一种毛细管复合式污水处理装置.pdf

本发明涉及一种毛细管复合式污水处理装置。包括埋于地下的预处理装置、毛细管润湿式污水处理装置和回用水池三部分，其特征是预处理装置包括由PVC管依次连通的格栅池、厌氧生物池、沉淀池和集水池；毛细管润湿式污水处理装置包括槽体及槽体上部进水管与出水管周围的精滤层，且自槽体底向上依次为砂与粘土层、卵石层、布水管网、活性滤层、碎石层和表面植被。其结构合理，无能耗，不影响地表土壤的耕作，不散发气味，便于普及推广。一次性投资仅为常规二级处理方法的1/4～1/3，运行费用低于1/5，甚至无费用。出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准和《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)要求，而用于浇灌草坪、农田等。

1、  一种毛细管复合式污水处理装置，包括池体均为地下式钢筋混凝土结构，池体间预埋PVC管连通的预处理装置(1)、毛细管润湿式污水处理装置(2)和回用水池(3)三部分，其特征在于预处理装置(1)包括由PVC管依次连通的格栅池(4)、厌氧生物池(5)、沉淀池(6)和集水池(7)；毛细管润湿式污水处理装置(2)包括槽体(8)及槽体(8)上部进水管(9)与出水管周围的精滤层(10)，且自槽体(8)由下向上依次为砂与粘土层(11)、卵石层(12)、与槽体(8)尺寸相应的布水管网(13)、活性滤层(14)、碎石层(15)、粘土层(16)和地表植被(17)；其中精滤层(10)由煤渣和木屑以3∶1混合而成。

2、  如权利要求1所述的毛细管复合式污水处理装置，其特征在于上述沉淀池(6)中装填塑料管(18)。

3、  如权利要求1所述的毛细管复合式污水处理装置，其特征在于上述活性滤层(14)由砂与粘土、煤渣、木屑、空金属罐按10∶8∶2∶1比例混合而成，厚度为500～1000mm，空金属罐为圆柱体，直径60～80mm，高度120～150mm。

4、  如权利要求1所述的毛细管复合式污水处理装置，其特征在于上述卵石层(12)的厚度在200～300mm范围内，铺设的卵石尺度是Φ20～80mm。

5、  如权利要求1所述的毛细管复合式污水处理装置，其特征在于上述布水管网(13)是管内平行或交错连通的、上部有若干小孔(19)的管状体，其管径D＝50～75mm。

6、  如权利要求5所述的毛细管复合式污水处理装置，其特征在于上述小孔(19)是沿管状体两侧向下45°的孔，小孔(19)的横向间距为30～50mm，孔径为3～6mm。

7、  如权利要求1所述的毛细管复合式污水处理装置，其特征在于上述槽体(8)由塑料PVC板或钢筋混凝土现浇板制成。

8、  如权利要求7所述的毛细管复合式污水处理装置，其特征在于上述槽体(8)内敷设双层防水薄膜。

9、  如权利要求1或7所述的毛细管复合式污水处理装置，其特征在于上述槽体(8)是直接用多层防水薄膜代替的槽体。

一种毛细管复合式污水处理装置
技术领域
本发明属于污水处理设备，具体说是一种毛细管复合式污水处理装置。
背景技术
农村生活污水的处理与利用已经成为我国社会主义新农村建设的突出环境问题之一，近年来，国家已投入大量的财力开展农村生活污水处理设施的建设。受农村的经济发展水平、基础设施、管理体制与能力等因素的影响，已建成的生活污水处理设施普遍存在运行率低、运行费用高以及一次性投资过大，建设成本过高等现象。此外，现行技术处理后的排水虽然基本能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)二级标准要求，但是不能满足《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)的要求，难以实现污水的资源化利用，形成了再生水资源的浪费，无法有效解决污水处理设施及其周边区域的水资源短缺及水环境污染问题。
发明内容
为了克服现有污水处理技术的不足，本发明提供一种小型生活污水处理装置——毛细管复合式污水处理装置。
本发明是针对农村人口居住分散、污水排放量少及远离市政排水管网的现状，为广大农村地区、自然保护区、风景名胜区、独立公共设施(高速公路收费站、度假村等)及其他远离市政管网的分散居民点专门设计的污水处理装置，具有占地面积小、处理效果好、基建和运行费用低的优点，其排水中的主要污染物COD、BOD、SS、氨氮等能够满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准和《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)要求，同时具有较好的脱氮除磷功能，在有效解决水环境污染问题的同时，提高水资源利用率，有效改善了处理装置周边区域的水环境质量和水资源短缺问题。
本发明的技术方案，包括池体均为地下式钢筋混凝土结构，池体间预埋的PVC管连通的预处理装置、毛细管润湿式污水处理装置和回用水池三部分，其特征在于预处理装置包括由PVC管依次连通的格栅池、厌氧生物池、沉淀池和集水池；毛细管润湿式污水处理装置包括槽体及槽体上部进水管与出水管周围的精滤层，且自槽体底层至顶层依次为砂与粘土层、卵石层、与槽体尺寸相应的布水管网、活性滤层、碎石层、粘土层和地表植被。
上述活性滤层由砂与粘土、煤渣、木屑、空金属罐按10∶8∶2∶1混合而成，厚度为500～1000mm，空金属罐为圆柱体，直径60～80mm，高度120～150mm。
上述卵石层厚度在200～300mm范围内，铺设的卵石尺度是Φ20～80mm。
上述布水管网是管内平行或交错连通的、上部有若干小孔的管状体，其管径D＝50～75mm。
上述槽体由塑料PVC板或钢筋混凝土现浇板制成。
本发明结构合理，基本无动力消耗，成本低，易于实施，利于普及推广。整个装置埋于地下，受外界环境条件影响小，冬季可照常运行，不影响地表土壤的使用，表面也可以结合景观绿化，种植草坪，美化环境；整个系统密闭运行，不散发气味。一次性投资仅为常规二级处理方法的1/4～1/3，运行费用低于常规处理的1/5，甚至无费用，既可替代常规处理，又可作为常规处理后的污水深度处理技术。处理后的排水中主要污染物COD、BOD、SS、氨氮等均可以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，和《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)的要求，同时具有很好的脱氮除磷功能。因此实现对生活污水的充分净化和水、肥资源的循环利用，达到污水的处理与利用相结合的目的，出水可用于浇灌草坪、农田等，为缺水地区提供第二水源。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是本发明的基本结构示意图。
图3是本发明的布水管网结构示意图。
其中，1、预处理装置，2、毛细管润湿式污水处理装置，3、回用水池，4、格栅池，5、厌氧生物池，6、沉淀池，7、集水池，8、槽体，9、进水管，10、精滤层，11、砂与粘土层，12、卵石层，13、布水管网，14、活性滤层，15、碎石层，16、粘土层，17、地表植被，18、塑料管，19、小孔。
具体实施方式
如图1，图2，本发明包括池体均为地下式钢筋混凝土结构、池体间预埋PVC管连通的预处理装置1、毛细管润湿式污水处理装置2和回用水池3三部分，其特征在于预处理装置包括由PVC管依次连通的格栅池4、厌氧生物池5、沉淀池6和集水池7；毛细管润湿式污水处理装置2包括槽体8及槽体8上部进水管9与出水管周围的精滤层10，且自槽体8底层至顶层依次为砂与粘土层11、卵石层12、与槽体8尺寸相应的矩形布水管网13(如图3)、活性滤层14、碎石层15、粘土层16和地表植被17。其中精滤层10由煤渣和木屑以3∶1混合而成。上述沉淀池6装填塑料管18，型号D35，管壁厚度0.5mm。
上述预处理装置1的作用机理包括机械截留、水解酸化、物理沉降等作用。污水中的漂浮物主要是在格栅池4中被格栅的栅条截留去除；污水中的大分子有机物在厌氧生物池5中通过厌氧微生物的水解酸化作用转化为可以被微生物吸收利用的小分子有机物；污水中的悬浮物和污泥在沉淀池6中通过物理沉降与污水分离。污水中部分污染物在预处理装置中被去除，水质得到净化。
上述毛细管润湿式污水处理装置2的作用机理包括土壤的过滤截留、物理和化学吸附、化学分解、生物氧化以及微生物的摄取等作用。经过预处理的污水经由进水管9并通过矩形布水管网13均匀地分布在活性滤层14上，活性滤层14将污水中处于悬浮和溶解状态的有机物质截留下来，在土壤颗粒的表面形成一层充满着微生物的膜，吸附污水中的有机物，并利用空气中的氧气，在好氧细菌的作用下，将污水中的有机物转化成无机物，如CO₂、NH₄⁺、硝酸盐和磷酸盐等。
上述特殊配置的活性滤层14由砂与粘土、煤渣、木屑、空金属罐按10∶8∶2∶1比例混合而成，空金属罐为圆柱体，直径60～80mm，高度120～150mm，活性滤层14厚度由进水污染物浓度决定，一般为500～1000mm。活性滤层14有机质含量丰富，团粒结构发达，渗透效率高，毛细管作用强，吸附容量大，通透性好；同时，富含微生物所必需的能源和营养物质，为土壤微生物提供了良好的生存发育环境，因此具有较高的生物活性。
上述卵石层12的厚度在200～300mm范围内，铺设的卵石尺度是Φ20～80mm，其作用是承托活性滤层14。
上述的矩形布水管网13是矩形管内平行或交错连通的、上部有若干小孔19的管状体，其管径D＝50～75mm。
上述小孔19是沿两侧向下45°的孔，小孔19的横向间距为30～50mm，孔径为3～6mm。
上述布水管网13上方的碎石层15(厚度100～200mm，碎石也可用卵石代替)及其上方的粘土层16的结合，使污水沿毛细管上升，通过粘土层的物理阻留、吸收吸附、微生物分解以及植物吸收等一系列作用，去除污水中的有机物。其中微生物的活性对有机污染物的去除具有十分重要的作用，被阻留和吸附的有机污染物在微生物的作用下被分解转化成无机物。
顶部的地表植被17对营养元素的吸收是污水净化的重要途径之一。污水中的氮、磷等作为植物生长所必需的养分，通过植物根系被吸收利用，割草时被移出系统，达到脱氮除磷的目的，经常修剪草坪可以使营养元素的去除量达到最大。
整个毛细管润湿式污水处理装置的槽体8为塑料PVC板，或钢筋混凝土现浇板制成。槽体8内还可敷设双层防水薄膜，可以防止污水渗入地下造成二次污染。上述槽体8是可以直接用多层防水薄膜代替的槽体。
考虑到降低成本，上述预处理装置1的槽体也可用塑料PVC板，或内部敷设双层防水薄膜的钢筋混凝土现浇板制成，或直接用多层防水薄膜代替的槽体。
毛细管润湿式污水处理装置2出口的精滤层10，可进一步吸附水中的污染物，使出水清澈。
污水中的非挥发性固体物质常常会堵塞土粒间的空隙，从而影响污水渗透的速度，阻碍空气的进入，这时由于土壤中的动物，如蠕虫和线虫等穿行于土粒间，可使土壤疏松。污水经过以上机械截留、厌氧水解酸化、物理沉降和土壤的物理、化学作用以及土壤生态系统中生物区系的协力作用得到净化，由出水管排入回用水池3后储存回用。
实施例1
修建地下式钢筋混凝土结构的池体，其中预处理装置的格栅池长度5m，宽度3.5m、厌氧生物池长度16m，宽度4.5m、沉淀池长度3m、宽度2.5m，集水池的长度2.5m和宽度均为1m；毛细管润湿式污水处理装置的长度为26m，宽度为4.5m；回用水池的长度和宽度均为3.5m；所有池体或槽体的底层厚度为0.3m，槽体内敷设双层防水薄膜，池壁厚度为0.25m。
用PVC管依次连通格栅池、厌氧生物池、沉淀池和集水池以及毛细管润湿式污水处理装置和回用水池。
在沉淀池中装填型号为D35、管壁厚度为0.5mm的塑料管。
在毛细管润湿式污水处理装置的槽体底层依次铺设砂与粘土层、卵石层、与槽体尺寸相应的布水管网、活性滤层、碎石层、粘土层、并在顶部种植草坪。其中，活性滤层由砂与粘土、煤渣、木屑、空金属罐按10∶8∶2∶1比例混合而成(其中活性滤层的砂与粘土以2∶3的比例混合而成)，空金属罐为圆柱体，直径60mm，高度120mm，活性滤层的厚度为1000mm；卵石层的厚度为250mm，铺设的卵石尺度是Φ20～80mm；选择矩形布水管网，其管径为70mm，管网上的小孔沿两侧向下45°，小孔的横向间距为40mm，孔径为6mm；碎石层厚度为150mm。
当污水进入预处理装置时，污水中的漂浮物在格栅池中被格栅的栅条截留去除；污水中的大分子有机物在厌氧生物池中通过厌氧微生物的水解酸化作用转化为可以被微生物吸收利用的小分子有机物；污水中的悬浮物和污泥在沉淀池中通过物理沉降与污水分离。污水中部分污染物在预处理装置中被去除。
经过预处理的污水通过矩形布水管网均匀地分布在活性滤层，活性滤层将污水中处于悬浮和溶解状态的有机物质截留下来，在土壤颗粒的表面形成一层充满着微生物的膜，能吸附污水中的有机物，并利用空气中的氧气，在好氧细菌的作用下，将污水中的有机物转化成无机物，从而有效分解有机污染物。碎石层及其上方的砂与粘土层，使污水沿毛细管上升，通过砂与粘土层的物理阻留、吸收吸附、微生物分解等一系列作用，去除污水中的有机物。顶部的草坪通过其根系可以吸收污水中的氮、磷等植物生长所必需的养分，定期割草最终达到脱氮除磷的作用。
通过以上流程分步净化后的污水，经本发明的精滤层进入回用水池再利用，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准要求，从而有效减轻设施周边区域的水环境污染问题。
实施例2
修建地下式PVC板结构的池体，其中预处理装置的格栅池长度4.5m，宽度3.5m，厌氧生物池长度8m，宽度3.5m、沉淀池长度3.5m，宽度3m、集水池的长度为3.5m、宽度3m；毛细管润湿式污水处理装置的长度为28m，宽度为10m；回用水池的长度和宽度均为2m；所有池体或槽体的底层厚度为0.25m，池壁厚度为0.25m。
在毛细管润湿式污水处理装置的槽体底层依次铺设砂与粘土层、卵石层、与槽体尺寸相应的布水管网、活性滤层、碎石层、粘土层、并在顶部种植草坪。其中，活性滤层由砂与粘土、煤渣、木屑、空金属罐按10∶8∶2∶1比例混合而成(其中活性滤层的砂与粘土以2∶3的比例混合而成)，空金属罐为圆柱体，直径80mm，高度150mm；活性滤层的厚度为900mm；卵石层的厚度为200mm，铺设的卵石尺度是Φ20～60mm；选择矩形布水管网，其管径为50mm；管网上的小孔沿两侧向下50°，小孔的横向间距为30mm，孔径为4mm；碎石层厚度为200mm。
通过以上流程分步净化后的污水，经本发明的精滤层进入回用水池，达到《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)要求，从而缓解设施周边区域的水资源短缺问题。