申请日2004.04.08
公开(公告)日2005.01.12
IPC分类号C02F1/00
摘要
一种污水土地处理的无动力通气复氧系统，在污水土地处理装置布水管、集水管之间的土壤渗滤层中布置穿孔通气管，穿孔通气管外表包覆高分子疏水性透气膜，形成透气不透水的通气管，其两端连接的导气管分别与地表的抽气扇相连以及直接与大气相通。本发明利用风能抽气扇对处理系统自然通风，不消耗电能，并采用高分子疏水性透气膜包覆穿孔通气管，将“气—液—气—固”的传质方式改变为“气—固”传质方式，提高了空气到土壤的传质效率和复氧效果。
权利要求书
1、一种污水土地处理的无动力通气复氧系统，其特征在于在污水土地处理 装置布水管(5)、集水管(7)之间的土壤渗滤层(6)中布置穿孔通气管(3)， 其安装方向与布水管(5)平行，穿孔通气管(3)上开孔率为20-80%，穿孔 通气管(3)外表包覆高分子疏水性透气膜(4)，形成透气不透水的通气管，穿 孔通气管(3)的两端分别连接导气管(2)，一端的导气管(2)与安置在地表 的抽气扇(1)相连，另一端的导气管(2)直接与大气相通，在抽气扇(1)的 顶部及直接与大气相通的导气管(2)地面端设有防雨层。
说明书
污水土地处理的无动力通气复氧系统
技术领域
本发明涉及一种用于污水土地处理的无动力通气复氧系统，利用自然风能对 处理系统通气管内的空气实现自动置换循环，并利用穿孔通气管外表面包覆的 高分子疏水性透气膜，提高空气到土壤的传质效率和复氧效果。属于环境工程 污水处理技术领域。
技术背景
随着我国经济的快速发展，我国的太湖流域、三峡流域、环渤海湾流域等 大流域面源污染引起的水体富营养形式日益严峻，已逐步成为影响经济发展的 社会问题，已引起国家的高度重视。“九五”、“十五”国家“863”计划均投入 大量资金开发适合我国国情的面源污染防制技术。而土地处理技术(地下渗滤 工艺、快速渗滤工艺、慢速渗滤工艺、人工湿地等等)由于能有效去除BOD(生 化好氧量)、COD(化学好氧量)，又具有很好的脱氮除磷能力，达到污水深度处 理效果，而且成本低、运行管理简单，有广阔应用前景并逐步得到推广应用。
但是，土地处理技术面临的主要缺点是：随着处理系统的运行，数年后污 水处理效率逐渐降低，系统易发生堵塞及吸附饱和现象。造成以上问题的主要 原因是土壤渗滤层的供氧不足，导致去除有机物的好氧微生物的活性以及硝化 反应的硝化细菌活性降低，硝化率不高，NH4 +-N向NO3 --N转化率下降，导致生 物脱氮效率降低。
传统污水土地处理的送气方式有两种：一是用电动气泵连续或间隙向处理 系统中的开孔气管通入空气;二是使处理系统中的开孔通气管通过排口与大气 相连，不安装动力送风装置。用气泵的强制送风方式增强了送风强度，但消耗 电能，提高投资与运行成本，不便管理，不利于处理分散性面源污水。
以上送气方式都是直接将开孔的通气管埋在处理系统的渗滤层中，管的上 部直接覆盖土壤或其他渗滤材料，细小的土壤(渗滤材料)团粒很容易堵塞通 气管上的开孔;同时，由于水能通过管的穿孔流入管内，容易在通气管的开孔 处形成液膜(水膜)，管内的空气必需穿透液膜，空气中的氧气要转化为游离态 的溶解氧，经过“气—液—气—固”的传质方式才能到达土壤颗粒表面，才能 供土壤颗粒表面微生物降解有机物，实现复氧目的。其结果是，只有与开孔处 的液膜直接接触的土壤颗粒表面微生物能有效利用通气管的供氧，不直接接触 水膜的土壤颗粒只能吸收从水膜中扩散出来的氧气;而从水膜中扩散氧气的“液 —气—固”传质过程的传质效率远远低于空气直接到土壤颗粒的“气—固”过 程的传质效率。因此，污水处理系统的复氧效果低，影响了好氧微生物的生长 和硝化反应的发生，导致NH4 +-N脱除率低。
针对土地处理复氧困难的问题，公开号为CN2286176Y的中国专利在与布水 管同一水平的两侧设置了开孔通气管，由通气装置输送空气，能在一定程度改 善土壤的复氧状态。但是由于通气管是放置在布水管同一水平的两侧，且布水 通气管相隔距离大于800mm。其缺陷应有二：一是该送气管在布水层，不能使布 水管下面的扩散滤层有效复氧;二是该开孔通气管是空气自流换气，置换空气 的效率相对较低。
综合以上通气方式，有以下不足：
1、需要电动气泵强制通风送气复氧方式的土地处理技术存在两个缺点，第 一是必需增加输电系统，增加污水处理的基建投资;第二是增加运行电力费用。 使土地处理技术应用范围受到限制;
2、通气管的空气传递效率不高。因为水能从管上部的孔流入，从管下部的 孔流出，容易在管的内表面或外表面形成水膜，管内的空气必需穿透液膜才能 与土壤接触，这种“气—液—气—固”的传质方式降低了气体的传质效率。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种污水土地处理的无动力通 气复氧系统，解决污水土地处理过程土壤渗滤层的复氧困难的问题，同时利用 自然风能，无需动力输送空气。
为实现这样的目的，本发明在污水土地处理装置布水管、集水管之间的土 壤渗滤层中布置包覆有疏水性透气膜的穿孔通气管，穿孔通气管一端通过导气 管与安置在地表的风能抽气扇相连，另一端连接与大气相通的导气管。在抽气 扇的顶部以及直接与大气相通的导气管地面端设有防雨层，以防止地表水和雨 水进入通气管。
本发明的穿孔通气管的开孔率为20-80%，其外表包覆高分子疏水性透气 膜，形成透气不透水的通气管，埋在需要复氧的土壤渗滤层中，安装方向与布 水管平行。
当地表的空气有风流动时，不论风向如何，抽气扇的扇叶都能自转，与抽 气扇连接的导气管中的空气被置换抽出一部分，导致导气管产生一定负压，由 于与通气管另一端相连的导气管直接与大气连通，因此系统外的空气能自动被 抽吸进入导气管，到达埋在土壤渗滤层中的通气管，实现强化通气复氧。
本发明的穿孔通气管外表面包覆有高分子疏水性透气膜，透气不透水，使通 气管外的水不能透过开孔进入管内，而穿孔通气管内的空气能穿过分子疏水性 透气膜，直接与土壤或其他渗滤材料的团粒接触而实现复氧目的。
本发明的创新之处有二：一是处理系统的气体被一个由风能带动的抽气扇自 动抽出，不消耗电能，无需动力泵给系统供气，能够强化系统自然通风，施工 方便，管理简单;二是在穿孔通气管的外表面包覆高分子疏水性透气膜，通气 管只透气不透水，使通气管内的空气能通过管的开孔传递到土壤渗滤层中，而 土壤渗滤层的污水不能流入通气管中，将“气—液—气—固”的传质方式改变 为“气—固”传质方式，提高了空气到土壤的传质效率和复氧效果。
