申请日2009.11.30
公开(公告)日2010.05.05
IPC分类号C02F3/00
摘要
一种环境工程技术领域的生活污水净化土壤沟槽及其构建方法，包括：进水机构、覆土层、混合层、含有生物填料的土壤层、砾石层、细砂层、隔水层和排水机构，其中：覆土层、混合层、含有生物填料的土壤层、砾石层、细砂层和隔水层由上而下依次设置，进水机构与混合层相连接，排水机构与砾石层以及细砂层相连接。本发明不仅能使包括化粪池出水在内的生活污水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级排放标准(GB18918-2002)，而且还能有效防止沟槽处理系统发生堵塞问题。
权利要求书
1.一种生活污水净化土壤沟槽，包括：进水机构、覆土层、混合层、土壤层、砾石层、细砂层、隔水层和排水机构，其特征在于：覆土层、混合层、土壤层、砾石层、细砂层和隔水层由上而下依次设置，进水机构与混合层相连接，排水机构与砾石层以及细砂层相连接。
2.根据权利要求1所述的生活污水净化土壤沟槽，其特征是，所述的进水机构包括：进水池和若干条配水槽，其中：进水池的出口与配水槽相连接，配水槽均匀设置于混合层内，配水槽宽度为200mm，其布设数量为每1.5m的横向宽度设置一个。
3.根据权利要求1所述的生活污水净化土壤沟槽，其特征是，所述的排水机构包括：集水管、储水池和抽水泵，其中：集水管的一端位于砾石层和细砂层内，另一端与内置抽水泵的储水池相连接。
4.一种根据权利要求1所述的生活污水 净化土壤沟槽的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、在选定的位置开挖沟槽体，然后在沟槽体的底部及周围铺设聚乙烯防渗膜，并在聚乙烯防渗膜上依次铺设细砂层和砾石层，并在底部铺设集水管，并将集水管以5‰的坡度向出水方向铺设，并使其连接储水池，储水池中设置抽水泵以排除处理水;
第二步、在沟槽体的土壤层上方以木制网格作为生物填料的安装固定架，然后将生物填料悬吊在网格状固定架上，使生物填料垂直悬挂并在下端与沟槽体的砾石层接触;
第三步、将开挖的土壤由上往下逐步倾入槽体中，直至土壤添加到能够满足夯实后达到450mm～500mm的土壤层厚度后，将悬挂在固定架上的生物填料沿着土壤平面剪下，将网格固定架拆除，然后夯实土壤层，保证生活污水净化土壤沟槽结构的刚度;
第四步、在土壤层上铺设混合层，并沿着进水方向将混合层按5‰的坡度向集水井方向倾斜，配水槽设置在混合层前端，利用混合层对系统均匀配水。最后在混合层上加覆土层，覆土层的厚度由当地的最低气温决定，以混合层不结冰为下限，但为防止蚊蝇的发生，即使在不发生冰冻的地区，覆土层厚度也应保持在100mm以上。
5.根据权利要求4所述的生活污水净化土壤沟槽的构建方法，其特征是，所述的沟槽体的净深度为700mm～900mm，面积为2.5Q～5Q平方米，其中，Q为每天处理的以立方米为单位的污水的数值。
6.根据权利要求4所述的生活污水净化土壤沟槽的构建方法，其特征是，所述的生物填料的装填量由以下方式确定：
当土壤层内的土壤渗透系数小于10-6cm/s时，生物填料装填密度为每立方米土壤均匀装填表面积大于等于40平方米的填料;
当土壤层内的土壤渗透系数在10-5-10-6cm/s时，生物填料装填密度为每立方土壤均匀装填表面积为20-40平方米的填料;
当土壤层内的土壤渗透系数大于10-5cm/s时，生物填料装填密度为每立方米土壤均匀装填表面积为10-20平方米的填料。
7.根据权利要求4所述的生活污水净化土壤沟槽的构建方法，其特征是，所述的夯实土壤是指：土壤经过夯实后，不会因为土壤的密实度不够发生沉降，同时要求夯实后土壤层的厚度达到设计厚度。
说明书
生活污水净化土壤沟槽及其构建方法
技术领域
本发明涉及的是一种环境工程技术领域的装置及其制作方法，具体是一种可防止堵塞的生活污水净化土壤沟槽及其构建方法。
背景技术
土壤沟槽法是一种能够对生活污水进行就地达标处理的技术。土壤沟槽技术始于上世纪70年代的美国，经过30多年的发展，目前，美国EPA已将其作为家庭污水净化的一个重要方法进行推广，并已在近21%的美国家庭污水处理中获得了应用。由于土壤沟槽在使用中，具有不需要长距离铺设收集管网、运行成本低、病原体能得到良好控制、污水处理后出水水质良好等优点，从上世纪80年代中期起，日本、韩国、澳大利亚、欧洲等许多国家也开始投入资金对该技术进行了大量的研究和推广应用，从上世纪90年代起，该技术在我国也已得到了一定程度的应用。
然而，土壤沟槽在使用中还存在着明显的不足。由于土壤沟槽的主要介质为土壤，因此，在污水过程中极易发生土壤空隙的堵塞问题。正因为这个问题的存在，澳大利亚有近70%的土壤沟槽陷于瘫痪(S.Carroll，A.Goonetilleke，W.A.Khalil，et al，Assessmentvia discriminant analysis of soil suitability for effluent renovation usingundisturbed soil columns，Geoderma，2006，131：201?17;)、美国有近72%的土壤沟槽需要经常性的开挖修整(US EPA，1997.Response to congress on use of decentralizedwastewater treatment systems.United States Environmental，Protection Agency，EPA832-R-97-001b)。究其原因，堵塞问题的发生是由于许多地区的土壤渗透性能不高、孔隙容易为污水中的颗粒状污染物和污水处理中繁殖的微生物所堵塞所致，可见，如何改进土壤沟槽介质结构使其不发生堵塞问题，已成为土壤沟槽能否稳定运行的关键点(A.Heistad，A.M.Paruch，L.Vrale，K.Adam，et al.，A high杙erformance compact filter systemtreating domestic wastewater，Eecological Engineering，2006，28：374-379)。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN2646136记载了一种“高效防堵土壤生物废水处理装置”，该技术在土壤处理装置中层搭建空气通道，可以改善系统的复氧能力，但根据孙宗健，丁爱中，滕彦国.在《人工土壤渗滤对颗粒COD的吸附及堵塞》(环境工程，2008，26(6)：39-44)中的记载，堵塞主要发生在土壤表层20cm，因此该技术仅可以缓解堵塞的速度，并不能从本质上解决堵塞问题，而且中层建立空气通道的花费较为昂贵。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种生活污水净化土壤沟槽及其构建方法，用有机纤维导流，在土壤中加入了无数个导流管，提高了土壤的渗透系数，加快污水向下的移动速度，减少污水在土壤上层的滞留量;能够使包括化粪池出水在内的生活污水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级排放标准(GB18918-2002)，而且可以有效防止系统发生堵塞的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及生活污水净化土壤沟槽，包括：进水机构、覆土层、混合层、土壤层、砾石层、细砂层、隔水层和排水机构，其中：覆土层、混合层、土壤层、砾石层、细砂层和隔水层由上而下依次设置，进水机构与混合层相连接，排水机构与砾石层以及细砂层相连接。
所述的进水机构包括：进水池和若干条配水槽，其中：进水池与配水槽相连接，配水槽设置在混合层内，配水槽宽度为200mm，其布设数量为每1.5m的横向宽度设置一个。
所述的排水机构包括：集水管、储水池和抽水泵，其中：集水管的一端位于砾石层以及细砂内，另一端与内置抽水泵的储水池相连接。
所述的覆土层包括：防冻层和地表硬化层或植被层，厚度以混合层不冻结为下限，但为防止蚊蝇的滋生，即使在不发生冰冻的地区，覆土层厚度也应保持在100mm以上;
所述的混合层由体积比为1∶1的砾石和粗砂混合而成，其厚度为100mm～150mm，其中：砾石粒径6～10mm，粗砂直径0.5-2.0mm;
所述的土壤层的厚度为450mm～500mm，由开挖土壤与生物填料构成;
所述的砾石层的厚度为50mm～100mm，由6～10mm的砾石构成;
所述的细砂层的厚度为100mm～150mm，由0.5～1.0mm的细砂构成;
所述的隔水层是市场上出售的厚度大于1.5mm高密度聚乙烯防渗膜，防止污水污染地下水。
本发明涉及上述生活污水净化土壤沟槽的构建方法，包括以下步骤：
第一步、在选定的位置开挖沟槽体，然后在沟槽体的底部及周围铺设聚乙烯防渗膜，并在聚乙烯防渗膜上依次铺设细砂层和砾石层，并在底部铺设集水管，并将集水管以5‰的坡度向出水方向铺设，并使其连接储水池，储水池中设置抽水泵用于排除处理水;
所述的沟槽体的净深度为700mm～900mm，面积为2.5Q～5Qm2其中，Q为每天处理的以立方米为单位的污水量。
第二步、在沟槽体的土壤层上方以木制网格作为生物填料的安装固定架，然后将生物填料悬吊在网格状固定架上，使生物填料垂直悬挂并在下端与沟槽体的砾石层接触。所述的生物填料为聚烯烃类和聚酰胺构成，结构为类试管刷毛刷状，所述的生物填料设计加入量按以下方式确定：
当土壤层内的土壤渗透系数小于10-6cm/s时，生物填料装填密度为每立方米土壤均匀装填表面积大于等于40m2的填料;
当土壤层内的土壤渗透系数在10-5-10-6cm/s时，生物填料装填密度为每立方土壤均匀装填表面积为20-40m2的填料;
当土壤层内的土壤渗透系数大于10-5cm/s时，生物填料装填密度为每立方米土壤均匀装填表面积为10-20m2的填料。
第三步、将开挖的土壤由上往下逐步倾入槽体中，直至土壤添加到能够满足夯实后达到450mm～500mm的土壤层厚度后，将悬挂在固定架上的生物填料沿着土壤平面剪下，将网格固定架拆除，然后夯实土壤层，保证生活污水净化土壤沟槽结构的刚度。
第四步、在土壤层上铺设混合层，并沿着进水方向将混合层按5‰的坡度向集水井方向倾斜，配水槽设置在混合层前端，利用混合层对系统均匀配水。最后在混合层上加覆土层，覆土层的厚度由当地的最低气温决定，以混合层不结冰为下限，但为防止蚊蝇的发生，即使在不发生冰冻的地区，覆土层厚度也应保持在100mm以上。
与已有技术相比，本发明具有如下优点：(1)在采用普通土壤做土壤沟槽介质的系统中，不需要在土壤中混入砂石和铁屑等介质;(2)经过去除悬浮物预处理后的污水进入该系统后，不会因为土壤性质变化而出现系统堵塞问题，利用聚烯烃类和聚酰胺材质构成的市售刷状生物填料的导水性能，使得土壤的渗透性大大提高，摆脱了传统生活污水净化土壤沟槽对土壤选型的依赖，扩大了生活污水净化土壤沟槽使用的地域范围;(3)能够承受更大的水力负荷，当水力负荷高达20.0-40cm/d时，污水经过该系统处理后，依然可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级排放标准