申请日2013.05.24
公开(公告)日2014.12.10
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及一种防堵塞生态土壤污水处理装置，采用处理槽、布水槽，处理槽采用地下挖掘或构筑而成，处理槽的底部与四周铺设有防渗漏层，处理槽中从上到下设有表层土壤层、布水层、第一生物滤池层、第二生物滤池层、土壤混合层、碎石出水层。布水层、第一生物滤池层和第二生物滤池层组合成三级布水系统，能有效防止土壤堵塞和布水不均匀的问题发生。微曝气系统能够提高土壤的氧化还原电位，防止土壤团粒结构的崩坏，利于水在土壤中的渗透移动，促进微生物对污水中有机物的分解。本发明的优点是，设计新颖，结构合理，维护简单，制造运行成本低，且布水均匀、去污能力强，具有能耗低、处理效果好、造价成本低，管理运行方便，处理费用低的特点。
权利要求书
1.一种防堵塞生态土壤污水处理装置，采用处理槽、布水槽，处理槽采用地下挖掘或构筑而成，处理槽的底部与四周铺设有防渗漏层，其特征在于，处理槽中从上到下设有表层土壤层(1)、布水层(2)、第一生物滤池层(3)、第二生物滤池层(4)、土壤混合层(5)和碎石出水层(6)，布水层(2)设有布水槽(8);布水槽(8)设有进水管(9)、曝气管(10)、固定支架(12)和生物酶碳系填料层(11);曝气管(10)用于曝气。
2.根据权利要求1所述的一种防堵塞生态土壤污水处理装置，其特征在于，表层土壤层(1)的厚度为30 mm～400 mm，土壤孔隙度为50 %～65 %，饱和透水系数为1×10-2 cm/s～1×10-3 cm/s。
3.根据权利要求1所述的一种防堵塞生态土壤污水处理装置，其特征在于，布水槽(8)外与布水层(2)间设有填料层，填料层采用的填料为颗粒状的砾石，填料层的饱和透水系数为10 cm/s～15 cm/s，填料层的厚度为10 mm～200 mm，颗粒状的砾石的粒径为10 mm～15 mm。
4.根据权利要求1或3所述的一种防堵塞生态土壤污水处理装置，其特征在于，生物酶碳系填料层(11)采用的填料为颗粒状的生物酶木炭，颗粒状的生物酶木炭的粒径为10 mm～ 50 mm;进水管(9)的管壁上有散水孔，散水孔的孔径为5 mm～15 mm;布水槽(8)的断面为矩形。
5.根据权利要求4所述的一种防堵塞生态土壤污水处理装置，其特征在于，布水槽(8)设有档板，曝气管(10)设在进水管(9)到挡板的中央处的两侧，曝气管(10)采用的管材为ABS或聚丙烯或UPVC的一种，曝气管(10)的曝气方式为间歇曝气或持续曝气;曝气管(10)、生物酶碳系填料层(11)和进水管(9)构成微曝气系统;曝气管(10)为穿孔曝气管;生物酶碳系填料层(11)为分散式生态型生物酶碳系材料、火山灰石填料按不同配比混合构成的组合层。
6.根据权利要求1所述的一种防堵塞生态土壤污水处理装置，其特征在于，第一生物滤池层(3)的填料为瓜米石和生物酶碳系材料混合而成，生物酶碳系填料的粒径为5 mm～20 mm;厚度2 mm～50 mm，饱和透水系数1 cm/s～1×10-1 cm/s。
7.根据权利要求1所述的一种防堵塞生态土壤污水处理装置，其特征在于，第二生物滤池层(4)的填料为细砂和生物酶碳系材料混合而成，生物酶碳系填料的粒径为5 mm～20 mm;厚度2 mm～50 mm，饱和透水系数1×10-1 cm/s～1×10-2 cm/s。
8.根据权利要求1或3或6或7所述的一种防堵塞生态土壤污水处理装置，其特征在于，布水层(2)、第一生物滤池层(3)和第二生物滤池层(4)组合成三级布水系统。
9.根据权利要求1所述的一种防堵塞生态土壤污水处理装置，其特征在于，土壤混合层(5)为土壤与生物酶碳系材料混合构成，厚度为10 mm～350 mm，土壤孔隙度为50 %～65 %，饱和透水系数为1×10-2 cm/s～1×10-3 cm/s。
10.根据权利要求1所述的一种防堵塞生态土壤污水处理装置，其特征在于，碎石出水层(6)采用碎石构成，碎石的粒径为10 mm～30 mm，碎石出水层(6)布有集水出水管(7)。
说明书
一种防堵塞生态土壤污水处理装置
技术领域
本发明属于污水处理领域，涉及一种污水处理装置，特别是一种防堵塞生态土壤污水处理装置。
背景技术
据申请人所知，现有的土壤处理污水法是，把含有固体的污水经过前处理分离以后，让经过前处理分离的污水通过埋设在土壤中的散水管，浸润扩散到周围的土壤中，利用土壤的物理吸附特性和微生物的分解作用净化处理污水。这样一种污水处理方法，它主要是在土壤构成的渗滤床上应用，污水在土壤中自上而下进行渗滤，利用构成渗滤床的土壤净化污水的作用，达到对污水中的各种污染物清除的目的。
申请人在研究中发现，现有的土壤处理污水法和其他的污水处理法相比，具有能耗低、处理效果好、造价成本低，管理运行方便，处理费用低的优点，其在具体应用中所花费的建筑投资和成本，仅为常规处理方法的10%～20%。除此之外，土壤处理污水法采用土地处理污水，把污水中的有效养分和水分还原给了土地，具有维持自然生态良性循环的效果，尤其在水源缺乏的地区，是一种较为理想的污水处理方法。
中国专利文献公开的《强化布水式地下渗滤污水处理方法及系统》(专利号：ZL02130946.9)，是在地表植物下面布置多个渗滤沟及布水槽，在渗滤沟内填充人工配制的特殊土壤，并在布水槽两侧设置强化布水材料，在土壤—微生物—植物系统的综合净化功能作用下净化污水，净化后的水通过设置在底部防渗层上方的集水沟收集后，经集水管排出。申请人认为，该发明提出在土层下设多个渗滤沟及布水槽，渗滤沟内填充人工配置的特殊土壤，布水槽设多孔布水管，通过两侧设置的强化布水材料渗逐渐向土壤四周扩散，对污水有着很好的去除效果。其属于土壤处理污水 的范畴，是土壤处理污水法的具体应用。
尽管现有的土壤污水处理法具有上述的优点，但一直没有能大规模的普及推广，这是其在应用中遇到问题不能得到很好解决所造的。申请人经过研究找到问题不能很好解决的原因所在，主要是，应用现有的土壤污水处理法来处理污水存在着难以解决的土壤堵塞问题，导致现有的土壤处理法在使用一段时期后，污水中不能被完全分解的有机物以及被微生物分解产生的多糖类物质的累积逐渐堵塞了土壤中的孔隙，影响到土壤的透气通水性能，随着土壤的通气透水性能的降低，土壤的氧化还原电位也急剧下降，最后使土壤的团粒结构被破坏，加剧了土壤中的孔隙的进一步堵塞，以至于最后处理水无法均匀地浸透流动，使土壤的净化效果降低，甚至无法进行污水的净化处理。
发明内容
本发明的目的是，针对上述现有技术存在的不足，进行改进，提出并研究一种防堵塞生态土壤污水处理装置，其能够有效防止土壤堵塞，且布水均匀，有效提高脱氮除磷效果，制造运行成本低，去污能力强。
本发明的技术解决方案，采用处理槽、布水槽，其特征在于，处理槽采用地下挖掘或构筑而成，处理槽的底部与四周铺设有防渗漏层，处理槽中从上到下设有表层土壤层、布水层、第一生物滤池层、第二生物滤池层、土壤混合层、碎石出水层，布水层设有布水槽。
其特征在于，表层土壤层的厚度为30 mm～400 mm，土壤孔隙度为50 %～65 %，饱和透水系数为1×10-2 cm/s～1×10-3 cm/s。
其特征在于，布水槽外与布水层间设有填料层，填料层采用的填料为颗粒状的砾石，填料层的饱和透水系数为10 cm/s～15 cm/s，填料层的厚度为10 mm～200 mm，颗粒状的砾石的粒径为10 mm～15 mm。
其特征在于，布水槽设有进水管、曝气管、固定支架，生物酶碳系填料层;生物酶碳系填料层采用的填料为颗粒状的生物酶木炭，颗粒状的生物酶木炭的粒径为10 mm～ 50 mm;进水管的管壁上有散水孔，散水孔的孔径为5 mm～15 mm;布水槽的断面为矩形。
其特征在于，曝气管设在进水管到固定支架的中央处的两侧，曝气管采用的管材为ABS或聚丙烯或UPVC的一种，曝气管的曝气方式为间歇曝气或持续曝气;曝气管、生物酶碳系填料层和进水管构成微曝气系统;曝气管为穿孔曝气管;生物酶碳系填料层为分散式生态型生物酶碳系材料、火山灰石填料按不同配比混合构成的组合层。
其特征在于，第一生物滤池层的填料为瓜米石和生物酶碳系材料混合而成，生物酶碳系填料的粒径为5 mm～20 mm;厚度2 mm～50 mm，饱和透水系数1 cm/s～1×10-1 cm/s。
其特征在于，第二生物滤池层的填料为细砂和生物酶碳系材料混合而成，生物酶碳系填料的粒径为5 mm～20 mm;厚度2 mm～50 mm，饱和透水系数1×10-1 cm/s～1×10-2 cm/s。
其特征在于，布水层、第一生物滤池层和第二生物滤池层组合成三级布水系统。
其特征在于，土壤混合层为土壤与生物酶碳系材料混合构成，厚度为10 mm～350 mm，土壤孔隙度为50 %～65 %，饱和透水系数为1×10-2 cm/s～1×10-3 cm/s。
其特征在于，碎石出水层采用碎石构成，碎石的粒径为10 mm～30 mm，碎石出水层布有集水出水管。
本发明的工作原理在于，由布水层、第一生物滤池层和第二生物滤池层组合而成的三级布水系统，提高土壤系统的均匀布水性：布水槽的出水进入布水层，砾石的透水系数大于第一生物滤池层和第二生物滤池层的填料的透水系数，水体快速渗透进入第一生物滤池层;第一生物滤池层的水在渗透压的作用下布满空间，且其透水系数大于第二生物滤池层的填料透水系数，水体均匀渗透进入第二生物滤池层;第一生物滤池层和第二生物滤池层的填料中的生物酶碳系材料，有效降解了水体中的大分子有机物，改善了填料的堵塞，促进水体的均匀布设。
本发明的创新点在于：1、采用处理槽，对处理槽内部结构进行合理设置;由布水层、第一生物滤池层和第二生物滤池层组合而成的三级布水系统，采用了生物酶碳系材料，能够有效地降解水体中的大分子有机物，使得填料的堵塞现象得到了根本的改善，提高了土壤系统的均匀布水性;既保留了土壤处理污水的良好特性，又有效地防止了土壤堵塞的情况发生。布水槽的净化作用是逐级处理降低有机物，将大分子物质转化为小分子物质，防止土壤堵塞;布水槽自身特有的布水方式能延长水力停留时间，加快水体中有机物的分解，将大分子有机物分解为小分子物质;填料中的生物酶木炭能营造良好的微生物生长环境，促进微生物的对水样中有机物的消耗降解和脱氮效果。2、采用曝气管、生物酶碳系填料层和进水管构成微曝气系统，并对曝气管进行合理布设，有效地提高土壤的氧化还原电位，防止土壤团粒结构的崩坏，有效地维持土壤团粒结构，有利于水在土壤中的渗透移动;同时有利于促进微生物对污水中有机物的分解，达到防止土壤在长期使用后出现堵塞的现象。曝气管的曝气效果是：改变土壤的氧化还原电位，防止土壤团粒的崩坏，维持土壤团粒结构，有利于水和空气的流动;好氧-缺氧-好氧-缺氧的环境交替进行，促进大分子有机物的分解和脱氮作用。
本发明的优点是，设计新颖，结构合理，维护简单。本发明采用的三级布水系统，能有效防止土壤堵塞和布水不均匀的问题发生。本发明采用表层土壤层，布水层，第一生物滤池层，第二生物滤池层，土壤混合层，碎石出水层构成处理槽的内部结构，具有能耗低、处理效果好、造价成本低，管理运行方便，处理费用低的特点，且布水均匀，本发明的制造运行成本低，去污能力强。本发明的推广应用将会大大提高对污水处理的质量，尤其是有效提高脱氮除磷效果，为营造良好的生态环境提供了一种好的途径。