85.01±6.12、1644.62±192.74 mg/L，三种常见于畜禽废水中的抗生素磺胺二甲基嘧啶（SM2）、土霉素（OTC）和环丙沙星（CIP）投加浓度均为40 μg/L，水力负荷为1 cm/d。

经过180天的运行，COD、氨氮、总氮和总磷的去除率分别为90.2%±4.1%、94.5%±1.7%、57.9%±6.2%和96.7%±1.3%；SM2、OTC和CIP的去除率分别达95%、99%和99%以上。实验结果显示人工土壤渗滤系统对高浓度猪场沼液有较好的去除效果，同时还能很好的去除废水中的抗生素等污染物。

Claims (5)

1.一种处理农村分散式污水的人工土壤渗滤系统，其特征在于：调节池（1）出水由出水泵（2）通过出水管（1-1）进入人工土壤渗滤系统（3），通过布水管（3-1）进入布水区均匀布水，污水经过土壤层（3-2）后汇集在集水区（3-3），集水区（3-3）与集水井（4）相连，处理水通过集水井（4）内潜水泵（4-1）泵出回用。

2.根据权利要求1所述的一种处理农村分散式污水的人工土壤渗滤系统，其特征在于集水井（4）内水位高度可通过液位计（4-2）进行调节，创造饱和层和非饱和层。

3.根据权利要求1所述的一种处理农村分散式污水的人工土壤渗滤系统，其特征在于集水区（3-3）和集水井（4）之间设有反冲洗管（3-5），可防止集水区（3-3）出水管（3-4）堵塞。

4.根据权利要求1所述的一种处理农村分散式污水的人工土壤渗滤系统，其特征在于它的土壤层（3-2）由红壤和河沙按1：1比例混合，从而改善土壤渗透性能，同时掺加沿海地区特有的海砺壳，提高系统的除磷效能。

5.根据权利要求1所述的一种处理农村分散式污水的人工土壤渗滤系统，其特征在于它设有溢流管（3-6），当受到暴雨及高水力负荷冲击时，系统可利用溢流管降低受冲击程度。

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