CN211198968U

CN211198968U - 农村污水处理的土壤渗滤系统

Info

Publication number: CN211198968U
Application number: CN201922205864.8U
Authority: CN
Inventors: 张百德; 笪坚; 宋玉亮; 赵利; 张友庆
Original assignee: Weifang Municipal Engineering Design And Research Institute Co ltd
Current assignee: Weifang Municipal Engineering Design And Research Institute Co ltd
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2020-08-07
Anticipated expiration: 2029-12-10

Abstract

一种农村污水处理的土壤渗滤系统，包括进水渠、植物种植层、人工土壤层、过滤层、承托层、防渗层、集水渠和集水井；植物种植层、人工土壤层、过滤层、承托层和防渗层自上至下依次设置，进水渠设置在一侧，另一侧设置集水渠和集水井，集水渠与集水井连通；人工土壤层中分布有配水管，配水管的一端与进水渠连通。经过预处理的农村生活污水经配水管流入人工土壤层，配水管的出水经土壤中的空隙与毛细管均匀流入植物种植层中，然后依次植物种植层、人工土壤层、过滤层和承托层进入集水井。该系统利用植物、微生物、基质过滤与吸附的协调净化原理进行设计，集植物作用、微生物作用、基质吸附与过滤作用为一体，构筑简单、净化效果好、运行稳定、管理方便。

Description

农村污水处理的土壤渗滤系统

技术领域

本实用新型涉及一种适用于农村生活污水处理的依靠土壤基质、植物、微生物三者协同作用为主要处理方式的小型污水净化系统，属于农村污水处理技术领域。

背景技术

农村生活污水水量小，水质水量波动较大，其处理模式主要分为集中处理和分散处理两种。在分散处理模式中，土壤渗滤系统以运行简单、能耗低的优点倍受推崇。

污水土壤渗滤系统利用土壤中的微生物、植物根系以及土壤的物理化学作用对污水进行净化，其结构分为植物种植层、承托层、防渗层。土壤渗滤系统主要应用于村镇及住宅的生活污水处理，有时也应用于市政污水的深度处理。土壤渗滤系统水质净化效果主要取决于植物、土壤基质以及渗滤填料的选择。

在植物种植层中，植物根系通过土壤毛细管吸收水分，因此，土壤基质需要具备发达的毛细管网和较强的吸水能力。土壤毛细管水的上升高度和上升速度与土壤颗粒大小、孔隙大小和形状、土壤矿物成分等因素有关。一般土壤颗粒愈细，毛细管水上升高度愈大。土壤渗滤系统中常用的材料有粉煤灰、黏土等，存在主要问题是毛细管网不够发达，吸水能力不足，处理效果有待提高。

CN104528940A公开的一种适于污水生态处理的土壤渗滤系统，由植物层、种植土壤层、人工土壤层、承托层、砂滤层、防渗层自上至下组成，该系统是在人工土壤层下方设置承托层而不是砂滤层，对通过人工土壤层的部分溶解性有机物、氨氮等不能吸附和筛分，也不能形成具有生物活性的生物膜，对水体的净化有待进一步提高。

发明内容

基于现有土壤渗滤技术存在的以上不足，本实用新型提出一种构筑简单、净化效果好、运行稳定、管理方便，能耗低、投资省的农村污水处理的土壤渗滤系统，该系统对生活污水处理具有良好的效果，适用于村镇小规模生活污水处理，也可用于市政污水的深度处理。

本实用新型的农村污水处理的土壤渗滤系统，采用以下技术方案。

该系统，包括进水渠、植物种植层、人工土壤层、过滤层、承托层、防渗层、集水渠和集水井；植物种植层、人工土壤层、过滤层、承托层和防渗层自上至下依次设置，进水渠设置在一侧，另一侧设置集水渠和集水井，集水渠与集水井连通；人工土壤层中分布有配水管，配水管的一端与进水渠连通，承托层的底部分布有集水管，集水管的一端与集水渠连通。

所述配水管上分布有布水孔。所述布水孔分布间距相等。所述布水孔直径为5～20mm。所述布水孔直径在配水管上沿水流方向逐渐增大，以保证沿长度方向均匀布水。

所述植物种植层为污泥堆肥、生物质炭和粉质黏土的混合层，高度为30～50cm。

所述人工土壤层为粉质黏土和生物质炭混合层，高度为30-40cm。

所述过滤层为石英砂与活性炭混合层，高度为28-32cm。

所述承托层为高度18-22cm的砾石层。

所述防渗层至少包括两层土工防渗膜。

所述集水井内设置有回用管道，回用管道中连接提水泵。以将收集到的处理水用于植物的浇灌，同时也使处理水出水得到二次处理。

经过预处理的农村生活污水进入进水渠，通过配水管流入人工土壤层，配水管的出水经土壤中的空隙与毛细管均匀流入植物种植层中，植物种植层中的植物根系与丰富的微生物对污水进行净化。在人工土壤层中下渗的污水进一步得到微生物、植物根系净化。过滤层具有良好的吸附性和筛分作用，能够截留水中残留的大部分固体颗粒，有效降低水中的悬浮物含量，能够吸附水中的部分溶解性有机物、氨氮等，同时形成具有生物活性的生物膜，能够对水体进一步净化，经历该层继续下渗的污水从而得到进一步深度净化。承托层防止整个系统因受力不均而发生不均匀沉降。防渗层防止因污水下渗而引起地下水污染。处理后的出水通过收集管进入集水渠，再收集至集水井中，提升至地面，用于植物灌溉。

上述系统在人工土壤层的下方设置石英砂与活性炭混合的过滤层，改变了现有结构渗滤系统的结构，活性炭具有良好的吸附性和筛分作用，能够吸附水中的部分溶解性有机物、氨氮等，同时，相当一部分微生物以活性炭为载体，形成具有生物活性的生物膜，能够对水体进一步净化。

本实用新型利用植物、微生物、基质过滤与吸附的协同净化原理进行渗滤系统结构设计，该渗滤系统集植物作用、微生物作用、基质吸附与过滤作用为一体，并在植物种植层与过滤层中采用生物质炭，可将农村生活污水高效处理至不同标准要求，实现了水质高效净化、系统稳定运行，构筑简单、净化效果好、运行稳定、管理方便，能耗低，投资省，该系统对生活污水处理具有良好的效果，适用于村镇小规模生活污水处理，也可用于市政污水的深度处理。

附图说明

图1是本实用新型农村污水处理的土壤渗滤系统的剖视结构示意图。

图2是本实用新型农村污水处理的土壤渗滤系统的平面结构(俯视)示意图。

图3是本实用新型中配水管的结构示意图。

其中：1.配水管，2.植物种植层，3.人工土壤层，4.过滤层，5.承托层，6.防渗层，7.集水管，8.集水井，9.回用管道，10.提升泵，11.进水渠，12.集水渠，13.布水孔。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型的农村污水处理的土壤渗滤系统，主要包括进水渠11、植物种植层2、人工土壤层3、过滤层4、承托层5、防渗层6、集水渠12和集水井8。植物种植层2、人工土壤层3、过滤层4、承托层5和防渗层6自上至下依次设置，一侧设置进水渠11，另一侧设置集水渠12和集水井8。进水渠11深至人工土壤层3底部，集水渠12深至承托层5底部(防渗层6之上)。人工土壤层3中分布有配水管1，配水管1的一端与进水渠11连通。集水管7设置于承托层5的底部，集水管7的一端与集水渠12连通，集水渠12与集水井8连通。集水井8内设置有回用管道9，回用管道9中连接提升泵10。回用管道7主要将收集到的处理水用于植物的浇灌，同时也使处理水出水得到二次处理。

配水管1采用PVC管，如图3所示，其上分布有两排布水孔13，布水孔13的直径为5～20mm，每排上布水孔的间距相等，两排布水孔在配水管1上呈45°斜向下排布。配水管1上分布的布水孔13的直径沿水流方向逐渐增大，以保证系统沿水流方向均匀布水。经过预处理的农村生活污水经配水管1流入土壤渗滤系统。配水管1的出水经土壤中的空隙与毛细管均匀流入植物种植层2中。植物种植层2中的植物根系与丰富的微生物对污水进行净化。

植物种植层2的高度为30～50cm。植物种植层2中所用土壤由市政污泥堆肥产品、生物质炭、粉质黏土混合而成，其比例为粉质黏土：堆肥产品：生物质炭＝1:1:1，其中污泥堆肥产品含水率低于30％，有机质含量约30～40％。污泥经堆肥后的产品污泥堆肥常用作植物肥料，如园林绿化、农耕、荒山改良等。污泥堆肥是污水处理厂剩余污泥经过高温下微生物好氧发酵的产物，其中的有机物得到矿化、腐殖化、无害化。堆肥产品中具有丰富的氮、磷、钾、有机质、腐殖质等植物生长必需的物质，极易适合植物生长。生物质炭为农作物废弃物在500～800℃、无氧条件下制得，粒径1～3mm之间。生物质炭具有多孔隙、比表面积大、毛细管网发达等特殊理化性质，具有良好的吸附性能，可作为肥料缓释剂，从而避免普通肥料利用率低、易流失的缺点。同时，在土壤中添加生物质炭，对提高土壤pH和增强土壤对养分的吸附能力有积极作用。因此，土壤渗滤系统中考虑加入生物质炭，将有助于改善土壤结构，改善理化性质，进而提高吸水能力和污水净化效果。选用的植物以根系发达、生命力强的草本科植物为主。植物种植层2中粉质黏土、堆肥产品和生物质炭混合成的基质颗粒细小、均匀，具有发达的孔隙网络和良好的理化性质，毛细管吸水作用得到强化。由于添加了一定比例的堆肥产品，土壤具有良好的肥效，同时生物质炭引入该层，对肥料具有一定的缓释作用，更利于植物的生长。经过配水管进入系统的污水迅速由毛细管网吸收于并保持于植物种植层中，为植物提供充足的水分和养分。污水中的氮磷等被土壤层中的植物和微生物吸收利用，有机物被微生物分解利用，从而使污水得到净化。

人工土壤层3为植物种植层2与过滤层4之间的过渡层，其高度为30-40cm，由粉质黏土和生物质炭混合而成，其中粉质黏土渗透系数3～6×10^-5cm/s，生物质炭粒径为2～3mm。在人工土壤层3中，下渗的污水进一步得到微生物、植物根系净化。同时，土壤中的粉质黏土和生物质炭可对水中的污染物进一步吸附、过滤，从而使污水得到进一步净化。

过滤层4的厚度约30cm(28-32cm)，由活性炭与石英砂混合而成，石英砂与活性炭粒径均在1mm左右，其比例为石英砂：活性炭＝2:1。在过滤层4中，活性炭具有良好的吸附性和筛分作用，能够吸附水中的部分溶解性有机物、氨氮等，同时，相当一部分微生物以活性炭为载体，形成具有生物活性的生物膜，能够对水体进一步净化。石英砂则是良好的过滤材料，能够截留水中残留的大部分固体颗粒，有效降低水中的悬浮物含量。经历该层继续下渗的污水从而得到进一步深度净化。

承托层5主要是为了防止整个系统因受力不均而发生不均匀沉降。承托层5为直径约10mm的砾石构成，其高度为18-22cm。

防渗层6主要是为了防止因污水下渗而引起地下水污染。防渗层6由两层或以上的HDPE土工防渗膜构成，单层厚度约1.5mm。

经上述流程处理的出水通过收集管7收集至集水井8中。当遇到旱季或系统水量不足时，通过提升泵和回用管道9将集水井8中处理后的水提升至地面，用于植物灌溉。

上述系统主要用于农村分散污水处理。系统依靠土壤中的植物根系、微生物以及土壤基质的物理作用对污水实施净化，植物种植层土壤由污泥堆肥产品与生物质炭按一定比例混合而成，土壤毛细管网发达，供植物生长的营养物质丰富，同时植物采用根系发达的草本或乔木科植物，水质净化效率高，效果好。系统过滤层采用活性炭与石英砂相结合，除了具有良好的污染物截留与吸附效果以外，还是微生物的良好载体，大量微生物的聚集强化了污水的生物降解作用，大大提升了水质净化效果。为了保证污水净化效果，系统设置了污水回流系统，在一定条件下，部分出水回流至进水重新参与处理，有效保证了处理效果。

Claims

1.一种农村污水处理的土壤渗滤系统，其特征是，包括进水渠、植物种植层、人工土壤层、过滤层、承托层、防渗层、集水渠和集水井；植物种植层、人工土壤层、过滤层、承托层和防渗层自上至下依次设置，进水渠设置在一侧，另一侧设置集水渠和集水井，集水渠与集水井连通；人工土壤层中分布有配水管，配水管的一端与进水渠连通，承托层的底部分布有集水管，集水管的一端与集水渠连通。

2.根据权利要求1所述的农村污水处理的土壤渗滤系统，其特征是，所述配水管上分布有布水孔，所述布水孔分布间距相等。

3.根据权利要求2所述的农村污水处理的土壤渗滤系统，其特征是，所述布水孔直径为5～20mm。

4.根据权利要求2所述的农村污水处理的土壤渗滤系统，其特征是，所述布水孔直径在配水管上沿水流方向逐渐增大。

5.根据权利要求1所述的农村污水处理的土壤渗滤系统，其特征是，所述植物种植层为污泥堆肥、生物质炭和粉质黏土的混合层，高度为30～50cm。

6.根据权利要求1所述的农村污水处理的土壤渗滤系统，其特征是，所述人工土壤层为粉质黏土和生物质炭混合层，高度为30-40cm。

7.根据权利要求1所述的农村污水处理的土壤渗滤系统，其特征是，所述过滤层为石英砂与活性炭混合层，高度为28-32cm。

8.根据权利要求1所述的农村污水处理的土壤渗滤系统，其特征是，所述承托层为高度18-22cm的砾石层。

9.根据权利要求1所述的农村污水处理的土壤渗滤系统，其特征是，所述防渗层至少包括两层土工防渗膜。

10.根据权利要求1所述的农村污水处理的土壤渗滤系统，其特征是，所述集水井内设置有回用管道，回用管道中连接提升泵。