一種微創開挖多介質地下滲濾回用於灌溉用水的處理裝置製造方法

2023-07-29 05:53:06

一種微創開挖多介質地下滲濾回用於灌溉用水的處理裝置製造方法
【專利摘要】一種微創開挖多介質地下滲濾回用於灌溉用水的處理裝置：輔助裝置和布水裝置連接位於集水裝置的上方，高度差為2m；輔助裝置的結構是兩層鐵絲網中間填充複方碳酸鈣顆粒；布水裝置是多個平行排列的布水槽，每個布水槽內的周邊鋪設複合土工膜，複合土工膜內填充有礫石，礫石內包裹有一個布水管，布水管的管壁上開設有水孔；布水槽具有一坡度；集水裝置是多個平行排列的集水槽，集水槽內填充有礫石；一收水管與布水槽呈平行鋪設，收水管的管壁上開設有水孔；收水管具有一坡度；布水裝置中布水管的一端連接進水管，集水裝置中收水管相應進水管的另一端連接出水管；出水管連接集水池，集水池的汙水潛汙泵連接回流管，回流管連接至輔助裝置中。
【專利說明】—種微創開挖多介質地下滲濾回用於灌溉用水的處理裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種汙水處理裝置，具體涉及一種微創開挖多介質地下滲濾回用於灌溉用水的處理裝置。
【背景技術】
[0002]農業是我國用水最多的產業，用水總量4000億m3，佔總用水量的70%以上，其中農田灌溉用水量3600億~3800億m3，佔農業用水量的90% -95%。農業灌溉每年平均缺水300多億m3，平均每年受旱面積2146.67萬hm2，佔全國耕地的1/5，成災面積860萬hm2，每年因旱災減產糧食100億~150億kg。
[0003]我國西北地區深居內陸，乾旱少雨，水資源短缺。通過一套環保實用的處理設施，將單戶、多戶農村居民生活汙水進行收集處理，回用於農田灌溉用水，既可以節約用水，有效緩解西北地區水資源的短缺，又可以緩解旱情，提高糧食產量。
[0004]土壤滲濾系統常用於村鎮汙水處理，可建設一個小型土壤滲濾系統以供單戶或多戶生活汙水處理，此類型案例工程已有很多，實際應用效果較好。但是傳統滲濾系統工程量相對較大，建設費用高，因而急需一種新型的地下滲濾系統，減少建設費用，保證出水水質。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於提供一種微創開挖多介質地下滲濾回用於灌溉用水的處理裝置，以改進公知技術中存在的缺陷。
[0006]為實現上述目的，本發明提供的微創開挖多介質地下滲濾回用於灌溉用水的處理裝置，由埋設在地下的輔助裝置、布水裝置和集水裝置組成；其中:
[0007]輔助裝置的結構是:上下兩層鐵絲網之間填充有複方碳酸鈣顆粒，複方碳酸鈣顆粒是採用由乙烯-醋酸乙烯共聚體、香豆酮-茚樹脂、合成石蠟樹脂等合成的常溫熱熔膠黏劑與碳酸鈣粉末混合製作成的中空球形碳酸鈣顆粒，然後向其中注射甲醇溶液後封口 ；複方碳酸鈣顆粒外壁厚度為2-30mm，其中碳酸鈣和甲醇的質量比為15:8 ;複方碳酸鈣顆粒與下層鐵絲網之間鋪放無紡土工布；
[0008]布水裝置的結構是:多個平行排列的布水槽，每個布水槽內的周邊鋪設複合土工膜，複合土工膜內填充有粒徑為5-20cm礫石，礫石內包裹有一個布水管，布水管的一端連接進水管，另一端封閉；布水管的管壁上每隔10-20cm開設有水孔，水孔直徑為l-3cm;
[0009]輔助裝置和布水裝置為同向設置且上下相連接；
[0010]集水裝置設置在布水裝置的下方，與布水裝置的高度差為2m，兩者之間是原位的土壤；
[0011]集水裝置的結構是:多個平行排列的集水槽，該些集水槽與布水槽為垂直向地設置，集水槽內填充有粒徑為5-30CH1 礫石，礫石中投放有緩釋殺蟲劑；一收水管與布水槽呈平行鋪設，並位於中間兩個布水槽之間的中垂線上；收水管對應布水管連接進水管的一端封閉，收水管的另一端連接出水管；收水管的管壁上每隔10-20cm開設有水孔，水孔直徑為l_3cm ；
[0012]布水槽和收水管具有一坡度，坡向出水管的方向，布水槽的坡度為1:300，收水管的坡度為1:200 ；
[0013]出水管連接集水池,集水池中有硝酸鹽濃度檢測儀、加熱裝置和汙水潛汙泵,汙水潛汙泵連接一回流管，回流管埋設在輔助裝置的複方碳酸鈣顆粒中，每隔10-20cm開設有水孔，水孔直徑為l_3cm。
[0014]所述的處理裝置中，布水管採用DN100的PVC管，收水管採用DN150的PVC管。
[0015]所述的處理裝置中，收水管上方修築一道防滲牆，以防止布水管的出水在水平方向上溢流。
[0016]所述的處理裝置中，地面表層土壤種植有去汙能力強、具有景觀效果的菖蒲、香蒲、蘆葦、美人蕉、鳶尾和再力花。
[0017]所述的處理裝置中，進水管的進水為經過簡單預處理的生活汙水。
[0018]所述的處理裝置中，生活汙水為普通的三格式化糞池中的汙水。
[0019]本發明的處理裝置，構造方式獨特，汙水淨化效果優良，在實際應用中只需開挖布水槽、集水槽和收水管部分，使建設費用降低了 50%左右，進一步減少了土壤滲濾裝置建設費用，降低土壤處理這種高效生態淨化裝置在各地普及的難度係數。此外，約有30%的再生水回灌地下水，能夠有效地緩解西北地區地下水資源的緊缺狀況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的微創開挖多介質地下滲濾回用於灌溉用水的處理裝置的正面示意圖；
[0021]圖2是本發明的微創開挖多介質地下滲濾回用於灌溉用水的處理裝置的側面示意圖；
[0022]圖3是圖2中沿1-1線的剖面示意圖；
[0023]圖4是圖2中沿2-2線的剖面示意圖。
[0024]附圖中主要標記符號說明:
[0025]三格式化糞池I ;進水管2 ;進水閥門3 ;植物4 ;表面土壤5 ;鐵絲網6 ;複方碳酸鈣顆粒7 ;無紡土工布和鐵絲網8 ；5-20cm的礫石9 ;布水管10 ;複合土工膜11 ;中層土壤12 ；土壤13 ;收水管14 ；5-30cm的礫石15 ;出水閥門16 ;出水管17 ;集水池18 ;硝酸鹽濃度檢測儀19 ;加熱裝置和汙水潛水泵20 ;回流管21 ;防滲牆22。
【具體實施方式】:
[0026]以下對本發明作更詳細的說明。需要事先說明的是，以下內容中給出的具體條件和數據，只是用以幫助理解和實施本發明的技術方案，而不是對本發明的限定。
[0027]本發明的具體結構請參閱圖1、圖2、圖3和圖4。
[0028]本發明提供的處理裝置，其主要結構包括輔助裝置、布水裝置和集水裝置；
[0029]輔助裝置和布水裝置為上下相連接，與集水裝置的垂直深度差為2m，中間為原位的土壤9 ;處理裝置的整體長15m,寬14m。
[0030]輔助裝置鋪設鐵絲網6以及無紡土工布和鐵絲網8，鐵絲網6以及無紡土工布和鐵絲網8兩者中間填充粒徑大小不等中空的複方碳酸鈣顆粒7，複方碳酸鈣顆粒是採用常溫熱熔膠黏劑和碳酸鈣粉末混合製作成的中空球形碳酸鈣顆粒，然後向其中注射甲醇溶液後封口，複方碳酸鈣顆粒外壁厚度2-30mm不等，其中碳酸鈣和甲醇的質量比為15:8。
[0031]布水裝置中，布水管10的一端通過進水閥門3連接進水管2，另一端封閉；
[0032]集水裝置中，收水管14對應進水管2的一端封閉，收水管14的另一端通過出水閥門16連接出水管17。
[0033]布水裝置距地面垂直深度為0.5-lm,由一系列平行排列的寬20_40cm、深20_30cm的布水槽及槽內的布水管10組成；其中布水槽之間的距離為150-200cm，坡度為1:300，坡向出水口方向。
[0034]布水槽四周鋪設一層5mm厚的複合土工膜11,內部填充粒徑為5_20cm的碌石9 ；布水管10採用DN100的PVC管，一端連接進水管2，另一端封閉，包裹在礫石9內；布水管10的管壁均勻布設有水孔，每隔10_20cm布一個水孔，水孔直徑為l_3cm。
[0035]集水裝置距地面垂直深度為2.5-3m,由一系列平行排列的寬30_50cm、深30_40cm的集水槽和一根收水管14組成；其中收水管14位於中間兩個布水槽之間的中垂線上，坡度1:200，坡向出水口方向；集水槽與收水管14垂直鋪設，集水槽之間的距離為150-200cm。集水裝置設置在土壤13上。
[0036]收水管14採用DN150的PVC管，相應進水管2的另一端連接出水管17，收水管14連接出水管17的另一端封閉；收水管14均勻布孔，每隔10-20cm布一個水孔，水孔直徑為l-3cm ;集水槽內部填滿粒徑為5-30cm的礫石15，礫石15中投放一定數量的緩釋殺蟲劑。
[0037]出水管17連接集水池18，池中有硝酸鹽濃度檢測儀19、加熱裝置和汙水潛汙泵20，汙水潛汙泵20連接回流管21，回流管21連接至輔助裝置的中空球形碳酸鈣顆粒中，而且回流管21在輔助裝置中每隔10-20cm開設有水孔，水孔直徑為l-3cm。
[0038]在收水管14正上方0.5m、距地面垂直深度0.5_lm處修築一道防滲牆22，深2m，防止布水管的水流在水平方向上溢流。
[0039]本發明的處理裝置進水為經過簡單預處理的生活汙水，一般為化糞池中的汙水，化糞池為普通的三格式化糞池I。
[0040]在埋設布水裝置和集水裝置的表面土壤5中種植去汙能力強、具有景觀效果的菖蒲、香蒲、蘆葦、美人蕉、鳶尾和再力花4，以提高裝置的景觀效果，同時增強脫氮除磷的效果O
[0041] 由於西北地區土壤土質疏鬆、粉砂含量高、滲透性好(飽和滲透係數KS>1.5X 10_6m/s)，保證了汙水在原位土壤中的向下滲透；布水槽中5-20cm的礫石9和均勻布孔的布水管10保證了汙水的均勻布水；集水槽中5-30cm的礫石15粒徑大於原位土壤12粒徑，滲透性更好，結合均勻布孔的收水管14，保證了裝置的收水效率。
[0042]經過本發明的裝置處理後的汙水回用率大約在60-70%左右，沒有回用的約30%-40%的汙水繼續向下流動，經過土壤和包氣帶的深層淨化後，達到地表1V類水標準，回灌地下水，補充地下水資源。
[0043]本發明充分利用土壤獨特的理化性質(如較大的比表面積及一定的孔隙度等)和土壤中種類繁多、數量巨大的微生物，主要通過土壤中微生物的降解吸收作用，配合土壤對汙水的過濾、沉積和吸附等物理作用，以及氧化還原、離子交換和絡合沉澱等化學作用，達到有效脫氮除磷，高效去除氨氮，充分分解去除有機物的目的，同時對病原微生物也具有高效的生態去除作用。此外，當裝置出水中汙染物濃度較高時，可通過回流管回流藉助複方碳酸鈣顆粒提供鹼度和碳源，保障裝置處理汙水的穩定性。
[0044]本發明構造方式獨特，汙水淨化效果優良，在實際應用中只需開挖布水槽、布水管、集水槽和收水管部分，使建設費用降低了 50%左右，進一步減少了土壤滲濾裝置建設費用。
[0045]本發明的裝置在實際使用的過程是:
[0046]生活汙水經過三格式化糞池I處理後，通過進水管2和進水閥門3進入到布水管10中。
[0047]布水管10位於布水槽中。布水槽由布水管10、包裹布水管10的5_20cm的礫石9和複合土工膜11組成；布水管10上均勻地開設有出水孔，坡度為1:300，坡向出水口方向；進水後汙水均勻分布到布水槽中，由於複合土工膜11防水、滲透係數小，汙水向上溢出布水槽，在自身重力和土壤毛細作用下，在中層土壤12中向下流動。汙水流動到距地表2.5m左右後，由於流體動力學原理(水流的方向應沿阻力最小的路徑流動)，約60-70%的汙水進入到集水槽中填充的5-30cm的礫石15中；約30-40%汙水繼續向下流動，經過土壤和包氣帶的深層淨化後，達到地表1V類水標準，回灌地下水。
[0048]進入到集水槽中的汙水經過收水管14管壁上的孔隙進入到收水管14中，收水管14的坡度為1:200，坡向出水口方向，因而經處理後的汙水在重力作用下沿收水管14經出水閥門16，由出水管17排出。
[0049]出水管17連接集水池18，集水池18中有硝酸鹽濃度檢測儀19，當出水中的硝酸鹽濃度超過額定值時集水池開啟加熱裝置20，出水加熱到40-50°C後汙水潛汙泵開啟將出水泵入回流管21輸送至輔助裝置中，在輔助裝置中出水經回流管空隙澆灌複方碳酸鈣顆粒7，複方碳酸鈣顆粒7為粒徑大小不等中空的複方碳酸鈣顆粒且外壁厚度不均，在40-50°C的溫水環境中複方碳酸鈣外壁逐漸溶解，外壁薄的顆粒先破裂，外壁厚的顆粒後破裂，碳酸鈣顆粒用以調節裝置中的鹼度，同時釋放出其中的甲醇，為反硝化過程提供碳源，保障裝置的穩定運行。複方碳酸鈣顆粒可維持裝置穩定運行一年。
[0050]在表面土壤5中種植去汙能力強、具有景觀效果的植物4，主要包括菖蒲、香蒲、蘆葦、美人蕉、鳶尾和再力花，以提高裝置的景觀效果，同時增強脫氮除磷的效果。
[0051]本發明的進水主要是西北地區農村生活汙水，進水水質為(單位:mg/L):200≤ COD ≤400 ；150 ≤ BOD5 ≤ 300 ；150 ≤SS≤ 300。
[0052]出水水質(單位:mg/L):C0D≤50 ；B0D5 ≤ 60 ；SS ≤80 ;出水水質完全滿足《農田灌溉水質標準》(GB5084-2005)要求。
【權利要求】
1.一種微創開挖多介質地下滲濾回用於灌溉用水的處理裝置，由埋設在地下的輔助裝置、布水裝置和集水裝置組成；其中: 輔助裝置的結構是:上下兩層鐵絲網之間填充有複方碳酸鈣顆粒，複方碳酸鈣顆粒是採用常溫熱熔膠黏劑和碳酸鈣粉末混合製作成的中空球形碳酸鈣顆粒，然後向其中注射甲醇溶液後封口 ；複方碳酸鈣顆粒外壁厚度為2-30mm，其中碳酸鈣和甲醇的質量比為15:8 ；複方碳酸鈣顆粒與下層鐵絲網之間鋪放無紡土工布； 布水裝置的結構是:多個平行排列的布水槽，每個布水槽內的周邊鋪設複合土工膜，複合土工膜內填充有粒徑為5-20cm碌石,碌石內包裹有一個布水管,布水管的一端連接進水管，另一端封閉；布水管的管壁上每隔10-20cm開設有水孔，水孔直徑為l-3cm ； 輔助裝置和布水裝置為同向設置且上下相連接； 集水裝置設置在布水裝置的下方，與布水裝置的高度差為2m，兩者之間是原位的土壤； 集水裝置的結構是:多個平行排列的集水槽，該些集水槽與布水槽為垂直向地設置，集水槽內填充有粒徑為5-30cm礫石，礫石中投放有緩釋殺蟲劑；一收水管與布水槽呈平行鋪設，並位於中間兩個布水槽之間的中垂線上；收水管對應布水管連接進水管的一端封閉，收水管的另一端連接出水管；收水管的管壁上每隔10-20cm開設有水孔,水孔直徑為l-3cm ；布水槽和收水管具有一坡度，坡向出水管的方向，布水槽的坡度為1:300，收水管的坡度為1:200 ； 出水管連接集水池,集水池中有硝酸鹽濃度檢測儀、加熱裝置和汙水潛汙泵，汙水潛汙泵連接一回流管，回流管埋設在輔助裝置的複方碳酸鈣顆粒中，每隔10-20cm開設有水孔，水孔直徑為1-3cm。
2.根據權利要求1所 述的處理裝置，其中，布水管採用DN100的PVC管，收水管採用DNl50 的 PVC 管。
3.根據權利要求1或2所述的處理裝置，其中，收水管上方修築一道防滲牆，以防止布水管的出水在水平方向上溢流。
4.根據權利要求1所述的處理裝置，其中，地面表層土壤種植有去汙能力強、具有景觀效果的菖蒲、香蒲、蘆葦、美人蕉、鳶尾和再力花。
5.根據權利要求1所述的處理裝置，其中，進水管的進水為經過簡單預處理的生活汙水。
6.根據權利要求5所述的處理裝置，其中，生活汙水為普通的三格式化糞池中的汙水。
【文檔編號】C02F3/32GK103880186SQ201410108294
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】張列宇, 席北鬥, 李國文, 李鳴曉, 李曹樂, 王建新 申請人:中國環境科學研究院