CN102897976A - 一种利用河浜汇集并原位生态处理村镇生活污水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农村生活污水处理技术领域，具体涉及一种利用水网地区河浜汇集并原位生态处理村镇生活污水的方法。该方法是村镇河浜为载体，沿河浜两岸构建生态护坡，沿河浜水流方向依次构建长度为L1的原位生物栅净化沟段、长度为L2的砼溢流堰、长度为L3的间歇式原位增氧池段、长度为L4的表面流人工湿地系统段、长度为L5的土工布溢流堰依次作为污水处理单元。生活污水经原位生物栅净化沟段两侧的生态护坡引入河浜中汇集后，依次流经污水处理单元。本发明以村镇原有河浜作为生活污水处理载体、处理效果良好、管理维护简单、造价低、能耗低的农村污水收集处理方式，对解决我国村镇生活污水难收集处理这一难题意义重大。

Description

一种利用河浜汇集并原位生态处理村镇生活污水的方法
技术领域
本发明属于农村生活污水处理技术领域，具体涉及一种利用水网地区河浜汇集并原位生态处理村镇生活污水的方法。
背景技术
我国南方水网地区村镇居民一般沿河浜两岸分散而居，生活污水就近排入附近的河浜或直接在河浜中冲洗生活用品，造成河浜水质污染，水体富营养化严重。南方水网地区村镇生活污水具有如下特点：（1）污水量小，间歇排放，变化系数大；（2）成分复杂，有机物含量大，氮、磷含量高，并含有大量病原体；（3）污染程度低，水质波动大；（4）可生化性强。
目前，国内外应用于村镇生活污水的处理技术比较多，大致可归为二大类：一类是利用活性污泥或生物膜等微生物载体的城镇污水处理厂工艺，例如生物膜法、活性污泥法；一类是利用土地过滤、植物吸收和微生物分解等原理，以土壤或水体为载体的自然处理系统，例如土壤渗滤、生态塘和人工湿地技术；另外还有一些工程采用以上两种工艺相结合的技术。但由于我国农村生活污染源分散，不易集中，村镇居民环保意识差，再加上经济发展水平不高，大部分农村地区仍没有采取任何生活污水的收集和处理措施，村镇生活污水仍是影响水体环境质量的重要污染源。因此，探寻一种以村镇原有河浜作为生活污水处理载体、处理效果良好、管理维护简单、造价低、能耗低的农村污水收集处理方式，对解决我国村镇生活污水难收集处理这一难题意义重大。
发明内容
本发明的目的是为解决南方水网地区村镇污水收集与处理而提出的一种以原有河浜收集污水，利用河浜自身作为污水处理载体，并在河浜上依次构建原位生物栅净化沟、间歇式原位增氧池、表面流人工湿地净化水体的村镇污水收集与生态法处理新方法。该处理模式在不建设村镇污水收集管网和污水收集系统的前提下，采用生态技术、利用河浜汇集污水并原位处理村镇生活污水，实现既收集、处理生活污水，又恢复村镇水网生态环境，具有处理效果良好、运行费用低、不占用土地、维护方便、生态效益显著等特点。
本发明采用的技术方案是：
一种利用河浜汇集并原位生态处理村镇生活污水的方法如图1、图2所示：以宽度B的村镇河浜为载体，沿河浜水流方向依次构建生态湿地，主要包括沿河浜两岸构建生态护坡，沿河浜水流方向依次构建长度为L1的原位生物栅净化沟段、长度为L2的砼溢流堰、长度为L3的间歇式原位增氧池段、长度为L4的表面流人工湿地系统段、长度为L5的土工布溢流堰依次作为污水处理单元。生活污水经原位生物栅净化沟段两侧的生态护坡6引入河浜7中汇集后，依次流经长度L1的原位生物栅净化沟段1，经宽度L2的砼溢流堰2自流至长度L3的间歇式原位增氧池段3进行曝气充氧，之后自流进入长度L4的表面流人工湿地系统段4进行生态修复，最后经宽度L5的土工布溢流堰5溢流排入下游河浜。
首先，河浜7两岸搭配种植兰花三七、再力花等护岸植被8及垂柳、红叶石楠、紫薇等景观树9，构建生态护坡6；其次，原位生物栅净化沟段1的河浜两侧交错布置生态浮岛10，生态浮岛下部悬挂功能化人工水草11，上部交错种植菖蒲、聚草、水葱、再力花等水生植物12，原位生物栅净化沟段1的底部种植水菜花、苦草等沉水植物13；最后，在下游河浜入口两侧用圆木桩14固定土工布构建土工布溢流堰5，并在土工布溢流堰5内侧栽种美人蕉、芦苇、千层莲、狐尾藻等水生植物构建表面流人工湿地系统4。
本发明的主要原理在于以下三个方面：
其一是，在污水收集方面：本发明无需新建污水收集管网及污水处理构筑物，而是利用原有污水管道将污水排入就近河浜或池塘，并以接纳污水的河浜或池塘作为污水收集处理的载体，实现分散式生活污水的汇集和原位生态治理。
其二是，在污水处理机理方面：通过原位生物栅净化沟截留污水中的悬浮物及颗粒物，去除无机物和部分有机物；通过间歇式原位增氧池向水体增氧，提高污水的可生化性；通过表面流人工湿地对水体进行生态修复，进一步净化水质。
其三是，在水环境生态修复方面：综合运用生物栅强化净化技术与人工湿地处理技术。通过生物栅强化净化技术将生物膜技术与水生植物技术加以结合以扩大生物（主要是微生物）附着表面积，从而构建了一个在纵向、横向相互关联的复合生态系统，提高污染物去除率。通过人工湿地技术充分利用湿地基质、水生植物和微生物的物理、化学和生物的协同作用去除有机物净化水质的同时可以恢复被污染河浜的生物多样性，美化景观。
本发明具有以下优势：
1、本发明针对村镇生活污水分散、难以收集的特点，将河浜变成污水收集处理一体设施，节约了土地资源，解决了村镇分散式生活污水收集困难的问题。
2、原位生物栅净化沟具有过滤、截留、吸附、生物降解等多种功能；砼溢流堰可调节原位生物栅净化沟水位，保证旱季沿河农业灌溉，汛期防洪排涝。
3、本发明主要针对村镇生活污水及其它严重污染的河浜，CODcr能够降至8.82~16.29mg/L，氨氮能够降至0.42~1.72mg/L，总氮能够降至10.42~14.6mg/L，总磷能够降至0.12~0.3mg/L，水体透明度可达50cm以上，溶解氧可达6.0mg/L以上，河浜的水质得到明显改善；河浜水质达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅳ-Ⅴ类水质标准。
4、表面流人工湿地系统、原位生物栅净化沟和河浜两岸种植的水生植物可增加河浜水生环境的生物多样性，促进河浜的生态修复；可净化水质、美化河流，营造出良好的自然生态氛围。表面流人工湿地、原位生物栅净化沟和河浜两岸可成为当地居民垂钓、观赏、游玩的良好场所。
附图说明
图1：一种利用河浜汇集并原位生态处理村镇生活污水的方法的平面布置图。
图2：河浜生态护坡剖面图。
其中：1-原位生物栅净化沟；2-砼溢流堰；3-间歇式原位增氧池；4-表面流人工湿地；5-土工布溢流堰；6-生态护坡；7-河浜；8-护岸植被；9-景观树；10-生态浮岛；11-功能化人工水草；12-水生植物；13-沉水植物；14-圆木桩；
L1-原位生物栅净化沟段的长度；L2-砼溢流堰的宽度；L3-间歇式原位增氧池段的长度；L4-表面流人工湿地系统的长度；L5-土工布溢流堰的宽度；B-河浜的宽度。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1示，本发明以宽度B=4-10m的村镇河浜作为分散式生活污水的收集及处理载体，将其分隔成5个连续的污水生态处理修复单元，5个连续的污水生态处理修复单元分别为原位生物栅净化沟段1、砼溢流堰2、间歇式原位增氧池段3、表面流人工湿地系统段4、土工布溢流堰5。河浜两岸栽种兰花三七、再力花等护岸植被8和红叶石楠、紫薇、垂柳等景观树9构建生态护坡6。污水经生态护坡6进入河浜7中汇集后，依次流经长度L1=140-260m的原位生物栅净化沟段1，经宽度L2=0.2m的砼溢流堰2自流至长度L3=18-25m的间歇式原位增氧池段3进行曝气充氧，之后自流进入长度L4=40-56m的表面流人工湿地系统段4进行生态修复，最后经宽度L5=0.15m的土工布溢流堰5溢流排入下游河浜。
上述5个连续不同区段的主要功能分述如下：
原位生物栅净化沟段1是分散式生活污水的收集及原位生态处理段，该段综合利用水生植物修复技术与生物膜修复技术对水中污染物进行强化处理。生物栅净化沟沿河浜两侧交错布置生态浮岛，生态浮岛上部一般种植菖蒲、聚草、水葱、再力花等水生植物，主要利用水生植物生长繁殖速度快，生长过程大量吸收水中有机物，通过收割转移水中的氮磷；生态浮岛下部悬挂功能化人工水草。本发明所用功能化人工水草，是一种由聚丙烯合成的织物型填料，仿水草枝叶，长50cm、宽3cm，将其一端固定后，另一端能浮在水中并能自由飘动，且能在水中形成上中下立体结构，用于固定不同污水深度处的好氧、厌氧和兼容性微生物，从而在河道中人工固定能降解污水中污染物的微生物菌落，并使微生物菌落得以繁衍、增殖，实现降解污水中污染物的目的。
砼溢流堰2可调节原位生物栅净化沟水位，保证旱季沿河农业灌溉，汛期防洪排涝；同时对流经的污水进行充氧，提高水体溶解氧含量，加快有机物的降解速度。
间歇式原位增氧池段3是污水的可生化段，针对污水中含有的难降解有机物可生化性小的特点，沿河浜水流方向建造原位增氧池。原位增氧池采用推流式曝气机（TYBQJ-4推流式曝气机，2台，交替运行）对流入的污水进行间歇式曝气，增加水中溶解氧含量，强化污水在河道内的流动性。
表面流人工湿地系统段4是污水的原位生态修复段，该段充分利用湿地基质、水生植物和微生物的物理、化学和生物的协同作用对流入的污水进行生态修复。湿地中搭配种植的美人蕉、芦苇、千层莲、狐尾藻等水生植物在去除有机物净化水质的同时可以修复被污染河浜的生物多样性，美化景观。
土工布溢流堰5是采用圆木桩固定长纺土工布于下游河浜入口处构建而成，利用土工布的过滤、隔离、加筋、防护、平面排水功能，对排入表面流人工湿地的出水进行过滤、隔离悬浮物；汛期时，该溢流堰可以阻挡下游水体倒流进入表面流人工湿地，维持水位稳定。
以下提供5个实施例进一步说明本发明。
实施例1
河浜宽度B=4-4.5m，沿水流方向，将河段分隔为长度L1=140m的原位生物栅净化沟段1、宽度L2=0.2m的砼溢流堰2、长度L3=18m的间歇式原位增氧池段3、长度L4=40m的表面流人工湿地系统段4、宽度L5=0.15m的土工布溢流堰5。河浜两岸栽种兰花三七、再力花等护岸植被8和红叶石楠、紫薇、垂柳等景观树9构建生态护坡6。污水经生态护坡6进入河浜7后，依次流经上述各处理区域，最后经土工布溢流堰5溢流排入下游河浜。原位生物栅净化沟段中的底泥可为绿色生态肥料，每年春季清淤一次。砼溢流堰2主要用于调节生物栅净化沟段水位，保证旱季沿河农业灌溉，汛期防洪排涝。
表1  河浜内各处理单元及水质状况
实施例2
河浜宽度B=6.5-8.5m，沿水流方向，将河段分隔为长度L1=164m的原位生物栅净化沟段1、宽度L2=0.2m的砼溢流堰2、长度L3=20m的间歇式原位增氧池段3、长度L4=45m的表面流人工湿地系统段4、宽度L5=0.15m土工布溢流堰5。河浜两岸栽种兰花三七、再力花等护岸植被8和红叶石楠、紫薇、垂柳等景观树9构建生态护坡6。污水经生态护坡6进入河浜7后，依次流经上述各处理区域，最后经土工布溢流堰5溢流排入下游河浜。原位生物栅净化沟段中的底泥可为绿色生态肥料，每年春季清淤一次。砼溢流堰2主要用于调节生物栅湿地净化沟段水位，保证旱季沿河农业灌溉，汛期防洪排涝。
表2  河浜内各处理单元及水质状况
Figure BDA0000224717862
实施例3
河浜宽度B=5.5-8.0m，沿水流方向，将河段分隔为长度L1=198m的原位生物栅净化沟段1、宽度L2=0.2m的砼溢流堰2、长度L3=23m的间歇式原位增氧池段3、长度L4=48m的表面流人工湿地系统段4、宽度L5=0.15m的土工布溢流堰5。河浜两岸栽种兰花三七、再力花等护岸植被8和红叶石楠、紫薇、垂柳等景观树9构建生态护坡6。污水经生态护坡6进入河浜7后，依次流经上述各处理区域，最后经土工布溢流堰5溢流排入下游河浜。原位生物栅净化沟段中的底泥可为绿色生态肥料，每年春季清淤一次。砼溢流堰2主要用于调节生物栅湿地净化沟段水位，保证旱季沿河农业灌溉，汛期防洪排涝。
表3  河浜内各处理单元及水质状况
Figure BDA0000224717863
实施例4
河浜宽度B=7.2-8.6m，沿水流方向，将河段分隔为长度L1=228m的原位生物栅净化沟段1、宽度L2=0.2m的砼溢流堰2、长度L3=24m的间歇式原位增氧池段3、长度L4=54m的表面流人工湿地系统段4、宽度L5=0.15m的土工布溢流堰5。河浜两岸栽种兰花三七、再力花等护岸植被8和红叶石楠、紫薇、垂柳等景观树9构建生态护坡6。污水经生态护坡6进入河浜7后，依次流经上述各处理区域，最后经土工布溢流堰5溢流排入下游河浜。原位生物栅净化沟段中的底泥可为绿色生态肥料，每年春季清淤一次。砼溢流堰2主要用于调节生物栅湿地净化沟段水位，保证旱季沿河农业灌溉，汛期防洪排涝。
表4  河浜内各处理单元及水质状况
Figure BDA0000224717864
实施例5
河浜宽度B=7.5-10.0m，沿水流方向，将河段分隔为长度L1=260m的原位生物栅净化沟段1、宽度L2=0.2m的砼溢流堰2、长度L3=25m的间歇式原位增氧池段3、长度L4=56m的表面流人工湿地系统段4、宽度L5=0.15m的土工布溢流堰5。河浜两岸栽种兰花三七、再力花等护岸植被8和红叶石楠、紫薇、垂柳等景观树9构建生态护坡6。污水经生态护坡6进入河浜7后，依次流经上述各处理区域，最后经土工布溢流堰5溢流排入下游河浜。原位生物栅净化沟段中的底泥可为绿色生态肥料，每年春季清淤一次。砼溢流堰2主要用于调节生物栅湿地净化沟段水位，保证旱季沿河农业灌溉，汛期防洪排涝。
表5  河浜内各处理单元及水质状况

Claims (2)

1.  一种利用河浜汇集并原位生态处理村镇生活污水的方法，其特征在于，将宽度B=4-10m的村镇河浜分隔成5个连续的污水生态处理修复单元：分别为原位生物栅净化沟段（1）、砼溢流堰（2）、间歇式原位增氧池段（3）、表面流人工湿地系统段（4）、土工布溢流堰（5）；河浜两岸构建生态护坡（6）；污水经原位生物栅净化沟段两侧的生态护坡进入河浜（7）中汇集后，依次流经长度L1=140-260m的原位生物栅净化沟段(1)，经宽度L2=0.2m的砼溢流堰(2)自流至长度L3=18-25m的间歇式原位增氧池段(3)进行曝气充氧，之后自流进入长度L4=40-56m的表面流人工湿地系统段(4)进行生态修复，最后经宽度L5=0.15m的土工布溢流堰(5)溢流排入下游河浜。
2. 根据权利要求1所述一种利用河浜汇集并原位生态处理村镇生活污水的方法，其特征在于：所述原位生物栅净化沟段（1）的河浜两侧交错布置生态浮岛（10），生态浮岛下部悬挂功能化人工水草（11），上部交错种植水生植物（12），原位生物栅净化沟段（1）的底部种植沉水植物（13）；最后，在下游河浜入口两侧用圆木桩（14）固定土工布构建土工布溢流堰（5），并在土工布溢流堰（5）内侧栽种水生植物构建表面流人工湿地系统（4）。
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