TWI363042B - - Google Patents

Description

1363042 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種生活污水複合式自然生態淨化處理 方法，尤指一種综合漫地流、次層流、植栽、土壤、生物 膜及微生物、細菌、底部土壤及植栽根系曝氣等各種自然 生態工法，總合而成融於一爐之高效率污水自淨工法，以 免耗能源且更可產生經濟效益，有人自動願意經營管理方 式’用以處理生活污水之複合式生態淨化處理方法。 【先前技術】 目前有關人們生活中排放的生活污水，因含有大量有 機污染物，若直接排放於自然水體中，因其受好氧菌分解 時將耗掉水體中大部分溶氧，致使水體因缺氧而發臭、變 黑，慘不忍睹，先進國家於中大型城市中因有設計完盖之 下水道系統，再搭配污水處理廠之先進設備進行污水淨化 處理後，才排放至河川或海中。 惟前揭城市中的生活污水雖可透過污水處理設備處理 大量的生活污水，然該污水處理設備須耗費大量建設費用 ，且須有專業人士專人操作管理及維護，其所花費經費甚 鉅，且經處理後之生活污水，其有機污染物已被分解成各 式無機營養鹽，此等富含營養鹽之污水，若未經吸收移除 其營養鹽而將其直接排入自然水體如河川、湖泊或海洋中 ，極易促使某些藻類大量繁殖使水質呈現優養化而污染及 破壞自然水體^ 再者，一般鄉村或小型城鎮、落後國家，因受限於經 1363042 費、經濟效益問題’以及下水道系統不足等因素，大多數 未能設置污水處理設備，以致鄉村或小型城鎮人們每曰所 排出的生活污水通常只能直接排入河川或海中，造成河川 或海洋的污染。此乃現代先進國家之鄉村地區及後進國家 之城市與鄉村地區’所面臨之生活環境變差與自然水體遭 文破壞之共同待解決問題。部分地區則以生態工法加以處 理，希望以較低成本降低生活污水之污染。 目前所用之生態工法有表面漫地流法、潛流式次層流 法、氧化曝氣法、礫間接觸曝氣法、填充濾材法、人工濕 地法、人工浮島法、植栽濾床法、草溝草帶法等等，各項 工法白有其優點及缺點，優點為可利用自然方式淨化污染 之水，且耗能較少；其缺點則為處理效率普遍較慢，水力 停留時間較久’少則一日多則數日，無法處理大量污水， 且需較大量土地，並常因缺少人力營運管理而滋生困擾； 另一缺點則為甚少此類生態工法可互相結合，將彼此優點 結合在一起，以發揮更大功效；最大之缺點則為需要不斷 耗費維護管理經費而無法產生任何經濟效益。 【發明内容】 本發明之主要目的在於提供一種總合各種淨水生態工 法,生活污水複合式生態淨化處理方法，其較傳統生態工 法提升污水處理效率達三倍以上，此外並可產生大量經濟 ，益’ ^吸引民眾前來經營管理，改善傳統生態工程無人 管理之弊病；希藉此設計，提供_項簡便快速有效且具經 濟效益、無虞缺人管理之複合式生態淨化處理生活污水之 5 Π63042 " 方法。 ：^為達成前揭目的，本發明所設計之生活污水複合式生 慼淨化處理方法，係使用一組生活污水複合式生態淨化系 統進行淨水處理，該系統包括至少一複合式生態淨水單元 .i該複合式生態淨水單元包括一栽種有植物的土壤區塊、 • ，于水集水分配槽設於該土壤區塊預定的進水端、一尾水 收集槽設於該土壤區塊預定的出水端，以及至少一引氣對 _ 流集水濾管埋設於該土壤區塊自該進水端之汗水集水分配 槽底端’其前端突出於地表，末端則延伸至出水端底部， 並突出於土面；其生態淨化處理步驟係包括： 將生活污水導入至少一組複合式生態淨水單元之集水 分配槽中； 利用次層流手段，使生活污水通過集水分配槽底部土 壤經滲濾後向下滲流進入引氣對流集水濾管向下游排出； 利用表層漫地層流手段，使生活污水自集水分配槽溢 • 流至土壤區塊上進行曝氣，並使生活污水由上而下通過土 壌滲濾後進入底部的引氣對流集水濾管中排出；未向下滲 濾者則以表面流方式流入末端之尾水收集槽排出；以及 利用生活污水之有機污染物於該土壤區塊中充分曝氣 及經微生物、細菌分解成營養鹽’為栽種於該土壌區塊上 的植物所吸收，該污染物被分解吸收後污染即逐漸消失。 藉由前述處理步驟，可使生活污水之污染物於該土壌 區塊中充分曝氣及受微生物、細菌分解，成為植物可吸收 之無機營養鹽而被栽種於該土壤區塊上的植物所吸收而逐 6 1363042 , 漸消減。 • 埋設於土壤區塊底部之多支弓丨氣對流集水濾管除可收 集滲濾污水排出外，亦可以上下對流方式將大量空氣導入 土壌下層，使土壤及植栽根系獲得充分氧氣供應，活化根 • 系細胞及土壤中之微生物、細菌，提高有機污染物分解及 營養鹽被植物吸收之效率。 本發明藉由前述生活污水複合式生態淨化處理方法設 計’其特點至少包括： 1 _本發明係綜合漫地流（overland fi〇w )、次層流 (subsurface fi〇w)、植栽吸收、土壤滲濾、微生物細 菌分解、太陽能' 曝氣增氧等各種自然生態自淨工法，將 各種生態工法優點融合於本複合式生態淨水處理系統中， 於使用時完全不須外加能源及化學藥品。 2·可令生活污水充分曝氣及受微生物分解而轉化為植 物成長所需無機營養鹽，提供栽種於土壤區塊上的植物或 φ 農作物生長之用，不需再使用其他化學肥料施肥，類似水 耕方式，且成長後的植物或農作物可運送至市場販售，可 產生大量的經濟效益’據本發明的實驗結果評估，每公頃 每月最多可收益約新台幣70萬元。 3. 本發明可應用生活污水複合式生態淨化處理系統於 鄉村或中小型城鎮之河灘地、農地或濕地，節省大量下水 道建設費用，並能有效解決生活污水排放及河叫污染的問 題0 4. 本發明之污水集水分配槽’因其底部及側壁多數 7 1363042 個開孔及頂部多數個開口之設計，使其具有可將污水同時 分配成向下滲流及向水平方向漫地層流之污水分配功能。 5. 本發明之土壤底部引氣對流集水濾管除可排除滲濾 >可水外’亦可提供底部土壤及植栽根系大量氧氣，除可加 速污染物分解及植栽根系細菌活化吸收養分外，亦可防止 土壤因缺氧而發臭。 6. 本發明之方法針對生化需氧量（B〇D)移除效率（ 如附件二所示），每平方公尺每日可達1.77公克以上， 較傳統生態工法每日約僅能移除〇 . 7公克，進步達2 5 .倍 之多。 7 .本發明之方法其所需之水力停留時間甚短，表層 硬地流只需約2 3分鐘，7¾:思-ft* rr 而 刀鐘底層流亦只需約一小時左右而已 ’因此可處理大量生活沄.仏机私 玍沽巧水，此點杈之他種生態工法水力 停留時間動辄須耗用一至數夭，盆 数天其進步甚大，亦涵容本發 明未來可處理大量生活污水之能力。 • 8_本發明所設計之生活污水複合式生態淨化處理方法 ，於使用管理上簡便而容易，即使老農夫亦可輕易操作， 且因有巨額之現金收益，可提供人們參與管理經濟誘因。 發明經實際應用於㈣地進行實場實驗（如附件 且能快速恢復淨水功能。 又襲’系統元全無損失 故綜合以上各點，本發明之 工法。 月之方法貫乃最優之生態淨水 【實施方式】 8 1363042 …如第圖所示’係揭示本發明之生活污水複合式生態 淨化處理方法之一較佳實施例流程圖，該生活污水複合式 生t淨化處理方法係使用一組生活污水複合式生態淨化系 統進行生活污水之淨化處理。 . a如第一至五圖以及附件一所示，該生活污水複合式生 態净化系統係包括至少-複合式生態淨水單元（工），該 複口式生態淨水單元（丄）係包含一栽種有植物（^ ^ ) •的亡壤區塊（10)、-集水分配槽（12)以及至少一 引氣對流集水遽管（14)，或進一步包括一表面尾水收 集槽（13)，或再進一步包括一主幹管、至少一 T支進水管（3)以及至少—進水控制閥（4)，所述之 刀支進水g (3)銜接該主幹管並延伸至集水分配 曰（1 2 )，所述之進水控制閥（4)裝設於所述之分支 進水管（3 )上。 月J述中肖土壌區塊（工〇)為具有一定面積的土壤 籲戶斤形成的區塊，於該土壌區塊（1〇)周邊外圍可進一步 設置隔離體（7)(如防水布、鋼板、槽狀體、田硬（6 ):’等或其組合）與外界區隔，該隔離體口）相對於該 壌區塊（1 ◦)四周之側壁可為直立狀或傾斜狀，其底 部可形成傾斜狀底部，其中，以該底部可為自兩側朝中央 向下傾斜之傾斜狀底部為佳，該土壤區塊（i 0 )定義有 一進水端位於該土壤區塊（10)之-端，以及一出水端 位於該進水端相對之另端，土壤區塊（1〇)表面呈平面 或微幅向出水端傾斜。 9

Claims (1)

1363042 • [lot h. !丨!正替換¢^11 一月 2Ϊ "正替換頁 十、申請專利範圍： 1 .一種生活污水複合式生態淨化處理方法，係使用 —組生活污水複合式生態淨化系統進行淨水處理，該系統 包括至少一複合式生態淨水單元，該複合式生態淨水單元 • 包括一栽種有植物的土壤區塊、一汙水集水分配槽設於該 . 土壤區塊預定的進水端、一尾水收集槽設於該土壤區塊預 弋的出水端，以及至少一引氣對流集水濾管埋設於該土壤 區塊自該進水端之汙水集水分配槽底端，其前端突出於地 表’末端則延伸至出水端底部’並突出於土面，所述之污 水集水分配槽兩端封閉，槽底設有多數個開孔，且污水集 水分配槽頂部設有開口，槽側壁設有多數個溢流開孔丨其 生態淨化處理步驟係包括： 將生活污水導入至少一組複合式生態淨水單元之集水 分配槽中； 利用次層流手段，使生活污水通過污水集水分配槽底 部的開孔通過土壤經滲濾後向下滲流進入彡|氣對流集水濾 管向下游排出； 利用表層漫地層流手段，使生活污水自污水集水分配 槽頂。卩的開口及側壁的溢流開孔溢流而呈表層漫地層流至 土壤區塊上進行曝氣，並使生活污水由上而下通過土壤滲 濾後進入底部的引氣對流集水濾管_排出；未向下滲濾者 則以表面流方式流入末端之尾水收集槽排出；以及 利用生活污水之有機污染物於該土壌區塊中充分曝氣 微生物、細菌分解成營養鹽，為栽種於該土壤區塊上 的植物所吸收’該污染物被分解吸收後污染即逐漸消失。 16 1363042 「 lot fl.星I正替換頁I 100年11月正替~¥ΐ~~ 2 ·如申請專利範圍第1項所述之生活污水複合式生 態淨化處理方法，其中該生活污水複合式生態淨化系統包 括數組複合式生態淨水單元，呈階級狀之梯田方式排列， 使生/舌污水由向處往低處依序流過每一複合式生態淨水單 • 元進行多次之複合式生態淨化處理步驟。 • 3 ·如申請專利範圍第1或2項所述之生活污水複合 式淨化處理方法，其中，該複合式生態淨水單元中之引氣 對流集水濾管為L形，該引氣對流集水濾管之水平部分上 半部設有多數個滲水濾孔，該水平部分並包覆細目防土紗 網。 4 _如申凊專利範圍第1或2項所述之生活污水複八 式淨化處理方法，其中，該複合式生態淨水單元中之引氣 對流集水濾管為一垂直管部連接下方多支水平管部所开《成 之多層複L形管體，該些水平管部上半部設有多數個滲水 慮孔，該些水平管部並包覆細目防土紗網。 5 .如申請專利範圍第1或2項所述之生活污水複合 式生態淨化處理方法’其中，該複合式生態淨水單元尚包 括一表面尾水收集槽設於該土壤區塊預定地出水端，其= 兩端封住，下方設有至少一個尾水排放口，以f管接著^ 尾水排出，其下游側設有較高之擋土側邊。 6.如中請專利範圍第1或2項所述之生活污水複入 式生態淨化處理方法，其中，該土壤區塊周邊外圍設有: 隔離體，該隔離體相對於該土壤區塊四周形成側壁，相 於底部形成傾斜狀底部。 17 1363042 lot 1月1巧正替換頁[?0年11月 修正 ry 如申s青專利範圍第6項所述之生活污水複合式生 態/T化處理方法，纟中，該隔離體相對於該土壤區塊四周 之側壁為直立狀。 8 ·如申請專利範圍第6項所述之生活污水複合式生 態淨化處理方法，其中，該隔離體相對於該土壤區塊四周 之側壁為傾斜狀。 9 .如申請專利範圍第6項所述之生活污水複合式生 態淨化處理方法’其中，該隔離體底部為自兩側朝中央向 下傾斜狀。 1 0 .如申請專利範圍第1或2項所述之生活污水複 合式生態淨化處理方法，其中，所述植物係至少一種選自 水生植物及半水生植物所組成之群組° 十一、圖式： 如下頁 18