專利名稱：人工土床快滲污水處理系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及污水處理系統，具體指改良后的人工土床快滲污水處理系統，特別適 用于山區、丘陵小城鎮生活污水處理或微污染水體修復，屬于環境保護水處理領域。
背景技術：
人工土床快滲污水處理工藝是一種基于自然生態原理的水質凈化技術，其 投資及運行費用為常規水處理技術的1/3-1/2，而且凈化效果較好，既可替代常規處理，也 可作為常規處理的深度處理技術。自20世紀90年代以來，我國鄉鎮污水處理越來越多地 采用這種技術。目前傳統的人工快滲系統存在復氧不佳、氨氮去除效率不高、水力負荷低、易堵塞 等缺點，且涉及小城鎮或居民聚居區人工土床快滲污水處理系統的研究主要針對西北、華 北等干旱地區的土壤和氣候條件，在氣候溫暖、濕度較大的西南地區以及三峽庫區的研究 與應用則鮮見報道。三峽庫區的鄉鎮多位于山區和丘陵地區，地形高差大，因而要求污水處 理技術和工藝能夠適應山地特征，并充分利用地形。同時，由于庫區鄉鎮大多數屬經濟不發 達地區，應選擇庫區常見的、滲濾性能良好的土壤及其它滲濾介質，采用科學、合理又簡單 的構建方式，以及較少的人為干預，在基本保持滲濾土層中微生物的“天然”生長狀態情況 下，通過制訂合理的運行參數，達到簡易高效低耗處理生活污水的目的，以適應三峽庫區鄉 鎮的經濟、技術及管理水平，但是現有的人工快滲系統在這方面還處于空白狀態。
發明內容
針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種強化復氧效果、氨氮 去除率高、低投資、低能耗的人工土床快滲污水處理系統，本系統特別適宜山區、丘陵小城 鎮(如三峽庫區小城鎮)土壤及氣候條件。本發明的技術方案是這樣實現的快滲污水處理系統，其主體為快滲池，快滲池的 底板設有防止污水滲漏的防滲漏層；在防滲漏層上設有承托層，防滲漏層和承托層之間設 有滲排水管，滲排水管上設有滲排水孔，滲排水管從快滲池壁穿出，所述承托層由卵石層和 陶粒層構成，卵石層在下，陶粒層在上；承托層上部為處理層，處理層為土壤和河砂構成的 的土砂混合層，土壤和河砂的混合體積比為2 4 :1 ；在處理層表面種植植物；快滲池表面 為布水系統，布水系統由配水管和若干布水管構成，配水管的入口接污水，配水管的出口同 時與所有的布水管連接，每根布水管上設有若干布水孔。所述快滲池長4. 0 16. Om,寬2. 0 10. Om,高1. 4 2. Om ；所述卵石層高20 40cm,卵石粒徑為5 IOcm ；陶粒層高10 20cm，陶粒粒徑3 8mm ；土砂混合層高70 120cm。每根布水管上的布水孔和滲排水管上的滲排水孔均沿管的兩側斜向下方45°開孔，孔間距10 15cm，孔徑Φ 5 10mm，管末端開口。所述植物為具有水處理功能、根系發達、在潮濕環境中生長良好的喜濕土壤植物。在出水堰中設有高度可調節堰板，由堰板將出水堰分成兩部分，滲排水管與出水堰其中一部分的下部相通，出水堰另一部分的壁上設有出水孔。本快滲污水處理系統作為一個基本單元，根據地形坡度若干基本單元由高至低串 聯在一起，每一基本單元所種植的植物互不相同。相比現有技術，本發明具有如下有益效果
1、本系統強化復氧效果，氨氮去除率高，且具有較為穩定的運行狀態，無需較高的管理 水平，特別適合山區的技術水平。2、可根據地勢由高到低依次設置多個本系統串聯運行，方便靈活。3、由于在土床表面種植適應性好、具有水處理性能的、根系發達且美觀的植物，既 可增強土床內的復氧效果，提高出水水質，也可美化環境，獲得一定的經濟效益。4、投資少、低能耗。本系統所選填料介質均為三峽庫區常見介質，栽種植物也選擇 當地典型具有水處理性能的喜濕土壤植物，來源廣泛且價格低廉，所需投資少，可滿足三峽 庫區內絕大多數鄉鎮的財力要求。
圖1-本發明平面示意圖。圖2-圖1中A-A剖面圖，即系統橫向剖面示意圖。圖3-圖1中B-B剖面圖，即系統縱向剖面示意圖。其中1_底板；2-滲排水管；3-出水堰；4-堰板；5-出水孔；6_卵石層 ’7_陶粒 層；8-處理層；9-布水管；10-配水管；11-植物。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明。參見圖1、圖2和圖3，從圖上可以看出，本發明快滲污水處理系統，其核心是快滲 池(也稱土地處理床，簡稱土床)，快滲池的底板1設有防滲漏層，以防止處理水滲漏污染地 下水。在防滲漏層上設有承托層，防滲漏層和承托層之間設有滲排水管2，滲排水管上設有 滲排水孔，滲排水管從快滲池壁穿出。承托層上部是用土壤、砂按一定比例混合組成的處理 層8，以形成各種微生物生存所需的好氧、厭氧或缺氧環境，從而構成處理系統的主體。快滲 池表面為布水系統，布水系統由配水管10和若干布水管9構成，配水管的入口接污水，配水 管的出口同時與所有的布水管連接，每根布水管上設有若干布水孔。所述快滲池長4. 0 16. Om,寬2. 0 10. Om,高1. 4 2. 0m。如果把本快滲污 水處理系統作為一個基本單元，那么根據地形坡度可以將若干基本單元由高至低串聯在一 起，形成單級或多級串聯人工土床。承托層采用卵石、陶粒等具有足夠的強度、粒徑較大介質組成，卵石和陶粒分開設 置，粒徑較大的卵石層6在下，粒徑較小的陶粒層7在上。卵石層6高20 40cm，卵石粒徑為5 IOcm ；陶粒層7高10 20cm，陶粒粒徑3 8mm。承托層用于支撐處理層8和收集 處理出水，所選介質須具有一定的強度、孔隙率大，滲濾系數大且波動小。卵石和陶粒的滲 濾系數較大，強度較高，可支撐一定厚度的處理層重量，避免系統發生塌陷。此外，陶粒的粒 徑(3、mm)介于土壤顆粒和卵石(5 10cm)承托層之間，可防止處理層介質的流失，也可增 加空隙率、增強微生物附著。所述處理層8采用土壤和河砂構成的的土砂混合層作為介質。土壤可選用庫區 常見的紫色土、黃壤、石灰土等，土壤和河砂的體積比為2 4 :1，土砂混合層高為70 120cm。處理層用于截留和降解污染物質，介質應具有相對較大的滲濾系數和空隙率，以利 于污水的快速滲濾和落干期間的復氧。河砂的滲濾系數(水力坡降=1時的滲透流速)較高， 可達2. (^父川—^/ 遠高于普通粘土丨父^^！！！/^的滲濾系數，但河砂顆粒的表面過于光滑， 以河砂作為單獨的處理層介質時，易出現河砂通過承托層的空隙大量流失的現象，影響到 系統的處理效果。三峽庫區土壤滲濾系數多介于lX10-5 10-7m/s，具有一定的水力負荷提 升潛力，并且由于土壤顆粒中存在較多的粘粒，水穩性較好，可減少土壤的流失。土砂混合 介質結合了河砂的高滲透性與土壤結構的水穩特性，是較好的處理層介質。在處理層8表層土壤種植具有水處理功能、耐污性好的植物11。植物11可吸收、 利用污水中的有機物、氮、磷和重金屬，光合作用產生氧氣還能運送至根區增強復氧，根系 周圍可形成厭氧、兼氧、好氧區，為各種微生物提供生存環境。因本發明的初衷是針對三峽 庫區的特點而進行研究的，因此結合當地實際情況，兼顧經濟美觀的原則，選擇三峽庫區常 見的、易栽培、根系較發達、在潮濕環境中生長良好的喜濕土壤植物如風車草、美人蕉、蘆 竹等進行種植。多級土床串聯運行時，可在各級土床中種植不同植物，針對性的去除不同污 染物；也可根據季節性、美觀性和經濟性等原則選擇復氧植物。如考慮強化去污效果時，可 在前段種植泌氧能力強的草本植物風車草，后段種植對氮磷吸收作用好的耐污植物美人蕉 和蘆竹；考慮植物去污效果的季節性時，春夏季可種植根系活力大、微生物代謝活性強的植 物美人蕉，秋冬季可種植耐寒的土壤植物蘆竹；考慮土床美觀性時，可種植風車草、美人蕉、 萬年青等既具有觀賞性又有良好去污性能的植物；考慮經濟效益時，可種植空心菜、萵筍、 牛皮菜等可食用蔬菜，通過收割實現經濟收益。本系統植物種植密度為風車草10 12叢/m2，蘆竹4 5芽/叢、12 16叢/ m2，美人蕉株距60 80cm，萬年青株距30 40cm，空心菜株距15 35cm，萵筍、牛皮菜株 距為20 30cm。本系統采用布水管9均勻布水，利用嵌埋在承托層底部的滲排水管2進行收水。每根布水管上的布水孔和滲排水管上的滲排水孔均沿管的兩側斜向下方45°開孔，孔間距 10 15cm，孔徑Φ 5 10mm，管末端開口。污水經配水管10均勻分配至布水管9，將污水 投配到填料中。在出水堰3中設有高度可調節的堰板4，由堰板4將出水堰3分成兩部分 (兩個室)，滲排水管2與出水堰其中一部分的下部相通，出水堰另一部分的壁上設有出水孔 5。處理后的凈水先通過滲排水管進入出水堰其中一個室，當該室水位達到高度可調節堰板 4頂端高度時，處理后水翻過堰板進入出水堰另一室，最后通過出水孔5排出本系統。本系統水力負荷為0. 2 1. 2m3/m2 · d，采用干濕交替的方式運行，濕干比為Id 2d 6cL下面結合一個具體實施方式
對本發明作進一步說明。
將本發明應用于某城鎮污水處理廠中，具體采用“格柵一厭氧生物反應池一跌水 曝氣池一改良人工快滲系統一紫外消毒”的工藝，處理規模為800m3/d。改良人工快滲系統設計參數為共分為4組，每組6個單元，每個單元尺寸為 8. 5mX 16. 9m,總計24個處理單元。快滲池底板涂抹一層厚IOOmm的混凝土，其上覆蓋雙 層防滲土工HDPE膜后再涂抹一層厚IOOmm混凝土實現防滲目的。利用嵌埋在承托層底部 的DellO滲排水管進行收水，出水管與出水堰下部相通。當水位達到高度可調節堰板頂端 高度時處理后水通過出水孔排出本快滲系統，出水堰高1. 0m，可調節出水堰高0. 75m。不透 水層上部為土床承托層，由下往上依次由卵石層和陶粒層構成，卵石層高0. 28m,陶粒層高 0. 15m。承托層上部的處理層由土壤和河砂按一定比例混合構成，層高1. 2m，土砂混合比為 3 :1。布水管采用DN50UPVC管，孔距10cm，孔徑Φ=8πιπι，每根管共計20孔。土床表面種植 植物有萬年青、蘆竹、美人蕉，種植密度為10株/m2，牛皮菜種植密度為12株/m2。土層平均水力負荷0. 5m3/m2 · d，運行濕干比為Id:3d。改良人工快滲系統進出水水質如表1所示。表1某城鎮污水處理廠改良人工快滲系統進出水水質
COD (mgfL)1IH4、M (mg/L)TP (mg/L—)
水質權標 -
_■圍均儘 圏 均儘 國 均儘
進本43.8~Μ4( 34.2 2 6-24 2 M 6 Λ5-23 1.6
出水S.4~S7.2 54$ 0 7-15 3 7.6 0.5 1.S 1.1
去_率{%)35.347 931 3
一栽 B 標_m_8 (13)_1_
由表1可知經改良人工快滲系統處理后，出水污染物濃度均有較高程度的下降， NH/-N和COD濃度低于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中一級B標，而 大多數TP出水濃度也低于一級B標。
權利要求
人工土床快滲污水處理系統，其主體為快滲池，快滲池的底板(1)設有防止污水滲漏的防滲漏層；其特征在于在防滲漏層上設有承托層，防滲漏層和承托層之間設有滲排水管(2)，滲排水管上設有滲排水孔，滲排水管從快滲池壁穿出；所述承托層由卵石層(6)和陶粒層(7)構成，卵石層(6)在下，陶粒層(7)在上；承托層上部為處理層(8)，處理層(8)為土壤和河砂構成的的土砂混合層，土壤和河砂的混合體積比為2～41；在處理層(8)表面種植植物(11)；快滲池表面為布水系統。
2.根據權利要求1所述的人工土床快滲污水處理系統，其特征在于所述快滲池長 4. O 16. Om,寬2. 0 10. Om,高1. 4 2. Om ；所述卵石層(6)高20 40cm，卵石粒徑為 5 IOcm ；陶粒層(7)高10 20cm，陶粒粒徑3 8mm ；土砂混合層高70 120cm。
3.根據權利要求1或2所述的人工土床快滲污水處理系統，其特征在于所述布水系 統由配水管(10)和若干布水管(9)構成，配水管的入口接污水，配水管的出口同時與所有 的布水管連接，每根布水管上設有若干布水孔；每根布水管上的布水孔和滲排水管上的滲 排水孔均沿管的兩側斜向下方45°開孔，孔間距10 15cm，孔徑Φ 5 10mm，管末端開口。
4.根據權利要求1或2所述的人工土床快滲污水處理系統，其特征在于所述植物 (11)為具有水處理功能、根系發達、在潮濕環境中生長良好的喜濕土壤植物。
5.根據權利要求1或2所述的人工土床快滲污水處理系統，其特征在于在出水堰(3) 中設有高度可調節的堰板(4)，由堰板將出水堰分成兩部分，所述滲排水管(2)與出水堰 (3)其中一部分的下部相通，出水堰(3)另一部分的壁上設有出水孔(5)。
6.根據權利要求1或2所述的人工土床快滲污水處理系統，其特征在于本快滲污水 處理系統作為一個基本單元，根據地形坡度若干基本單元由高至低串聯在一起，每一基本 單元所種植的植物互不相同。
全文摘要
本發明涉及一種人工土床快滲污水處理系統，快滲池底板設有防滲漏層，在防滲漏層上設有承托層，防滲漏層和承托層之間設有滲排水管進行收水，通過高度可調節堰板從出水堰中排出。承托層由卵石層和陶粒層構成，卵石層在下，陶粒層在上。承托層上部為處理層，處理層為土壤和河砂構成的土砂混合層。在處理層表面種植植物，快滲池表面為布水系統。本發明具有強化復氧效果、氨氮去除率高、出水水質良好、投資少、低能耗、運行管理簡便等特點，本系統特別適宜山區、丘陵小城鎮(如三峽庫區小城鎮)土壤及氣候條件。
文檔編號C02F3/34GK101811777SQ20101014620
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月14日 優先權日2010年4月14日
發明者方芳, 李哲, 王春燕, 郭勁松, 陳園, 陳猷鵬, 龍曼 申請人:重慶大學