一種有機(jī)復(fù)合土壤高效生態(tài)凈水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有機(jī)復(fù)合土壤高效生態(tài)凈水系統(tǒng)，包括墻體和墻體內(nèi)的濾床，所述的墻體上方設(shè)有表層布水管且墻體下方設(shè)有出水口，所述的濾床自上而下依次分為植物生長區(qū)、初級(jí)砂濾層、快滲層、蓄水層、慢滲層和出水層；本發(fā)明的凈化過程采用干濕交替的方式，分成能循環(huán)進(jìn)行的四個(gè)周期：進(jìn)水快滲期、蓄水慢滲期、慢滲深度凈化期和空置恢復(fù)期。本發(fā)明具有占地面積小、耐沖擊負(fù)荷高、出水穩(wěn)定、施工周期短、造價(jià)低、基建投資少、維護(hù)管理方便、運(yùn)營成本低、二次污染低（污泥產(chǎn)生量極小）、生態(tài)景觀效益良好，適合于農(nóng)村和城郊地區(qū)的生活污水處理中進(jìn)行大面積推廣，亦適合于小型河流和湖泊等水體的有機(jī)污染修復(fù)和污染控制。
【專利說明】一種有機(jī)復(fù)合土壤高效生態(tài)凈水系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于低濃度有機(jī)污水的凈化處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種適用于農(nóng)村和城郊地區(qū)污水處理的有機(jī)復(fù)合土壤高效生態(tài)凈水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前農(nóng)村和城郊地區(qū)水污染比較嚴(yán)峻，但由于規(guī)劃滯后，其污水處理尚屬起步階段，存在許多困難和問題，原因在于:一是建設(shè)資金嚴(yán)重缺乏；二是人們重視程度不夠；三是缺乏適合我國農(nóng)村地區(qū)實(shí)際的污水處理技術(shù)。村鎮(zhèn)污水處理工藝除了常規(guī)的傳統(tǒng)活性污泥法，應(yīng)用較多的技術(shù)有人工濕地(包括表流、垂直流和潛流)、快速滲濾處理系統(tǒng)、地下滲濾處理系統(tǒng)、凈化槽技術(shù)、沼氣池技術(shù)，其中人工濕地和氧化塘處理工藝應(yīng)用較為普遍，氧化塘工藝適用于處理污染水平較低的污水，但存在耐沖擊負(fù)荷性差、占地大、處理效率低的問題。人工濕地雖具有相對(duì)投資成本小、運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行維護(hù)技術(shù)要求不高、能夠結(jié)合景觀進(jìn)行建設(shè)等特點(diǎn)，但同樣存在占地面積大、處理負(fù)荷低、耐沖擊負(fù)荷差的缺陷，且維護(hù)和管理不太不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種對(duì)農(nóng)村污水和一般中低濃度有機(jī)污水處理技術(shù)適用性極強(qiáng)的新處理工藝，能夠克服人工濕地、傳統(tǒng)土壤處理工藝和氧化塘工藝占地面積大、經(jīng)濟(jì)效益低、維護(hù)困難、耐沖擊負(fù)荷差、容易堵塞等問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種有機(jī)復(fù)合土壤高效生態(tài)凈水系統(tǒng)，包括墻體和墻體內(nèi)的濾床，所述的墻體上方設(shè)有表層布水管且墻體下方設(shè)有出水口，其特征在于:所述的濾床自上而下依次分為植物生長區(qū)、初級(jí)砂濾層、快滲層、蓄水層、慢滲層和出水層。
[0005]所述的初級(jí)砂濾層高為4飛cm，以細(xì)沙為主要材質(zhì)；快滲層由原土和惰性有機(jī)天然材質(zhì)構(gòu)成，快滲層厚度為4(T60cm ;蓄水層以抗壓透水管并配置粗砂為基質(zhì)，蓄水層上設(shè)有伸出初級(jí)砂濾層表面的呼吸管，蓄水層厚度為15~30 cm;慢滲層由原土和惰性有機(jī)天然材質(zhì)構(gòu)成，層高為4(T60cm ;出水層以抗壓透水管并配置粗砂和細(xì)沙為基質(zhì)，并在基質(zhì)的下方設(shè)置有防滲膜，出水層高15~25cm ;濾床總高度為liri81cm，墻體高于初級(jí)砂濾層30-40cm,濾池總高控制在144~221cm。
[0006]所述的植物可選擇具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的陸生植物皇竹草、象草等非直接食用經(jīng)濟(jì)作物，或者具有良好觀賞作用的菊花、美人蕉、富貴竹、鳶尾等觀賞性植物。
[0007]本發(fā)明還提供了一種有機(jī)復(fù)合土壤高效凈化系統(tǒng)的凈化方法，其特征在于:采用干濕交替的方式，分成能循環(huán)進(jìn)行的四個(gè)周期:進(jìn)水快滲期、蓄水慢滲期、慢滲深度凈化期和空置恢復(fù)期，具體過程為:
1、進(jìn)水快滲期:原水通過重力或者泵提升流入處理區(qū)域，為避免因浸水對(duì)陸生植物呼吸中毒，進(jìn)水高度一般控制在30cm以下，在重力作用下，污水自上往下在快滲層進(jìn)行快速下滲，污水通過快滲層強(qiáng)大的吸附和截留能力把其中絕大部分的懸浮物和可溶性污染物進(jìn)行吸附消解凈化，同時(shí)在60分鐘內(nèi)完成表面干水，快滲層處理的水跌落至蓄水層；
2、蓄水慢滲期:由于蓄水層具有較大的空隙且滲透速率快，而慢滲層滲透速率較慢，蓄水層中的水慢滲層中進(jìn)行垂直滲流，形成了主液位上方的負(fù)壓，空氣在負(fù)壓條件下進(jìn)入土壤，增加了土壤的氧含量，為土壤微生物的快速消解和植物根系的呼吸提供了良好條件；
3、慢滲深度凈化期:水在慢滲層中緩慢地進(jìn)行垂直滲流，從而在土壤和微生物的作用下充分去除水中的污染物并達(dá)到排放水平；
4、空置恢復(fù)期:水跌落至出水層后經(jīng)出水口排出，排水完成后，土壤進(jìn)入空置恢復(fù)期，土壤中所吸附的污染物通過微生物和植物根系的共同作用完成消解和吸收，這一過程土壤中空氣環(huán)境和大氣氣壓逐漸達(dá)到平衡。
[0008]一般來說，干濕交替的次數(shù)越多，系統(tǒng)的處理效果越好，處理效率越高。上述過程中，蓄水層的主要作用有:一是確保快滲層的下滲速度，以避免污水在土壤表層長時(shí)間停留而導(dǎo)致植物呼吸中毒，最大限度的保證陸生植物的良好的呼吸環(huán)境；二是起到緩沖調(diào)節(jié)作用，延長污水在土壤中的停留時(shí)間，以確保污水凈化效果；三是增加土壤中含氧量，進(jìn)一步豐富好氧細(xì)菌的種類和數(shù)量，進(jìn)一步提高COD降解效率，同時(shí)也大大利于氨氮反硝化的進(jìn)行。
[0009]本發(fā)明的工作原理為:污水投配到濾床后，沿土壤毛細(xì)管上升，通過土壤的物理阻留、土壤吸收吸附、微生物分解利用以及植物吸收等一系列作用，污水中的有機(jī)物被去除。其中土壤微生物的活性十分重要，在微生物的作用下，經(jīng)生物化學(xué)反應(yīng)被分解轉(zhuǎn)化成無機(jī)物，這是去除有機(jī)污染物的關(guān)鍵過程。草本植物對(duì)營養(yǎng)元素的吸收也是污水凈化的重要途徑。污水中的氮、磷等作為植物生長所必需的養(yǎng)分，通過植物根系被吸收利用，當(dāng)割草時(shí)被移出系統(tǒng)達(dá)到脫除的目的。經(jīng)常的修剪植物可以使?fàn)I養(yǎng)元素的去除量達(dá)到最大。同時(shí)植物的生長也極大地改變了污水處理過程的環(huán)境條件。由于植物根系深入土壤和增加土壤有機(jī)質(zhì)，既提高了土壤的水力滲透速率，還有助于創(chuàng)造一個(gè)良好的植物根區(qū)的微環(huán)境，有利于微生物對(duì)污染的降解。
[0010]本發(fā)明的有益效果為:
1、占地面積小，耐沖擊負(fù)荷高:高效的復(fù)氧效率帶來了高處理效率，一平方米占地最大可處理兩立方米的生活污水，且在進(jìn)水COD濃度達(dá)到1500mg/L，仍能保持在80%的去除效率，這是人工濕地和一般好氧生化工藝所不能及的。
[0011]2、采用成熟的土工材料，無需像人工濕地工程那樣進(jìn)行大量石渣和砂礫清洗工作，也無大規(guī)模的鋼筋混凝澆灌施工，施工周期短，造價(jià)低，基建投資少，且通過種植具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的作物，能夠創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0012]3、對(duì)人員技術(shù)水平要求低，維護(hù)管理方便，運(yùn)營成本低，除進(jìn)水期的短時(shí)間外，地表為干態(tài)，衛(wèi)生狀況好，對(duì)于小型農(nóng)村污水，即便地勢較為低洼，也只需進(jìn)行一次提升，動(dòng)力消耗小，又因大量采用原土進(jìn)行有機(jī)配置回填，占地的復(fù)種十分方便，保護(hù)了耕地。
[0013]4、二次污染低( 污泥產(chǎn)生量極小)、生態(tài)景觀效益良好，適合于農(nóng)村和城郊地區(qū)的生活污水處理中進(jìn)行大面積推廣，亦適合于一般水體(如小型河流和湖泊)的有機(jī)污染修復(fù)和污染控制。
【專利附圖】

【附圖說明】[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中，1-呼吸管，2—植物生長區(qū)，3—初級(jí)砂濾層，4—快滲層，5-蓄水層，6-慢滲層，7-出水層，8-墻體，9-防滲膜，10-表層布水管。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明:
如圖1所示，本發(fā)明所提供的有機(jī)復(fù)合土壤高效生態(tài)凈水系統(tǒng)，包括墻體8和墻體8內(nèi)的濾床，防滲的墻體8上方設(shè)有表層布水管10且墻體8下方設(shè)有出水口，濾床自上而下依次分為植物生長區(qū)2、初級(jí)砂濾層3、快滲層4、蓄水層5、慢滲層6和出水層7。
[0017]其中初級(jí)砂濾層3高為5 cm，以細(xì)沙為主要材質(zhì)；快滲層4由原土和惰性有機(jī)天然材質(zhì)構(gòu)成，快滲層4厚度為60cm ;蓄水層5以抗壓透水管并配置粗砂為基質(zhì)，蓄水層5上設(shè)有伸出初級(jí)砂濾層3表面的呼吸管I，蓄水層5厚度為30 cm ;慢滲層6由原土和惰性有機(jī)天然材質(zhì)構(gòu)成，層高為60cm ;出水層7以抗壓透水管并配置粗砂和細(xì)沙為基質(zhì)，并在基質(zhì)的下方設(shè)置有防滲膜9，出水層7高20 cm ;濾床總高度為175cm，墻體8高于初級(jí)砂濾層35CM，濾池總高控制在210 cm ;植物則可選擇皇竹草、象草等牧草或菊花、美人蕉、富貴竹、鳶尾等植物花卉。
[0018]本發(fā)明的凈化過程采用干濕交替的方式，分成能循環(huán)進(jìn)行的四個(gè)周期:進(jìn)水快滲期、蓄水慢滲期、慢滲深度凈化期和空置恢復(fù)期，具體過程為:
1、進(jìn)水快滲期:原水通過重力或者泵提升流入處理區(qū)域，為避免因浸水對(duì)陸生植物呼吸中毒，進(jìn)水高度一般控制在30cm以下，在重力作用下，污水自上往下在快滲層進(jìn)行快速下滲，污水通過快滲層強(qiáng)大的吸附和截留能力把其中絕大部分的懸浮物和可溶性污染物進(jìn)行吸附消解凈化，同時(shí)在60分鐘內(nèi)左右完成表面干水，快滲層處理的水跌落至蓄水層4 ；
2、蓄水慢滲期:由于蓄水層4具有較大的空隙且滲透速率快，而慢滲層6滲透速率相對(duì)較慢，蓄水層5中的水在慢滲層6中進(jìn)行垂直滲流，這一過程形成主液位上方的負(fù)壓，空氣在負(fù)壓條件下進(jìn)入土壤，增加了土壤的氧含量，為土壤微生物的快速消解和植物根系的呼吸提供了良好條件；
3、慢滲深度凈化期:水在慢滲層6中緩慢地進(jìn)行垂直滲流，從而在土壤和微生物的作用下充分去除水中的污染物并達(dá)到排放水平；
4、空置恢復(fù)期:水跌落至出水層7后經(jīng)出水口排出，排水完成后，土壤進(jìn)入空置恢復(fù)期，土壤中所吸附的污染物通過微生物和植物根系的共同作用完成消解和吸收，這一過程土壤中空氣環(huán)境和大氣氣壓逐漸平衡，時(shí)間為三個(gè)小時(shí)左右。
[0019]在處理一般生活污水時(shí)，本發(fā)明的用地負(fù)荷約為在I m3污水/Im2占地，濾層有效深度達(dá)到Im以上，日周期進(jìn)水三到四次，反復(fù)測試表明，其進(jìn)出水可以穩(wěn)定在表1中的效果O
【權(quán)利要求】
1.一種有機(jī)復(fù)合土壤高效生態(tài)凈水系統(tǒng)，包括墻體和墻體內(nèi)的濾床，所述的墻體上方設(shè)有表層布水管且墻體下方設(shè)有出水口，其特征在于:所述的濾床自上而下依次分為植物生長區(qū)、初級(jí)砂濾層、快滲層、蓄水層、慢滲層和出水層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)復(fù)合土壤高效生態(tài)凈水系統(tǒng)，其特征在于:所述的初級(jí)砂濾層高為4-6CM，以細(xì)沙為主要材質(zhì)；快滲層由原土和惰性有機(jī)天然材質(zhì)構(gòu)成，快滲層厚度為40-60cm ;蓄水層以抗壓透水管并配置粗砂為基質(zhì)，蓄水層上設(shè)有伸出初級(jí)砂濾層表面的呼吸管，蓄水層厚度為15~30 cm;慢滲層由原土和惰性有機(jī)天然材質(zhì)構(gòu)成，層高為40-60cm;出水層以抗壓透水管并配置粗砂和細(xì)沙為基質(zhì)，并在基質(zhì)的下方設(shè)置有防滲膜，出水層高15~25CM ;濾床總高度為114-181cm，墻體高于初級(jí)砂濾層30-40 cm,總高度控制在 144~221cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)復(fù)合土壤高效生態(tài)凈水系統(tǒng)，其特征在于:所述的植物可選擇具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的陸生植物皇竹草、象草等非直接食用經(jīng)濟(jì)作物，或者具有良好觀賞作用的菊花、美人蕉、富貴竹、鳶尾等觀賞性植物。
4.一種有機(jī)復(fù)合土壤高效凈化系統(tǒng)的凈化方法，其特征在于:采用干濕交替的方式，分成能循環(huán)進(jìn)行的四個(gè)周期:進(jìn)水快滲期、蓄水慢滲期、慢滲深度凈化期和空置恢復(fù)期，具體過程為: (1)進(jìn)水快滲期:原水流入處理區(qū)域，進(jìn)水高度一般控制在30cm以下，在重力作用下污水自上往 下在快滲層進(jìn)行快速下滲，污水通過快滲層強(qiáng)大的吸附和截留能力把其中絕大部分的懸浮物和可溶性污染物進(jìn)行吸附消解凈化，同時(shí)快滲層處理的水跌落至蓄水層； (2)蓄水慢滲期:由于蓄水層具有較大的空隙且滲透速率快，而慢滲層滲透速率較慢，蓄水層中的水慢滲層中進(jìn)行垂直滲流，形成了主液位上方的負(fù)壓，空氣在負(fù)壓條件下進(jìn)入土壤，增加了土壤的氧含量，為土壤微生物的快速消解和植物根系的呼吸提供了良好條件； (3)慢滲深度凈化期:水在慢滲層中緩慢地進(jìn)行垂直滲流，從而在土壤和微生物的作用下充分去除水中的污染物并達(dá)到排放水平； (4)空置恢復(fù)期:水跌落至出水層后經(jīng)出水口排出，排水完成后，土壤進(jìn)入空置恢復(fù)期，土壤中所吸附的污染物通過微生物和植物根系的共同作用完成消解和吸收，這一過程土壤中空氣環(huán)境和大氣氣壓逐漸達(dá)到平衡。
【文檔編號(hào)】C02F9/14GK103803762SQ201410070924
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】覃樹松 申請(qǐng)人:廣州格淋環(huán)境保護(hù)技術(shù)有限公司