CN106587379A - 一种应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法 - Google Patents

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Abstract

一种应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法，包括以下步骤：(1)挖掘渗滤床体，在渗滤床体四周用混凝土夯实后，铺设一层高密度聚乙烯膜；(2)在渗滤床体底部铺设集水管，在集水管周围铺设砾石；(3)在砾石上方铺设人工土壤层；(4)在人工土壤层上方铺设厌氧槽，在厌氧槽内填满卵石与膨胀珍珠岩散料混合物；(5)在厌氧槽正上方铺设散水管；(6)在人工土壤层上方铺设耕作土壤；(7)在耕作土壤表面铺设秸秆，在秸秆上方铺设无纺布覆盖，用于污水处理的土壤渗滤床体构筑完成。本发明构筑的应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体，不受季节影响，应用范围广泛，尤其适用于寒冷地区，经处理后获得出水水质满足景观地表水环境质量标准。

Description

一种应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法
技术领域：
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法。
背景技术：
污水地下渗滤系统是一种小型的污水自然净化系统。污水地下渗滤处理的工艺过程是：首先，将污水有控制地投配到具有一定构造、具有良好扩散性能的土层中；接着，污水在土壤毛细管浸润和土壤渗滤作用下向周围作四维扩散运动；最后，污水在物理/化学/植物/微生物的联合作用下得以净化，出水经集水管收集后回用。地下渗滤系统具有处理出水水质好、投资少、管理简单、装置位于地下不破坏景观以及没有臭味等优点，已成为国内外日益重视的污水处理方法。
微生物硝化-反硝化作用是地下渗滤系统脱氮的主要途径。其中，脱氮微生物的生长发育是极其复杂的生物化学反应，这类反应要在一定温度范围内进行，因此在微生物生长繁殖的影响因子中，温度是重要的影响因素。温度对微生物作用分直接和间接作用两种，直接作用为影响微生物生长速率酶的活性、细胞组成和对营养物质需求；间接作用主要是影响溶质的溶解性、离子转运、细胞渗透压等，这些因素将直接影响污水处理效果。其中，硝化反应适宜温度是20～35℃，15℃时反应速率降低，5℃以下反应完全停止；反硝化过程适宜温度是20～40℃，低于15℃时反硝化菌的增殖效率降低，代谢速率也降低。所以，在低温条件下微生物多处于休眠或失活状态，可生化性降低甚至停止。
经过多年的攻克研究，污水地下渗滤工艺已经在结构、工艺、运行参数等方面的优化和调整取得了显著的进展，地下渗滤技术已成为处理农村面源型分散污水的首选技术模式。然而，在我国高纬度地区，由于冬季气温低，土壤基质床体渗滤区的微生物活性会急剧下降，导致地下渗滤系统处理效果较差。
发明内容：
本发明的目的是提供一种应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法。该方法实施后能一定程度提高土壤中微生物活性，保持系统稳定，有效解决地下渗滤系统冬季运行处理效果差问题。同时具有普遍适用性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法，包括以下步骤：
(1)挖掘渗滤床体，在渗滤床体四周用混凝土夯实后，铺设一层高密度聚乙烯膜；其中，所述渗滤床体深度为1.5～2.0m；
(2)在渗滤床体底部铺设集水管，并在集水管周围铺设砾石，砾石铺设厚度为0.15～0.25m；
(3)在砾石上方铺设人工土壤层，铺设厚度为0.8～1.0m，人工土壤层铺设后，撒水浸润；其中，所述人工土壤层为聚氨酯泡沫和草甸棕壤的混合物；
(4)在人工土壤层上方铺设厌氧槽，在厌氧槽内填满卵石与膨胀珍珠岩散料的混合物；
(5)在厌氧槽正上方铺设散水管；
(6)在人工土壤层上方铺设耕作土壤层，耕作土壤层铺设厚度为0.55～0.75m；其中：所述的耕作土壤层为粉煤灰和草甸棕壤的混合物；
(7)在耕作土壤层表面铺设秸秆，在秸秆上方铺设无纺布覆盖，用于污水处理的土壤渗滤床体构筑完成；其中：所述秸秆的厚度为0.15～0.25m。
所述的步骤(1)中，混凝土由粘土和膨胀珍珠岩散料，按体积比(3～4)∶1混合而成。
所述的步骤(1)中，高密度聚乙烯膜铺设的作用为防止污染地下水源。
所述的步骤(2)中，集水管外径为150～250mm，铺设坡度为3～5％，集水管铺设前，在侧壁进行均匀打孔，孔径为5～15mm，孔间距为10～30cm。
所述的步骤(2)中，砾石粒径为4～8mm。
所述的步骤(3)中，人工土壤层撒水浸润时间为22～26h；人工土壤层由聚氨酯泡沫和草甸棕壤，按体积比1∶(3～3.5)混合而成，所述的聚氨酯泡沫预先用水浸泡至湿润状态。
所述的步骤(4)中，厌氧槽铺设坡度为3～5％，断面为梯形，上边长400～500mm，下边长200～300mm，高度200～300mm。
所述的步骤(4)中，卵石与膨胀珍珠岩散料，按体积比1∶(1～1.5)混合。
所述的步骤(4)中，卵石粒径为4～8mm，所述的膨胀珍珠岩散料为三级散料。
所述的步骤(5)中，散水管外径为150～250mm，铺设坡度为3～5％，且与厌氧槽倾斜方向一致，散水管铺设前，在侧壁进行均匀打孔，孔径为5～15mm，孔间距为10～30cm，散水管圆心与厌氧槽断面下边垂直距离为100～200mm。
所述的步骤(6)中，粉煤灰和草甸棕壤，按体积比为(8～10)∶1进行混合。
所述的步骤(6)中，受低温影响，耕作土壤层表面形成冻土层，所述冻土层的厚度随温度变化而变化。
所述的步骤(5)中，保证散水管铺设在冻土层以下。
生活污水经散水管无动力条件下进入地下渗滤床体，处理后的出水由集水管收集，取样并分析进出水水质。
本发明的有益效果：
1.本发明构筑的应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体，不受季节影响，应用范围广泛，尤其适用于寒冷地区。
2.土壤渗滤床体中以粉煤灰混合后的耕种土壤和砾石与膨胀珍珠岩混料为主要处理填充媒介，投资少、管理简单、装置位于地下不破坏景观，没有臭味，出水水质满足景观《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类标准。
3.冬季表面铺设的无纺布保温的同时可以保水节水，并可以重复使用。
4.土壤覆盖秸秆后，形成的微环境可增强内部物质和能量流动，提高微生物活性；同时可提高土壤有机质含量，有利于提高农作物产量，并且秸秆来源广，部分腐烂秸秆可用于肥料。
5.土壤中的混合添加物：粉煤灰的施用可一定程度改良土壤提高农作物产量，兼具有来源广、费用低的优点；聚氨酯泡沫可以提高土壤孔隙率，防止土壤堵塞同时具有耐腐蚀性、来源广、价格低的优点。二者都较为经济适用。
6.寒冷地区污水处理的土壤渗滤工艺，可根据地域特点及施工环境，灵活调整散水管和床体深度。
附图说明：
图1为本发明的土壤渗滤床结构的剖面示意图；
其中，1：秸秆，2：耕作土壤层，2-1：冻土层，3：人工土壤层，4：集水管，5：砾石，6：高密度聚乙烯膜，7：厌氧槽，8：散水管，9：冻土层分界线，10：无纺布。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1～3中所用砾石粒径为4～8mm；卵石粒径为4～8mm；
实施例1～3构筑的土壤渗滤床结构的剖面示意图，如图1所示。
实施例1
一种应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法，包括以下步骤：
(1)挖掘渗滤床体，渗滤床体深度为1.5m，在渗滤床体四周用混凝土夯实后，铺设一层高密度聚乙烯膜6，用于防止污染地下水源；其中，混凝土由粘土和膨胀珍珠岩散料，按体积比3∶1制备而成；
(2)在渗滤床体底部铺设预先在侧壁进行均匀打孔的集水管4，其中，打孔孔径为5mm，孔间距为10cm，集水管4铺设坡度为3％，集水管4外径为150mm，并在集水管4周围铺设砾石5，砾石5铺设厚度为0.15m；
(3)在砾石5上方铺设人工土壤层3，铺设厚度为0.8m，铺设完成后，撒水浸润22h；其中，人工土壤层3为聚氨酯泡沫和草甸棕壤，按体积比1∶3混合而成，聚氨酯泡沫预先用水浸泡至湿润状态；
(4)在人工土壤层3上方铺设厌氧槽7，厌氧槽7铺设坡度为3％，断面为梯形，上边长400mm，下边长200mm，高度200mm，在厌氧槽7内填满卵石与膨胀珍珠岩三级散料，按体积比1∶1混合的混合物；
(5)在厌氧槽7正上方铺设侧壁预先均匀打孔的散水管8，打孔孔径为5mm，孔间距为10cm，散水管8外径为150mm，铺设坡度为3％，且与厌氧槽7倾斜方向一致，散水管8圆心与厌氧槽7断面下边垂直距离为100mm；
(6)在人工土壤层3上方铺设耕作土壤层2，耕作土壤层2铺设厚度为0.55m；其中：耕作土壤层2为粉煤灰和草甸棕壤，按体积比为8∶1进行混合的混合物，在地表栽种草本植物，受低温影响，耕作土壤层2的冻土层分界线9上方形成冻土层2-1，需保证步骤(5)中的散水管8铺设在冻土层2-1以下；
(7)在耕作土壤层2表面铺设秸秆1，秸秆1的厚度为0.15m，在秸秆1上方铺设无纺布10覆盖，用于污水处理的土壤渗滤床体构筑完成。
农村生活污水经散水管8无动力条件下进入地下渗滤床体，散水管8和集水管4均位于冻土层2-1以下，处理出水由集水管4收集。分析进出水水质的COD、BOD、SS、TN、TP的去除率分别为54％、60％、40％、35％、30％，满足景观《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类标准。
实施例2
一种应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法，包括以下步骤：
(1)挖掘渗滤床体，渗滤床体深度为1.8m，在渗滤床体四周用混凝土夯实后，铺设一层高密度聚乙烯膜6，用于防止污染地下水源；其中，混凝土由粘土和膨胀珍珠岩散料，按体积比3∶1制备而成；
(2)在渗滤床体底部铺设预先在侧壁进行均匀打孔的集水管4，其中，打孔孔径为10mm，孔间距为20cm，集水管4铺设坡度为4％，集水管4外径为200mm，并在集水管4周围铺设砾石5，砾石5铺设厚度为0.2m；
(3)在砾石5上方铺设人工土壤层3，铺设厚度为0.9m，铺设完成后，撒水浸润24h；其中，人工土壤层3为聚氨酯泡沫和草甸棕壤，按体积比1∶3混合而成，聚氨酯泡沫预先用水浸泡至湿润状态；
(4)在人工土壤层3上方铺设厌氧槽7，厌氧槽7铺设坡度为4％，断面为梯形，上边长450mm，下边长250mm，高度250mm，在厌氧槽7内填满卵石与膨胀珍珠岩三级散料，按体积比1∶1混合的混合物；
(5)在厌氧槽7正上方铺设侧壁预先均匀打孔的散水管8，打孔孔径为10mm，孔间距为20cm，散水管8外径为200mm，铺设坡度为4％，且与厌氧槽7倾斜方向一致，散水管8圆心与厌氧槽7断面下边垂直距离为150mm；
(6)在人工土壤层3上方铺设耕作土壤层2，耕作土壤层2铺设厚度为0.70m；其中：耕作土壤层2为粉煤灰和草甸棕壤，按体积比为8∶1进行混合的混合物，在地表栽种草本植物，受低温影响，耕作土壤层2的冻土层分界线9上方形成冻土层2-1，需保证步骤(5)中的散水管8铺设在冻土层2-1以下；
(7)在耕作土壤层2表面铺设秸秆1，秸秆1的厚度为0.17m，在秸秆1上方铺设无纺布10覆盖，用于污水处理的土壤渗滤床体构筑完成。
农村生活污水经散水管8无动力条件下进入地下渗滤床体，散水管8和集水管4均位于冻土层2-1以下，处理出水由集水管4收集。分析进出水水质COD、BOD、SS、TN、TP的去除率分别为50％、62％、45％、35％、35％，满足景观《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类标准。
实施例3
一种应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法，包括以下步骤：
(1)挖掘渗滤床体，渗滤床体深度为2.0m，在渗滤床体四周用混凝土夯实后，铺设一层高密度聚乙烯膜6，用于防止污染地下水源；其中，混凝土由粘土和膨胀珍珠岩散料，按体积比3∶1制备而成；
(2)在渗滤床体底部铺设预先在侧壁进行均匀打孔的集水管4，其中，打孔孔径为15mm，孔间距为30cm，集水管4铺设坡度为5％，集水管4外径为250mm，并在集水管4周围铺设砾石5，砾石5铺设厚度为0.25m；
(3)在砾石5上方铺设人工土壤层3，铺设厚度为1.0m，铺设完成后，撒水浸润26h；其中，人工土壤层3为聚氨酯泡沫和草甸棕壤，按体积比1∶3.5混合而成，聚氨酯泡沫预先用水浸泡至湿润状态；
(4)在人工土壤层3上方铺设厌氧槽7，厌氧槽7铺设坡度为5％，断面为梯形，上边长500mm，下边长300mm，高度300mm，在厌氧槽7内填满卵石与膨胀珍珠岩三级散料，按体积比1∶1.5混合的混合物；
(5)在厌氧槽7正上方铺设侧壁预先均匀打孔的散水管8，打孔孔径为15mm，孔间距30cm，散水管8外径为250mm，铺设坡度为5％，且与厌氧槽7倾斜方向一致，散水管8圆心与厌氧槽7断面下边垂直距离为200mm；
(6)在人工土壤层3上方铺设耕作土壤层2，耕作土壤层2铺设厚度为0.75m；其中：耕作土壤层2为粉煤灰和草甸棕壤，按体积比为10∶1进行混合的混合物，在地表栽种草本植物，受低温影响，耕作土壤层2的冻土层分界线9上方形成冻土层2-1，需保证步骤(5)中的散水管8铺设在冻土层2-1以下；
(7)在耕作土壤层2表面铺设秸秆1，秸秆1的厚度为0.20m，在秸秆1上方铺设无纺布10覆盖，用于污水处理的土壤渗滤床体构筑完成。
农村生活污水经散水管8无动力条件下进入地下渗滤床体，散水管8和集水管4均位于冻土层2-1以下，处理出水由集水管4收集。分析进出水水质COD、BOD、SS、TN、TP的去除率分别为53％、60％、42％、32％、30％，满足景观《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类标准。

Claims (10)

1.一种应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)挖掘渗滤床体，在渗滤床体四周用混凝土夯实后，铺设一层高密度聚乙烯膜；其中，所述渗滤床体深度为1.5～2.0m；
(2)在渗滤床体底部铺设集水管，并在集水管周围铺设砾石，砾石铺设厚度为0.15～0.25m；
(3)在砾石上方铺设人工土壤层，铺设厚度为0.8～1.0m，人工土壤层铺设后，撒水浸润；其中，所述人工土壤层为聚氨酯泡沫和草甸棕壤的混合物；
(4)在人工土壤层上方铺设厌氧槽，在厌氧槽内填满卵石与膨胀珍珠岩散料的混合物；
(5)在厌氧槽正上方铺设散水管；
(6)在人工土壤层上方铺设耕作土壤，耕作土壤铺设深度为0.55～0.75m；其中：所述的耕作土壤为粉煤灰和草甸棕壤的混合物；
(7)在耕作土壤表面铺设秸秆，在秸秆上方铺设无纺布覆盖，用于污水处理的土壤渗滤床体构筑完成；其中：所述秸秆的厚度为0.15～0.20m。
2.根据权利要求1所述的应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，混凝土由粘土和膨胀珍珠岩散料，按体积比(3～4)∶1混合而成。
3.根据权利要求1所述的应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，集水管外径为150～250mm，铺设坡度为3～5％，集水管铺设前，在侧壁进行均匀打孔，孔径为5～15mm，孔间距为10～30cm，砾石粒径为4～8mm。
4.根据权利要求1所述的应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，人工土壤层撒水浸润时间为22～26h；人工土壤层由聚氨酯泡沫和草甸棕壤，按体积比1∶(3～3.5)混合而成，所述的聚氨酯泡沫预先用水浸泡至湿润状态。
5.根据权利要求1所述的应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，厌氧槽铺设坡度为3～5％，断面为梯形，上边长400～500mm，下边长200～300mm，高度200～300mm。
6.根据权利要求1所述的应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，卵石与膨胀珍珠岩散料，按体积比1∶(1～1.5)混合。
7.根据权利要求1所述的应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，卵石粒径为4～8mm，膨胀珍珠岩散料为三级散料。
8.根据权利要求1所述的应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法，其特征在于，所述的步骤(5)中，散水管外径为150～250mm，铺设坡度为3～5％，且与厌氧槽倾斜方向一致，散水管铺设前，在侧壁进行均匀打孔，孔径为5～15mm，孔间距为10～30cm，散水管圆心与厌氧槽断面下边垂直距离为100～200mm。
9.根据权利要求1所述的应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法，其特征在于，所述的步骤(6)中，粉煤灰和草甸棕壤，按体积比为(8～10)∶1进行混合；受低温影响，耕作土壤层表面形成冻土层。
10.根据权利要求9所述的应用于寒冷地区污水处理的土壤渗滤床体的构筑方法，其特征在于，所述的步骤(5)中，散水管铺设在冻土层以下。
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