一种用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统及处理方法
【专利摘要】本发明公开一种用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统，布水管均匀分布在作物两侧，其上沿管长方向分布若干等间距滴孔；排水管分布在两排作物中间，其上沿管长方向分布若干收集处理后的污水的排水孔，排水管外包覆透水土工膜；布水管和排水管平行；处理后的废水由垂直于排水管方向的集水管汇集到集水井中。本发明还公开农村污水的处理方法。本发明没有用滴灌器进行滴灌而是直接在滴管上打孔，这样污水直接从滴孔滴入土壤，有效避免了滴头堵塞的现象发生；引入地下排水系统，有效地提高了系统的污水处理能力并利于收集净化后的出水；充分利用了我国资源丰富的园林地作为污水处理载体，不对土壤进行改造，施工简单，管理方便，可持续性较好。
【专利说明】一种用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统及处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污水生态处理【技术领域】，具体涉及一种用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统及处理方法。
【背景技术】
[0002]随着我国农村地区经济的快速发展，环境问题越来越严重。当前，农村污水已经对农村地区居住环境和居民身体健康造成了极大的危害，严重威胁着国家水环境安全。农村地区人口密度低、居住分散，修建污水处理厂不仅花费较大，而且在输送污物的过程中会浪费大量清洁水。因此，低价、高效、环境友好的污水生态处理技术越来越得到研究者的重视。
[0003]土地处理系统控制污水施用到土地上，当污水流经土壤时通过物理、化学和生物的过程得以净化。与传统的污水处理厂相比，该技术具有耗能低、运行和管理费用少等优点，适合处理小型农村社区，住宅群以及小工业单元废水。特别是土地处理系统当中的慢速渗滤系统，利用土壤一自然生态系统，是土地处理技术中经济效益最大，水和营养成分利用最佳的一种类型。
[0004]传统的土地慢速渗滤处理系统运行成本低，易于维护，但是水力负荷较小，处理能力有限。澳大利亚科学家提出了一种改进的污水土地处理系统，即FILTER(filtration andirrigated cropping for land treatment and effluent reuse)污水土地处理系统。该系统主要是用污水进行灌溉，内部安装了密集的地下排水系统，出水系统的搭建也具有较高专业技术性。该系统能终年保持较高污水接纳与处理能力，但是造价较贵，维护成本高且配套排水设施要求高。
[0005]目前，中国的一些研究者也对传统的土地处理系统进行了改进，以期增大系统的水力负荷，强化污水处理效果。名称为“一种高水力负荷土地渗滤系统”(申请号为201320220941.7)的专利在系统中加入了布水槽、人工填料层、承托层、出水管等组成部分；发明名称为“一种适合处理农村生活污水的土地渗滤系统”(申请号为201220364493.3)的专利设计了一个混凝土底板砖砌池壁的池子，池内由表层土壤、下层土壤、隔离层、承托层和防渗层组成。这些研究对提高土地渗滤系统的水力负荷起到了一定的作用，但是它们均对土壤结构进行了人为改造，不利于土地生态系统的可持续发展。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统，以解决现有土地渗滤系统投资成本高，破坏土体结构等缺陷。本发明还公开了渗滤系统处理农村污水的处理方法。
[0007]为解决上述缺陷，本发明采用以下技术方案:
[0008]一种用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统，包括园林地、布水管、排水管、集水管、集水井；布水管均匀分布在作物两侧，布水管上沿管长方向分布若干等间距滴孔；排水管分布在两排作物中间，排水管上沿管长方向分布若干收集园林地土壤处理后的污水的排水孔，排水管外包覆透水土工膜；布水管和排水管平行，布水管层和排水管层之间的土壤厚度为0.2m~0.Sm ;排水管一端连通到集水管上，集水管和排水管垂直；集水管一端封闭，一端为出水口，连通到集水井，集水管沿集水井方向比降0.5%~5%，出水口设置阀门和抽水泵。
[0009]所述布水管外包覆透水土工膜。
[0010]所述园林地包括桑园、果园或苗木林,所述果园包括苹果园、柑橘园、梨园、葡萄园或桃园。
[0011]所述布水管为塑料管，管内径为8~16mm;滴孔是利用激光或机械打孔，孔距
0.1 ~1.0m,孔径 0.5 ~2.0mm。
[0012]所述排水管和集水管为塑料波纹管，管内径40~120mm。
[0013]所述布水管距作物0.3~0.8m,埋深O~0.4m ;所述排水管埋深0.2~L 2m,相邻排水管间距2~10m。
[0014]所述集水井容量为0.5~10m2。
[0015]所述排水管与外包覆透水土工膜之间设有一层滤料，滤料的厚度1.5~20mm ;滤料为硅藻土、分子筛、滤砂。
[0016]利用上述用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统进行农村污水处理的方法，包括如下步骤:将预处理的农村污水经布水管上的滴孔流入园林地土壤，经过I~2d平衡期，在植物、土壤、微生物的共同作用下将污水净化，之后用抽水泵进行抽水，使净化后的水体缓慢流过土壤、排水管和集水管，进入集水井中，抽水结束之后，关泵和阀门使水位达到平衡。
[0017]本发明是提供一种投资省、工程结构简单、维护管理方便、处理效果好、不破坏土体结构的适合农村地区分散式污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统，具有以下优点:
[0018](I)没有用滴灌器进行滴灌而是直接在滴管上打孔，这样污水直接从滴孔滴入土壤，有效避免了滴头堵塞的现象发生；(2)引入地下排水系统，有效地提高了系统的污水处理能力并利于收集净化后的出水；(3)在作物生命活性较低和雨量较大的时期，该系统仍然能够处理一定量废水，从而减少了雨季和冬季储存废水的费用；(4)充分利用了我国资源丰富的园林地作为污水处理载体，不对土壤进行改造，施工简单，管理方便，可持续性较好；(5)排水管与外包覆透水土工膜之间设有一层滤料的效果更好，不会被堵。(6)本发明农村污水处理方法将废水经过植物、土壤、微生物的共同作用净化之后排出，达到了净化的效果，同时废水中的氨氮和有机物质促进了园林植物的生长。
附图说 明
[0019]图1为本发明的平面结构示意图。
[0020]图2为图1的A-A剖面图。
[0021]图3为图1的B-B剖面图。
[0022]I为布水管、2为排水管、3为透水土工膜、4为集水管、5为阀门、6为集水井、7为滴孔。【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本发明做更进一步地解释。
[0024]我国园林地资源极其丰富，2013中国统计年报显示我国园地和林地面积占了土地总量的26.07%。据调查，在较低水力负荷率(500_ yr—1)的条件下，园林地土壤即可完全接纳农村产生的生活污水，而且园林植物水分需求量较大，耐水性较强，因此利用园林地系统来处理生活污水具有较大的应用潜力。
[0025]一种用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统，如图1至图3所示，包括园林地、布水管1、排水管2、集水管4、集水井6。园林地包括桑园、果园或苗木林等，果园包括苹果园、柑橘园、梨园、葡萄园或桃园等。布水管I为塑料管，管内径为8~16mm，均匀分布在作物两侧，距作物0.3~0.Sm，埋深O~0.4m。布水管I上沿管长方向分布若干等间距利用激光或机械打的滴孔7，孔距0.1~1.0m,孔径0.5~2.0mm,布水管上滴孔在管子正下方，布水管I外包覆透水土工膜(加强水运动并阻碍土壤运动)。排水管2为塑料波纹管，管内径40~120mm，分布在两排作物中间，相邻排水管2间距2~10m，排水管2埋深0.2~1.2m。排水管2上沿管长方向分布若干收集园林地土壤处理后的污水的排水孔，排水管2外包覆透水土工膜3 (加强水运动并阻碍土壤运动)。排水管与外包覆透水土工膜之间设有一层滤料，效果更好，不会被堵。滤料的厚度1.5~20_;滤料为硅藻土、分子筛、滤砂。布水管I和排水管2平行，布水管层和排水管层之间的土壤厚度为0.2m~0.8m。排水管2一端连通到集水管4上，集水管4和排水管2垂直。集水管4为塑料波纹管，管内径40~120mm, 一端封闭，一端为出水口，连通到集水井6，集水管4沿集水井6方向比降0.5%~5%，出水口设置阀门5和抽水泵。集水井6容量为0.5~10m2。
[0026]本发明园林地渗滤系统处理污水的方法:经过预处理的农村污水经布水管I上的滴孔7流入园林地土壤，经过I~2d平衡期，在植物、土壤、微生物的共同作用下将污水净化，之后用抽水泵进行抽水，使净化后的水体缓慢流过土壤、排水管2和集水管4，进入集水井6中，抽水结束之后，关泵和阀门5使水`位达到平衡。
[0027]实施例1
[0028]在江苏省宜兴市万石镇后洪村葡萄园地开展了高水力负荷园林地渗滤系统处理农村污水的试验。布水管采用内径为12mm的黑色聚乙烯塑料管，孔径0.8mm,孔距50cm，分布在葡萄树两侧地表，距作物0.625m。地下排水管间距2.5m，埋深0.6m，地下排水管和集水管采用HDPE波纹排水管，管内径100mm。集水管比降1%。通过对布水管水力性能测试，在压力为0.01MPa时，滴孔的平均流量为1.65L.h—1，滴灌均匀度为85.4%。
[0029]系统运行时间为2011年9月至11月，共接纳污水6次(总水力负荷率为162.0mm),每次运行平衡期为Id。进水悬浮颗粒物(SS)、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)平均浓度分别为 72.98mg.L'429.73mg.L'375.46mg.L'46.32mg.L'439mg.L' 系统对 SS、TN、NH4+_N、TP 和 COD 的平均去除率分别为:86.1%、78.2%,78.0%、94.6%,76.8%。试验结果说明，高水力负荷园林地渗滤系统对农村污水有着较好的去除效果。该系统投资省、工程结构简单、维护管理方便，是比较适合应用在农村地区的污水处理技术。
[0030]最后应说明的是:上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均处于本发明的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统，其特征在于，包括园林地、布水管、排水管、集水管、集水井；布水管均匀分布在作物两侧，布水管上沿管长方向分布若干等间距滴孔；排水管分布在两排作物中间，排水管上沿管长方向分布若干收集园林地土壤处理后的污水的排水孔，排水管外包覆透水土工膜；布水管和排水管平行，布水管层和排水管层之间的土壤厚度为0.2m~0.Sm ;排水管一端连通到集水管上，集水管和排水管垂直；集水管一端封闭，一端为出水口，连通到集水井，集水管沿集水井方向比降0.5%~5%，出水口设置阀门和抽水泵。
2.根据权利要求1所述的用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统，其特征在于，所述布水管外包覆透水土工膜。
3.根据权利要求1或2所述的用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统，其特征在于，所述园林地包括桑园、果园或苗木林，所述果园包括苹果园、柑橘园、梨园、葡萄园或桃园。
4.根据权利要求1或2所述的用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统，其特征在于，所述布水管为塑料管，管内径为8~16mm;滴孔是利用激光或机械打孔，孔距0.1 ~1.0m,孔径 0.5 ~2.0mm。
5.根据权利要求1或2所述的用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统，其特征在于，所述排水管和集水管为塑料波纹管，管内径40~120mm。
6.根据权利要求1或2所述的用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统，其特征在于，所述布水管距作物0.3~0.8m,埋深O~0.4m ;所述排水管埋深0.2~L 2m,相邻排水管间距2~10m。
7.根据权利要 求1或2所述的用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统，其特征在于，所述集水井容量为0.5~10m2。
8.根据权利要求1或2所述的用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统，其特征在于，所述排水管与外包覆透水土工膜之间设有一层滤料，滤料的厚度1.5~20_ ;滤料为娃藻土、分子筛、滤砂。
9.利用权利要求1或2所述的用于农村污水处理的高水力负荷园林地渗滤系统进行农村污水处理的方法，其特征在于，包括如下步骤:将预处理的农村污水经布水管上的滴孔流入园林地土壤，经过I~2d平衡期，在植物、土壤、微生物的共同作用下将污水净化，之后用抽水泵进行抽水，使净化后的 水体缓慢流过土壤、排水管和集水管，进入集水井中，抽水结束之后，关泵和阀门使水位达到平衡。
【文档编号】C02F3/32GK103880153SQ201410146559
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】段婧婧, 耿晨光, 段增强, 杨林章 申请人:江苏省农业科学院