强化型毛细管渗滤沟系统处理生活污水的方法

摘要

本发明公开了一种强化型毛细管渗滤沟系统处理生活污水的方法，生活污水先进入水解酸化池进行预处理，预处理出水进入依次由土壤层、砂土层、人工土层和导水层构成的强化型毛细管渗滤沟进行处理，收集出水并排出；其中在所述强化型毛细管渗滤沟的土壤层和人工土层中均接种蚯蚓。本发明的强化型毛细管渗滤沟系统具有较强的耐冲击负荷能力，日处理污水量大幅度提高，其COD

说明书

技术领域

本发明属于农村生活污水处理领域，具体涉及一种强化型毛细管渗滤沟系统及利用其处理生活污水的方法。

背景技术

全国农村每年产生生活污水80多亿吨，严重污染了农村地区居住环境，农村大部分地区河、湖等水体普遍受到污染，富营养化现象越来越严重，污染事件频繁爆发。饮用水水质安全受到严重威胁，直接危害农民的身体健康，严重影响农村地区的环境卫生，极易导致一些流行性疾病的发生与传播。据估算，农村环境问题每年造成的经济损失已超过千亿元，我国农村环境与生态状况令人担忧。目前农村生活污水的治理存在一个较大的难点，即基建投资以及运行费用较大，农村经济实力以及技术力量很难满足常规城市生活污水处理厂技术要求等。

因而，农村生活污水治理技术必须具备投资省、处理效率高、运行费用少、管理简单等特点。现行的毛细管渗滤沟技术，从上到下依次由表层土壤层、砂土层、人工土层和导水层组成；其中在表层土壤层上种植有植物，在表层土壤层和人工土层内分别设有与水解酸化池或化粪池相通的表层布水管和深层布水管，布水管周围是用土工布包裹的青石子；在导水层内设有与排水池相通的排水管；设有用拔风原理来自然强制通风的拔风管。水力负荷较高，对生活污水中的COD、BOD₅、TP、NH₃-N、TN去除效率较高，出水可达国家污水综合排放标准，但是渗滤沟水流速度慢，日处理量少，限制了此种技术的广泛运用。

发明内容

本发明的目的是对现行毛细管渗滤沟系统的一种改进和强化，从而提供一种处理效率更高、运行更稳定、处理能力更强的强化型毛细管渗滤沟系统处理生活污水的方法。

本发明的另一目的是提供一种强化型毛细管渗滤沟系统。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种强化型毛细管渗滤沟系统处理生活污水的方法，生活污水先进入水解酸化池进行预处理，预处理出水进入依次由土壤层、砂土层、人工土层和导水层构成的强化型毛细管渗滤沟进行处理，收集出水并排出；其中在所述强化型毛细管渗滤沟的土壤层和人工土层中均接种蚯蚓。

本发明的方法在强化型毛细管渗滤沟系统中进行，该系统由水解酸化池和强化型毛细管渗滤沟组成，所述水解酸化池的出水口与所述强化型毛细管渗滤沟内的土壤层和人工土层中铺设的布水管的进水口相通；其中在强化型毛细管渗滤沟的土壤层和人工土层中均设有蚯蚓。

本发明先因地制宜采用水解酸化池(也可以采用化粪池-水解酸化池的一种)作为前置的预处理技术，与毛细管渗滤沟形成组合工艺；其次，在毛细管渗滤沟的表层土壤层和人工土层添加蚯蚓，利用蚯蚓具有吞食有机物、提高土壤通气透水性能和与微生物的协同作用强化对水中有机物和氮磷的去除。

采用水解酸化池作为污水毛细管渗滤系统的预处理装置，可以为后续系统提供污染物浓度较低、生化降解性较高的进水，其出水BOD₅为30-80mg/L，COD_Cr约为50-150mg/L。同时，粪便中的寄生虫卵和病原微生物在厌氧环境中受生物拮抗作用而被杀死，污水中的粪便也得到了一定的无害化处理。水解酸化池为一有进水口、出水口和检查口的埋地池，结构如图1所示。水解酸化池设有砖混结构的挡板，以防止发生短流。出水通过潜水电泵，流经表层布水管和深层布水管进入毛细管渗滤沟。水解酸化池的体积大小，根据处理水量和提留时间确定。

强化型毛细管渗滤沟，由多种填料组成。从上到下，依次为土壤层、砂土层、人工土层和导水层(各层采用常规厚度)。其中在表层土壤层和人工土层中铺设布水管，布水管为双排孔的PVC布水管，布水孔直径为4～5mm，孔间距为45～55mm，埋设深度15～20cm。表层种植草坪植物，植物通过根系的作用吸收大量的氮磷物质，是污水净化的重要途径。同时，植物的生长也极大的改变了污水处理的环境条件。由于植物根系深入土壤，既提高了土壤的水力渗透速率，还有助于创造一个良好的植物根区的微环境，有利于微生物对污染物的降解。砂土层主要为粒径不大于2mm的细砂，由于巨大比表面积从而聚集了大量的微生物，可对污染物质进行吸附、降解。同时，细砂较大的渗透系数可保证正常的水力负荷。砂土层下面是人工土层，由土壤与木屑和/或稻壳(即土壤与木质纤维的比例)按2.5～3.5∶1的比例进行混合配制。这种富含有机物的土壤，有利于蚯蚓活动具有较强的新陈代谢作用，同时多种细菌和微生物的活性也得到加强。这层对有机物和氮磷的去除起主要作用。最下面一层是导水层，由鹅卵石填充，由卵石组层起承托和过滤作用。导水层内铺设的排水管，经过卵石过滤的水，流到排水管内。通过排水系统将深度处理后的污水排出，从而增大系统处理污水能力。排水管采用波纹导水管，管材为4″，PVC管材；考虑到排水效率，管网不宜过稀。导水管的间距为0.6～0.8m，集水管周围，由鹅卵石组成的隔离层，能防人工土层土壤堵塞集水管影响排水。

本技术的关键在于蚯蚓的投加。蚯蚓喜欢温暖、潮湿和安静的环境。在土壤中穴居以生活在土壤上层15-20厘米深度以内者居多，越往下层越少，这主要是由蚯蚓的食性决定的。实际上，几乎所有的蚯蚓都参与环境中有机物的降解过程，在其生命活动中，它们大量吞食有机残落物质，并将其与土壤混合，通过砂囊的机械研磨作用和肠道内的生物化学作用进行分解和转化。除此之外，蚯蚓还通过本身和其对土壤微生物群落的影响而推动土壤中碳和氮的转化。它们的作用包括直接的和偶尔的吞食，疏松，竞争和潜在共生关系。强化型毛细管渗滤沟土壤层的表层土壤和人工土层的人工配土中均要投放一定数量、种类的蚯蚓，接种蚯蚓的密度为8g～12g(蚯蚓)/(L填料)。其中土壤层接种的蚯蚓为大平2号蚯蚓，投放深度为5～8cm(从土壤层上表面开始计)；人工土层中接种的蚯蚓为威廉环毛蚯蚓，投放深度为15～20cm(从人工土层上表面开始计)。

通过研究发现，在强化型毛细管渗滤沟系统中蚯蚓能与微生物发生协同作用，促进C、N、P的转化和矿化，同时蚯蚓的运动形成了较多空隙，加快了水流速度。因此，加入蚯蚓的强化型毛细管渗滤沟对生活污水中的COD、BOD₅、TP、NH₃-N、TN去除效率更高，日处理能力增强。这种充分利用土壤-微生物-动物-植物系统的陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能来处理污水，使水质得到不同程度的改善，实现了污水的资源化与无害化。

经过上诉技术方案的实施，强化型毛细管渗滤沟系统具有较强的耐冲击负荷能力，日处理污水量大幅度提高。COD_cr、氨氮、总磷的去除效率达到90％以上。在目前村镇污水进水水质条件下，出水可以达到《GB8978-1996国家污水排放标准》要求。

附图说明

图1为水解酸化池结构示意图。

其中：1为进水管；2为检查口；3为挡板；4为表层土壤布水管出口；5为人工配土的布水管出口；6为潜水泵。

图2为强化型毛细管渗滤沟示意图。

其中：7为表层土壤；8为砂土层；9为人工配土层；10为导水层排水管；11为导水层；12为表层土壤布水管；13为深层土壤(人工配土)布水管；14为投加的蚯蚓。

具体实施方式

实施例1：日处理能力为15t的强化型毛细管渗滤沟系统

设计处理水量：Q＝15t/d。

水解酸化池的结构如图1所示，长5米，宽3米，有效深度为1.5m，超高0.2m，总深度为1.7m，池子安装采取地埋式，池面铺水泥板，板厚20mm。进水管嵌入位置距池墙底部高度35cm，与池墙夹角成25°向下。出水通过潜水电泵进入到强化型毛细管渗滤沟的表层土壤层中的布水管和人工土层中的布水管。

强化型毛细管渗滤沟的结构如图2所示，占地20m²，池体结构采取砖混结构：

处理单元总体积15m³，表面积18m²。取长为6m，宽为3m，高为1m(其中有效高度0.9m)。表层土壤深度25cm，砂土深15cm，人工配土40cm(土壤与木屑质量比3∶1)，导水层深10cm。其中在表层土壤铺设布水管深度15cm，人工配土层铺设布水管深度20cm，导水层铺设导水管(即排水管)。布水管孔径5mm左右，孔间距为50mm左右；导水管孔径8mm，间距为0.7m左右；布水管和导水管的管材均为PVC材料。表层土壤中投放大平2号蚯蚓，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环毛蚯蚓，深度为15-20cm，投放密度12g(蚯蚓)/(L填料)。

在环境温度为28℃的条件下，将村镇污水引入强化型毛细管渗滤沟系统中，先在水解酸化池中进行预处理，预处理出水的BOD₅为30-80mg/L，COD_Cr约为50-150mg/L。

预处理出水再进入不加蚯蚓的上述毛细管渗滤沟中进行处理，处理后的水最后从导水层中的导水管中排出。处理效果如表1：

表1  常规毛细管渗滤沟处理污水

  监测项目  进水(mg/L)  出水(mg/L) 去除率(100％)  CODcr  70  19.6  71.96％  TN  16.7  3.25  80.56％

  监测项目  进水(mg/L)  出水(mg/L) 去除率(100％)  NH₃-N  15.3  1.86  87.79％  TP  1.26  0.082  93.49％

预处理出水再进入上述投加蚯蚓的强化型毛细管渗滤沟中进行处理，处理后的水最后从导水层中的导水管中排出。处理效果如表2：

表2  强化型毛细管渗滤沟处理污水

  监测项目  进水(mg/L)  出水(mg/L)  去除率(100％)  CODcr  70  12.2  82.86％  TN  16.7  2.05  87.72％  NH₃-N  15.3  1.18  92.28％  TP  1.26  0.052  95.87％

投加蚯蚓的强化型毛细管渗滤沟，对有机物、TN、NH₃-N和TP有着更高的去除率和较强的稳定性，去除率分别达到了82.86％、87.72％、92.28％和95.87％，是对原有技术的大幅度提升。其中，蚯蚓的加入对有机物的去除影响最大CODcr去除率增加了11％，对TP去除影响较小。