CN103193362A - 一种排水自然回归系统及其处理方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种排水自然回归系统及其处理方法与应用。该系统包括依次连接的收集系统、调蓄系统、二级处理系统、深度净化系统和景观回用系统；调蓄系统和深度净化系统连接，收集系统和景观回用系统连接。本发明将庭院或住宅小区的污（雨）水收集、二级处理、深度处理、景观水体保持等技术融为一体，通过统一规划与建设，并因地制宜与周边景观融合，使庭院或住宅小区的污（雨）得到集中收集、处理与回用，系统出水的水质优于地表水Ⅴ类，实现了庭院或住宅小区排水的自然回归。排水自然回归系统操作简便、造价低廉，有较好的环境和经济效益。

Description

一种排水自然回归系统及其处理方法与应用

技术领域

本发明属于环境修复及生态修复工程技术领域，特别涉及一种排水自然回归系统及其处理方法与应用。

背景技术

我国追求以经济快速增长为目标的城市化发展，一方面，快速的城市化进程加大了农业用地向非生产性用地转移的力度与规模，造成植被减少或被破坏，而城市发展中不透水面积的增加，导致雨水流失量增加和水循环系统的平衡遭到破坏，并引发一系列环境与生态问题；另一方面，城市污水处理设施的建设没有跟上城市发展的步伐，大部分城市仍以单一的集中处理形式为主，呈点状分布，对于城市扩张区域的污水处理能力有限，导致扩张区域排放的污水成为城市水环境的主要污染源。

雨水作为一种洁净的水资源，是淡水资源的主要来源，雨水的回收利用不仅具有直接经济效益，更重要的是还有间接经济效益、环境生态效益和社会效益。它可以增加水源，在一定程度上缓解水资源的供需矛盾，同时还可以有效地减小城市径流量，延滞汇流时间，减轻城市排洪设施的压力，减少防洪投资和洪灾损失。作为一种有效的“节流”方法，针对城市污水集中管网未能达到的区域采用分散式污水处理模式，推行区域内中水利用的意义也十分重大：一是分散式污水处理模式可以作为污水集中处理的有益补充，提高城市污水的处理效率，改善城市水环境质量；二是可实现城市污水、废水的资源化，增加可利用的水资源，使生态环境得到保护。

分散式生活污水处理模式将会成为我国城市污水集中管网未能达到区域以及农村地区未来所推行的污水处理模式。如何在污水处理滞后区实现区域内中水回用和雨水利用的良性水循环，以及依据各用水对象对水质要求的不同来进行分质用水，从而实现高效循环利用是分散式污水处理发展的方向。排水自然回归是依据区域内各用水对象对水质的要求，采取一定的措施对水进行处理，提高水质以满足相应的用水要求的过程，是一个全新的节水概念。排水自然回归技术是对现行分散式污水处理技术的有益补充，对缓解城市水危机以及保护敏感区水质具有重要的意义。

发明内容

为克服上述现有技术存在的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种排水自然回归系统。该系统针对目前市政管网尚未覆盖或铺设管网成本较高的小区或庭院以及对排水要求较高的地区进行设计，是对各类污水（含雨水）进行就地收集、就地处理及就地回用的新型污水处理系统，兼顾污水处理与景观美化；该系统排水最终达到《地表水环境质量标准（GB 3838-2002）》V类以上标准后进入环境，实现了排水自然回归。

本发明的再一目的在于提供上述排水自然回归系统的处理方法。

本发明的另一目的在于提供所述的排水自然回归系统的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种排水自然回归系统，包括依次连接的收集系统、调蓄系统、二级处理系统、深度净化系统和景观回用系统；调蓄系统和深度净化系统连接，收集系统和景观回用系统连接；实施时根据实地情况，各子系统可分建或合建，如只需要满足水质要求，可不建景观回用系统，如场地较小，则可将各子系统合建，保证处理能力的同时节约处理场地；污（雨）水经收集、调蓄、二级处理、深度净化及景观回用后，污染物得以层层拦截、步步削减，最终以达到地表水质量V类以上的标准排放至环境，实现排水自然回归；

根据收集对象的不同，所述的收集系统分为污水收集系统和雨水收集系统；

所述的污水收集系统为砖混结构水池；污水收集系统主要用来收集生活污水，生活污水主要来自建筑物内部，因此，一般需在建筑内建设分流系统，将污染物浓度较低的盥洗淋浴水、洗衣排水通过清水管道收集至雨水调蓄池；污染物浓度较高的冲厕水和厨余废水则通过污水管排放至化粪池；

根据雨水收集地点的不同，所述的雨水收集系统分为屋面雨水收集系统和地表径流收集系统；

所述的地表径流收集系统包括绿地雨水收集系统、路面雨水收集系统、运动场雨水收集系统和停车场雨水收集系统；

所述的屋面雨水收集系统包括依次连接的雨水斗、雨水立管、雨水管道和过滤器，过滤器与调蓄系统连接；屋面雨水易于收集，且水质相对较好，屋面雨水经雨水斗、雨水立管、独立设置的雨水管道经过过滤器后流入初期雨水弃流池后排入化粪池，中后期雨水流入雨水调蓄池；

所述的地表径流收集系统由雨水管道组成；

所述的绿地雨水收集系统主要采用下凹式绿地的形式，通过合理调整（院落铺设草皮的时候根据地势设立，以便排水）路面高程、绿地高程、雨水口高程的关系，使得路面高程高于绿地高程从而形成下凹式绿地，降雨后的雨水径流都进入绿地，一部分弥补降水和渗透的不均匀，一部分流入景观水池，同时减缓径流洪峰，起到调蓄作用；

所述的运动场雨水收集系统、停车场雨水收集系统和路面雨水收集系统的结构相同，雨水水质普遍较差，初期雨水弃流后进入污水管道排入到化粪池，中后期的雨水通过设置在绿地上的雨水管道流进入景观水池；

根据收集对象的不同，所述的调蓄系统分为污水调蓄池和雨水调蓄池；

所述的污水调蓄池用于生活污水以及屋面、路面、运动场和停车场的初期雨水的水质水量调节，化粪池可作为污水调蓄池承担调蓄功能；

所述的雨水调蓄池用于盥洗淋浴水和中后期雨水的水质水量调节，雨水调蓄池分别与雨水管道、清水管道连接；设计时，按照水量平衡原则进行设计，雨水供给量大于设计容积后，多余的雨水进入景观水池；

所述的二级处理系统分别与污水调蓄池、深度净化系统连接；污水经污水管道进入二级处理系统，处理后的出水通过管道排入深度净化系统；

所述的二级处理系统优选为一体式生物接触氧化系统，经生物接触氧化系统处理后，排水的水质一般达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A或B标准；

所述的深度净化系统分别与二级处理系统、雨水调蓄池、景观回用系统连接，深度净化处理后排水进入景观回用系统持续净化；

所述的深度净化系统优选为人工湿地，人工湿地的主要功能是去除水中的微量COD、BOD有机污染物质、SS及氮、磷高浓度营养物质及盐类；

所述的景观回用系统包括依次连接的景观持续净化区、景观水池；景观持续净化区与深度净化系统连接，景观水池和雨水收集系统连接；

所述的景观回用系统需配合庭院或住宅小区建筑规划及分散建筑的特色，通过工程上营造近自然溪沟、人工瀑布、叠泉、涌泉等构筑物，通过增加水流循环和水中氧气含量以达到水质持续净化、景观美化等目的，同时实现抑制藻类生长，达到水质保持的目标；

运用上述排水自然回归系统的处理方法，包括以下步骤：

（1）非降雨条件下，生活污水中的盥洗淋浴水通过雨水调蓄池收集，经深度处理系统处理后补给景观用水；降雨条件下，生活污水中的冲厕水和厨余废水通过化粪池收集，依次经二级处理系统与深度处理系统处理后补给景观用水或回用于喷洒绿地；

（2）降雨条件下，初期雨水通过化粪池收集、中后期雨水通过雨水调蓄池收集后，按非降雨条件下过程实施；

所述的排水自然回归系统可应用于庭院、住宅小区的污水或雨水处理。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本发明将庭院或住宅小区的污（雨）水收集、二级处理、深度处理、景观水体保持等技术融为一体，通过统一规划与建设，并因地制宜与周边景观融合，使庭院或住宅小区的污（雨）得到集中收集、处理与回用，系统出水的水质优于地表水Ⅴ类，实现了庭院或住宅小区排水的自然回归。

（2）本发明提供的排水自然回归系统具有操作简便、造价低廉和管理粗放的优点，给庭院或住宅小区分散性污水处理、面源污染控制、景观水体水质保持等方面提供了新思路，有较好的环境和经济效益。

附图说明

图1是实施例1的排水自然回归系统的结构示意图，其中：1--污水收集系统、2--雨水收集系统、3--化粪池、4--雨水调蓄池、5--二级处理系统、6--深度净化系统、7--景观持续净化区、8--景观水池。

图2是实施例2的排水自然回归系统的部分结构详图，其中：1--初期雨水分离池，2--化粪池，3--一体化二级处理设施，4--人工湿地，5--中后期雨水调蓄池，6--景观水体，7--隔油池。

图3是实施例2的初期雨水分离池的结构示意图，其中：1--雨水管、2--超越管、3--排空管、4--雨水分离池。

具体实施方法

下面结合实施例和附图对本发明作进一步具体的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，一种排水自然回归系统，包括依次连接的收集系统、调蓄系统、二级处理系统5、深度净化系统6和景观回用系统；调蓄系统和深度净化系统连接，收集系统和景观回用系统连接；

收集系统分为污水收集系统1和雨水收集系统2；

污水收集系统为砖混结构水池；将污染物浓度较低的盥洗淋浴水、洗衣排水通过清水管道收集至雨水调蓄池；污染物浓度较高的冲厕水和厨余废水经过隔油处理后排放至化粪池；隔油处理在隔油池中进行；

雨水收集系统分为屋面雨水收集系统和地表径流收集系统；

地表径流收集系统包括绿地雨水收集系统、路面雨水收集系统、运动场雨水收集系统和停车场雨水收集系统；

屋面雨水收集系统包括依次连接的雨水斗、雨水立管、雨水管道和过滤器，过滤器与调蓄系统连接；初期雨水弃流后排入化粪池，中后期雨水流入雨水调蓄池；

地表径流收集系统由雨水管道组成；

绿地雨水收集系统主要采用下凹式绿地的形式，降雨后的雨水径流都进入绿地，一部分弥补降水和渗透的不均匀，一部分流入景观水池；

运动场雨水收集系统、停车场雨水收集系统和路面雨水收集系统的结构相同，雨水水质普遍较差，初期雨水弃流后进入污水管道排入到化粪池，中后期的雨水通过设置在绿地上的雨水管道流进入景观水池；

调蓄系统分为污水调蓄池和雨水调蓄池4；

污水调蓄池用于生活污水以及屋面、路面、运动场和停车场的初期雨水的水质水量调节，化粪池3作为污水调蓄池承担调蓄功能；

雨水调蓄池用于盥洗淋浴水和中后期雨水的水质水量调节，雨水调蓄池分别与雨水管道、清水管道连接；

二级处理系统5分别与化粪池3、深度净化系统6连接；

二级处理系统5为一体式生物接触氧化（A²/O一体化）系统；

深度净化系统6分别与二级处理系统5、雨水调蓄池4、景观回用系统连接，深度净化处理后排水进入景观回用系统持续净化；

深度净化系统6为人工湿地；

景观回用系统包括依次连接的景观持续净化区7、景观水池8；景观持续净化区7与深度净化系统6连接，景观水池8和雨水收集系统2连接；

景观回用系统需配合庭院或住宅小区建筑规划及分散建筑的特色，通过工程上营造近自然溪沟、人工瀑布、叠泉、涌泉等构筑物，通过增加水流循环和水中氧气含量以达到水质持续净化、景观美化等目的，同时实现抑制藻类生长，达到水质保持的目标；

污（雨）水经收集、调蓄、二级处理、深度净化及景观回用后，污染物得以层层拦截、步步削减，最终以达到地表水质量V类以上的标准排放至环境，实现排水自然回归。

实施例2

某研究所野外工作站位于某县公路旁，南临东江，排水汇入东江；因东江干流为饮用水源，属于典型的水质敏感区域，由于现市政排水系统尚未覆盖工作站，为减少排水风险，需对工作站排水进行收集处理，以地表水环境质量标准汇入，实现自然回归；工作站常驻工作及研究人员20人计，排水主要为工作人员日常生产、生活所用，水量平均为4.0m³/d，化粪池出水水质平均COD_Cr为120mg/L、NH₃-N为28.0mg/L、TP为2.5mg/L；

运用实施例1所述的排水自然回归系统进行某研究所野外工作站的污水处理，处理方法如下：

该庭院内将盥洗淋浴水、洗衣排水通过清水收集管收集至雨水调蓄池；冲厕水与厨余废水通过污水管道收集后排入化粪池，厨余废水先经过隔油处理后排入化粪池；隔油池采用3mm不锈钢（304）焊接而成，整体尺寸为：0.2m×0.3m×0.4m，分为三格，第一格加筛网；

屋面雨水收集系统收集的初期雨水经初期雨水分离池弃流后排入化粪池，中后期雨水流入雨水调蓄池；初期雨水分离池由用厚120mm、高600mm砖墙砌筑而成，整体尺寸为1m×1m×1m，设有浮球阀和旁通管道，初期雨水分离池收集到一定雨量的初期雨水时，浮球阀关闭，中后期雨水通过旁通管道排入到雨水调蓄池；初期雨水则利用放空管排放至污水管道排入化粪池；绿地雨水、道路雨水、运动场及停车场雨水的初期部分经过污水管道排入到化粪池，中后期雨水则通过管道排入至景观水池；

二级处理系统是两套并联的A²/O一体化设备，A²/O一体化设备采用3mm不锈钢（304）焊接而成，整体尺寸为：2.5m×0.8m×1.3m，其由厌氧、缺氧、好氧、沉淀区组成；

深度处理系统为复合型人工湿地，总面积为18.0m²，采用垂直流湿地与水平潜流湿地串联，为半地下埋结构，深0.8m，四周以松木桩结构固定；单级湿地平面尺寸为1.5m×6.0m，由配水井、填料区和出水区三部分组成，填料层由下至上分为三层，依次为碎石层0.2m，砾石层0.2m，细沙层0.3m；湿地植物种植在细沙层中，种植厚度为0.2m，种植有美人蕉和风车草，种植密度2.0棵/m²；

景观水池为深1.2m、半径为3.0m的人工水池，池内养有锦鲤，种植有睡莲，在近岸处种植有再力花、梭鱼草；对景观水池池埂进行了改造，如图2所示，沿池埂向下开挖至水面超高0.2m处，坡面夯实后填入陶粒、煤渣，填料厚度为0.4m，填料表层由素土夯实固定；

本实施例针对三类废（雨）水实施排水自然回归，一是冲厕水、厨余废水、初期雨水，统称为黑水，利用调蓄池或化粪池收集上述废水，利用提升泵将黑水提升至一体化污水处理设施，经过二级处理后，利用高差自流至人工湿地进行深度净化；出水作为试验小区景观用水；二是盥洗沐浴水，利用清污分流管道将盥洗沐浴水直接输送至人工湿地进行深度处理后作为试验小区景观用水；三是中后期雨水进入雨水蓄积池沉淀后，由泵提升至人工湿地进行深度净化后作为试验小区景观用水或绿地用水；

开始投入运行后1个月后，系统逐渐达到稳定状态，深度处理后出水COD_Cr、NH₃-N、TP的去除率分别为：89.1%，91.4%，72.5%，出水浓度分别为：COD_Cr浓度为12.4mg/L，NH₃-N浓度为2.26mg/L，TP浓度为0.66mg/L，其中，COD_Cr浓度达到《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）I类水标准，NH₃-N浓度、TP浓度接近V类水标准，出水水质清澈，透明度好，感官性状上与自来水并无差异；降雨形成的地表径流，经改造过的景观水池池埂中的陶粒和煤渣组成的基对降雨径流中的污染物质进行拦截和削减。

实施例3

某县东江干流附近七户人家组成的独立院落，每户人家均有独立化粪池，院落附近有一个矩形池塘，平面尺寸约15.0m×10.0m；目前常住人口30余人，主要废水为常驻人口日常生产、生活所用；

运用实施例1所述的排水自然回归系统进行某县东江干流附近七户人家组成的独立院落的污水处理，处理方法如下：

在实施例1中的污水处理设施的基础上，增设调节池，将七户人家独立化粪池的出水改道，使之自流至调节池，调节池整体尺寸为2m×1.5m×3m，设计流量为7m³/d，水质平均COD 143.3mg/L、NH₃-N28.3mg/L、TP3.1mg/L，取样表明，污水外观成黑色，有强烈异味；

将水塘作为雨水调蓄进行改造，利用环塘宽埂一侧建基；自堤顶向下开挖至水面超高0.2m处，挖方外运，坡面夯实，开挖后基面平面尺寸15.3m×10.3m；沿埂长方向平均分为10格，格间用厚20mm、高600mmPVC隔板分隔，背水侧沿埂长方向砖筑配水渠，渠净宽0.3m、渠壁宽120mm，单元格内衬350g/m²的土工膜后，填入陶粒、煤渣等组合填料，填料平均厚400mm；用De50管作为单元格进水管和出水管，进、出水管安装活动弯头以控制水量，为避免短流，在填料内设两道隔板导流；基上各单元格内种植纸莎草、风车草、菖蒲、美人蕉、风车草、水葱、花叶芦竹、鸢尾，塘内种植了水葱、香蒲；

开始投入运行后1个月内，系统达到稳定状态，深度处理后出水COD_cr、NH₃-N、TP的去除率分别为：89.5%，92.4%，83.8%，出水浓度分别为：COD_cr浓度为15.0mg/L，NH₃-N浓度为2.15mg/L，TP浓度为0.5mg/L，其中，COD_cr浓度达到《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）I类水标准，NH3-N浓度接近V类水标准，TP浓度达到V类水标准。出水水质清澈，透明度好，感官性状上与自来水并无差异；降雨形成的地表径流，经改造过的雨水调蓄池埂中的陶粒和煤渣组成的基对降雨径流中的污染物质进行拦截和削减。

超过调蓄池容积的雨水则溢流入湿地系统进行处理，调蓄池内水可用泵提升至人工湿地系统净化后景观回用，也可直接作为实验小区绿化用水；初期雨水由于冲刷而含有一定的污染物质，经沉淀后利用放空管排入化粪池中。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种排水自然回归系统，其特征在于包括依次连接的收集系统、调蓄系统、二级处理系统、深度净化系统和景观回用系统；调蓄系统和深度净化系统连接，收集系统和景观回用系统连接；

所述的收集系统分为污水收集系统和雨水收集系统；

所述的调蓄系统分为污水调蓄池和雨水调蓄池；污水调蓄池分别与所述的污水收集系统、二级处理系统连接，雨水调蓄池分别与所述的雨水收集系统、深度净化系统连接；

所述的景观回用系统包括依次连接的景观持续净化区、景观水池；景观持续净化区与深度净化系统连接，景观水池和雨水收集系统连接。

2.根据权利要求1所述的排水自然回归系统，其特征在于：所述的雨水收集系统分为屋面雨水收集系统和地表径流收集系统。

3.根据权利要求2所述的排水自然回归系统，其特征在于：所述的屋面雨水收集系统包括依次连接的雨水斗、雨水立管、雨水管道和过滤器，过滤器分别与污水调蓄池、雨水调蓄池连接。

4.根据权利要求2所述的排水自然回归系统，其特征在于：所述的地表径流收集系统由雨水管道组成；地表径流收集系统分别与所述的污水收集系统、景观水池连接。

5.根据权利要求1所述的排水自然回归系统，其特征在于：所述的污水收集系统为砖混结构水池。

6.根据权利要求1所述的排水自然回归系统，其特征在于：所述的二级处理系统为一体式生物接触氧化系统。

7.根据权利要求1所述的排水自然回归系统，其特征在于：所述的深度净化系统为人工湿地。

8.运用权利要求1～7任一项所述的排水自然回归系统的处理方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）非降雨条件下，生活污水中的盥洗淋浴水通过雨水调蓄池收集，经深度处理系统处理后补给景观用水；降雨条件下，生活污水中的冲厕水和厨余废水通过化粪池收集，依次经二级处理系统与深度处理系统处理后补给景观用水或回用于喷洒绿地；

（2）降雨条件下，初期雨水通过化粪池收集、中后期雨水通过雨水调蓄池收集后，按非降雨条件下过程实施。

9.权利要求1～7任一项所述的排水自然回归系统在庭院和住宅小区的污水或雨水处理中进行应用。

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