CN204211615U - 台地式土壤分层溢流水净化系统 - Google Patents
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Abstract
一种台地式土壤分层溢流水净化系统，该系统包括若干台地式的水田层，各水田层由高到低依次呈台阶形分布，各水田层两端均设有挡墙；各水田层均由上至下依次包括用于吸附水中营养物质的植物种植层、用于过滤固体悬浮物的粗砂层、用于进一步过滤及保持水体流动的沸石层、用于防止水体下渗的夯实黏土防渗层；该植物种植层种植有植物，且上表面低于两端的挡墙上端；该夯实黏土防渗层的上端高于两端的挡墙下端；相邻水田层之间设有溢流管，该溢流管入口设于高一级水田层的沸石层，该溢流管出口位于低一级水田层的植物种植层上部，且该溢流管出口高度低于高一级水田层两端挡墙中的最低挡墙高度。将污水引入该系统，可以有效净化污水，且简单易行。
Description
技术领域
本实用新型涉及水处理技术领域，特别是一种台地式土壤分层溢流水净化系统。
背景技术
随着经济的发展，工业的日益兴盛，在生产过程中产生的污水也越来越成为急需解决的问题。许多企业为了减少污水处理成本，甚至直接将污水排放至河流中，造成了不可逆的环境问题。当前，污水处理工艺一般分三级：一级处理：通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等；二级处理：生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥；三级处理：污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。根据处理的目标和水质的不同，有的污水处理过程可能并不是包含上述所有过程。例如，农业用水区及一般景观要求水域所需水源符合目前水质分类中的第五类水即可。而将污染程度超过五类的水，即劣五类水进行处理净化，使之达到第五类水的标准，即可将劣五类水回收利用，将其引入到园林景点，代替地下水，则大大节约了环境成本，符合国家环保政策的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种台地式土壤分层溢流水净化系统，使用该系统可以将污水净化，去除水中的N、P等营养物质及固体悬浮物，同时作为景观供人欣赏。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：
一种台地式土壤分层溢流水净化系统，它包括若干台地式的水田层，各水田层由高到低依次呈台阶形分布，各水田层外围均设有挡墙；
每个水田层由上至下依次包括：用于种植植物及进行生物吸附的植物种植层、用于过滤固体悬浮物的粗砂层、用于进一步过滤及保持水体流动的沸石层、用于防止水体下渗的夯实黏土防渗层；该植物种植层的上表面低于该层挡墙的上端；该夯实黏土防渗层的上端高于该挡墙下端；
相邻水田层之间设有跨越挡墙的溢流管，该溢流管入口设于高一级水田层的沸石层，该溢流管出口位于低一级水田层的植物吸附层上部，且该溢流管出口高度高于高一级水田层的植物种植层并低于该两层水田层间挡墙的高度。
如上所述的台地式土壤分层溢流水净化系统，优选地，所述沸石层与所述夯实黏土防渗层之间还设有砾石层。
如上所述的台地式土壤分层溢流水净化系统，优选地，所述植物种植层的填料为砂土，所述粗砂层中粗砂的粒径为0.5mm以上，细度模数为3.1～3.7之间。
如上所述的台地式土壤分层溢流水净化系统，优选地，所述植物种植层厚度为400-600mm；所述粗砂层厚度为400-600mm；所述沸石层厚度为200-300mm，沸石直径为Φ5-10mm；所述夯实黏土防渗层厚度为600-800mm，其组成为黏土比例为100％的黄黏土，渗透系数为小于5mm/d，夯实系数为95％及以上。
如上所述的台地式土壤分层溢流水净化系统，优选地，所述溢流管入口的管口处包覆有防腐过滤网，在该溢流管管口上方堆置直径Φ55～65mm的多孔火山岩。
如上所述的台地式土壤分层溢流水净化系统，优选地，所述溢流管沿着所述挡墙分布，间隔1-5m，管径为50～100mm。
如上所述的台地式土壤分层溢流水净化系统，优选地，所述植物为挺水植物。
如上所述的台地式土壤分层溢流水净化系统，优选地，所述水田层层数为3-4级，每层水田层延台阶倾斜方向的宽度为4-6m，相邻水田层之间的高度差为0.5-1m。
本实用新型还提供一种台地式土壤分层溢流水净化方法，将污水引入如上所述的台地式土壤分层溢流水净化系统中的最高一级水田层，使其由最高一级水田层的植物种植层下渗至该级水田层的沸石层，经由溢流管流入下一级水田层的植物种植层，并依序流入最低一级水田层。
如上所述的台地式土壤分层溢流水净化方法，优选地，所述污水的流速为0.001-0.003m/s。
本实用新型的有益效果是：本实用新型各水田层的分层设计，满足了植物生长和水体流动的双重目的，可以实现生物净化与杂质过滤的双重效果，同时水体溢流跌落过程中进行曝氧，提高水体含氧量的同时，还可以作为景观，供人欣赏。将污水引入本实用新型的水净化系统可以有效去除污水中的N、P、SS，简单易行，将污水用于景区用水，可带来极大的环境效益。
附图说明
图1是本实用新型台地式土壤分层溢流水净化系统的纵向剖面结构示意图。
图2是本实用新型台地式土壤分层溢流水净化系统实施例1中部水田层的结构示意图。
图3是本实用新型台地式土壤分层溢流水净化系统实施例1、2最高一级水田层的结构示意图。
具体实施方式
实施例1台地式土壤分层溢流水净化系统(一)
如图1-图3所示，一种台地式土壤分层溢流水净化系统，它包括若干台地式的水田层1，各水田层由高到低依次呈台阶形分布，各水田层外周均设有挡墙2。为了保证水体流速不过快也不过慢，该水田层1为3-4级，延台阶倾斜方向每层水田层的宽度为4-6m，避免了过长宽度水面中水体净化面率低的问题，加大了水体的净化效率。相邻水田层1之间的高度差，即高一级的水田层表面到低一级水田层的表面的距离为0.5-1m，形成了水体多次跌落的曝氧过程以及水体的再次净化，进一步提高了水体净化效率。
各水田层1均由上至下依次包括植物种植层3、粗砂层4、沸石层5、夯实黏土防渗层6，最下面为现状素土7。该植物种植层3种植有植物，优选为挺水植物，挺水植物根部扎于植物种植层，即土壤中，可以联合土壤中的微生物吸附水中营养物质N、P、K等，而挺水植物的茎浸泡在水中，叶露于水外，可供欣赏。且该植物种植层3上表面低于两端的挡墙2上端，以便水体存于水田层保持一定水位。该粗砂层4用于过滤固体悬浮物，该沸石层5用于进一步过滤及保持水体流动，该夯实黏土防渗层6用于防止水体下渗，且其上端高于两端的挡墙2下端，以保证相邻水田层内的水不能互通。
而为了使高一级的水田层内的水净化处理后能流入低一级水田层，相邻水田层之间设有溢流管8，该溢流管8入口设于高一级水田层的沸石层，该溢流管8出口位于低一级水田层的植物种植层上部，且该溢流管8出口高度高于高一级水田层的植物种植层并低于该两层水田层间挡墙的高度，这样，该溢流管8出口必然能低于高一级水田层内的水面，进而由该溢流管、高一级的水田层及二者之间的挡墙形成U形连通器，经过处理的污水从该溢流管8出口流出落下过程，形成水花，进行曝氧，提高了污水的含氧量，同时也可以作为景观，供人欣赏。
具体来说，该植物种植层3为砂土，厚度为400-600mm，供植物有效生长，同时有效进行生物吸附和水体向下的流动。该粗砂层4为粗砂，厚度为400-600mm，利用粗砂本身较大的质量，在过滤水中杂质的同时，防止水体流动过程中带走砂质，对结构造成破坏以及再次形成新的杂质。该沸石层5厚度为200-300mm，沸石直径为Φ5-10mm，以满足水体的流动和污染物质的过滤。该夯实黏土防渗层6厚度为600-800mm，其组成为黏土比例为100％的黄黏土，渗透系数为5mm/d，夯实系数为95％，以有效防渗，同时也可以部分补给地下水。
该溢流管8入口处设有较大颗粒的沸石，一般采用直径Φ60mm的多孔火山岩，且该溢流管8入口管口处包覆有防腐过滤网，以避免沸石流入溢流管，发生堵塞等情况。根据项目具体情况，该溢流管数目为多个，沿着该挡墙分布，间隔1-5m，管径为50～100mm。
本实用新型各水田层的分层设计，满足了植物生长和水体流动的双重目的，可以实现生物净化与杂质过滤的双重效果，同时水体溢流跌落过程中进行曝氧，提高水体含氧量的同时，还可以作为景观，供人欣赏。
实施例2台地式土壤分层溢流水净化系统(二)
本实施例与实施例1的结构大致相同，其不同之处在于，该沸石层与该夯实黏土防渗层之间还设有砾石层9，用于收集净化后的水。
实施例3利用台地式土壤分层溢流净化系统进行污水净化
利用实施例2所述的台地式土壤分层溢流净化系统进行污水净化，水田层共六层，水田层的宽度为5m，相邻水田层之间的高度差为0.5m，植物种植层3为砂土，厚度为400mm，种植植物为芦苇；粗砂层厚度为300mm，沸石层厚度为250mm，沸石直径为Φ5-10mm，砾石层厚度为300mm，夯实黏土防渗层厚度为600mm，为黏土比例为100％的黄黏土，渗透系数为5mm/d，夯实系数为95％。污水源水为北京某人工河水，源水污染物含量为：TN：24.8mg/L，TP：0.53mg/L，TSS：80.5mg/L。
将污水通过引水管道等设施引入上述的台地式土壤分层溢流水净化系统中的最高一级水田层的植物种植层，土壤及植物种植层的植物根系和微生物对水中的N、P等营养物质进行吸收。随后，水体在重力作用下流入到粗砂层，该层进一步对水中的固体悬浮物(SS)进行过滤。接着水体进入沸石层，该层的多孔火山岩满足水体有效流动的同时，也进一步过滤了水中的SS，并吸收N、P等营养物质。最后根据连通器原理，水体流入溢流管，进而在低一级水田层的溢水管出口流出，再依照以上的工作原理进行进一步的净化。在此过程中，控制污水的流速为0.001m/s，以保证水体的有效的净化。结果如表1所示。
表1
| 净化指标参数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| TN | 65％ | 16.1％ | 5.7％ | 3.3％ | 2.1％ | 0.9％ |
| TP | 37％ | 20.1％ | 7.6％ | 5.2％ | 2.9％ | 1.6％ |
| TSS | 80％ | 7.0％ | 1.7％ | 0.7％ | 0.5％ | 0.5％ |
其中1-6分别代表由高至低的各水田层；TN、TP、TSS的值分别代表水中N、P、SS的去除率。
由此表的结果可以看出，本实用新型台地式土壤分层溢流水净化方法可以有效去除污水中的N、P、SS，净化后水质达到Ⅲ类水级别，可用于景区用水，形成景观供人欣赏，该方法易于操作，可带来极大的环境效益。
Claims (8)
1.一种台地式土壤分层溢流水净化系统，其特征在于：它包括若干台地式的水田层，各水田层由高到低依次呈台阶形分布，各水田层外围均设有挡墙；
每个水田层由上至下依次包括：用于种植植物及进行生物吸附的植物种植层、用于过滤固体悬浮物的粗砂层、用于进一步过滤及保持水体流动的沸石层、用于防止水体下渗的夯实黏土防渗层；该植物种植层的上表面低于该层挡墙的上端；该夯实黏土防渗层的上端高于该挡墙下端；
相邻水田层之间设有跨越挡墙的溢流管，该溢流管入口设于高一级水田层的沸石层，该溢流管出口位于低一级水田层的植物吸附层上部，且该溢流管出口高度高于高一级水田层的植物种植层并低于该两层水田层间挡墙的高度，最高一层水田沿台地边墙顶端以层流形式入水。
2.根据权利要求1所述的台地式土壤分层溢流水净化系统，其特征在于：所述沸石层与所述夯实黏土防渗层之间还设有砾石层。
3.根据权利要求1所述的台地式土壤分层溢流水净化系统，其特征在于：所述植物种植层的填料为砂土，所述粗砂层中粗砂的粒径为0.5mm以上，细度模数为3.1～3.7之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的台地式土壤分层溢流水净化系统，其特征在于：所述植物种植层厚度为400-600mm；所述粗砂层厚度为400-600mm；所述沸石层厚度为200-300mm，沸石直径为Φ5-10mm；所述夯实黏土防渗层厚度为600-800mm，其组成为黏土比例为100％的黄黏土，渗透系数小于5mm/d，夯实系数为95％及以上。
5.根据权利要求4所述的台地式土壤分层溢流水净化系统，其特征在于：所述溢流管入口的管口处包覆有防腐过滤网，在该溢流管管口上方堆置直径Φ55～65mm的多孔火山岩。
6.根据权利要求5所述的台地式土壤分层溢流水净化系统，其特征在于：所述溢流管沿着所述挡墙分布，间隔1-5m，管径为50～100mm。
7.根据权利要求1所述的台地式土壤分层溢流水净化系统，其特征在于：所述植物为挺水植物。
8.根据权利要求1所述的台地式土壤分层溢流水净化系统，其特征在于：所述水田层层数为3-4级，每层水田层延台阶倾斜方向的宽度为4-6m，相邻水田层之间的高度差为0.5-1m。
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