一种污水处理系统以及污水处理地下结构的制作方法

本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种污水处理系统以及污水处理地下结构。

背景技术：

农村生活污染源主要是生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、人类粪便、畜禽粪便等。

目前，农村居民在生活水平提高的同时，生活方式并没有随之发生变化，还是按照传统的生活方式生活，生活污水大都是随意倾倒在地面。这种原始排放污水的方式，不但使污水横流，影响村容，而且污水长期渗入地下，生活污水中含氮、磷，硫多、致病细菌多，造成农村地下水水质恶化，严重污染周边环境，对人们的身体健康造成了很大的威胁。

在广大农村，受传统生活习惯的影响和现实排污管道、污水处理场、垃圾收集处理等基础设施建设严重滞后的制约，生活污水依然随意泼洒。

据调查，在生活污水排放方式方面，选择将生活污水直接排入村河的农户占30％，选择将生活污水排入屋后和地表渗入地下的农户占45％，选择将生活污水排入沟渠的农户占25％，其余的则选择排入田地和化粪池。

农村污染点多、面广，各地情况千差万别。有的村庄位于城乡接合部，人口密集；有的位于偏远山区，居住分散；有的在水域敏感区，水生态脆弱。不同地方需要不同解决方案，有的适合集中处理，也有的适合分散式。然而，一些地方在工作中方式简单，用城市污水处理方式解决农村问题，一味让县级污水处理厂向农村延伸，遭遇困境在所难免。

农村社会有农村的复杂，农民生产生活习惯不同于城里人，提高农民环保素养，光靠条例、处罚不行，要更多依靠村规民约、自我管理。另外，农村财力有限，污水处理系统不仅建设成本要低，运行成本也要低，“好用不贵”才更有生命力。

以乌鲁木齐地区为例，城镇生活污水未能进入城市污水管网区县有：天山区一级水源地、农家乐自然卡点、种牛场家属院局部、十七户居民住宅局部、高新区六十户乡哈族新村一队二队、高新区青格达湖乡、乌市各旅游景点、个别治安卡点等。污水处理基本主要采取渗坑及化粪池处理方式，简陋的化粪池溢满后，还需用水泵随时抽取排放，无形中增加了成本，这种落后的污水处理方式，既不能有效彻底解决生活污水处理，又耗费人力、物力、财力。

综上所述，农村污水处理设施严重滞后，水环境污染问题日益凸显，改变当前农村生活污水处理现状，迫在眉睫。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种污水处理系统，以解决现有技术中存在的农村污水处理设施严重滞后，水环境污染问题日益凸显的技术问题。

本发明提供的一种污水处理系统，包括埋设于地下的预处理单元和渗透单元；所述预处理单元和所述渗透单元之间设置有精密滤水器；

所述预处理单元包括消化槽和预备过滤槽，用于对污水进行分离和过滤处理，形成上澄水；

所述渗透单元包括透气性土壤以及设置在所述透气性土壤内部的毛细管，用于将经过所述精密滤水器过滤后的上澄水通过毛细管作用进行提取。

进一步的，在本发明的实施例中，所述消化槽包括厌氧生物沉淀池和生物消化池。

进一步的，在本发明的实施例中，所述预备过滤槽包括生物过滤池；

所述生物过滤池内设置有纳米生物载体材料。

进一步的，在本发明的实施例中，所述精密滤水器包括遮水装置、集水装置和散水装置。

进一步的，在本发明的实施例中，所述预处理单元还包括格栅井；

所述格栅井与所述消化槽连接，用于在污水进入所述消化槽之前对污水进行过滤。

进一步的，在本发明的实施例中，所述透气性土壤的空隙率设置在70％至80％之间。

进一步的，在本发明的实施例中，所述透气性土壤包括火山灰、钢铁厂炉渣和火电厂炉渣。

进一步的，在本发明的实施例中，还包括检水槽；

所述检水槽与所述渗透单元连接。

进一步的，在本发明的实施例中，所述散水装置内的纤维部分以及所述透气性土壤中的土粒间设置为曲面。

进一步的，在本发明的实施例中，所述透气性土壤的周边设置防渗土工布。

进一步的，在本发明的实施例中，所述检水槽内的水位与所述精密滤水器中的水位相当。

本发明还提供了一种污水处理地下结构，包括所述的污水处理系统。

在上述技术方案中，将污水通过进阶式处理的方式进行处理。前期通过预处理单元的消化槽和预备过滤槽对污水进行厌气性处理，再经精密滤水器进一步精密过滤，然后，进入渗透单元中的透气性土壤中再一次经过土壤中的生物进行好气性分解。

因采用了与传统的地下渗透和向外排放方式不同的无排放式，出水水质远远优于国家要求的一级A标准甚至超过自来水的标准，所以根本上解决了环境污染的问题。

并且，与传统耗能机械式污水处理系统不同，该系统不需要电力、无需任何机械设备，使用寿命可达50年至100年，期间基本不需要人维护，无任何运行费用，污水及处理后的水对环境零排放，零占地，水质远远优于国家一级A标准，具有极大的实用性和推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例提供的污水处理系统的地上布置示意图；

图2为本发明一个实施例提供的污水处理系统的地下布置结构示意图；

图3为本发明一个实施例提供的预处理单元的主视图；

图4为本发明一个实施例提供的预处理单元的侧视图。

附图标记：

0-污水池； 1-厌氧生物沉淀池； 2-生物消化池；

3-生物过滤池； 4-透气性土壤； 5-清水井；

6-污水井； 7-化粪池； 8-配电箱；

9-污水管道； 10-管道接口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

经调研和研究了解到，由于乡镇、农村社区等离城市较远，无集中的污水管网，所以适合就地建设小型生活污水设施进行处理。但是，传统的污水设施，需要使用电力、机械设备等，大量消耗能源、甚至添加絮凝剂等大量化学制剂，对环境造成毒素污染，增加了环境污染负荷(耗能本身就是污染、为水质达标添加的化学制剂更是不可逆转的二次严重污染)，机械设备又需要专人维护、维修，设备老化、损坏较快，每1-3年需要更新更换等，既耗能又不便于管理，特别是农村地区，基本上无法安排专业技术人员进行日常的管理和维护等。即使是建成后，因为运行费用高、设备易坏等原因，常年使用下去耗能、维修维护设备更新等总体成本较高，运行使用率并不高，成了“摆设”的情况非常普遍。

国内实际的现状是城镇社区虽建设了污水设施、安装了污水设备，但是基本使用运行的不多，依然直接排放的情况比较多，对周围环境依旧造成严重污染。主要原因是运营成本高、设备后期管理维护更换繁琐等，若干年后设备基本上生锈或损坏无法使用，全部报废重新再来，这样的投资是一种巨大的浪费。

而且，即便是正常坚持运行，处理后的水质基本在一级B标准，氮、磷真正达标的不多，即便是达到一级A标准排放，依然会对环境会产生污染，一级A的水排放到环境中，依然会对江河湖海的水质造成污染和富营养化、污染水体，必需处理到地表水三以上的水质排放才能基本对环境不污染，而利用传统技术处理到一级A甚至地表水三的标准，又需要花费加倍甚至更大的投资和运营成本，更为不现实。

总之，传统的机械耗能式的污水处理系统在城镇社区推广有着种种的缺点和不足之处：投入大，折旧损耗高、耗能多，管理维护难，设备等使用寿命短，并且很难达标排放，特别是氮、磷等指标。

为了针对上述情况解决污水处理的问题，本发明提供了如下技术方案：

图1为本发明一个实施例提供的污水处理系统的地上布置示意图；图2为本发明一个实施例提供的污水处理系统的地下布置结构示意图；图3为本发明一个实施例提供的预处理单元的主视图；图4为本发明一个实施例提供的预处理单元的侧视图。

如图1至图4所示，本实施例提供的一种污水处理系统，其特征在于，包括埋设于地下的预处理单元和渗透单元；所述预处理单元和所述渗透单元之间设置有精密滤水器；

所述预处理单元包括消化槽和预备过滤槽，用于对污水进行分离和过滤处理，形成上澄水；

所述渗透单元包括透气性土壤4以及设置在所述透气性土壤4内部的毛细管，用于将经过所述精密滤水器过滤后的上澄水通过毛细管作用进行提取。

上述污水处理系统与传统的污水处理系统相比，属于无动力无机械零排放生态污水处理系统，能够对生活污水、畜产养殖业污水、食品生产行业污水等进行高效的净化，在处理过程中无需电力、无需设备、无需化学制剂、可以永久使用，而且处理后的水不排放，基本会在提取出以后通过蒸发蒸腾作用挥发到空气中，不污染环境。

在具体的实施例中，会将污水通过进阶式处理的方式进行处理。前期通过预处理单元的消化槽和预备过滤槽对污水进行厌气性处理，通过消化槽使污水被固液分离，分为漂浮物、沉淀和上澄水等；然后被固液分离的上澄水流进预备过滤槽，使污水中的细微的游浮物被预备过滤槽中添加有纳米材料的滤材表面形成的生物膜吸收去除，变成上澄水，流入精密滤水器，再经精密滤水器进一步精密过滤，最后，进入渗透单元中的透气性土壤中再一次经过土壤中的生物进行好气性分解，透气性土壤内部具有由毛细管组成的庞大的毛细管组合体，当精密滤水器将处理水送入透气性土壤后，因土壤(固体管壁)的附着力在大于处理水(液体)的内聚力时就会产生毛细现象，将处理水吸收后通过蒸发蒸腾作用全部蒸发到大自然中。

不仅如此，由于地表的植物根部也在不断的抽吸水分，并将水分经过叶面进行蒸发，所以也会增强水分排出蒸发的效果。

处理水在提升的过程中，可以给土壤间隙和土壤微生物高效率提供氧气，进而进行有氧性分解。

同时结合图1和图2所示，不仅表示了厌氧生物沉淀池1、生物消化池2、生物过滤池3以及透气性土壤4的位置布置结构，还表示出了污水池0、清水井5、污水井6、化粪池7、配电箱8、污水管道9以及管道接口10的布置结构。

进一步的，所述消化槽包括厌氧生物沉淀池1和生物消化池2。通过利用厌氧生物沉淀池1内含有的兼性厌氧菌和专性厌氧菌可以将污水中大分子有机物降解为低分子化合物，进而转化为甲烷、二氧化碳，进行部分物质的沉淀。

接下来通过生物消化池2中的黑子光化纳米生物材料进行生物消化，降解污水中大分子物质和分解消化有机物质等。

进一步的，所述预备过滤槽包括生物过滤池3；所述生物过滤池3内设置有纳米生物载体材料。通过利用生物过滤池3中的纳米生物载体材料可以摄取水中的溶解或悬浮状态的营养物质，使水中胶体及溶解状态的有机物被生物膜所吸附，并为微生物所分解最终成为微生物代谢产物CO2和H2O而除去。

进一步的，所述精密滤水器包括遮水装置、集水装置和散水装置。通过将遮水装置、集水装置、散水装置置于一体，可以使进入的处理水经精密滤水器进行二次精密处理，对水中的细微颗粒和细菌进行强化过滤。

进一步的，所述预处理单元还包括格栅井；所述格栅井与所述消化槽连接，用于在污水进入所述消化槽之前对污水进行过滤。

所述格栅井配备细格栅，格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常进行。

进一步的，所述透气性土壤的空隙率设置在70％至80％之间，优选的，空隙率设置为75％。同时，所述透气性土壤包括火山灰、钢铁厂炉渣和火电厂炉渣，但是不限于火山灰、钢铁厂炉渣和火电厂炉渣，所述透气性土壤还可以采用与火山灰、钢铁厂炉渣和火电厂炉渣相近的纳米材料，通过采用火山灰、钢铁厂炉渣和火电厂炉渣之类的纳米材料，可以促进生物的繁殖与活性，分解效果好，使土壤系统不易堵塞，可以持久运行，并使水质达到更高标准。

进一步的，还包括检水槽；所述检水槽与所述渗透单元连接。

检水槽，也称土壤水位井，检水槽里的水位通常和精密滤水器的水位相称，无需抽出检水槽里的水，它是无色、无味、透明的，能够达到1米以上的透视度。而由于该系统是不排放的系统，也可以不设置检水槽。

进一步的，所述散水装置内的纤维部分以及所述透气性土壤中的土粒间设置为曲面。这样，可以使处理水在保持负压的极限内吸收空气，产生虹吸现象和毛细现象，进而使处理水不间断、不饱和向上提升，送入透气性土壤中。优选的，纤维部分(添加生物纳米材料)和土壤中的土粒间设计为半月状曲面。

进一步的，所述透气性土壤的周边设置防渗土工布。

而在具体的系统建设中，可以先建设消化槽和预备过滤槽，在污水进水口水平面以下进行建设，根据水量进行具体设计。

在一个实施例中，消化槽和预备过滤槽整体设计容量为长10米X宽2米X高(深)2米，壁厚20公分，底厚30-40公分。长宽高不含壁厚，中间间隔钢混实体墙，可采用钢筋混凝土一体结构建设，也可采用钢混构架填充水泥砖结构。污水在消化槽、预备过滤槽进行厌氧消化，内部安装纳米生物填料，加速污染物分解，并在整体做防腐防水结构。

其中，混凝土槽内可涂抹纳米级增进微生物活性涂料2cm，上部可安装一处检查井。

在铺设连接安装精密滤水器时使用PVC材质及进口纳米材料滤布。并铺设高强度管道以及纳米材料滤布。在透气性土壤(炉灰炉渣等)内部形成一个内部水系，经过厌氧处理过的水经过此处，可进入透气性土壤中，进一步进行处理。

然后在消化槽横面相邻处(根据实际情况确定位置)挖出约面积约3000平米、深度80-120cm左右的池体，填充炉灰炉渣等透气率75％的透气性土壤。填埋炉灰炉渣3000方左右，底部做防水膜处理或铺设不透水的防水塑料布。

该透气性土壤在通水后，在上部应尽快种植绿化作物或经济作物，植物对水中的氮、磷养分具有更好的吸收作用，同时，植物不断吸收水分，叶面使水分蒸发加速，使检水槽的水质能超过自来水标准。

然后还可以建设出水检查槽，通过砖混加防水砂浆结构形成，并且安装活动井盖。容积为深2米X1米X1米左右，流入检测槽的处理后的水常年保持清澈出水，透明见底，常年不结冰，水质远优于国家一级A标准，甚至超过自来水标准。

其中，上部可以形成绿化区或者建设社区公园等，类似于人工湿地的功能，四季土壤和植被不冻，因为污水有机物分解产生热量。绿化种植四季常青植物如美国四季青、冬青、竹子等，也可以种植经济作物如黑麦草、苜蓿、韭菜、草莓、葡萄、樱桃等。这样常年基本不用灌溉施肥，能持续约50年。上部的植物能使系统内处理的水蒸发更快、氮磷成分完全被植物吸收或微生物分解。

综上所述，所述污水处理系统具有如下优点：

1、无动力、无机械(可以50年以上无故障、无需更新设备)、不用电、无排放、不向周围土壤和地下水渗透、绝对环保安全，排水可以做到几乎100％蒸发。也可根据需要设计成少量蒸发，出水透明、无色无味，可作为高品质中水回用。

2、处理水完全净化，BOD、COD在10mg/L以下，达到或者超过国家自来水标准，氮去除率高，磷等完全去除。

3、无需专人维护、后期基本没有费用，根据无需清理消化槽内的粪便和污泥，中水回用时需要水泵从出水槽抽水。

4、实现就地处理、大幅减少管网建设，无需长距离挖设污水管网，在建筑物楼下绿化带中直接彻底处理，规模可大可小，节约大量管网经费。

5、消化槽内的厌氧过程消化污泥效果最好，而且因为是碱性发酵，所以无臭味发生，蚊子苍蝇不会飞来，污泥里面的粘状胶质物、纤维状物、油类、纸、布等会被分解，清理的污泥不带臭味，晾干(短时间好氧堆肥)后成为无菌、无害虫的高效生物有机肥料。

6、在消化槽和高效过滤槽作用下，厌氧性处理效果好，效率高，无臭味发生、由于厌氧性甲烷菌的作用，彻底杀灭病原菌、害虫、蛔虫卵等。

7、由于虹吸现象造成负压作用和透气性土壤的毛细血管的作用，氧气供应顺利，而且水分会不断向透气性土壤渗透蒸发，不会向地下水渗透，所以对地下水无任何污染。

8、处理水的溶解氧(DO)达到了6-10mg/L。其原因是：由于虹吸现象造成负压作用，土壤处理装置中，流动的水会不断最大限度地吸收透气性土壤中的氧气，好氧性处理保持顺利。

9、不受任何自然灾害的影响。不受温度等的影响。从零下40度、到零上40度，设计在冻土层以下，不会结冰，消化槽和出水口也不结冰。从年降水2000毫升的南方到干燥的北方都可使用。因为通气性土壤内含有空气的缘故，下大雨也不会满，土壤的空隙中依然保持大量空气，保证好氧性处理的进行。水流不会渗透进入土壤，最多渗入在2-3cm处基本就会随水流流走了。

10、前处理装置为一体化钢筋砼构造，并已做好防腐防水处理，精密滤水装置的过滤散水器材均采用国内外先进技术制作而成的耐腐抗压材料，并埋于地下1m左右的位置，上部为透气土壤(炉渣等)，无需担心后期的维修、防腐等繁琐问题。

11、土壤处理装置相对一般处理设施占地稍大，1吨水占地约15-20平方，上部可以做景观绿化、或种植作物，实际是零占地。

12、该系统上部也可以结合景观规划，种花草、树木等，绿化环境，也可以设计埋设在绿化用地的地下，可以根据景观绿化的位置进行设计，根据绿化用地的形状、宽窄、长短来设计，可以任意分割。不需要占用专门的土地。

13、设计在绿地下面时，绿化作物吸收通气性土壤的水分养分，常年不再需要再花费人工和水灌溉，而且生长茂盛，节约人工费和水费，也可以设计深度大些，用地面积(绿化面积)也会减少，可以排放处理水或者中水回用的话，(绿化)面积也可以缩小，根据地面的位置面积设计。

14、透气性黑色土壤的对于磷等物质的吸附作用，250年才可以到达饱和程度(无植物吸收的情况下)。

15、排水量大的地方也可以使用，不受气温、流入量的变动的影响。

16、设施可以永久使用，而且处理的水质一直保持不变，具有持久而且极佳的效果。

17、在农村地区，上部可以种植经济作物樱桃、葡萄、竹子等，实现耕地化，不影响作物栽培，作物生长良好，果实大而甜。

18、处理水中大肠菌群非常少的原因是槽内生息的甲烷菌具有较强的抗菌力的缘故，没有大肠菌也可以判断为没有病原性菌，各种有害病菌完全消灭。

19、渗透单元内水在上部分为好气、下部为厌氧，在交界处在脱氮菌的还原作用下，硝酸分解为氮气和水。

20、出水的PH值呈现出消化处理的特有的弱碱性。该弱碱性对甲烷菌的生息巧妙地创造了良好的生存环境。

21、出水槽内的水是富含酵素的水，具有防止水质再次腐败等作用。原因是土壤中的微生物在分解水中的高分子量的有机质的时候，无法直接从有机质的细胞壁中摄取，而是严密分辨有机质的基因，分泌出酵素切断连接分子和分子的锁，使高分子的有机质成为低分子的，再吸收摄取，细胞外的酵素在细胞死亡后，在一定期间内会存在保持一定效力，出水槽内的水是含有酵素--土壤酵素的水，优质的好水可以再利用。

本发明还提供了一种污水处理地下结构，包括所述的污水处理系统。

由于所述污水处理系统的具体结构、功能原理以及技术效果已在前文详细叙述，在此便不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。