一种土壤生态试验装置的制作方法

1.本技术涉及污水处理的领域，尤其是涉及一种土壤生态试验装置。


背景技术：

2.污水处理是指为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。污水处理被广泛应用于建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。随着工业化和城市化的迅速发展，废水中污染物的种类也越来越多。根据我国国情与各地区的自然和社会经济情况，对于污水处理多实行人工处理和自然处理并行的技术政策，污水自然处理分为稳定塘系统和土地处理系统。
3.污水土地处理系统是人工规划、设计与自然净化相结合，以及水处理与利用相结合的环境系统工程。土壤是一个由固相、液相和气相组成的多孔多相分散体系，这种体系对污水有净化功能。污水土地处理原理是将污水有控制地投配到土地上，通过土壤—植物系统物理的、化学的、生物的吸附、过滤与净化作用和自我调控功能，使污水中可生物降解的污染物得以降解、净化。氮、磷等营养物质和水分得以再利用，促进绿色植物生长并获得增产。目前，常用的土壤生态处理装置是在一个试验箱内，模拟生态土壤依次设置有覆盖层、布水层、通风层、防堵层、填料层和收水层，覆盖层、布水层、通风层、防堵层主要实现对污水的均匀分布以及过滤污水中的悬浮物，而在填料层中含有大量土壤并且会添加不同的改良剂，进而对改良后的土壤进行检测，判断对污水的处理能力。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为依照生态土壤不同土层的分布将各处理层布置在一个试验装置内，当更换起主要净化能力的填料层中的土壤或者改良剂时需要依次去除填料层上的通风层、防堵层等的填料，之后再装填各层的材料，导致测试填料层的污水净化能力非常不方便。


技术实现要素：

5.为了快速、方便测试填料层对污水的净化能力，本技术提供一种土壤生态试验装置。
6.本技术提供的一种土壤生态试验装置，采用如下的技术方案：
7.一种土壤生态试验装置，包括污水箱，与所述污水箱连通的第一处理机构、与所述第一处理机构连通的第二处理机构、与所述第二处理机构连通的第三处理机构以及供水流流通的通水机构，所述污水箱开设有进水口和供水口；所述第三处理机构包括第三试验箱、设置于所述第三试验箱内的填料层、在所述第三试验箱侧壁底端开设的出水口。
8.通过采用上述技术方案，污水从污水箱依次流经第一处理机构、第二处理机构和第三处理机构，第一处理机构和第二处理机构对污水进行初步处理，主要拦截污水中的细小悬浮物，避免后续土壤装置污堵；通过表面种植的植物根系吸附水中部分的氮和磷；利用通气层补充第二处理机构中的溶解氧。第三处理机构中的填料层起主要的净化污水的作
用，主要是利用多孔体系的填料层将水中污染物质进行吸附，并利用附着在表面和孔隙内的微生物对有机物进行吸附代谢、对氮进行硝化和反硝化作用进行去除。经第三处理机构处理的水通过出水口流出并取水样进行检测，从而判断本技术土壤生态处理装置对污水的处理能力。本技术将填料层设置为单独的第三处理机构，使得在试验时不需要变换第一处理机构和第二处理机构，仅需要根据土壤特性改变第三处理机构中的填料配比即可，能更加快速、方便地测试填料层对污水的净化能力。
9.可选的，所述通水机构包括供污水流通的进水管、使污水均匀分布的布水管和用于收集处理后水样的取样管。
10.通过采用上述技术方案，进水管将污水箱与第一处理机构连通，实现污水处理；布水管将污水均匀分布在土层中，提高土层对污水的净化效率；取样管用于收集各土层处理后的水的样液，进而判断各土层对污水的处理效果和能力。
11.可选的，所述填料层上设置有布水管。
12.通过采用上述技术方案，布水管的设置使得来自于第二处理机构的水均匀分布到填料层中，进而能更加准确地测试填料层对污水的净化能力。
13.可选的，所述填料层包括依照水流流经方向依次设置的过滤子层和土壤改良子层。
14.通过采用上述技术方案，所述过滤子层用于进一步过滤来自第二处理机构的水中的更小的杂质，土壤改良子层通过在土壤中加入不同的改良剂，来判断不同改良剂对污水的处理能力。
15.可选的，所述过滤子层和所述土壤改良子层下均设置有取样管。
16.通过采用上述技术方案，通过对比土壤改良子层处理与经过滤子层处理后水样水质的变化来准确判断土壤改良子层对污水的处理能力。
17.可选的，所述土壤改良子层中间设置有取样管。
18.通过采用上述技术方案，通过对比土壤改良子层中间取样管内的水的质量与土壤改良子层底部取样管内的水的质量，进而判断土壤改良子层填料厚度的不同对污水净化能力的影响，进而判断净化能力最强的填料层的厚度。
19.可选的，所述第三处理机构设置有两组。
20.通过采用上述技术方案，方便做对比试验，判断不同改良剂、不同土壤以及填料层的厚度等对污水净化能力的影响。
21.可选的，两组所述第三处理机构到所述第二处理机构的距离相等。
22.通过采用上述技术方案，可以减少在做对比试验时无关变量对试验结果产生的影响。
23.可选的，所述布水管斜向下45
°
左右交错开孔，所述取样管斜向上45
°
左右交错开孔。
24.通过采用上述技术方案，使得布水更加均匀，取样管也更容易收集土层中处理后的水。
25.可选的，所述污水箱与所述第一处理机构之间的进水管上装有球阀与流量计。
26.通过采用上述技术方案，便于调节污水的进水量。
27.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
28.1.通过将填料层设置为一个单独的第三处理机构，使得测试填料层对污水的净化能力更加快速、方便；
29.2.通过在土壤改良子层中间和底部均设置有取样管，可判断土壤改良子层填料的不同厚度对污水净化能力的影响，进而判断最适填料厚度；
30.3.通过设置两组第三处理机构，方便做对比试验，判断不同改良剂、不同土壤以及填料层的厚度等对污水净化能力的影响。
附图说明
31.图1是本技术土壤生态处理装置的外部结构示意图；
32.图2是本技术土壤生态处理装置的剖视图；
33.图3是本技术土壤生态处理装置的图1中a的放大示意图；
34.图4是本技术土壤生态处理装置的布水管的结构示意图；
35.图5是本技术土壤生态处理装置的取样管的结构示意图；
36.图6是本技术土壤生态处理装置第一处理机构的收水管与第二处理机构的布水管的连接方式以及第二处理机构与第三处理机构连接方式的示意图；
37.图7是本技术土壤生态处理装置的第三处理机构的剖视图。
38.附图标记说明：1、污水箱；11、进水口；12、供水口；2、第一处理机构；21、第一试验箱；22、覆盖层；23、布水层；24、通风层；25、通风管；26、鼓风机；3、第二处理机构；31、第二试验箱；32、防堵层；321、第一防堵子层；322、第二防堵子层；4、第三处理机构；41、第三试验箱；411、出水口；42、填料层；421、过滤子层；422、土壤改良子层；43、收水层；5、通水机构；51、进水管；52、布水管；521、主管；522、支管；53、取样管；531、取样口；54、收水管；6、阀门；7、流量计。
具体实施方式
39.以下结合附图1-7对本技术作进一步详细说明。
40.本技术实施例公开一种土壤生态试验装置。
41.参照图1，一种土壤生态试验装置包括污水箱1、与污水箱1连通的第一处理机构2、与第一处理机构2连通的第二处理机构3、与第二处理机构3连通的第三处理机构4和供水流流通的通水机构5，污水箱1设置有进水口11和供水口12。污水依次流经第一处理机构2、第二处理机构3和第三处理机构4，进而被净化。
42.参照图1和图2，在本实施例中污水箱1的供水口12与于第一试验箱21的布水管52平齐，第一试验箱21的收水管54与第二试验箱31的布水管52相连，并留有一个取样口，第二试验箱31的收水管54与第三试验箱41的布水管52相连，并留有一个取样口，其有利效果一是为模拟土壤各土层分布位置，使得试验更加接近实际；二是污水的流动因高度差可直接由污水箱1依次流入第一处理机构2、第二处理机构3和第三处理机构4，不需要驱动件，进而节省能源。在本实施例中，通水机构5包含的所有管道与第一试验箱21、第二试验箱31和第三试验箱41的连接方式均为丝扣连接。
43.第一处理机构2按水流方向依次设置有覆盖层22、布水层23、通风层24和埋于通风层底部的收水管54。覆盖层22为种植植物的土表层，利用植物根系吸收污水中的部分氮和
磷；布水层23的作用是使流入第一处理机构2的水均匀分布，布水层23由粗砂、土和强化布水材料组成；通风层24铺设有粒径为1-3cm的碎石，在通风层24的中间设置有通风管25，通风管25一端与外界连通，另一端连接有鼓风机26用于运输空气，通过设置通风层24对污水进行通气过滤。布水层23的中间设置有布水管52，使得流入布水层23的污水分布更加均匀。试验时，污水箱1的供水口12与第一处理机构2中的布水管52通过收水管54连通，污水经过收水管54流入第一处理机构2中，在第一处理机构2中对污水进行初步处理。污水箱1与第一处理机构2之间的进水管51上装有阀门6与流量计7（参照图3），便于调节进水水量。
44.在布水层23下埋有取样管53，通风层24下的收水管开设有阀门控制的开口，用于检测经过布水层23、通风层24处理后的污水的质量，进而判断布水层23、通风层24对污水的处理效果。每一层下取样管53为两根，相较于设置一根取样管53而言，使得取到的水样是分布在取样管53上土层中不同位置的水样，更符合随机取样原则。若只设置一根取样管53，则取得的水样比较集中，所测得的数据不具有代表性。
45.参照图4和图5，布水管52包括一根主管521和与主管521连通的两根支管522，在支管522上斜向下45
°
左右交错开孔，便于布水的均匀性，进水管51与主管521连通，通过支管522流入第一处理机构2。取样管53为“一”字管，取样管53斜向上45
°
左右交错开孔有利于收集各层处理后的水。取样管53的一端开设有取样口531，并设置有阀门6，当需要测试水样时，打开阀门6收集取样管53内的水样进行检测。在整个装置中的布水管52和取样管53的结构均与该处的相同。
46.参照图2和图6，第二处理机构3包括第二试验箱31、按水流方向依次设置于第二试验箱31内的布水管52、防堵层32和埋于防堵层32底部的收水管54，布水管52的主管521与第一处理机构2通过收水管54连通，布水管52各支管522使得流入防堵层32的污水分布更加均匀；防堵层32能过滤污水中的悬浮物，进而防止土壤堵塞。在本实施例中防堵层32根据填料的不同分为第一防堵子层321和第二防堵子层322，第一防堵子层321的填料为粗砂，第二防堵子层322为砂和耕植土表层按四比一的量进行装填。在上层和下层底部均埋有两根取样管53，可以检测上下两层对污水过滤效果的差异。
47.参照图6和图7，第三处理机构4包括第三试验箱41、按水流方向依次设置于第三箱体内的布水管52、填料层42、收水层43和埋于收水层43底部的收水管54。在第三试验箱41底部开设有出水口411，埋于收水层43底部的收水管54延伸至出水口411外用于收集净化后的水。布水管52的主管521与第二处理机构3通过收水管54连通，使得经第二处理机构3处理后的水进入第三处理机构4。布水管52各支管522使得流入填料层42的水分布更加均匀。填料层42根据填料的不同分为过滤子层421和土壤改良子层422，过滤子层421的填料为陶粒，用于进一步过滤来自第二处理机构3的水中的更小的杂质；土壤改良子层422的填料为粗砂、土和改良剂，土壤改良子层422通过在土壤中加入不同的改良剂来调配土壤或者更换不同土壤，判断不同改良剂、土壤对污水的处理能力。在过滤子层421下埋有两根取样管53，测试在经过土壤改良子层422处理之前的水质；在土壤改良子层422的中间和底部均埋有两根取样管53，对取得的水样进行测试得到两组数据，将两组数据分别与过滤子层421下得到的水质数据进行对比，判断土壤改良子层422对污水的处理能力以及土壤改良子层422填料的不同厚度对污水处理能力的影响，进而得到最适填料厚度。本实施例中第三处理机构4设置有两组，便于同时做对比试验，如判断不同改良剂、不同土壤以及填料层42的厚度等对污水净
化能力的影响，使得做对比试验更加方便且节省时间。两组第三处理机构4到第二处理机构3的距离相等，可以减少在做对比试验时无关变量对试验结果产生的影响。例如，可避免水流到达两个第三处理机构4的时间不同而导致被填料层42净化时间不同，最终对填料层42的处理能力得出错误的判断。
48.本技术实施例一种土壤生态试验装置的实施原理为：第一处理机构2和第二处理机构3对污水进行初步处理，主要拦截污水中的细小悬浮物，避免后续土壤装置污堵；通过表面种植的植物根系吸附水中氮磷；利用通气层补充第二处理机构3中的溶解氧。初步处理后的水进入第三处理机构4进行深度净化，第三处理机构4中的填料层42根据填料不同分为过滤子层421和土壤改良子层422，对污水处理起主要作用的是土壤改良子层422。在试验时，改变土壤或者改良剂来判断不同土壤或者改良剂处理污水的能力。将填料层42单独的地设置于第三处理机构4中，使得在改变土壤改良子层422试验时，不需要变换第一处理机构2和第二处理机构3，仅需要根据土壤特性改变第三处理机构4中的填料配比，进而能更加快速、方便地测试填料层42对污水的净化能力。
49.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。