CN113461265A - 一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统，包括依次连通的进水管、布水渠、土壤渗滤系统、排水管和集水池，土壤渗滤系统由若干相连且呈阶梯式设置的土壤渗滤单元组成；每个土壤渗滤单元从上至下依次包括植物层、土壤渗滤层和防渗层，土壤渗滤层从上至下依次由土壤层、水稻秸秆层和砾石层组成；末端土壤渗滤单元的砾石层底部设置有排水管，排水管与集水池连接。本发明提供了一种高效、经济、适用于山区、半山区农村生活污水处理的系统——梯级多段土壤渗滤系统，其运行稳定、布水均匀、不易堵塞、水力负荷高、污染物去除效率高，可有效的解决了偏远农村地区生活污水的处理问题，净化后的污水可以直接用于农田灌溉。

Description

一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统
技术领域
本发明属于农村污水处理技术领域，具体涉及一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统。
背景技术
农村生活污水是指农村居民生活活动所产生的污水，主要包括厕所、洗涤、洗浴和厨房排水等，农村生活污水可生化性高，基本不含重金属及难降解的有机物。但因农村多处在山区、半山区，其生活污水的排放存在居住分散、雨污合流的问题。
土壤渗滤处理技术是污水土地处理技术中的一种类型，污水在人为控制下按照一定的水力负荷均匀投配到土壤渗滤系统中，通过毛细管浸润及渗滤作用缓慢地向周围土壤浸润、渗滤和扩散，在渗滤过程中，通过土壤吸附、微生物生化作用以及生态效应，对污水中污染物进行吸收、吸附、离子交换、氧化还原、沉淀、络合、降解、转化等过程实现污水的净化，处理后的水可以作为水资源回用。污染物通过物化吸附作用被截留在土壤中，由土壤中的好氧微生物降解，其降解物再由系统中种植的植物等所吸收、利用。同时，植物的生长也极大地改变了污水处理过程的环境条件，由于植物根系深入土壤和增加土壤有机质，既提高了土壤的水力渗透速率，还有助于创造一个良好的植物根区的微环境，有利于微生物对污染物的降解。
目前，农村生活污水在基础建设上存在一定的滞后，达不到现行的环境保护要求。与此同时，由于农村住户的分散性，使得无法对农村生活污水进行有效集中处置，再加上运行成本的限制，导致新建设的污水处理设施对农村生活污水处理效果极其不佳。因此，亟需提供一种高效、经济、可推广的适用于农村的生活污水处理系统。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种高效、经济、可推广的农村生活污水处理模式——梯级土壤渗滤系统。
本发明是通过如下技术方案来实施的：
一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统，包括依次连通的进水管1、布水渠2、土壤渗滤系统、排水管9和集水池10，所述的土壤渗滤系统由若干相连且呈阶梯式设置的土壤渗滤单元组成；每个所述的土壤渗滤单元从上至下依次包括植物层3、土壤渗滤层和防渗层7，所述的土壤渗滤层从上至下依次由土壤层4、水稻秸秆层5和砾石层6组成；首端的土壤渗滤单元与所述的布水渠2连通，末端土壤渗滤单元的砾石层6底部设置有所述的排水管9，所述的排水管9与所述的集水池10连接。
所述的土壤层4由种植土覆盖而成，土壤层4的厚度为10-20cm；所述的水稻秸秆层5由长度为5-10cm的水稻秸秆铺设而成，水稻秸秆层5的厚度为10-20cm；所述的砾石层6由粒径为2-5cm的砾石铺设而成，砾石层6的厚度为20-40cm，渗透系数为3×10-4-3×10-2m/s。
所述的土壤层4种植有经济型植物，所述的经济型植物包括苜蓿。该种植物生长量大，纳污能力强，耐干旱，可做青贮饲料或牧草。
土壤渗滤系统的外侧壁还围合有所述的防渗层7。防渗层7的厚度为5cm，防渗层7的材质为土工膜，渗透系数小于10-9 m/s，其作用是防止污水直接下渗，使砾石层经常处于水饱和状态，促使水分毛细上升。
布水渠2的末端设置有溢流三角堰11，通过三角堰的溢流方式布水，溢流三角堰11的顶角为90°。
两相邻土壤渗滤单元之间均通过出水管8连通，前一土壤渗滤单元的出水管8与后一土壤渗滤单元的出水管8呈上下交错分布。
所述的出水管8为PVC穿孔管；所述的排水管9为PVC管。
所述的土壤渗滤系统由3个土壤渗滤单元组成，总水力负荷为0.25m3/m2d,注：总水力负荷是指从布水渠流出水量的水利负荷值，总水力负荷的值是布水渠分流给各梯级土壤渗滤系统的水力负荷值的总和。
每个土壤渗滤单元的径向断面为梯形。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明提供了一种高效、经济、适用于土地资源丰富的山区、半山区农村生活污水处理的系统——梯级多段土壤渗滤系统，其运行稳定、布水均匀、不易堵塞、水力负荷高、污染物去除效率高，对氮、磷、有机物的去除效果好；可有效的解决了偏远农村地区生活污水的处理问题，净化后的污水可以直接用于农田灌溉；
2、本发明土壤渗滤系统中阶梯式土壤渗滤单元的设置，有效利用了农村多坡地的现实条件，使污水在系统中依靠水位差无动力推动水流前进，有利于污水的整体下渗和快速收集，亦可节省基建及运行费用，可广泛应用于农村地区；
3、本发明通过在土壤层中种植能够对农村生活污水进行改善处理的农作物，污水从进水管进入较高的植物层一端，在重力的作用下，在整个系统内实现阶梯状的延长式流动，从而提高污水在系统中的停留时间，并最终通过排水管进入集水池；污水在系统内进行流动的过程中，土壤层中种植的植物、填料层中的秸秆和砾石均能够对污水进行改善处理，从而保证系统对污水的改善处理效果。
4、本发明填料层中的秸秆不仅可以充当碳源供微生物利用，同时还有改善土壤渗滤层的空隙性、防止系统堵塞、优化布水的作用；
5、本发明在土壤渗滤系统的四周和底部均设置防渗层，可防止污水直接下渗，使砾石层经常处于水饱和状态，促使水分毛细上升，能够防止污水渗漏，避免环境污染。
附图说明
图1为本发明的整体结构图；
图2为本发明溢流三角堰的结构示意图；
图中：1.进水管，2.布水渠，3.植物层，4.土壤层，5.水稻秸秆层，6.砾石层，7.防渗层，8.出水管，9.排水管，10.集水池，11.溢流三角堰。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不受实施例所限制。
实施例1
一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统，包括依次连通的进水管1、布水渠2、土壤渗滤系统、排水管9和集水池10，土壤渗滤系统由若干相连且呈阶梯式设置的土壤渗滤单元组成；每个土壤渗滤单元从上至下依次包括植物层3、土壤渗滤层和防渗层7，土壤渗滤层从上至下依次由土壤层4、水稻秸秆层5和砾石层6组成；首端的土壤渗滤单元与布水渠2连通，末端土壤渗滤单元的砾石层6底部设置有排水管9，排水管9与集水池10连接。
土壤层4由种植土覆盖而成，土壤层4的厚度为20cm；水稻秸秆层5由长度为5-10cm的水稻秸秆铺设而成，水稻秸秆层5的厚度为15cm；砾石层6由粒径为2-5cm的砾石铺设而成，砾石层6的厚度为40cm。
土壤层4种植有经济型植物，经济型植物包括苜蓿。
土壤渗滤系统的外侧壁还围合有防渗层7。
防渗层7的厚度为5cm，防渗层7的材质为土工膜。
布水渠2的末端设置有溢流三角堰11，溢流三角堰11的顶角为90°。
两相邻土壤渗滤单元之间均通过出水管8连通，前一土壤渗滤单元的出水管8与后一土壤渗滤单元的出水管8呈上下交错分布。
出水管8为PVC穿孔管；排水管9为PVC管。
土壤渗滤系统由3个土壤渗滤单元组成。
每个土壤渗滤单元的径向断面为梯形。
实施例2
土壤层4的厚度为10cm；水稻秸秆层5的厚度为10cm；砾石层6的厚度为30cm。其余同实施例1。
实施例3
土壤层4的厚度为15cm；水稻秸秆层5的厚度为20cm；砾石层6的厚度为20cm。其余同实施例1。
使用时，生活污水首先通过进水管输送至布水渠，经三角堰溢流后进入首端的土壤渗滤单元内，再依次经过各梯级土壤渗滤单元，经各梯级土壤渗滤单元中微生物、植物、填料的共同作用下进行净化处理，最终从末端的土壤渗滤单元底部通过排水管流出，排至集水池，并储存在集水池内。经净化处理后的污水达到农灌标准，可在旱季时用于农田灌溉。
本发明土壤渗滤系统采用间歇运行方式，雨季时, 土壤渗滤系统进水时间12h,土壤渗滤系统一直处于淹水状态，有利于厌氧菌的生存。落干期时间12h，有利于好氧菌的生存，两种菌群交替发展，可以使硝化反应和反硝化反应同时进行，显著提高了氮等污染物的去除效率，并且避免了湿地植物的根系腐败，进而避免了湿地堵塞的问题。旱季时，土壤渗滤系统一直保持进水状态。

Claims (10)

1.一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统，包括依次连通的进水管（1）、布水渠（2）、土壤渗滤系统、排水管（9）和集水池（10），其特征在于，所述的土壤渗滤系统由若干相连且呈阶梯式设置的土壤渗滤单元组成；每个所述的土壤渗滤单元从上至下依次包括植物层（3）、土壤渗滤层和防渗层（7），所述的土壤渗滤层从上至下依次由土壤层（4）、水稻秸秆层（5）和砾石层（6）组成；首端的土壤渗滤单元与所述的布水渠（2）连通，末端的土壤渗滤单元的砾石层（6）底部设置有所述的排水管（9），所述的排水管（9）与所述的集水池（10）连接。
2.根据权利要求1所述的一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统，其特征在于，所述的土壤层（4）由种植土覆盖而成，土壤层（4）的厚度为10-20cm；所述的水稻秸秆层（5）由长度为5-10cm的水稻秸秆铺设而成，水稻秸秆层（5）的厚度为10-20cm；所述的砾石层（6）由粒径为2-5cm的砾石铺设而成，砾石层（6）的厚度为20-40cm。
3.根据权利要求1所述的一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统，其特征在于，所述的土壤层（4）内种植有经济型植物，所述的经济型植物包括苜蓿。
4.根据权利要求1所述的一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统，其特征在于，土壤渗滤系统的外侧壁还围合有所述的防渗层（7）。
5.根据权利要求4所述的一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统，其特征在于，防渗层（7）的厚度为5cm，防渗层（7）的材质为土工膜。
6.根据权利要求1所述的一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统，其特征在于，布水渠（2）的末端设置有溢流三角堰（11），溢流三角堰（11）的顶角为90°。
7.根据权利要求1所述的一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统，其特征在于，两相邻土壤渗滤单元之间均通过出水管（8）连通，设置在前一土壤渗滤单元的出水管（8）与设置在后一土壤渗滤单元的出水管（8）呈上下交错分布。
8.根据权利要求7所述的一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统，其特征在于，所述的出水管（8）为PVC穿孔管；所述的排水管（9）为PVC管。
9.根据权利要求1所述的一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统，其特征在于，所述的土壤渗滤系统由3个土壤渗滤单元组成。
10.根据权利要求1所述的一种处理农村生活污水的梯级土壤渗滤系统，其特征在于，每个土壤渗滤单元的径向断面为梯形。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115010318A (zh) * 2022-06-06 2022-09-06 天津大学 一种重力驱动的分散式农村污水处理系统及方法
CN115304219A (zh) * 2022-08-10 2022-11-08 武汉中科水生环境工程股份有限公司 一种适用于农村污水处理的一体化设备及方法

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