本發明涉及污水處理技術領域，尤其是涉及一種污水處理系統以及污水處理地下結構。

背景技術：

農村生活污染源主要是生活中使用的各種洗滌劑和污水、垃圾、人類糞便、畜禽糞便等。

目前，農村居民在生活水平提高的同時，生活方式并沒有隨之發生變化，還是按照傳統的生活方式生活，生活污水大都是隨意傾倒在地面。這種原始排放污水的方式，不但使污水橫流，影響村容，而且污水長期滲入地下，生活污水中含氮、磷，硫多、致病細菌多，造成農村地下水水質惡化，嚴重污染周邊環境，對人們的身體健康造成了很大的威脅。

在廣大農村，受傳統生活習慣的影響和現實排污管道、污水處理場、垃圾收集處理等基礎設施建設嚴重滯后的制約，生活污水依然隨意潑灑。

據調查，在生活污水排放方式方面，選擇將生活污水直接排入村河的農戶占30％，選擇將生活污水排入屋后和地表滲入地下的農戶占45％，選擇將生活污水排入溝渠的農戶占25％，其余的則選擇排入田地和化糞池。

農村污染點多、面廣，各地情況千差萬別。有的村莊位于城鄉接合部，人口密集；有的位于偏遠山區，居住分散；有的在水域敏感區，水生態脆弱。不同地方需要不同解決方案，有的適合集中處理，也有的適合分散式。然而，一些地方在工作中方式簡單，用城市污水處理方式解決農村問題，一味讓縣級污水處理廠向農村延伸，遭遇困境在所難免。

農村社會有農村的復雜，農民生產生活習慣不同于城里人，提高農民環保素養，光靠條例、處罰不行，要更多依靠村規民約、自我管理。另外，農村財力有限，污水處理系統不僅建設成本要低，運行成本也要低，“好用不貴”才更有生命力。

以烏魯木齊地區為例，城鎮生活污水未能進入城市污水管網區縣有：天山區一級水源地、農家樂自然卡點、種牛場家屬院局部、十七戶居民住宅局部、高新區六十戶鄉哈族新村一隊二隊、高新區青格達湖鄉、烏市各旅游景點、個別治安卡點等。污水處理基本主要采取滲坑及化糞池處理方式，簡陋的化糞池溢滿后，還需用水泵隨時抽取排放，無形中增加了成本，這種落后的污水處理方式，既不能有效徹底解決生活污水處理，又耗費人力、物力、財力。

綜上所述，農村污水處理設施嚴重滯后，水環境污染問題日益凸顯，改變當前農村生活污水處理現狀，迫在眉睫。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種污水處理系統，以解決現有技術中存在的農村污水處理設施嚴重滯后，水環境污染問題日益凸顯的技術問題。

本發明提供的一種污水處理系統，包括埋設于地下的預處理單元和滲透單元；所述預處理單元和所述滲透單元之間設置有精密濾水器；

所述預處理單元包括消化槽和預備過濾槽，用于對污水進行分離和過濾處理，形成上澄水；

所述滲透單元包括透氣性土壤以及設置在所述透氣性土壤內部的毛細管，用于將經過所述精密濾水器過濾后的上澄水通過毛細管作用進行提取。

進一步的，在本發明的實施例中，所述消化槽包括厭氧生物沉淀池和生物消化池。

進一步的，在本發明的實施例中，所述預備過濾槽包括生物過濾池；

所述生物過濾池內設置有納米生物載體材料。

進一步的，在本發明的實施例中，所述精密濾水器包括遮水裝置、集水裝置和散水裝置。

進一步的，在本發明的實施例中，所述預處理單元還包括格柵井；

所述格柵井與所述消化槽連接，用于在污水進入所述消化槽之前對污水進行過濾。

進一步的，在本發明的實施例中，所述透氣性土壤的空隙率設置在70％至80％之間。

進一步的，在本發明的實施例中，所述透氣性土壤包括火山灰、鋼鐵廠爐渣和火電廠爐渣。

進一步的，在本發明的實施例中，還包括檢水槽；

所述檢水槽與所述滲透單元連接。

進一步的，在本發明的實施例中，所述散水裝置內的纖維部分以及所述透氣性土壤中的土粒間設置為曲面。

進一步的，在本發明的實施例中，所述透氣性土壤的周邊設置防滲土工布。

進一步的，在本發明的實施例中，所述檢水槽內的水位與所述精密濾水器中的水位相當。

本發明還提供了一種污水處理地下結構，包括所述的污水處理系統。

在上述技術方案中，將污水通過進階式處理的方式進行處理。前期通過預處理單元的消化槽和預備過濾槽對污水進行厭氣性處理，再經精密濾水器進一步精密過濾，然后，進入滲透單元中的透氣性土壤中再一次經過土壤中的生物進行好氣性分解。

因采用了與傳統的地下滲透和向外排放方式不同的無排放式，出水水質遠遠優于國家要求的一級A標準甚至超過自來水的標準，所以根本上解決了環境污染的問題。

并且，與傳統耗能機械式污水處理系統不同，該系統不需要電力、無需任何機械設備，使用壽命可達50年至100年，期間基本不需要人維護，無任何運行費用，污水及處理后的水對環境零排放，零占地，水質遠遠優于國家一級A標準，具有極大的實用性和推廣價值。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明一個實施例提供的污水處理系統的地上布置示意圖；

圖2為本發明一個實施例提供的污水處理系統的地下布置結構示意圖；

圖3為本發明一個實施例提供的預處理單元的主視圖；

圖4為本發明一個實施例提供的預處理單元的側視圖。

附圖標記：

0-污水池； 1-厭氧生物沉淀池； 2-生物消化池；

3-生物過濾池； 4-透氣性土壤； 5-清水井；

6-污水井； 7-化糞池； 8-配電箱；

9-污水管道； 10-管道接口。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

經調研和研究了解到，由于鄉鎮、農村社區等離城市較遠，無集中的污水管網，所以適合就地建設小型生活污水設施進行處理。但是，傳統的污水設施，需要使用電力、機械設備等，大量消耗能源、甚至添加絮凝劑等大量化學制劑，對環境造成毒素污染，增加了環境污染負荷(耗能本身就是污染、為水質達標添加的化學制劑更是不可逆轉的二次嚴重污染)，機械設備又需要專人維護、維修，設備老化、損壞較快，每1-3年需要更新更換等，既耗能又不便于管理，特別是農村地區，基本上無法安排專業技術人員進行日常的管理和維護等。即使是建成后，因為運行費用高、設備易壞等原因，常年使用下去耗能、維修維護設備更新等總體成本較高，運行使用率并不高，成了“擺設”的情況非常普遍。

國內實際的現狀是城鎮社區雖建設了污水設施、安裝了污水設備，但是基本使用運行的不多，依然直接排放的情況比較多，對周圍環境依舊造成嚴重污染。主要原因是運營成本高、設備后期管理維護更換繁瑣等，若干年后設備基本上生銹或損壞無法使用，全部報廢重新再來，這樣的投資是一種巨大的浪費。

而且，即便是正常堅持運行，處理后的水質基本在一級B標準，氮、磷真正達標的不多，即便是達到一級A標準排放，依然會對環境會產生污染，一級A的水排放到環境中，依然會對江河湖海的水質造成污染和富營養化、污染水體，必需處理到地表水三以上的水質排放才能基本對環境不污染，而利用傳統技術處理到一級A甚至地表水三的標準，又需要花費加倍甚至更大的投資和運營成本，更為不現實。

總之，傳統的機械耗能式的污水處理系統在城鎮社區推廣有著種種的缺點和不足之處：投入大，折舊損耗高、耗能多，管理維護難，設備等使用壽命短，并且很難達標排放，特別是氮、磷等指標。

為了針對上述情況解決污水處理的問題，本發明提供了如下技術方案：

圖1為本發明一個實施例提供的污水處理系統的地上布置示意圖；圖2為本發明一個實施例提供的污水處理系統的地下布置結構示意圖；圖3為本發明一個實施例提供的預處理單元的主視圖；圖4為本發明一個實施例提供的預處理單元的側視圖。

如圖1至圖4所示，本實施例提供的一種污水處理系統，其特征在于，包括埋設于地下的預處理單元和滲透單元；所述預處理單元和所述滲透單元之間設置有精密濾水器；

所述預處理單元包括消化槽和預備過濾槽，用于對污水進行分離和過濾處理，形成上澄水；

所述滲透單元包括透氣性土壤4以及設置在所述透氣性土壤4內部的毛細管，用于將經過所述精密濾水器過濾后的上澄水通過毛細管作用進行提取。

上述污水處理系統與傳統的污水處理系統相比，屬于無動力無機械零排放生態污水處理系統，能夠對生活污水、畜產養殖業污水、食品生產行業污水等進行高效的凈化，在處理過程中無需電力、無需設備、無需化學制劑、可以永久使用，而且處理后的水不排放，基本會在提取出以后通過蒸發蒸騰作用揮發到空氣中，不污染環境。

在具體的實施例中，會將污水通過進階式處理的方式進行處理。前期通過預處理單元的消化槽和預備過濾槽對污水進行厭氣性處理，通過消化槽使污水被固液分離，分為漂浮物、沉淀和上澄水等；然后被固液分離的上澄水流進預備過濾槽，使污水中的細微的游浮物被預備過濾槽中添加有納米材料的濾材表面形成的生物膜吸收去除，變成上澄水，流入精密濾水器，再經精密濾水器進一步精密過濾，最后，進入滲透單元中的透氣性土壤中再一次經過土壤中的生物進行好氣性分解，透氣性土壤內部具有由毛細管組成的龐大的毛細管組合體，當精密濾水器將處理水送入透氣性土壤后，因土壤(固體管壁)的附著力在大于處理水(液體)的內聚力時就會產生毛細現象，將處理水吸收后通過蒸發蒸騰作用全部蒸發到大自然中。

不僅如此，由于地表的植物根部也在不斷的抽吸水分，并將水分經過葉面進行蒸發，所以也會增強水分排出蒸發的效果。

處理水在提升的過程中，可以給土壤間隙和土壤微生物高效率提供氧氣，進而進行有氧性分解。

同時結合圖1和圖2所示，不僅表示了厭氧生物沉淀池1、生物消化池2、生物過濾池3以及透氣性土壤4的位置布置結構，還表示出了污水池0、清水井5、污水井6、化糞池7、配電箱8、污水管道9以及管道接口10的布置結構。

進一步的，所述消化槽包括厭氧生物沉淀池1和生物消化池2。通過利用厭氧生物沉淀池1內含有的兼性厭氧菌和專性厭氧菌可以將污水中大分子有機物降解為低分子化合物，進而轉化為甲烷、二氧化碳，進行部分物質的沉淀。

接下來通過生物消化池2中的黑子光化納米生物材料進行生物消化，降解污水中大分子物質和分解消化有機物質等。

進一步的，所述預備過濾槽包括生物過濾池3；所述生物過濾池3內設置有納米生物載體材料。通過利用生物過濾池3中的納米生物載體材料可以攝取水中的溶解或懸浮狀態的營養物質，使水中膠體及溶解狀態的有機物被生物膜所吸附，并為微生物所分解最終成為微生物代謝產物CO2和H2O而除去。

進一步的，所述精密濾水器包括遮水裝置、集水裝置和散水裝置。通過將遮水裝置、集水裝置、散水裝置置于一體，可以使進入的處理水經精密濾水器進行二次精密處理，對水中的細微顆粒和細菌進行強化過濾。

進一步的，所述預處理單元還包括格柵井；所述格柵井與所述消化槽連接，用于在污水進入所述消化槽之前對污水進行過濾。

所述格柵井配備細格柵，格柵是由一組平行的金屬柵條或篩網制成，安裝在污水渠道、泵房集水井的進口處或污水處理廠的端部，用以截留較大的懸浮物或漂浮物，如纖維、碎皮、毛發、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便減輕后續處理構筑物的處理負荷，并使之正常進行。

進一步的，所述透氣性土壤的空隙率設置在70％至80％之間，優選的，空隙率設置為75％。同時，所述透氣性土壤包括火山灰、鋼鐵廠爐渣和火電廠爐渣，但是不限于火山灰、鋼鐵廠爐渣和火電廠爐渣，所述透氣性土壤還可以采用與火山灰、鋼鐵廠爐渣和火電廠爐渣相近的納米材料，通過采用火山灰、鋼鐵廠爐渣和火電廠爐渣之類的納米材料，可以促進生物的繁殖與活性，分解效果好，使土壤系統不易堵塞，可以持久運行，并使水質達到更高標準。

進一步的，還包括檢水槽；所述檢水槽與所述滲透單元連接。

檢水槽，也稱土壤水位井，檢水槽里的水位通常和精密濾水器的水位相稱，無需抽出檢水槽里的水，它是無色、無味、透明的，能夠達到1米以上的透視度。而由于該系統是不排放的系統，也可以不設置檢水槽。

進一步的，所述散水裝置內的纖維部分以及所述透氣性土壤中的土粒間設置為曲面。這樣，可以使處理水在保持負壓的極限內吸收空氣，產生虹吸現象和毛細現象，進而使處理水不間斷、不飽和向上提升，送入透氣性土壤中。優選的，纖維部分(添加生物納米材料)和土壤中的土粒間設計為半月狀曲面。

進一步的，所述透氣性土壤的周邊設置防滲土工布。

而在具體的系統建設中，可以先建設消化槽和預備過濾槽，在污水進水口水平面以下進行建設，根據水量進行具體設計。

在一個實施例中，消化槽和預備過濾槽整體設計容量為長10米X寬2米X高(深)2米，壁厚20公分，底厚30-40公分。長寬高不含壁厚，中間間隔鋼混實體墻，可采用鋼筋混凝土一體結構建設，也可采用鋼混構架填充水泥磚結構。污水在消化槽、預備過濾槽進行厭氧消化，內部安裝納米生物填料，加速污染物分解，并在整體做防腐防水結構。

其中，混凝土槽內可涂抹納米級增進微生物活性涂料2cm，上部可安裝一處檢查井。

在鋪設連接安裝精密濾水器時使用PVC材質及進口納米材料濾布。并鋪設高強度管道以及納米材料濾布。在透氣性土壤(爐灰爐渣等)內部形成一個內部水系，經過厭氧處理過的水經過此處，可進入透氣性土壤中，進一步進行處理。

然后在消化槽橫面相鄰處(根據實際情況確定位置)挖出約面積約3000平米、深度80-120cm左右的池體，填充爐灰爐渣等透氣率75％的透氣性土壤。填埋爐灰爐渣3000方左右，底部做防水膜處理或鋪設不透水的防水塑料布。

該透氣性土壤在通水后，在上部應盡快種植綠化作物或經濟作物，植物對水中的氮、磷養分具有更好的吸收作用，同時，植物不斷吸收水分，葉面使水分蒸發加速，使檢水槽的水質能超過自來水標準。

然后還可以建設出水檢查槽，通過磚混加防水砂漿結構形成，并且安裝活動井蓋。容積為深2米X1米X1米左右，流入檢測槽的處理后的水常年保持清澈出水，透明見底，常年不結冰，水質遠優于國家一級A標準，甚至超過自來水標準。

其中，上部可以形成綠化區或者建設社區公園等，類似于人工濕地的功能，四季土壤和植被不凍，因為污水有機物分解產生熱量。綠化種植四季常青植物如美國四季青、冬青、竹子等，也可以種植經濟作物如黑麥草、苜蓿、韭菜、草莓、葡萄、櫻桃等。這樣常年基本不用灌溉施肥，能持續約50年。上部的植物能使系統內處理的水蒸發更快、氮磷成分完全被植物吸收或微生物分解。

綜上所述，所述污水處理系統具有如下優點：

1、無動力、無機械(可以50年以上無故障、無需更新設備)、不用電、無排放、不向周圍土壤和地下水滲透、絕對環保安全，排水可以做到幾乎100％蒸發。也可根據需要設計成少量蒸發，出水透明、無色無味，可作為高品質中水回用。

2、處理水完全凈化，BOD、COD在10mg/L以下，達到或者超過國家自來水標準，氮去除率高，磷等完全去除。

3、無需專人維護、后期基本沒有費用，根據無需清理消化槽內的糞便和污泥，中水回用時需要水泵從出水槽抽水。

4、實現就地處理、大幅減少管網建設，無需長距離挖設污水管網，在建筑物樓下綠化帶中直接徹底處理，規?？纱罂尚?，節約大量管網經費。

5、消化槽內的厭氧過程消化污泥效果最好，而且因為是堿性發酵，所以無臭味發生，蚊子蒼蠅不會飛來，污泥里面的粘狀膠質物、纖維狀物、油類、紙、布等會被分解，清理的污泥不帶臭味，晾干(短時間好氧堆肥)后成為無菌、無害蟲的高效生物有機肥料。

6、在消化槽和高效過濾槽作用下，厭氧性處理效果好，效率高，無臭味發生、由于厭氧性甲烷菌的作用，徹底殺滅病原菌、害蟲、蛔蟲卵等。

7、由于虹吸現象造成負壓作用和透氣性土壤的毛細血管的作用，氧氣供應順利，而且水分會不斷向透氣性土壤滲透蒸發，不會向地下水滲透，所以對地下水無任何污染。

8、處理水的溶解氧(DO)達到了6-10mg/L。其原因是：由于虹吸現象造成負壓作用，土壤處理裝置中，流動的水會不斷最大限度地吸收透氣性土壤中的氧氣，好氧性處理保持順利。

9、不受任何自然災害的影響。不受溫度等的影響。從零下40度、到零上40度，設計在凍土層以下，不會結冰，消化槽和出水口也不結冰。從年降水2000毫升的南方到干燥的北方都可使用。因為通氣性土壤內含有空氣的緣故，下大雨也不會滿，土壤的空隙中依然保持大量空氣，保證好氧性處理的進行。水流不會滲透進入土壤，最多滲入在2-3cm處基本就會隨水流流走了。

10、前處理裝置為一體化鋼筋砼構造，并已做好防腐防水處理，精密濾水裝置的過濾散水器材均采用國內外先進技術制作而成的耐腐抗壓材料，并埋于地下1m左右的位置，上部為透氣土壤(爐渣等)，無需擔心后期的維修、防腐等繁瑣問題。

11、土壤處理裝置相對一般處理設施占地稍大，1噸水占地約15-20平方，上部可以做景觀綠化、或種植作物，實際是零占地。

12、該系統上部也可以結合景觀規劃，種花草、樹木等，綠化環境，也可以設計埋設在綠化用地的地下，可以根據景觀綠化的位置進行設計，根據綠化用地的形狀、寬窄、長短來設計，可以任意分割。不需要占用專門的土地。

13、設計在綠地下面時，綠化作物吸收通氣性土壤的水分養分，常年不再需要再花費人工和水灌溉，而且生長茂盛，節約人工費和水費，也可以設計深度大些，用地面積(綠化面積)也會減少，可以排放處理水或者中水回用的話，(綠化)面積也可以縮小，根據地面的位置面積設計。

14、透氣性黑色土壤的對于磷等物質的吸附作用，250年才可以到達飽和程度(無植物吸收的情況下)。

15、排水量大的地方也可以使用，不受氣溫、流入量的變動的影響。

16、設施可以永久使用，而且處理的水質一直保持不變，具有持久而且極佳的效果。

17、在農村地區，上部可以種植經濟作物櫻桃、葡萄、竹子等，實現耕地化，不影響作物栽培，作物生長良好，果實大而甜。

18、處理水中大腸菌群非常少的原因是槽內生息的甲烷菌具有較強的抗菌力的緣故，沒有大腸菌也可以判斷為沒有病原性菌，各種有害病菌完全消滅。

19、滲透單元內水在上部分為好氣、下部為厭氧，在交界處在脫氮菌的還原作用下，硝酸分解為氮氣和水。

20、出水的PH值呈現出消化處理的特有的弱堿性。該弱堿性對甲烷菌的生息巧妙地創造了良好的生存環境。

21、出水槽內的水是富含酵素的水，具有防止水質再次腐敗等作用。原因是土壤中的微生物在分解水中的高分子量的有機質的時候，無法直接從有機質的細胞壁中攝取，而是嚴密分辨有機質的基因，分泌出酵素切斷連接分子和分子的鎖，使高分子的有機質成為低分子的，再吸收攝取，細胞外的酵素在細胞死亡后，在一定期間內會存在保持一定效力，出水槽內的水是含有酵素--土壤酵素的水，優質的好水可以再利用。

本發明還提供了一種污水處理地下結構，包括所述的污水處理系統。

由于所述污水處理系統的具體結構、功能原理以及技術效果已在前文詳細敘述，在此便不再贅述。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。