CN109111040A - 一种高效稳定的生活污水生态处理装置及运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效稳定的生活污水生态处理装置及运行方法,属于环境工程污水处理领域,包括由上到下的土壤层、布水层、磁性层、砾石层、集水层,还包括布水集水系统,布水集水系统包括进水管和集水管,进水管分为进水总管、若干进水支管,进水总管与进入生态处理装置的水管相接,若干进水支管分别与进水总管垂直连接并位于布水层,进水支管分为上下两层,污水依次进入进水总管、上层进水支管、下层进水支管,集水管分为集水总管和若干集水支管,若干集水支管和集水总管垂直连接并位于底部凹槽内,下层进水支管和集水支管分别设置若干进气管与外界大气连通,处理后的污水由集水支管流入集水总管再排出。污水分布均匀,处理效率高。
Description
技术领域
本发明属于环境工程污水处理领域,具体涉及一种高效稳定的生活污水生态处理装置及运行方法。
背景技术
在建设社会主义新农村的过程中,为进一步改善农村生活环境,对农村旱厕进行了改造,但改造后化粪池出水的处理和处置成为一大难题。我国农村地区对生活污水的处理能力低下,导致农村生活污水已成为地表水环境污染的重要来源之一。当前的农村地区,管网覆盖率低,污水处理设施不完善,集中式生活污水处理方式无法适用于农村的现状,因地制宜采用分散式的生活污水处理技术是农村地区未来水环境改善的发展方向。传统污水处理工程高的建设投资、操作复杂和高的运行费用往往使农民难以接受。研究、开发和应用针对生活污水治理的“三低一高”(低基建费用、低运行费用、低维护费用、高处理效率)的污水处理技术十分必要。
现有技术中的生活污水处理装置如201410691631.2一种适于污水生态处理的土壤渗滤系统;20111021337.7,一种农村生活污水滤池-土壤槽生态处理系统及其工艺;201520052828.1,小型农户式人工湿地污水处理系统,存在污水分布不均匀,与外界空气不连通或者需要利用通风机引入空气,植物易受冬季低温影响,微生物活性差,污水处理效果低、浪费能源的问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题,本发明的第一个目的是提供一种高效稳定的生活污水生态处理装置。
为了解决以上技术问题,本发明的技术方案为:
一种高效稳定的生活污水生态处理装置,包括由上到下的土壤层、布水层、磁性层、砾石层、集水层,还包括布水集水系统,布水集水系统包括进水管和集水管,进水管分为进水总管、若干进水支管,进水总管与进入生态处理装置的水管相接,若干进水支管分别与进水总管垂直连接并位于布水层,进水支管分为上下两层,污水依次进入进水总管、上层进水支管、下层进水支管,集水管分为集水总管和若干集水支管,若干集水支管和集水总管垂直连接并位于底部凹槽内,下层进水支管和集水支管的上方分别设置若干进气管与外界大气连通,处理后的污水由集水支管流入集水总管再排出。
污水经布水集水系统的进水管均匀的进入到生态处理装置内部,经过植物、基质微生物、原生动物和后生动物组成的微生态系统的吸收、吸附和降解,污水得以净化。进气管能有效充氧,复氧效果明显,改善了整个装置的缺氧状态,大大增加了对COD、BOD、TN、TP等污染物的去除性能。
优选的,所述土壤层的厚度为10-20cm,土壤层为地表层由砂型土壤组成,土壤层种植水生或喜水的观赏型草本植物。
优选的,所述布水层的厚度为10-20cm,布水层为土壤和砾石的混合层,所述土壤为砂型土壤,砾石的直径为0.5-1mm,所述砾石所占的体积比例为55-65%,布水层为植物的根系所在区域。
优选的,所述磁性层由砾石与永磁性磁块组成,磁性层的厚度为18-22cm,所述永磁性磁块的体积比例为18-24%。
进一步优选的,所述永磁性磁块的表面磁场强度500-700GS,所述砾石的直径为1-3mm,永磁性磁块的大小为1-3mm。
永磁性磁块层的布设能提高根际微生物的活性,促进植物的生长和对污水中氮磷等污染物质的吸收,还可以增加基质层附着微生物酶的活性,提高处理效率。
优选的,所述砾石层包括由下到上的大砾石层、中砾石层,大砾石层的厚度为18-22cm,中砾石层的厚度为8-12cm。
进一步优选的,大砾石的直径大小为8mm-10mm,中砾石的直径大小为3mm-8mm。
优选的,所述集水层的厚度为10-20cm,由直径为10-12mm的砾石组成。
优选的,第一进气管位于下层进水支管上,间隔为0.9-1.2m;进一步优选的,第一进气管间隔为1m。
优选的,集水支管上的第二进气管间隔为0.75-0.85m;进一步优选的,第二进气管间隔为0.8m。
优选的,进水支管、集水支管上下平行设置,上层进水支管的长度为0.5m,下层进水支管、集水支管的长度略小于装置的长度,进水总管、集水总管的长度略小于装置的宽度。
优选的,下层进水支管的下表面设置两组平行排列的出水穿孔,所述两组出水穿孔分别位于进水支管底部双向45°处;所述集水支管的上表面设置两组平行排列的进水穿孔,所述两组进水穿孔分别位于集水支管上部双向45°处。
进一步优选的,进水穿孔直径为9-11mm,小孔间隙为4-6cm;出水穿孔直径为14-16mm,小孔间隙2-4cm。
优选的,所述下层进水支管和集水支管用装有石英砂的纱网包覆。
装有石英砂的纱网具有防止小孔堵塞的作用。
优选的,装置为钢砼结构或为玻璃钢、碳钢防腐、PP、PVC、PE中的一种。
优选的,所述生态处理装置的上方设置拱棚。
使生态处理装置在冬季温度较低的环境下也能应用,促进水生或喜水的观赏型草本植物有效生长,提高其在低温环境条件下的处理效果。
上述生活污水生态处理装置的运行方法,具体步骤为:
1)高效稳定的生活污水生态处理装置的构建;
2)农村旱厕改造后化粪池污水经简单物理沉降后上清液自流入布水总管,然后均匀进入布水支管;
3)污水经布水支管出水孔均匀滴滤到装置的不同基质层,通过植物、基质微生物、原生动物和后生动物组成的微生态系统的吸收、吸附和降解,污水得以净化;
4)净化后的污水经集水管收集后经过生态处理装置底部的凹槽排入清水池回用。
优选的,污水在生态处理装置停留的时间为11-13h。
优选的,生态处理装置内部的水力负荷为360-400L/m2·d。
本发明的有益效果:
1、本发明通过优化设计参数提高了处理效率,开发适合居民小区和农村生活污水处理回用的工艺系统及装置;
2、用于生活污水处理具有广阔的应用前景和良好的环境生态和经济效益,是控制污染和节能减排的有效方法,可大大降低周围河流的富营养化和对地下水的污染,使污水处理与生态环境建设有机结合,实现人与自然的和谐发展;
3、本发明的布水集水系统内部,进水管均匀的由进水总管流入进水支管,进水总管和进水支管横纵排列,均匀分布于装置上部的布水层,能够使污水均匀的分布在生态处理装置内,处理后的污水进入集水支管,再由集水支管流入集水总管,集水支管和集水总管横纵排列于装置底部,能够均匀的收集处理后的水,集水管位于凹槽内,集水管能使污水汇集排出形成良好的循环;
4、本发明的下层进水支管和集水支管上下交叉设置,并分别设置进气管,空气自由进入生态装置的内部,并使生态处理装置内部均匀的布氧,能够使生态处理装置内部保持有氧状态,使装置内的需氧生物能够处于有氧状态,能够得到更好的处理污水的效果;
5、本发明在下层进水支管和集水支管的出水口或集水口都设置包有石英砂纱网,生态处理装置内部的泥砂被石英砂纱网阻挡,防止出水口或集水口发生堵塞。
6、本发明生态处理装置的上方设置拱棚。使生态处理装置在冬季温度较低的环境下也能应用,促进水生或喜水的观赏型草本植物有效生长,提高其在低温环境条件下的处理效果。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的生活污水生态处理装置的剖面结构示意图;
图2为水管包覆纱网示意图;
1、土壤层,2、布水层,3、磁性层,4、砾石层,5、集水层,6、进水总管,7、上层进水支管,8、下层进水支管,9、第一进气管,10、第二进气管,11、集水支管,12、集水总管,13、拱棚,14、水管,15、纱网,16、石英砂。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面结合实施例对本发明进一步说明
实施例1
一种高效稳定的生活污水生态处理装置,由上到下依次为土壤层1、布水层2、磁性层3、砾石层4、集水层5,还包括布水集水系统,布水集水系统包括进水管和集水管,进水管分为进水总管6、若干上层进水支管7、若干下层穿孔进水支管8,进水总管6与进入生态处理装置的水管相接,进水支管与进水总管6垂直连接并位于布水层2,进水支管分为上下两层,污水依次进入进水总管、上层进水支管7、下层进水支管8,集水管分为集水总管12和若干集水支管,若干集水支管11分别与集水总管12垂直连接并位于底部凹槽内,下层进水支管8和集水支管12的上方分别设置若干进气管与外界大气连通,处理后的污水由集水支管11流入集水总管12后再排出。
本申请的生活污水生态处理装置底部设置一个凹槽,集水管设置在凹槽内。
优选的,土壤层1的厚度为10-20cm,土壤层为地表层由砂型土壤组成,土壤层种植水生或喜水的观赏型草本植物。
优选的,所述布水层2的厚度为10-20cm,布水层为土壤和砾石的混合层,所述土壤为砂型土壤,砾石的直径为0.5-1mm,所述砾石所占的体积比例为55-65%,布水层为植物的根系所在区域。
优选的,所述磁性层4由砾石与永磁性磁块组成,磁性层的厚度为18-22cm,所述永磁性磁块的体积比例为18-24%。
进一步优选的,所述永磁性磁块的表面磁场强度500-700GS,所述砾石的直径为1mm-3mm,永磁性磁块的大小为1-3mm。
优选的,所述砾石层3包括由下到上的大砾石层、中砾石层,大砾石层的厚度为18-22cm,中砾石层的厚度为8-12cm。
进一步优选的,大砾石的直径大小为8mm-10mm,中砾石的直径大小为3mm-8mm。
优选的,所述集水层5的厚度为10-20cm,由直径为10-12cm的砾石组成。
优选的,第一进气管9位于下层进水支管上,间隔为0.9-1.2m;进一步优选的,第一进气管9间隔为1m。
优选的,集水支管上的第二进气管10间隔为0.75-0.85m;进一步优选的,第二进气管10间隔为0.8m。
优选的,进水支管、集水支管11上下平行设置,上层进水支管7的长度为0.5m,下层进水支管8、集水支管11的长度略小于装置的长度,进水总管6、集水总管12的长度略小于装置的宽度。
优选的,进水支管8的下表面设置两组平行排列的出水穿孔,所述两组出水穿孔分别位于进水支管底部双向45°处;所述集水支管11的上表面设置两组平行排列的进水穿孔,所述两组进水穿孔分别位于集水支管11上部双向45°处。
进一步优选的,进水穿孔直径为9-11mm,小孔间隙为4-6cm;出水穿孔直径为14-16mm,小孔间隙2-4cm。
优选的,所述进水支管和集水支管用装有石英砂16的纱网15包覆。
优选的,装置为钢砼结构或为玻璃钢、碳钢防腐、PP、PVC、PE中的一种。
优选的,所述生态处理装置的上方设置拱棚13。
实施例2
一种高效稳定的生活污水生态处理装置,由上到下依次为土壤层1、布水层2、磁性层3、砾石层4、集水层5,还包括布水集水系统,布水集水系统包括进水管和集水管,进水管分为进水总管6、若干上层进水支管7、若干下层穿孔进水支管8,进水总管6与进入生态处理装置的水管相接,进水支管与进水总管6垂直连接并位于布水层2,进水支管分为上下两层,污水依次进入进水总管、上层进水支管7、下层进水支管8,集水管分为集水总管12和若干集水支管,若干集水支管11分别与集水总管12垂直连接并位于底部凹槽内,下层进水支管8和集水支管12的上方分别设置若干进气管与外界大气连通,处理后的污水由集水支管11流入集水总管12后再排出。
本申请的生活污水生态处理装置底部设置一个凹槽,集水管设置在凹槽内。
土壤层1的厚度为15cm,土壤层为地表层由砂型土壤组成,土壤层种植水生或喜水的观赏型草本植物。
所述布水层2的厚度为15cm,布水层为土壤和砾石的混合层,所述土壤为砂型土壤,砾石的直径为0.5mm,所述砾石所占的体积比例为55%,布水层为植物的根系所在区域。
所述磁性层4由砾石与永磁性磁块组成,磁性层的厚度为18cm,所述永磁性磁块的体积比例为18%。
所述永磁性磁块的表面磁场强度500GS,所述砾石的直径为1mm,永磁性磁块的大小为1mm。
所述砾石层3包括由下到上的大砾石层、中砾石层,大砾石层的厚度为18cm,中砾石层的厚度为8cm。
大砾石的直径大小为8mm,中砾石的直径大小为3mm。
所述集水层5的厚度为10cm,由直径为10cm的砾石组成。
第一进气管9位于下层进水支管上,间隔为1m。
集水支管上的第二进气管10间隔为0.8m。
进水支管、集水支管11上下平行设置,上层进水支管7的长度为0.5m,下层进水支管8、集水支管11的长度略小于装置的长度,进水总管6、集水总管12的长度略小于装置的宽度。
进水支管8的下表面设置两组平行排列的出水穿孔,所述两组出水穿孔分别位于进水支管底部双向45°处;所述集水支管11的上表面设置两组平行排列的进水穿孔,所述两组进水穿孔分别位于集水支管11上部双向45°处。
进水穿孔直径为10mm,小孔间隙为5cm;出水穿孔直径为15mm,小孔间隙3cm。
所述进水支管和集水支管用装有石英砂16的纱网15包覆。
装置为钢砼结构。
所述生态处理装置的上方设置拱棚13。
实施例3
1)高效稳定的生活污水生态处理装置的构建;
2)农村旱厕改造后化粪池污水经简单物理沉降后上清液自流入布水总管,然后均匀进入布水支管;
3)污水经布水支管出水孔均匀滴滤到装置的不同基质层,通过植物、基质微生物、原生动物和后生动物组成的微生态系统的吸收、吸附和降解,污水得以净化;
4)净化后的污水经底部凹槽中的集水管收集后排入清水池回用。
污水在生态处理装置停留的时间为12h。
生态处理装置内部的水力负荷为380L/m2·d。
经过本申请的生活污水生态处理装置后进入清水池的水的各项指标:COD为≤50mg/L;NH4-N为≤5mg/L;TP为≤1.0mg/L,处理前的污水的各项指标:COD为≤150mg/L;NH4-N为≤30mg/L;TP为≤2.0mg/L。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高效稳定的生活污水生态处理装置,其特征在于:包括由上到下的土壤层、布水层、磁性层、砾石层、集水层,还包括布水集水系统,布水集水系统包括进水管和集水管,进水管分为进水总管、若干进水支管、穿孔进水支管,进水总管与进入生态处理装置的水管相接,进水支管与进水总管垂直连接并位于布水层,穿孔进水支管竖穿生态处理装置,进水支管分为上下两层,污水依次进入进水总管、上层进水支管、下层进水支管,集水管分为集水总管和若干集水支管,若干集水支管和集水总管垂直连接并位于底部凹槽内,下层进水支管和集水支管的上方分别设置若干进气管与外界大气连通,处理后的污水由集水支管流入集水总管再排出。
2.根据权利要求1所述的生活污水生态处理装置,其特征在于:所述土壤层的厚度为20-30cm,土壤层为地表层由砂型土壤组成,土壤层种植水生或喜水的观赏型草本植物;所述布水层2的厚度为10-20cm,布水层为土壤和砾石的混合层,所述土壤为砂型土壤,砾石的直径为0.5-1mm,所述砾石所占的体积比例为55-65%,布水层为植物的根系所在区域。
3.根据权利要求1所述的生活污水生态处理装置,其特征在于:所述磁性层由砾石与永磁性磁块组成,磁性层的厚度为18-22cm,所述永磁性磁块的体积比例为18-24%;
优选的,所述永磁性磁块的表面磁场强度500-700GS,所述砾石的直径为1-3mm,永磁性磁块的大小为1-3mm。
4.根据权利要求1所述的生活污水生态处理装置,其特征在于:所述砾石层包括由下到上的大砾石层、中砾石层,大砾石层的厚度为18-22cm,中砾石层的厚度为8-12cm;
优选的,大砾石的直径大小为8mm-10mm,中砾石的直径大小为3-8mm。
5.根据权利要求1所述的生活污水生态处理装置,其特征在于:所述集水层的厚度为10-20cm,由直径为10-12mm的砾石组成;第一进气管位于下层进水支管上,间隔为0.9-1.2m;进一步优选的,第一进气管间隔为1m。
6.根据权利要求1所述的生活污水生态处理装置,其特征在于:集水支管上的第二进气管间隔为0.75-0.85m;进一步优选的,第二进气管间隔为0.8m。
7.根据权利要求1所述的生活污水生态处理装置,其特征在于:进水支管、集水支管上下平行设置,上层进水支管的长度为0.5m,下层进水支管、集水支管的长度略小于装置的长度,进水总管、集水总管的长度略小于装置的宽度。
8.根据权利要求1所述的生活污水生态处理装置,其特征在于:进水支管的下表面设置两组平行排列的出水穿孔,所述两组出水穿孔分别位于进水支管底部双向45°处;所述集水支管的上表面设置两组平行排列的进水穿孔,所述两组进水穿孔分别位于集水支管上部双向45°处;
优选的,进水穿孔直径为9-11mm,小孔间隙为4-6cm;出水穿孔直径为14-16mm,小孔间隙2-4cm。
9.根据权利要求1所述的生活污水生态处理装置,其特征在于:所述生态处理装置的上方设置拱棚。
10.权利要求1-9任一项所述的生活污水生态处理装置的运行方法,其特征在于:具体步骤为:
1)高效稳定的生活污水生态处理装置的构建;
2)农村旱厕改造后化粪池污水经简单物理沉降后上清液自流入布水总管,然后均匀进入布水支管;
3)污水经布水支管出水孔均匀滴滤到装置的不同基质层,通过植物、基质微生物、原生动物和后生动物组成的微生态系统的吸收、吸附和降解,污水得以净化;
4)净化后的污水经装置底部凹槽中的集水管收集后排入清水池回用;
优选的,污水在生态处理装置停留的时间为11-13h;
优选的,生态处理装置内部的水力负荷为360-400L/m2·d。
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CN201811061364.5A Active CN109111040B (zh) | 2018-09-12 | 2018-09-12 | 一种高效稳定的生活污水生态处理装置及运行方法 |
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CN (1) | CN109111040B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110577335A (zh) * | 2019-09-29 | 2019-12-17 | 中国环境科学研究院 | 一种促进食物链运转及加快水环境治理的方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN101456629A (zh) * | 2009-01-05 | 2009-06-17 | 北京大学 | 深层布水多介质生态湿地污水处理系统的装置及其方法 |
CN101538086A (zh) * | 2009-02-26 | 2009-09-23 | 浙江省环境监测中心 | 一种无动力一体化人工湿地污水处理技术 |
US8252182B1 (en) * | 2008-09-11 | 2012-08-28 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Subsurface upflow wetland system for nutrient and pathogen removal in wastewater treatment systems |
CN102730915A (zh) * | 2012-07-13 | 2012-10-17 | 中科同创(厦门)环境科技有限公司 | 分散型污水多层土壤生态处理装置和方法 |
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2018
- 2018-09-12 CN CN201811061364.5A patent/CN109111040B/zh active Active
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