CN201873597U - 生活污水u型溢流式土壤渗滤处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生活污水U型溢流式土壤渗滤处理装置，污水预处理子系统的出水口通过系统间布水主管接入土壤渗滤处理子系统的进水口，污水管道依次与进水拦污装置、厌氧水解流化床、沉淀池连接，化粪池与生活污水管道连接，化粪池连接格栅井；隔油池前端接厨房污水管，隔油池后端通过污水管与格栅井连接，格栅井与厌氧水解流化床连接，布水主管与穿孔布水支管相连，在进水处设置支管连接下层碳源补给主管，碳源补充控制阀在碳源补充主管上，碳源补充主管通过三通与碳源补充支管相连。本实用新型具有污染物处理效果好，运行维护简单，对生活污水进行有效净化处理，结构紧凑简单，操作灵活，占地面积小，在工程中得到广泛应用。

Description

生活污水U型溢流式土壤渗滤处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种水污染控制技术领域，更具体涉及一种生活污水U型溢流式土壤渗滤处理装置，这种装置包括污水预处理子系统和土壤渗滤处理子系统，适用于分散型生活污水的处理。

背景技术

随着人口增加、城市化进程加快和工业点源污染总量控制措施执行，居民生活污染将逐渐取代工业污染成为水体第一污染因子。在市区人口密集区域，提高管网收集覆盖率，提升污水集中处理能力无疑是正确的选择，但集中污水处理并不能解决市区外围无管网覆盖地区水环境污染问题。而在城市远郊，集中管网无法通达，即使能够随主要道路延伸，接管费用和长途污水泵站输送、运行费用都非常高，单位污水处理成本也大大提高。目前，农村地区多采取废水在宅前宅后土壤中自然下渗，粪便储存在各式粪池中就地处理的简易方式，严重污染环境。因此在远离城区的乡镇和农村地区，正迫切需要开发出一种行之有效的低成本分散生活污水处理技术。

土壤渗滤处理系统是一种人工强化的污水生态工程处理技术，它充分利用在地表下面的土壤中栖息的土壤动物、土壤微生物、植物根系以及土壤所具有的物理、化学特性将污水净化，属于小型的污水土地处理系统。

在国外，土壤渗滤工艺在70年代的日本即得到应用，日本的Niimi和Masaaki在20世纪80年代开发出土壤毛管浸润沟污水净化工艺。美、法、德、以色列等发达国家也都在大力推行与土壤渗滤技术相关的土地处理工艺，美国大约有36%的农村及零星分散建造的家庭住宅采用了此类技术处理生活污水。在我国，自90年代初，其在污水处理特别是在分散生活污水处理中的应用研究受到越来越多的关注。

近年来，国内外对土壤渗滤系统的填充介质、污染物净化机理、运行调控等方面进行了广泛的研究，但目前的土壤渗滤系统普遍存在水力负荷偏低、易堵塞、脱氮除磷效率低的问题。

发明内容

本实用新型的目的是在于提供了一种生活污水U型溢流式土壤渗滤处理装置，本实用新型具有污水布水均匀，污染物处理效果好，运行维护简单，对生活污水进行有效净化处理，且结构紧凑简单，操作灵活，占地面积小，可望在工程实践中得到广泛的应用。

为了实现上述的目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种生活污水U型溢流式土壤渗滤处理装置，该装置包括污水预处理子系统和土壤渗滤处理子系统，污水预处理子系统的出水口通过系统间布水主管接入土壤渗滤处理子系统的进水口。所述污水预处理系统主要包括进水拦污装置、厌氧水解流化床、沉淀池，污水管道依次与进水拦污装置、厌氧水解流化床、沉淀池连接，所述进水拦污装置由三个拦污模块构成，即化粪池、隔油池、格栅井构成，化粪池前端连接生活污水管，后端连接格栅井，隔油池前端接厨房污水管，后端连接格栅井，格栅井前端通过污水管连接化粪池和隔油池，后端连接厌氧水解流化床。所述的厌氧水解流化床设有六个厌氧水解模块；第一厌氧水解模块前端通过污水管与格栅井出水管相连，第一厌氧水解模块后端与第二厌氧水解模块相连；其余的厌氧水解模块连接顺序依次为：第二厌氧水解模块后端与第三厌氧水解模块连接；第三厌氧水解模块与第四厌氧水解模块连接；第四厌氧水解模块与第五厌氧水解模块连接；第五厌氧水解模块与第六厌氧水解模块连接；第六厌氧水解模块内设有提升泵，通过污水管将污水提升至沉淀池中。各个厌氧水解模块填充着粒径小、比表面积大的载体，载体处于流化状态，整个反应器保持厌氧。所述沉淀池由进水口、出水口、穿孔墙和污泥斗四个部分组成。污水由进水口进入沉淀池的第一格，经水解后的污染物形成的污泥沉入污泥斗中，污水经穿孔墙上的布水孔流入第二格内，再由上部的出水口流出。所述的土壤渗滤处理子系统包括进水井、土壤渗滤填料床、出水井。所述的土壤渗滤填料床至上而下有：植物、回填种植土层、溢流配水装置、改良土壤层、砂滤层、防渗层。所述植物一般为经济作物，如棉花，蔬菜等，不宜种植大型树木和水稻。所述的溢流配水装置包括U型布水槽、复合防水土工膜、U-PVC穿孔布水管、砾石。溢流配水装置位于土壤渗滤床的表面以下的30cm深度，构建方式为：在改良土层内挖出布水盲沟，上面铺设复合防水土工膜，土工膜上放置U-PVC穿孔布水管，四周填充砾石。污水通过砂砾的毛管虹吸作用，从布水孔中渗出，缓慢上升并向四周填料扩散。所述防渗层采用10cm厚C25素混凝土，下面铺设15cm的碎石垫层，土壤渗滤填料床池池壁为砖砌体结构，双层抹面。这样防止污水下渗造成地下水的污染。所述的出水井包括：水位调控弯头、出水管。系统中溶解氧来源是植物的光合作用而通过根系对氧的释放、进水中挟带的氧及水面更新作用而获得氧。植物根系的输氧作用及改良土层的毛细管作用使得系统形成好氧区、兼氧区和厌氧区。

一种生活污水U型溢流式土壤渗滤处理装置管道系统包括布水主管、穿孔布水支管、碳源补充控制阀、碳源补充管、收水管、U型布水槽、水位调控弯头。各管道的功能与连接关系是：布水主管与穿孔布水支管相连，布水主管将污水输送至土壤渗滤填料床内，穿孔布水管在U型布水槽内，污水溢流出U型槽均匀布置在土壤填料中，这样可加深土壤填料的过滤深度，增加污水中污染物的去除率。在进水处设置支管连接下层碳源补给主管，碳源补充控制阀在碳源补充管主管上，碳源补充主管通过三通与碳源补充支管相连，碳源补充支管上分布有出水孔，含有碳源的营养液可通过碳源补充管进入土壤渗滤层内，用以调节污水中的碳氮比。收水管布置于土壤填料层的底部，通入出水井，水位调控弯头位于出水井中，与收水管相连。出水管位于出水井底部，一端位于出水井中，另一端接入外部水体中，出水从水位调控弯头溢流出来，进入出水井中，由出水管排入外部水体中。

化粪池出水经拦渣后进入厌氧水解流化床，生活杂用水经隔油、拦渣后汇入厌氧水解流化床，出水提升至后续沉淀池，最终入土壤渗滤系统，经溢流配水装置均匀布水，通过土壤内微生物降解、床表植物吸收同化去除水体中污染物。

由于本实用新型设计的总体处理流程合理，采用好氧—兼氧—厌氧的处理路线对污染物含量高的生活污水进行处理，能够有效去除污水中的BOD₅、COD、NH₃-N、TP。

本实用新型提出的污水处理工艺，针对不同水质污水采用不同的预处理，经拦渣、水解、沉淀后，进入土壤渗滤系统深度处理，经土壤内填料、微生物及床表作物的联合作用，消解、去除污染物。

一种生活污水U型溢流式土壤渗滤处理的方法，其步骤是：

（1）不同来水的预处理，化粪池出水经拦渣处理单元处理；厨房污水经脱油、拦渣单元处理。

（2）厌氧水解酸化，污水在厌氧条件下水解酸化6~8h，将大分子污染物水解成小分子。

（3）溢流布水，利用复合防水材料构建U型布水槽，内设穿孔布水管，水流经上部溢流向四周填料扩散。

（4）营养补给，在进水处设置三通连接下层营养补给主管，营养补给管主管位于布水管以下15cm，碳源补充支管的根数应根据土壤渗滤填料床的面积来确定，用以控制合适的C/N比，确保土壤渗滤系统的脱氮效果。

（5）水位调控，出水水位通过水位调节弯头进行调节，控制合理的水力停留时间，达标出水排入受纳水体或农业灌溉回用。

本实用新型的优点

1、对居民生活污水进行预处理，包括隔油、拦渣、水解、沉淀，有效去除水体中的悬浮固体物。相较于其它预处理措施，水解酸化沉降大部分无机悬浮物，降低土壤渗滤系统的物理堵塞；同时去除大分子有机物，降低土壤渗滤系统的有机负荷。

2、U型溢流布水盲沟槽通过复合防水土工膜构建，内置U-PVC穿孔布水管，每圈开四个直径2cm孔，每排孔间距15cm，四周为4～6cm碎石包裹，该配水方式可保证较高的配水势差，充分利用土壤层的毛细管作用，使配水较一般的垂直布水方式更均匀。

3、在进水处设置支管连接布水管以下15cm处的营养补给主管，并设置启闭阀门，监测出水水质，控制进水的C/N比为5:1~8:1，但N的去除效率偏低时，及时开启营养补给阀门，利用原污水补充下层土壤层的碳源，确保N的去除。

4、作为污染物去除的主体，我们对土壤层进行合理的物化性质的改良，并根据处理工艺的要求，自上而下分为好氧土层，主要控制孔隙率，确保良好毛细管作用；兼氧土层，作为污水的投配区，应有良好的抗冲击性能及合理的渗透速率；厌氧土层，作为反硝化作用的反应区，控制合理的C/N比及水力停留时间。

5、水位调控，通过在出水井中设置可旋转弯头，控制系统内的存水深度，还可采取放空措施，排除因土壤内微生物活动产生气体引起的床体堵塞问题。

6、整个系统动力主要来自厌氧水解流化床内的液位自动控制提升系统，其运行管理维护简单。

附图说明

图1为一种生活污水U型溢流式土壤渗滤处理装置结构示意图

图2为一种U型溢流式土壤渗滤填料床示意图

图3为一种U型溢流式土壤渗滤填料床1-1剖面图

图4为一种U型溢流式土壤渗滤填料床2-2剖面图

图5为一种U型溢流式土壤渗滤填料床3-3剖面图

其中：Ⅰ—预处理子系统；Ⅱ—土壤渗滤处理子系统

1—拦污装置，1-1化粪池，1-2隔油池，1-3格栅井； 2—厌氧水解流化床；3—沉淀池，3-1 进水口，3-2 穿孔墙，3-3 污泥斗；4—进水井；5—土壤渗滤填料床，5-1 植物，5-2 种植土层，5-3 改良土壤层，5-4砂滤层，5-5 防渗层，5-6 U型布水槽；6—出水井。

A—布水主管；B—穿孔布水支管；C—碳源补充控制阀；D—碳源补充主管；E—碳源补充支管；F—收水管；G—水位调控弯头；H—出水管。

具体实施方式

实施例1：

一种生活污水U型溢流式土壤渗滤处理装置，该装置包括污水预处理子系统I和土壤渗滤处理子系统II，污水预处理子系统I的出水口通过系统间布水主管A接入土壤渗滤处理子系统II的进水口。所述污水预处理系统I包括进水拦污装置1、厌氧水解流化床2、沉淀池3，污水管道依次与进水拦污装置1、厌氧水解流化床2、沉淀池3连接。所述的土壤渗滤处理子系统II包括进水井4、土壤渗滤填料床5、出水井6。所述的土壤渗滤填料床5至上而下有：植物5-1、回填种植土层5-2、溢流配水装置5-6、改良土壤层5-3、砂滤层5-4、防渗层5-5。溢流配水装置包括U型布水槽、复合防水土工膜、U-PVC穿孔布水管、砾石。

所述的污水预处理系统I包括进水拦污装置1、厌氧水解流化床2、沉淀池3，所述的进水拦污装置1由三个拦污模块构成，即化粪池1-1、隔油池1-2、格栅井1-3构成，化粪池1-1前端与生活污水管道连接，化粪池1-1后端连接格栅井；隔油池1-2前端接厨房污水管，隔油池1-2后端通过格栅井1-3连接，格栅井1-3前端与化粪池1-1和隔油池1-2连接，格栅井1-3后端与厌氧水解流化床2连接。生活污水通过污水管流入化粪池1-1中，化粪池出水经污水管道流入格栅井（1-3）中，厨房废水通过污水管流入隔油池1-2中，经过隔油池1-2除油后污水流入格栅井1-3中，化粪池1-2出水和隔油池1-2出水经过格栅井1-3过滤后通过污水管流入厌氧水解流化床2中；所述的厌氧水解流化床2设有六个厌氧水解模块，第一厌氧水解模块前端通过污水管与格栅井出水管相连，后端与第二厌氧水解模块相连；其余的厌氧水解模块连接顺序依次为：第二厌氧水解模块后端与第三厌氧水解模块连接；第三厌氧水解模块与第四厌氧水解模块连接；第四厌氧水解模块与第五厌氧水解模块连接；第五厌氧水解模块与第六厌氧水解模块连接；第六厌氧水解模块内设有提升泵，通过污水管将污水提升至沉淀池中。各个厌氧水解模块填充着粒径小、比表面积大的载体，载体处于流化状态，整个反应器保持厌氧。所述沉淀池3由进水口3-1、穿孔墙3-2和污泥斗3-3三个部分组成。污水由进水口3-1进入沉淀池3的第一格，经水解后的污染物形成的污泥沉入污泥斗3-3中，污水经穿孔墙3-2上的布水孔流入第二格内，再由上部的出水口流出。

所述土壤渗滤处理子系统II包括进水井4、土壤渗滤填料床5、出水井6。所述溢流配水装置由U型布水槽5-6、复合防水土工膜、U-PVC穿孔布水管B、砾石构成，U型溢流布水盲沟槽位于土壤渗滤床的表面以下的30cm深度，构建方式为：在改良土层内挖出布水盲沟，上面铺设复合防水土工膜，土工膜上放置U-PVC穿孔布水管B，四周填充砾石，污水从穿孔布水管中渗出，通过砂砾的毛管虹吸作用，缓慢上升并向四周填料层扩散。所述土壤渗滤填料床5从上而下依次为：植物5-1，回填种植土层5-2、溢流配水装置5-6、改良土壤层5-3、砂滤层5-4、防渗层5-5，所述植物一般为经济作物，如棉花，蔬菜等，不宜种植大型树木和水稻。所述的溢流配水装置5-6包括U型布水槽、复合防水土工膜、U-PVC穿孔布水管、砾石。溢流配水装置5-6位于土壤渗滤床的表面以下的30cm深度，构建方式为：在改良土层内挖出布水盲沟，上面铺设复合防水土工膜，土工膜上放置U-PVC穿孔布水管，四周填充砾石。污水通过砂砾的毛管虹吸作用，从布水孔中渗出，缓慢上升并向四周填料扩散。所述防渗层5-5采用10cm厚C25素混凝土，下面铺设15cm的碎石垫层，土壤渗滤填料床池池壁为砖砌体结构，双层抹面，这样防止污水下渗造成地下水的污染。所述出水井6中包括水位调控弯头G和出水管H，水位调控弯头G与收水管F相连。出水管H位于出水井底部，通入外部水体中。系统中溶解氧来源是植物的光合作用而通过根系对氧的释放、进水中挟带的氧及水面更新作用而获得氧。植物根系的输氧作用及改良土层的毛细管作用使得系统形成好氧区、兼氧区和厌氧区。

一种生活污水U型溢流式土壤渗滤处理装置它的管道系统包括布水主管A、U-PVC穿孔布水支管B、碳源补充控制阀C、碳源补充主管D、碳源补充支管E、收水管F、水位调控弯头G、出水管H。各管道的功能与连接关系是：布水主管A与U-PVC穿孔布水支管B相连，布水主管A将污水输送至土壤渗滤填料床5内，U-PVC穿孔布水管B在U型布水槽5-6内，污水溢流出U型槽5-6均匀布置在土壤填料中，这样可加深土壤填料的过滤深度，增加污水中污染物的去除率。在进水处设置三通连接下层碳源补给主管D，碳源补充控制阀C在碳源补充管主管D上，碳源补充主管D通过三通与碳源补充支管E相连，碳源补充支管E上分布有出水孔，含有碳源的营养液可通过碳源补充管进入土壤渗滤层内，用以调节污水中的碳氮比。收水管F布置于土壤填料层的底部，通入出水井6，水位调控弯头G位于出水井中6，与收水管F相连。

污水经预处理子系统Ⅰ的出水口通过系统间布水主管A流入土壤渗滤处理子系统Ⅱ的进水口，U型溢流布水盲沟槽通过复合防水土工膜构建，内置U-PVC穿孔布水管B，每圈开四个直径2cm孔，每排孔间距15cm，四周为4～6cm碎石包裹，该配水方式可保证较高的配水势差。四周铺设经人工改造后的填料层，污水通过砂砾的毛管虹吸作用，缓慢上升并向四周浸润，扩散进入周围土壤，在土层内发生非饱和渗透；土层内糜集着大量微生物，在微生物的作用下，污水中有机物被吸附、降解，达到净化和除臭的目的；土壤中大量的原生动物和后生动物又以微生物为食料；伸入土层中的植物根系则吸收由于污水矿化而产生的N、P等无机养分，作为其生长所需的营养。在进水处布水管A下15cm处设置的营养碳源补给主管D，并设置碳源补充控制阀C，控制合适的C/N比，利用原污水补充下层土壤层的碳源，确保N的去除。通过在出水井6中设置可旋转弯头G，控制系统内的存水深度，净化后的出水经收水管F收集，通过出水管H排出，可作为中水回用或排入附近Ⅲ类功能水体。

一种生活污水U型溢流式土壤渗滤处理的方法，其步骤是：

（1）不同来水的拦污处理，化粪池出水直接经格栅1处理；厨房生活杂用水经隔油池1-2、格栅1-3处理，有效去除水体中的悬浮固体物。拦渣1设施包括隔油池1-2、格栅1-3，栅渣因不含重金属等，拦截物可经堆肥发酵后回田或运送至垃圾场集中处理。

（2）水解酸化、沉淀，生活杂用水经拦渣1后进入厌氧水解流化床2，生活杂用水在厌氧条件下水解酸化6~8h，水解酸化沉降大部分无机悬浮物，降低土壤渗滤系统的物理堵塞；同时去除大分子有机物，降低土壤渗滤系统的有机负荷。出水经提升泵至后续沉淀池3，污泥可用以堆肥。

（3）溢流布水，利用复合防水材料构建U型布水槽5-6，内设穿孔布水管B，水流经上部溢流向四周填料扩散。四周铺设经人工改造后的填料层，生活杂用水通过砂砾的毛管虹吸作用，缓慢上升并向四周浸润，扩散进入周围土壤，在土层内发生非饱和渗透，使配水较一般的垂直布水方式更均匀。

（4）营养补给，在进水处设置支管连接布水主管下15cm处的碳源补给主管D，碳源补充支管E的根数应根据土壤渗滤填料床5的面积来确定。土层内糜集着大量微生物，在微生物的作用下，污水中有机物被吸附、降解，达到净化和除臭的目的；土壤中大量的原生动物和后生动物又以微生物为食料；伸入土层中的植物根系则吸收由于污水矿化而产生的N、P等无机养分，作为其生长所需的营养。控制合适的C/N比，确保土壤渗滤系统的脱氮效果。

（5）水位调控，通过在出水井6中设置可旋转弯头G，控制系统内的存水深度，控制合理的水力停留时间，达标出水排入受纳水体或农业灌溉回用。经上述净化后的出水经收水管F收集，通过出水井6排出。

Claims (5)

1.一种生活污水U型溢流式土壤渗滤处理装置，其特征在于：它包括污水预处理子系统（Ⅰ）和土壤渗滤处理子系统（Ⅱ），其特征在于：污水预处理子系统（Ⅰ）的出水口通过系统间布水主管（A）接入土壤渗滤处理子系统（Ⅱ）的进水口，污水预处理系统（Ⅰ）包括进水拦污装置（1）、厌氧水解流化床（2）、沉淀池（3），污水管道依次与进水拦污装置（1）、厌氧水解流化床（2）、沉淀池（3）连接，进水拦污装置（1）由三个拦污模块构成，化粪池（1-1）前端与生活污水管道连接，化粪池（1-1）后端连接格栅井（1-3）；隔油池（1-2）前端接厨房污水管，隔油池（1-2）后端通过格栅井（1-3）连接，格栅井（1-3）前端与化粪池（1-1）和隔油池（1-2）连接，格栅井（1-3）后端与厌氧水解流化床（2）连接，土壤渗滤处理子系统（II）包括进水井（4）、土壤渗滤填料床（5）、出水井（6），所述的土壤渗滤填料床（5）至上而下有：植物（5-1）、回填种植土层（5-2）、溢流配水装置（5-6）、改良土壤层（5-3）、砂滤层（5-4）、防渗层（5-5）；所述的溢流配水装置（5-6）包括U型布水槽、复合防水土工膜、U-PVC穿孔布水管、砾石，溢流配水装置（5-6）位于土壤渗滤床的表面下，构建方式为：在改良土层内挖出布水盲沟，上面铺设复合防水土工膜，土工膜上放置U-PVC穿孔布水管，四周填充砾石，所述的出水井（6）包括：水位调控弯头（G）、出水管（H）。

2.根据权利要求1所述的一种生活污水U型溢流式土壤渗滤处理装置，其特征在于：所述的土壤渗滤填料床（5）中管道系统包括布水主管（A）、穿孔布水支管（B）、碳源补充控制阀（C）、碳源补充主管（D）、碳源补充支管（E）、收水管（F）、水位调控弯头（G）、出水管（H），布水主管（A）与穿孔布水支管（B）相连，布水主管（A）将污水输送至土壤渗滤填料床（5）内，穿孔布水管（B）在U型布水槽（5-6）内，污水溢流出U型槽（5-6）布置在土壤填料中，在进水处设置支管连接下层碳源补给主管（D），碳源补充控制阀（C）在碳源补充管主管（D）上，碳源补充主管（D）通过三通与碳源补充支管（E）相连，碳源补充支管（E）上分布有出水孔，收水管（F）布置于土壤填料层的底部，水位调控弯头（G）位于出水井中（6），与收水管（F）相连，出水管（H）一端接入出水井（6）中，另一端通入外部水体。

3.根据权利要求1所述的一种生活污水U型溢流式土壤渗滤处理装置，其特征在于：所述的厌氧水解流化床（2）设有六个厌氧水解模块；第一厌氧水解模块前端通过污水管与格栅井出水管相连，后端与第二厌氧水解模块相连；其余的厌氧水解模块连接顺序依次为：第二厌氧水解模块后端与第三厌氧水解模块连接；第三厌氧水解模块与第四厌氧水解模块连接；第四厌氧水解模块与第五厌氧水解模块连接；第五厌氧水解模块与第六厌氧水解模块连接；第六厌氧水解模块内设有提升泵，通过污水管将污水提升至沉淀池（3）中。

4.根据权利要求1所述的一种生活污水U型溢流式土壤渗滤处理装置，其特征在于：所述的植物（5-1）一般为经济作物，如棉花，蔬菜等，不宜种植大型树木和水稻。

5.根据权利要求1所述的一种生活污水U型溢流式土壤渗滤处理装置，其特征在于：所述的所述防渗层（5-5）采用10cm厚C25素混凝土，下面铺设15cm的碎石垫层，土壤渗滤填料床池池壁为砖砌体结构，双层抹面。

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