專利名稱：：強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)處理生活污水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于農(nóng)村生活污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)及利用其處理生活污水的方法。
背景技術(shù)：
：全國農(nóng)村每年產(chǎn)生生活污水80多億噸，嚴重污染了農(nóng)村地區(qū)居住環(huán)境，農(nóng)村大部分地區(qū)河、湖等水體普遍受到污染，富營養(yǎng)化現(xiàn)象越來越嚴重，污染事件頻繁爆發(fā)。飲用水水質(zhì)安全受到嚴重威脅，直接危害農(nóng)民的身體健康，嚴重影響農(nóng)村地區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生，極易導(dǎo)致一些流行性疾病的發(fā)生與傳播。據(jù)估算，農(nóng)村環(huán)境問題每年造成的經(jīng)濟損失已超過千億元，我國農(nóng)村環(huán)境與生態(tài)狀況令人擔(dān)憂。目前農(nóng)村生活污水的治理存在一個較大的難點，即基建投資以及運行費用較大，農(nóng)村經(jīng)濟實力以及技術(shù)力量很難滿足常規(guī)城市生活污水處理廠技術(shù)要求等。因而，農(nóng)村生活污水治理技術(shù)必須具備投資省、處理效率高、運行費用少、管理簡單等特點?，F(xiàn)行的毛細管滲濾溝技術(shù)，從上到下依次由表層土壤層、砂土層、人工土層和導(dǎo)水層組成；其中在表層土壤層上種植有植物，在表層土壤層和人工土層內(nèi)分別設(shè)有與水解酸化池或化糞池相通的表層布水管和深層布水管，布水管周圍是用土工布包裹的青石子；在導(dǎo)水層內(nèi)設(shè)有與排水池相通的排水管；設(shè)有用拔風(fēng)原理來自然強制通風(fēng)的拔風(fēng)管。水力負荷較高，對生活污水中的C0D、B0D5、TP、NH3-N、TN去除效率較高，出水可達國家污水綜合排放標準，但是滲濾溝水流速度慢，日處理量少，限制了此種技術(shù)的廣泛運用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是對現(xiàn)行毛細管滲濾溝系統(tǒng)的一種改進和強化，從而提供一種處理效率更高、運行更穩(wěn)定、處理能力更強的強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)處理生活污水的方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)。本發(fā)明的目的可以通過以下措施達到—種強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)處理生活污水的方法，生活污水先進入水解酸化池進行預(yù)處理，預(yù)處理出水進入依次由土壤層、砂土層、人工土層和導(dǎo)水層構(gòu)成的強化型毛細管滲濾溝進行處理，收集出水并排出；其中在所述強化型毛細管滲濾溝的土壤層和人工土層中均接種蚯蚓。本發(fā)明的方法在強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)中進行，該系統(tǒng)由水解酸化池和強化型毛細管滲濾溝組成，所述水解酸化池的出水口與所述強化型毛細管滲濾溝內(nèi)的土壤層和人工土層中鋪設(shè)的布水管的進水口相通；其中在強化型毛細管滲濾溝的土壤層和人工土層中均設(shè)有蚯蚓。本發(fā)明先因地制宜采用水解酸化池(也可以采用化糞池_水解酸化池的一種)作為前置的預(yù)處理技術(shù)，與毛細管滲濾溝形成組合工藝；其次，在毛細管滲濾溝的表層土壤層和人工土層添加蚯蚓，利用蚯蚓具有吞食有機物、提高土壤通氣透水性能和與微生物的協(xié)同作用強化對水中有機物和氮磷的去除。采用水解酸化池作為污水毛細管滲濾系統(tǒng)的預(yù)處理裝置，可以為后續(xù)系統(tǒng)提供污染物濃度較低、生化降解性較高的進水，其出水B0D5為30-80mg/L，C0D&約為50_150mg/L。同時，糞便中的寄生蟲卵和病原微生物在厭氧環(huán)境中受生物拮抗作用而被殺死，污水中的糞便也得到了一定的無害化處理。水解酸化池為一有進水口、出水口和檢查口的埋地池，結(jié)構(gòu)如圖1所示。水解酸化池設(shè)有磚混結(jié)構(gòu)的擋板，以防止發(fā)生短流。出水通過潛水電泵，流經(jīng)表層布水管和深層布水管進入毛細管滲濾溝。水解酸化池的體積大小，根據(jù)處理水量和提留時間確定。強化型毛細管滲濾溝，由多種填料組成。從上到下，依次為土壤層、砂土層、人工土層和導(dǎo)水層(各層采用常規(guī)厚度)。其中在表層土壤層和人工土層中鋪設(shè)布水管，布水管為雙排孔的PVC布水管，布水孔直徑為45mm，孔間距為4555mm，埋設(shè)深度1520cm。表層種植草坪植物，植物通過根系的作用吸收大量的氮磷物質(zhì)，是污水凈化的重要途徑。同時，植物的生長也極大的改變了污水處理的環(huán)境條件。由于植物根系深入土壤，既提高了土壤的水力滲透速率，還有助于創(chuàng)造一個良好的植物根區(qū)的微環(huán)境，有利于微生物對污染物的降解。砂土層主要為粒徑不大于2mm的細砂，由于巨大比表面積從而聚集了大量的微生物，可對污染物質(zhì)進行吸附、降解。同時，細砂較大的滲透系數(shù)可保證正常的水力負荷。砂土層下面是人工土層，由土壤與木屑和/或稻殼(即土壤與木質(zhì)纖維的比例)按2.53.5:l的比例進行混合配制。這種富含有機物的土壤，有利于蚯蚓活動具有較強的新陳代謝作用，同時多種細菌和微生物的活性也得到加強。這層對有機物和氮磷的去除起主要作用。最下面一層是導(dǎo)水層，由鵝卵石填充，由卵石組層起承托和過濾作用。導(dǎo)水層內(nèi)鋪設(shè)的排水管，經(jīng)過卵石過濾的水，流到排水管內(nèi)。通過排水系統(tǒng)將深度處理后的污水排出，從而增大系統(tǒng)處理污水能力。排水管采用波紋導(dǎo)水管，管材為4〃，PVC管材；考慮到排水效率，管網(wǎng)不宜過稀。導(dǎo)水管的間距為0.60.8m，集水管周圍，由鵝卵石組成的隔離層，能防人工土層土壤堵塞集水管影響排水。本技術(shù)的關(guān)鍵在于蚯蚓的投加。蚯蚓喜歡溫暖、潮濕和安靜的環(huán)境。在土壤中穴居以生活在土壤上層15-20厘米深度以內(nèi)者居多，越往下層越少，這主要是由蚯蚓的食性決定的。實際上，幾乎所有的蚯蚓都參與環(huán)境中有機物的降解過程，在其生命活動中，它們大量吞食有機殘落物質(zhì)，并將其與土壤混合，通過砂囊的機械研磨作用和腸道內(nèi)的生物化學(xué)作用進行分解和轉(zhuǎn)化。除此之外，蚯蚓還通過本身和其對土壤微生物群落的影響而推動土壤中碳和氮的轉(zhuǎn)化。它們的作用包括直接的和偶爾的吞食，疏松，競爭和潛在共生關(guān)系。強化型毛細管滲濾溝土壤層的表層土壤和人工土層的人工配土中均要投放一定數(shù)量、種類的蚯蚓，接種蚯蚓的密度為8g12g(蚯蚓)/(L填料)。其中土壤層接種的蚯蚓為大平2號蚯蚓，投放深度為58cm(從土壤層上表面開始計)；人工土層中接種的蚯蚓為威廉環(huán)毛蚯蚓，投放深度為1520cm(從人工土層上表面開始計)。通過研究發(fā)現(xiàn)，在強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)中蚯蚓能與微生物發(fā)生協(xié)同作用，促進C、N、P的轉(zhuǎn)化和礦化，同時蚯蚓的運動形成了較多空隙，加快了水流速度。因此，加入蚯蚓的強化型毛細管滲濾溝對生活污水中的COD、BOD5、TP、NH3-N、TN去除效率更高，日處理能力增強。這種充分利用土壤_微生物_動物_植物系統(tǒng)的陸地生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)控機制和對污染物的綜合凈化功能來處理污水，使水質(zhì)得到不同程度的改善，實現(xiàn)了污水的資源化與無害化。經(jīng)過上訴技術(shù)方案的實施，強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)具有較強的耐沖擊負荷能力，日處理污水量大幅度提高。C0D^、氨氮、總磷的去除效率達到90X以上。在目前村鎮(zhèn)污水進水水質(zhì)條件下，出水可以達到《GB8978-1996國家污水排放標準》要求。圖1為水解酸化池結(jié)構(gòu)示意圖。其中l(wèi)為進水管；2為檢查口；3為擋板；4為表層土壤布水管出口；5為人工配土的布水管出口；6為潛水泵。圖2為強化型毛細管滲濾溝示意圖。其中7為表層土壤；8為砂土層；9為人工配土層；10為導(dǎo)水層排水管；11為導(dǎo)水層；12為表層土壤布水管；13為深層土壤(人工配土)布水管；14為投加的蚯蚓。具體實施例方式實施例1:日處理能力為15t的強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)設(shè)計處理水量Q=15t/d。水解酸化池的結(jié)構(gòu)如圖1所示，長5米，寬3米，有效深度為1.5m，超高0.2m，總深度為1.7m，池子安裝采取地埋式，池面鋪水泥板，板厚20mm。進水管嵌入位置距池墻底部高度35cm，與池墻夾角成25。向下。出水通過潛水電泵進入到強化型毛細管滲濾溝的表層土壤層中的布水管和人工土層中的布水管。強化型毛細管滲濾溝的結(jié)構(gòu)如圖2所示，占地20m2，池體結(jié)構(gòu)采取磚混結(jié)構(gòu)處理單元總體積15m3，表面積18m2。取長為6m，寬為3m，高為lm(其中有效高度0.9m)。表層土壤深度25cm，砂土深15cm，人工配土40cm(土壤與木屑質(zhì)量比3:1)，導(dǎo)水層深10cm。其中在表層土壤鋪設(shè)布水管深度15cm，人工配土層鋪設(shè)布水管深度20cm，導(dǎo)水層鋪設(shè)導(dǎo)水管(即排水管)。布水管孔徑5mm左右，孔間距為50mm左右；導(dǎo)水管孔徑8mm，間距為0.7m左右；布水管和導(dǎo)水管的管材均為PVC材料。表層土壤中投放大平2號蚯蚓，投放深度8-10cm，投放密度8g(蚯蚓)/(L填料)；人工配土中投放威廉環(huán)毛蚯蚓，深度為15-20cm，投放密度12g(蚯蚓)/(L填料)。在環(huán)境溫度為2『C的條件下，將村鎮(zhèn)污水引入強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)中，先在水解酸化池中進行預(yù)處理，預(yù)處理出水的BOD5為30-80mg/L，COD&約為50_150mg/L。預(yù)處理出水再進入不加蚯蚓的上述毛細管滲濾溝中進行處理，處理后的水最后從導(dǎo)水層中的導(dǎo)水管中排出。處理效果如表l:表l常規(guī)毛細管滲濾溝處理污水監(jiān)測項目進水(mg/L)出水(mg/L)去除率(100%)CODcr7019.671.96%TN16.73.2580.56%<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>預(yù)處理出水再進入上述投加蚯蚓的強化型毛細管滲濾溝中進行處理，處理后的水最后從導(dǎo)水層中的導(dǎo)水管中排出。處理效果如表2:表2強化型毛細管滲濾溝處理污水<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>投加蚯蚓的強化型毛細管滲濾溝，對有機物、TN、NH3_N和TP有著更高的去除率和較強的穩(wěn)定性，去除率分別達到了82.86%、87.72%、92.28%和95.87%，是對原有技術(shù)的大幅度提升。其中，蚯蚓的加入對有機物的去除影響最大CODcr去除率增加了11X，對TP去除影響較小。權(quán)利要求一種強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)處理生活污水的方法，其特征在于生活污水先進入水解酸化池進行預(yù)處理，預(yù)處理出水進入依次由土壤層、砂土層、人工土層和導(dǎo)水層構(gòu)成的強化型毛細管滲濾溝進行處理，收集出水并排出；其中在所述強化型毛細管滲濾溝的土壤層和人工土層中均接種蚯蚓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)處理生活污水的方法，其特征在于所述土壤層和人工土層中接種的蚯蚓的密度為8g12g(蚯蚓)/(L填料)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)處理生活污水的方法，其特征在于所述土壤層接種的蚯蚓為大平2號蚯蚓，投放深度為58cm。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)處理生活污水的方法，其特征在于所述人工土層中接種的蚯蚓為威廉環(huán)毛蚯蚓，投放深度為1520cm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)處理生活污水的方法，其特征在于人工土層中的人工配土由土壤與木屑和/或稻殼按照2.53.5:1的比例混合；導(dǎo)水層由鵝卵石填充。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)處理生活污水的方法，其特征在于土壤層和人工土層中鋪設(shè)的布水管為雙排孔的PVC布水管，布水孔直徑為45mm，孔間距為4555mm，埋設(shè)深度1520cm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)處理生活污水的方法，其特征在于導(dǎo)水層內(nèi)鋪設(shè)的排水管采用PVC波紋排水管，排水管的間距為0.60.8m。8.—種強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由水解酸化池和強化型毛細管滲濾溝組成，所述水解酸化池的出水口與所述強化型毛細管滲濾溝內(nèi)的土壤層和人工土層中鋪設(shè)的布水管的進水口相通；其中在強化型毛細管滲濾溝的土壤層和人工土層中均設(shè)有蚯蚓。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)，其特征在于土壤層和人工土層中的蚯蚓的密度為8g12g(蚯蚓)/(L填料)。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)，其特征在于土壤層中蚯蚓的投放深度為58cm，人工土層中蚯蚓的投放深度為1520cm。全文摘要本發(fā)明公開了一種強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)處理生活污水的方法，生活污水先進入水解酸化池進行預(yù)處理，預(yù)處理出水進入依次由土壤層、砂土層、人工土層和導(dǎo)水層構(gòu)成的強化型毛細管滲濾溝進行處理，收集出水并排出；其中在所述強化型毛細管滲濾溝的土壤層和人工土層中均接種蚯蚓。本發(fā)明的強化型毛細管滲濾溝系統(tǒng)具有較強的耐沖擊負荷能力，日處理污水量大幅度提高，其CODcr、氨氮、總磷的去除效率達到90％以上。在目前村鎮(zhèn)污水進水水質(zhì)條件下，出水可以達到《GB8978-1996國家污水排放標準》要求。文檔編號C02F3/32GK101698552SQ20091021279公開日2010年4月28日申請日期2009年11月9日優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日發(fā)明者張繼彪,方彩霞,汪龍眠,王曦曦,王正芳,羅興章,羅艷,鄭賓國,鄭正,郭飛宏申請人:南京大學(xué)