CN103938704B

CN103938704B - 一种农村污水排水预处理明渠

Info

Publication number: CN103938704B
Application number: CN201410115616.3A
Authority: CN
Inventors: 张卫风; 彭禹; 王秋华
Original assignee: East China Jiaotong University
Current assignee: East China Jiaotong University
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: CN103938704A

Abstract

本发明公开了一种用于农村污水预处理的排水明渠，该排水明渠主要包括侧边二氧化钛水浆抹面、M7.5水浆砌标砖、水浆抹面、C15砼垫层、底部二氧化钛水浆抹面、毛石支撑层。本发明能够通过农村污水在开放式排水明渠中的流动起到对污水预处理的作用，相对一般排水明渠，其对农村污水中有机物及氮磷污染物质均有较好的去除效果，具有处理效果好、无毒、安全、稳定性好、见效快、能耗低、可重复使用、结构简单和适用性强等优点。本发明适用于农村污水的预处理及城市明渠中的生活或工业污废水的预处理。

Description

一种农村污水排水预处理明渠

技术领域

本发明专利涉及一种农村污水排水预处理明渠，具体来说是一种依靠纳米二氧化钛光催化处理农村污水的明渠。

背景技术

农村人口分布分散，数量多，一般缺乏生活污水的收集和处理设施，污水随着雨水的冲刷．由地表流入河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体，其中有机物含量大是其主要的特点。据测算，全国农村每年产生生活污水80多亿吨，严重污染了周边湖河，影响了农村地区居住环境，危害了农民的身体健康，造成不可估量的经济损失，我国农村环境与生态状况令人担忧。

农村污水主要包括厨房炊事用水、沐浴、洗涤用水和冲洗厕所用水等生活污水，以及施用农药、化肥导致的残留。目前，有条件的村庄一般通过利用现有的农田灌排渠道与附近的荒地、废塘、洼地和沼泽地等建设人工湿地处理系统加以处理；人口分散地区通常采用地下土壤渗滤净化系统；好氧生物处理系统是新农村污水处理中最常用的一种处理技术，例如SBR法、A20、生物转盘处理工艺、膜生物反应器处理工艺等；厌氧生物法以无动力地埋式生活污水处理装置为代表。虽然以上方法都能很好的解决农村生活污水治理的问题，但立足农村排水分散这一实际情况，很多水处理工艺在考虑建设与运行成本等后，实际是非常不经济的。

半导体材料具有特殊高效的光催化性能，可将光能转化为化学能，在环境保护尤其是废水处理方面具有广泛的应用前景。在众多半导体材料中，TiO₂具有催化活性好、稳定性强、无毒等优点。至今，人们已经发现有3000多种难降解的有机化合物可以在紫外光照射下被TiO₂迅速降解，尤其是在对高浓度和难生化降解的有机物废水的处理方面，这种光催化降解技术具有更加明显的优势。

在TiO₂处理印染废水、卤代衍生物废水、农药废水、表面活性剂废水、含油废水及其它有机废水方面都已有许多研究，且结果显示TiO₂直接或间接地对这些类型的污废水有较好的处理效果。

发明内容

为解决上述技术缺点，本发明专利提供了用于农村污水预处理的排水明渠，该发明专利通过农村污水在开放式排水明渠中的流动起到对污水预处理的作用，相对一般排水明渠，其对农村污水中农药化肥残留物、表面活性剂、油污、病菌及其它有机物质有较好的去除效果，具有效果好、结构简单和适用性强等优点。纳米TiO₂用于污废水处理，具有无毒、安全、稳定性好、催化活性高、见效快、能耗低、可重复使用等优点。本发明专利适用于农村污水的预处理及城市明渠中的生活或工业污废水的预处理。

本发明专利为实现上述目的采用如下技术方案：

一种用于农村污水预处理的排水明渠，包括：侧边二氧化钛水浆抹面、M7.5水浆砌标砖、水浆抹面、C15砼垫层、底部二氧化钛水浆抹面、毛石支撑层。其中：排水明渠两侧墙体采用M7.5水浆砌标砖，敷设厚度为240mm；底部采用C15砼垫层，敷设厚度为100mm；明渠内表面敷设一层15mm厚的水浆抹面用于连接墙体和毛石支撑层；毛石支撑层与侧墙上的水浆抹面呈一定的倾角α；毛石支撑层表面敷设一层厚为15mm的侧边二氧化钛水浆抹面；渠底水浆抹面表面敷设一层厚为15mm的底部二氧化钛水浆抹面。

明渠侧墙采用M7.5水浆砌标砖，大小为240mm×115mm×53mm，标砖为多孔粘土材质。

侧边二氧化钛水浆抹面材料采用普通硅酸盐水泥、32.5级砂、水及德固赛P25纳米二氧化钛，按1:3:0.44:0.1的质量比混合而成。底部二氧化钛水浆抹面材料采用普通硅酸盐水泥、32.5级砂、水及德固赛P25纳米二氧化钛，按1:3:0.44:0.2的质量比混合而成。

侧边二氧化钛水浆抹面和底部二氧化钛水浆抹面均具有凸表面，以此增强水流扰动，增加污水与抹面的接触面。

水浆抹面材料用普通硅酸盐水泥、32.5级砂及水及按1:3:0.44的质量比混合而成。侧边二氧化钛水浆抹面由渠顶至渠底呈一定的倾角α，0°≦α≦30°，侧边二氧化钛水浆抹面的侧面与地面的连接处设计成弧形，以此增加与自然光的接触面积。

本发明专利具有以下有益效果：

1、排水明渠作为输送农村污水的构筑物，具有经济适用的特点。

2、通过露天明渠中流动的方式预处理污水简单可行，充分考虑了农村排水分散这一实际情况。

3、除输送农村生活污水，亦可接受雨水从刷后由地表流入的农药化肥残留废水。

4、污水在明渠中流动的过程中，农药化肥残留物、表面活性剂、油污、病菌及其它有机物质得到了较好去除，降低了下一阶段的处理难度。

5、可对农村已有排水明渠或灌溉渠的内表面填涂一层15mm厚的1:3:0.1纳米二氧化钛水浆抹面材料和1:3:0.2纳米二氧化钛水浆抹面材料，以此为排水明渠增加污水处理的功效。

附图说明

图1是本发明专利的结构示意。

图2是本发明专利的纵剖面图。

图3是本发明专利的A-A剖面图。

图4是本发明专利的B-B剖面图。

图5是本发明专利的内表面的侧边二氧化钛水浆抹面1与侧墙夹角示意图。

附图标记：侧边二氧化钛水浆抹面1；污水2；M7.5水浆砌标砖3；水浆抹面4；C15砼垫层5；底部二氧化钛水浆抹面6；毛石支撑层7。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例某地农村生活污水（平均水质为 COD 80.44mg/L，TP 2.15mg/L，TN26.46mg/L，NH4⁺-N23.62mg/L，SS 45.17mg/L）为例进行处理。结合图1、图2、图3、图4和图5所示，

实施例 1一种用于农村污水预处理的排水明渠，其中：该排水明渠包括侧边二氧化钛水浆抹面1、M7.5水浆砌标砖3、水浆抹面4、C15砼垫层5；底部二氧化钛水浆抹面6；毛石支撑层7等。排水明渠两侧墙体采用M7.5水浆砌标砖3，敷设厚度为240mm；底部采用C15砼垫层5，敷设厚度为100mm；明渠内表面敷设一层15mm厚的水浆抹面4用于连接M7.5水浆砌标砖3和毛石支撑层7；毛石支撑层7与侧墙上的水浆抹面4呈一定倾角α；毛石支撑层7表面敷设一层厚为15mm的侧边二氧化钛水浆抹面1；渠底水浆抹面4表面敷设一层厚为15mm的底部二氧化钛水浆抹面6。

侧边二氧化钛水浆抹面1材料采用普通硅酸盐水泥、32.5级砂、水和德固赛P25纳米二氧化钛，按1:3:0.44:0.1的质量比混合而成；底部二氧化钛水浆抹面6材料采用普通硅酸盐水泥、32.5级砂、水和德固赛P25纳米二氧化钛，按1:3:0.44:0.2的质量比混合而成。

侧边二氧化钛水浆抹面1和底部二氧化钛水浆抹面6均具有凸形表面，以此增强水流扰动，增加污水与抹面的接触面；水浆抹面4材料用普通硅酸盐水泥、32.5级砂和水按1:3:0.44的质量比混合而成；侧边二氧化钛水浆抹面1由渠顶至渠底呈一定的倾角α，倾角α的范围值为0°≦α≦30°，排水明渠长30m。

毛石支撑层7与侧墙上的水浆抹面4呈一定倾角α与侧边二氧化钛水浆抹面1由渠顶至渠底呈一定的倾角α，他们的倾角α均相同。

实施例2

一种用于农村污水预处理的排水明渠，其中：本实施例的基本结构同实施例1，其中不同之处在于：侧边二氧化钛水浆抹面1由渠顶至渠底的倾角α为10°。其余同实施例1。

实施例3

一种用于农村污水预处理的排水明渠，其中：本实施例的基本结构同实施例1，其中不同之处在于：侧边二氧化钛水浆抹面1由渠顶至渠底的倾角α为20°。其余同实施例1。

实施例4

一种用于农村污水预处理的排水明渠，其中：本实施例的基本结构同实施例1，其中不同之处在于：侧边二氧化钛水浆抹面1由渠顶至渠底的倾角α为30°。其余同实施例1。

实施例1～4，侧边二氧化钛水浆抹面1由渠顶至渠底的倾角为α（实施例2中α=10°，实施例3中α=20°，实施例4中α=30°）。

侧边二氧化钛水浆抹面1的侧面和地面的连接处设计成弧形，以此增加与自然光的接触面积。TiO₂负载到水泥砂浆中，并作为表面涂料敷设在农村污水排水渠或灌溉渠的内表面，这样TiO₂就可以被固定住并均匀分布在渠道的内表面，TiO₂是一种n型半导体材料，带隙能为3.2eV。由于其特殊的能带结构，当波长小于387.5nm的光子照射到TiO₂表面时，处于价带的电子就会被激发到导带上，从而在价带和导带上分别产生了高活性的光生空穴（h⁺）和光生电子（e^-）。空穴和电子具有很大的反应活性，但污水通过排水渠时，可与TiO₂表面吸附的H₂O、OH^-离子以及O₂反应，生成具有强氧化性的羟基自由基，所产生的·OH 和·O2-都是强氧化性的活泼自由基，可将有机物最终分解为二氧化碳、水和其他无机小分子，从而达到对水中污染物的去除，特别是有机物，而其表面的凸形物又能增加水流的扰动，增加污水与TiO2的接触面，从而增强处理能力。当排水渠使用一定年限后，纳米二氧化钛水浆抹面会有一定的损耗，但存留水泥内部的TiO₂成分会逐渐显露出来并发挥作用，直到二氧化钛水浆抹面材料完全被耗尽。

本实施例2中，生活污水在排水明渠中停留24h后，平均出水水质为COD51.65mg/L，TP 1.06mg/L，TN15.35mg/L，NH4⁺-N11.45mg/L，SS 42.26mg/L。

本实施例3中，生活污水在排水明渠中停留24h后，平均出水水质为COD48.78mg/L，TP 0.89mg/L，TN14.11mg/L，NH4⁺-N10.92mg/L，SS 41.58mg/L。

本实施例4中，生活污水在排水明渠中停留24h后，平均出水水质为COD47.50mg/L，TP0.77mg/L，TN14.27mg/L，NH4⁺-N10.74mg/L，SS 42.55mg/L。

由实施例1—4中可知：当α=30°，本发明的污水净化效果最佳，出水水质最好。

Claims

1.一种用于农村污水预处理的排水明渠，包括：侧边二氧化钛水浆抹面（1）、M7.5水浆砌标砖（3）、水浆抹面（4）、C15砼垫层（5）、底部二氧化钛水浆抹面（6）、毛石支撑层（7）；其特征在于：排水明渠两侧墙体采用M7.5水浆砌标砖（3），敷设厚度为240mm；底部采用C15砼垫层（5），敷设厚度为100mm；M7.5水浆砌标砖（3）表面敷设一层15mm厚的水浆抹面（4）用于连接M7.5水浆砌标砖（3）和毛石支撑层（7）；毛石支撑层（7）与侧墙上的水浆抹面（4）呈一定倾角α；毛石支撑层（7）表面敷设一层厚为15mm的侧边二氧化钛水浆抹面（1）；渠底水浆抹面（4）表面敷设一层厚为15mm的底部二氧化钛水浆抹面（6）。

2.根据权利要求1所述的一种用于农村污水预处理的排水明渠，其特征在于：明渠侧墙采用M7.5水浆砌标砖，大小长×宽×高为：240mm×115mm×53mm，标砖为多孔粘土材质。

3.根据权利要求1所述的一种用于农村污水预处理的排水明渠，其特征在于：侧边二氧化钛水浆抹面（1）的材料采用普通硅酸盐水泥、32.5级砂、水和德固赛P25纳米二氧化钛，按1:3:0.44:0.1的质量比混合而成。

4.根据权利要求1所述的一种用于农村污水预处理的排水明渠，其特征在于：底部二氧化钛水浆抹面（6）的材料采用普通硅酸盐水泥、32.5级砂、水及德固赛P25纳米二氧化钛，按1:3:0.44:0.2的质量比混合而成。

5.根据权利要求1或3或4所述的一种用于农村污水预处理的排水明渠，其特征在于：侧边二氧化钛水浆抹面（1）和底部二氧化钛水浆抹面（6）均具有凸表面，以此增强水流扰动，增加污水与抹面的接触面。

6.根据权利要求1所述的一种用于农村污水预处理的排水明渠，其特征在于：侧边二氧化钛水浆抹面（1）由渠顶至渠底呈一定的倾角α，倾角α的范围值为：0°≦α≦30°，侧边二氧化钛水浆抹面（1）的侧面与地面的连接处设计成弧形，以此增加与自然光的接触面积。

7.根据权利要求1或6所述的一种用于农村污水预处理的排水明渠，其特征在于：侧边二氧化钛水浆抹面（1）由渠顶至渠底呈一定的倾角α，倾角α的范围值为：α=30°。