CN103343569B - 一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠 - Google Patents

一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠,属于农村污水处理领域。其包括若干条支渠和干渠,所述的支渠和干渠的水流高程变化处设急流截污构筑物或缓流截污构筑物,支渠和干渠与道路交叉处设道路交叉构筑物;所述急流截污构筑物由球形悬浮填料串和溢流堰组成,所述球形悬浮填料串为若干球形悬浮填料和尼龙绳串联而成;所述缓流截污构筑物由缓流减污坡面和缓流植物修复带连接而成。对于农村生活污水的收集和预处理作用明显,能够有效降低后续工艺处理负荷,使之进水稳定;且本发明不会产生二次污染,实现废物资源化利用,符合绿色环保的理念;建成费用以及维护费用均比较低,具有良好的推广应用价值。

Description

一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠
技术领域
[0001] 本发明属于农村污水处理领域,具体地说,涉及一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠,更具体来说,是指针对农村生活污水处理负荷高,出水不易达标,通过收集和预处理使之处理负荷稳定的生态沟渠。
背景技术
[0002] 近年来,随着我国农村的发展和农村人民生活水平的迅速提高,农村生活污水的排放量不断增加,农村生活污水正成为我国农村生态环境恶化的主要原因之一,严重制约农业和农村经济环境的可持续发展。
[0003]由于农村污染源分散且面广,并且受自然条件限制,具有分散、不易收集等特点,因此大范围的铺设污水收集管网较为困难。而现有大多数农村居民将农村生活污水只是经过简单的化粪池处理后就直接排入现有未管理沟渠,农村生活污水的收集不够系统,容易污染附近河道湖泊。
[0004] 受到农村各方面条件的限制,使得农村生活污水不可能纳入大型集中污水厂集中进行处理,因而现有农村生活污水的处理技术往往依赖农村现有条件进行选择,包括生化处理系统(厌氧、缺氧、好氧)和生态处理系统等。但由于农村生活污水的高氮磷负荷以及水质不稳定等特征,直接进行处理往往会造成农村生活污水的处理效果差、氮磷的去除效果不佳等问题,无害化处理率低。
[0005] 中国专利申请号:201110384419.8,公开日2012年06月27日,公开了一份名称为一种农村生活污水处理装置的专利申请文件,该发明涉及水处理技术领域,特别是涉及一种农村生活污水处理装置,其包括:主体反应器,其内用于污水同生物膜的接触;与所述主体反应器的入口连接的进水进气系统,其用于将污水和空气通入所述主体反应器内部;所述主体反应器外部包覆有加热保温层;所述主体反应器为气水同向,上向流运行,处理后的水从所述主体反应器的顶部排水管排出。但是该发明还要专门的处理器,处理成本高,处理的效率低。
[0006] 中国专利申请号:201110073060.2,公开日2011年09月14日,公开了一份名称为
集成组合式农村生活污水处理装置的专利申请文件,该发明属于环境保护和废水处理装置技术领域。所述装置包括:格栅区、厌氧沉淀区、生物接触氧化区、二沉区、清水区、人工湿地系统五个部分,生活污水经格栅区截流住污水中粗大的污物,截流后的污水自流至厌氧沉淀区沉淀,沉淀后的上清液溢流至生物接触氧化区分解水中的有机污染物后,出水经过二沉区沉淀,沉淀后上清液经清水区至人工湿地系统达标排放。二沉池的污泥采用自动回流装置,回流生物污泥回流进入前端厌氧沉淀区进行硝化与反硝化生化处理。但是该发明还是要借助机器,存在处理成本高的问题。
发明内容
[0007] 1.要解决的问题[0008] 针对现有农村生活污水收集和预处理需要专门的处理器,处理成本高,处理的效率低、进水处理负荷高、水质不稳定的问题,本发明提供一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠,能有效解决农村生活污水收集不系统,进水处理负荷高、水质不稳定的问题,构造简单,易于维护,治污效率高。
[0009] 2.技术方案
[0010] 为了解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:
[0011] 一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠,包括若干条支渠和干渠,所述的支渠连接到干渠上,还包括急流截污构筑物、缓流截污构筑物、道路交叉构筑物、格栅、折流区、植物拦截带、球形悬浮填料串、溢流堰、球形悬浮填料、尼龙绳、缓流减污坡面、缓流植物修复带、挡板卡槽、挡板、景观植物带,所述的支渠和干渠的水流高程变化处设急流截污构筑物或缓流截污构筑物,支渠和干渠与道路交叉处设道路交叉构筑物;所述支渠由格栅和折流区组成;所述干渠中间隔设置植物拦截带;所述急流截污构筑物由球形悬浮填料串和溢流堰组成,所述球形悬浮填料串为若干球形悬浮填料和尼龙绳串联而成;所述缓流截污构筑物由缓流减污坡面和缓流植物修复带连接而成;所述道路交叉构筑物的顶部设有挡板卡槽,挡板卡槽两侧的渠中设有景观植物带,挡板通过设置在渠边的挡板卡槽固定。
[0012] 优选地,所述的支渠、干渠、急流截污构筑物、缓流截污构筑物、道路交叉构筑物均由泡沫混凝土制成,且所用泡沫混凝土质量配比如下:普通硅酸盐水泥55%,粉煤灰15%,泡沫3%,减水剂18%,粉末二氧化钛5%,活性炭4%。
[0013] 优选地,所述的急流截污构筑物呈阶梯状,多级组合而成,相邻两串球形悬浮填料串上的球形悬浮填料两两互不重叠,交错排列。
[0014] 优选地,所述的植物拦截带沿与水流垂直方向种植2〜3行交错排列的水生植物,水生植物为高羊茅、狗牙根、看麦娘、野胡萝卜中的一种或几种。
[0015] 优选地,所述的缓流减污坡面呈发散状,水流面积大,流速慢。
[0016] 所述的缓流植物修复带由若干除氮水生植物和除磷水生植物组成,除氮水生植物和除磷水生植物相邻排列;所述的除氮水生植物大聚藻、香菇草和凤眼莲中的一种或几种,除磷水生植物为水芹、大藻和菖蒲中的一种或几种。大聚藻、香菇草和凤眼莲的除氮能力强,水芹、大藻和菖蒲的除磷能力强。
[0017] 优选地,所述的景观植物带设于挡板的两侧,景观植物为根系发达的马蹄莲或美人蕉。
[0018] 所述的急流截污构筑物位于支渠和干渠的水流高程变化较大处,缓流截污构筑物
(4)位于支渠和干渠的水流高程变化较小处。本处所说的水流高程变化较大处为水力坡度大于30%,较小处为10%-30%。
[0019] 3.有益效果
[0020] 相比于现有技术,本发明的有益效果为:
[0021] (I)本发明设有支渠、干渠、急流截污构筑物、缓流截污构筑物和道路交叉构筑物,充分利用农村现有条件,因地制宜,对于农村生活污水的收集和预处理作用明显,能够有效降低后续污水处理负荷,使之进水稳定。
[0022] (2)本发明主体采用掺有二氧化钛和活性炭的泡沫混凝土结构,大孔型结构也有利于污染物的附着,活性炭吸附的污染物通过二氧化钛光催化产生的羟基自由基去除,活性炭可连续吸附再生。
[0023] (3)本发明的支渠设有折流区,由于支渠具有水量小、负荷高的特点,折流区的小断面面积增加了水力停留时间,同时污水与泡沫混凝土充分接触,提高对污染物去除效果。
[0024] (4)本发明植物拦截带、缓流植物修复带、景观植物带均栽植水生植物,不仅能够阻隔污染物,净化水质,还能够达到一定的景观效果。
[0025] (5)本发明道路交叉构筑物的挡板结构的设置解决了以往农村生活污水沟渠与道路交叉处交通不畅的缺点,有利于道路交通的流畅,美观实用。
[0026] (6)本发明不会产生二次污染,其运行过程中产生的底泥以及植物残渣都可以作为肥料,实现废物资源化利用,减少其他能源消耗,符合绿色环保的理念。
[0027] (7)本发明运行过程中无动力系统,不占有其他资源,操作管理方便,易于维护,只需安排专人定期对格栅出口处的杂物进行清理,建成费用以及维护费用比较低,具有良好的推广应用价值。
附图说明
[0028] 图1是本发明的支渠结构示意图;
[0029] 图2是本发明的干渠示意图;
[0030] 图3是本发明急流截污构筑物的断面示意图;
[0031] 图4是本发明急流截污构筑物的球形悬浮填料串示意图;
[0032] 图5是本发明缓流截污构筑物的断面示意图;
[0033] 图6是本发明缓流截污构筑物的平面示意图;
[0034] 图7是本发明道路交叉构筑物的断面示意图;
[0035] 图8是本发明道路交叉构筑物的平面示意图。
[0036] 图中:1、支渠;2、干渠;3、急流截污构筑物;4、缓流截污构筑物;5、道路交叉构筑物;6、格栅;7、折流区;8、植物拦截带;9、球形悬浮填料串;10、溢流堰;11、球形悬浮填料;12、尼龙绳;13、缓流减污坡面;14、缓流植物修复带;15、挡板卡槽;16、挡板;17、景观植物带。
具体实施方式
[0037] 下面结合具体附图对本发明进行详细描述。
[0038] 如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示,一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠,该沟渠包括支渠1、干渠2、急流截污构筑物3、缓流截污构筑物4、道路交叉构筑物5、格栅6、折流区7、植物拦截带8、球形悬浮填料串9、溢流堰10、球形悬浮填料
11、尼龙绳12、缓流减污坡面13、缓流植物修复带14、挡板卡槽15、挡板16、景观植物带17 ;生态沟渠由若干条支渠I和干渠2连接而成,水力坡度大于30%设急流截污构筑物3,水力坡度为10%-30%设缓流截污构筑物4,支渠I和干渠2与道路交叉处设道路交叉构筑物5 ;所述支渠I由格栅6和折流区7组成;干渠2中间隔设置植物拦截带8 ;急流截污构筑物3由球形悬浮填料串9和溢流堰10组成,球形悬浮填料串9为6〜9个球形悬浮填料11和尼龙绳12串联而成;实施例1和2采用的本装置中,实施例1中球形悬浮填料串9为6个球形悬浮填料11和尼龙绳12串联而成;实施例2中球形悬浮填料串9为9个球形悬浮填料11和尼龙绳12串联而成;缓流截污构筑物4由缓流减污坡面13和缓流植物修复带14连接而成;道路交叉构筑物5设有挡板卡槽15和景观植物带17,挡板16通过挡板卡槽15固定,实现与道路对接。
[0039] 支渠1、干渠2、急流截污构筑物3、缓流截污构筑物4、道路交叉构筑物5均由泡沫混凝土制成,且所用泡沫混凝土质量配比如下:普通硅酸盐水泥55%,粉煤灰15%,泡沫3%,减水剂18%,粉末二氧化钛5%,活性炭4%。活性炭能够吸附污水中的污染物,而二氧化钛经过光照后产生的羟基自由基能够氧化去除污染物。
[0040] 急流截污构筑物3呈阶梯状,多级组合而成。污水经过跌水充氧后,在球形悬浮填料串9的微生物作用下净化水质。
[0041] 折流区7的水流断面面积小,停留时间长。支渠I往往水量小、负荷高,污水经过格栅6进入折流区7后,较小的断面面积使得污水增加了停留时间,同时与泡沫混凝土充分接触,提高对污染物去除效果。
[0042] 植物拦截带沿8与水流垂直方向种植2〜3行交错排列的水生植物,对污水进行控污阻隔,水生植物为高羊茅、狗牙根、看麦娘、野胡萝卜中的一种或几种。这几种植物的处理效果都较好,本实施例中不再一一列出。
[0043] 相邻两串球形悬浮填料串9上的球形悬浮填料11两两互不重叠,交错排列,充分利用空间,提高去污效果。
[0044] 缓流减污坡面13呈发散状,水流面积大,流速慢。通过增大断面面积减缓水流流速,使得污水与泡沫混凝土的接触面积变大,提高除污效果。
[0045] 缓流植物修复带14由若干排除氮和除磷水生植物组成,除氮能力强和除磷能力强的水生植物相邻排列,除氮能力强的水生植物为大聚藻、香菇草和凤眼莲中的一种或几种,大聚藻、香菇草和凤眼莲的除氮能力都较强,能互相替代,除磷能力强的水生植物为水芹、大藻和菖蒲中的一种或几种这三种植物的除磷能力都较强,能互相替代。景观植物带17设于挡板的两侧,景观植物为根系发达的马蹄莲或美人蕉。
[0046] 实施例1
[0047] 为了对本发明进行验证,在某一农村进行了试验,改试验工程服务对象为当地农村生活污水面源污染。干渠为倒梯形,背水坡角为60度,渠底宽为40cm ;支渠共有7条,为倒梯形背水坡角为45度,渠底宽为15cm。依据当地植物群落组成和植物生长的特点,选取植物拦截带8的水生植物为狗牙根,缓流植物修复带14的水生植物选择大聚藻和水芹,景观植物带17的水生植物选择马蹄莲。生态沟渠建成后,种植于生态沟渠中的水生植物,经过2.5个月的生长,各种植物均表现出良好生长情况。
[0048] 实际工作时,农户排出的农村生活污水引入构建的本生态沟渠,在三个取样点对格栅6后的水质进行取样分析,结果如表I显示。通过格栅6的该生活污水经过折流区7后汇入干渠2,通过泡沫混凝土的吸附解吸再生过程削减污染物的负荷,同时每隔一段距离栽植的狗牙根拦截带富集吸收氮磷物质;在水力坡度大于30%处设置的急流截污构筑物3以及在水力坡度为10%-30%处设置的缓流截污构筑物4,本实施例中共设置3个急流截污构筑物3,5个缓流截污构筑物4,对污水的净化作用明显;沟渠与道路交叉处设置的道路交叉构筑物5保证了道路交通的流畅,同时美观。
[0049] 通过该生态沟渠收集和预处理后的农村生活污水CODcr浓度为233mg/L,NH3-N浓度为24mg/L,TN浓度为49mg/L,TP浓度为2.lmg/L,减污效果明显,有效降低了后续处理工艺的进水负荷,保证了其进水的稳定性。
[0050] 表1三个取样点的水质分析结果
[0051]
Figure CN103343569BD00071
[0053] 实施例2
[0054] 为了对本发明进行进一步验证,将本发明的生态沟渠应用于巢湖流域某一农村的生活污水收集和预处理进行了试验,试验工程服务对象为当地农村生活污水面源污染。干渠为倒梯形,背水坡角为60度,渠底宽为40cm ;支渠共有5条,为倒梯形背水坡角为45度,渠底宽为15cm。依据当地植物群落组成和植物生长的特点,选取植物拦截带8的水生植物为狗牙根,缓流植物修复带14的水生植物选择香菇草和水芹,景观植物带17的水生植物选择美人蕉。生态沟渠建成后,种植于生态沟渠中的水生植物,经过3个月的生长,各种植物均表现出良好生长情况。
[0055] 实际工作时,农户排出的农村生活污水引入构建的本生态沟渠,在多个取样处对格栅6后的水质进行取样分析后显示,平均CODcr浓度为450.lmg/L,平均NH3-N浓度为42.5mg/L,平均TN浓度为69.0mg/L,平均TP浓度为9.4mg/L。通过格栅6的该生活污水经过折流区7后汇入干渠2,通过泡沫混凝土的吸附解吸再生过程削减污染物的负荷,同时每隔一段距离栽植的狗牙根拦截带富集吸收氮磷物质;在水力坡度大于30%处设置的急流截污构筑物3以及在水力坡度为10%-30%处设置的缓流截污构筑物4,本实施例中共设置2个急流截污构筑物3,4个缓流截污构筑物4,对污水的净化作用明显;沟渠与道路交叉处设置的道路交叉构筑物5保证了道路交通的流畅,景观植物带17栽植的美人蕉不仅去污,同时是一种较好的景观植物。
[0056] 一段时间后,在沟渠出水处取样分析农村生活污水的水质情况发现:通过该生态沟渠收集和预处理后的农村生活污水CODcr浓度为271.2mg/L, NH3-N浓度为29.8mg/L, TN浓度为46.7mg/L,TP浓度为4.lmg/L,该农村生活污水通过本生态沟渠后,有效降低了后续处理工艺的进水负荷,保证了其进水的稳定性。

Claims (8)

1.一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠,包括若干条支渠(I)和干渠(2),所述的支渠(I)连接到干渠(2)上,其特征在于:还包括急流截污构筑物(3)、缓流截污构筑物(4)、道路交叉构筑物(5)、格栅(6)、折流区(7)、植物拦截带(8)、球形悬浮填料串(9)、溢流堰(10)、球形悬浮填料(11)、尼龙绳(12)、缓流减污坡面(13)、缓流植物修复带(14)、挡板卡槽(15 )、挡板(16 )、景观植物带(17),所述的支渠(I)和干渠(2 )的水流高程变化处设急流截污构筑物(3)或缓流截污构筑物(4),支渠(I)和干渠(2)与道路交叉处设道路交叉构筑物(5);所述支渠(I)由格栅(6)和折流区(7)组成;所述干渠(2)中间隔设置植物拦截带(8);所述急流截污构筑物(3)由球形悬浮填料串(9)和溢流堰(10)组成;所述球形悬浮填料串(9)为若干球形悬浮填料(11)和尼龙绳(12)串联而成;所述缓流截污构筑物(4)由缓流减污坡面(13)和缓流植物修复带(14)连接而成;所述道路交叉构筑物(5)的顶部设有挡板卡槽(15),挡板卡槽(15)两侧的渠中设有景观植物带(17),挡板(16)通过设置在渠边的挡板卡槽(15)固定。
2.根据权利要求1所述的一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠,其特征在于:所述的支渠(I)、干渠(2)、急流截污构筑物(3)、缓流截污构筑物(4)、道路交叉构筑物(5)均由泡沫混凝土制成,且所用泡沫混凝土质量配比如下:普通硅酸盐水泥55%,粉煤灰15%,泡沫3%,减水剂18%,粉末二氧化钛5%,活性炭4%。
3.根据权利要求1所述的一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠,其特征在于:所述的急流截污构筑物(3)呈阶梯状,多级组合而成,相邻两串球形悬浮填料串(9)上的球形悬浮填料(11)两两互不重叠,交错排列。
4.根据权利要求1所述的一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠,其特征在于:所述的植物拦截带(8)沿与水流垂直方向种植2〜3行交错排列的水生植物,水生植物为高羊茅、狗牙根、看麦娘、野胡萝卜中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠,其特征在于:所述的缓流减污坡面(13)呈发散状。
6.根据权利要求1所述的一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠,其特征在于:所述的缓流植物修复带(14)由若干除氮水生植物和除磷水生植物组成,除氮水生植物和除磷水生植物相邻排列;所述的除氮水生植物大聚藻、香菇草和凤眼莲中的一种或几种,除磷水生植物为水芹、大藻和菖蒲中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠,其特征在于:所述的景观植物带(17)设于挡板(16)的两侧,景观植物为根系发达的马蹄莲或美人蕉。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种用于农村生活污水收集和预处理的生态沟渠,其特征在于:所述的急流截污构筑物(3)位于支渠(I)和干渠(2)的水流高程变化较大处,缓流截污构筑物(4)位于支渠(I)和干渠(2)的水流高程变化较小处。
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