農(nóng)村無序排放污水的收集處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種收集處理村落無序排放污水及初期徑流的裝置和方法，特別適用于下墊面因素復(fù)雜的村落的初期降雨徑流的收集和處理，防止初期雨水中的氮、磷隨徑流大量向水體迀移，加劇水體富營養(yǎng)化。屬于環(huán)境污染治理領(lǐng)域。
[0002]研宄背景
隨著城鎮(zhèn)污水和工業(yè)點源的有效治理，農(nóng)村生活和農(nóng)田徑流造成的污染形勢逐漸凸顯。農(nóng)村居民點下墊面因素復(fù)雜，不僅有自留地、草地、旱地與林地等透水地，還有道路、屋面、水泥庭院等不可透水地，兼有農(nóng)村與城鎮(zhèn)的特點；農(nóng)村居住區(qū)內(nèi)，垃圾隨地丟棄、各類雜排水隨意潑灑、傳統(tǒng)型家庭養(yǎng)殖的畜禽糞便疏于管理，垃圾收集點產(chǎn)生滲濾液，均造成了污染物在地表的堆積與一定的匯流。當降雨事件發(fā)生時，降雨產(chǎn)生的徑流會運移面源污染，沖刷地表累積的污染物，快速產(chǎn)生高污染負荷，造成生活居住區(qū)氮、磷迀移，最終影響受納水體的水環(huán)境質(zhì)量。因此，需要研宄和開發(fā)適合于農(nóng)村地區(qū)無序排放污水與降雨初期地表徑流的攔截技術(shù)。
[0003]我國已有大量溝渠、濕地用于雨水徑流處理，但在實際運行中，多存在占地面積大、處理效率不高等問題。專利號CN102409718A公布一種收集處理河網(wǎng)區(qū)村落初期雨水的裝置和方法，采用溝渠、儲存池和邊坡漫流式人工濕地凈化徑流，但該系統(tǒng)需要泵等動力設(shè)備，且凈化效率不高。為此，本發(fā)明采用生態(tài)溝渠及人工強化硝化反硝化的濕地系統(tǒng)來提高凈化效率，且利用農(nóng)村地勢條件實現(xiàn)污水自然流動，減少能耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對農(nóng)村無序排放污水分散性、隨機性、隱蔽性、波動性等特點，提供一種適用于農(nóng)村地區(qū)的無序排放污水和初期徑流收集處理系統(tǒng)。
[0005]一種農(nóng)村無序排放污水的收集處理裝置，包括匯流所述污水的生態(tài)溝渠，其特征在于，還包括一對經(jīng)所述生態(tài)溝渠匯流的污水進行收集和沉淀的蓄水池，在所述蓄水池上端設(shè)置有溢流口 ；及一對經(jīng)所述溢流口溢流出的污水進行處理的人工濕地，該人工濕地包括好氧段和厭氧段，所述好氧段的底部高度和厭氧段的底部高度不同，且從與所述蓄水池連接的一端向另一端底部高度降低，在所述好氧段內(nèi)底部基體內(nèi)設(shè)置有水平導(dǎo)氣管，在所述水平導(dǎo)氣管上連接有多根與所述水平導(dǎo)氣管連通的豎向?qū)夤?，在所述底部基體上種植水生植物，在所述厭氧段設(shè)置有一密封膜。
[0006]所述的好氧段為兩段，在兩段好氧段之間設(shè)置一段所的厭氧段。
[0007]生態(tài)溝渠末端與蓄水池相接處設(shè)置擋板。
[0008]所述蓄水池建于地下，頂部設(shè)置蓋板；蓄水池進水口位于頂部，在所述溢流口安裝控制流量的閥門，出水自流至人工濕地。
[0009]人工濕地每段前端設(shè)置花墻布水，花墻內(nèi)添置礫石，后端設(shè)集水區(qū)。
[0010]所述生態(tài)溝渠和人工濕地的底部基質(zhì)包括煤渣、礫石以及粗砂。
[0011]濕地底部填充煤渣、礫石、粗砂等基質(zhì)中的一種或幾種，好氧段鋪設(shè)PVC穿孔管，下層埋設(shè)在濕地基質(zhì)中，豎向的PVC穿孔管與大氣接觸，上部種植水生蔬菜；厭氧段由塑料膜包裹基質(zhì)形成，上部不種植物。
[0012]本發(fā)明針對無序排放污水的特點設(shè)置的降雨初期徑流攔截系統(tǒng)，采用生態(tài)溝渠收集村落的無序排放污水和降雨初期地表徑流，利用植物和基質(zhì)材料對顆粒物進行初步攔截凈化，去除污水中大部分顆粒態(tài)污染物，增加停留時間；采用蓄水池削減洪峰流量，降低徑流對后續(xù)濕地的沖擊，同時進一步去除顆粒物；水生蔬菜型人工濕地通過鋪設(shè)通風管、塑料膜包裹基質(zhì)等措施形成“好氧-厭氧-好氧”段，改善濕地溶解氧狀況，從而強化硝化反硝化除氮過程，有效的降低污染物濃度，減少農(nóng)村入湖污染負荷；本發(fā)明裝置充分利用農(nóng)村地勢特點，實現(xiàn)自流，無需額外的動力裝置，所種植物為水生蔬菜，凈化水質(zhì)的同時兼具經(jīng)濟效益。
[0013]本發(fā)明由徑流收集和初級處理的生態(tài)溝渠、自動收集初期徑流的地下蓄水池和三段階梯式邊坡人工濕地三部分組成。降雨初期徑流通過生態(tài)溝渠收集、初步處理輸送，依靠溝渠與蓄水池連接處的擋板自動截留前9_的初期徑流進入地下蓄水池，低于擋板的初期雨水徑流被截留進入蓄水池。蓄水池滿后，溝渠的水面逐漸上升至擋板高度后，雨水溢流，通過引水溝渠排入附近水體。蓄水池設(shè)有自流口，雨水自流進入濕地，通過閥門控制流量，經(jīng)凈化后排入附近水體。水生蔬菜型人工濕地，利用河岸邊坡構(gòu)建好氧-厭氧-好氧三段階梯式人工濕地，每階濕地前端通過花墻均勻布水，濕地種植水生蔬菜，使攜帶的氮、磷和有機污染物質(zhì)被攔截、吸附、降解和吸收，氮、磷削減率達到60%的目標，蔬菜產(chǎn)生一定經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0014]圖1——本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2—一本發(fā)明的蓄水池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3—一本發(fā)明的人工濕地的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4一一本發(fā)明的人工濕地好氧段通風結(jié)構(gòu)剖面圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，收集和處理農(nóng)村無序排放污水和降雨初期徑流的裝置，包括生態(tài)溝渠1、蓄水池2和“好氧3-厭氧4-好氧5”三段式水生蔬菜型人工濕地單元，生態(tài)溝渠經(jīng)進水管與蓄水池連接。
[0016]如圖2所示，蓄水池2是對村內(nèi)原有坑塘等進行改建而成。優(yōu)選，蓄水池進水口 6位于頂部，底部設(shè)出水口 7，并安裝閥門控制流量，蓄水池內(nèi)水自流至濕地，出水進入濕地好氧段前端配水區(qū)8。濕地進水負荷約為0.3m3/m2.d，蓄水池建于地下，上部設(shè)置蓋板，不影響地面正常通行及使用。
[0017]如圖3所示，人工濕地“好氧-厭氧-好氧”三階依次建于河岸邊坡，底部填充基質(zhì)，好氧段鋪設(shè)PVC穿孔管，下層埋設(shè)在濕地基質(zhì)中，豎向的PVC穿孔管與大氣接觸，上部種植水生蔬菜；厭氧段由塑料膜包裹基質(zhì)形成，上部不種植物；每階濕地前端通過花墻10均勻布水，后端設(shè)置溢流口 11溢流至集水區(qū)9。如圖4所示，好氧段鋪設(shè)PVC穿孔管14，下層埋設(shè)在濕地基質(zhì)中，豎向的PVC穿孔管14與大氣接觸，上部種植水生蔬菜，夏季為空心菜、冬季為水芹。厭氧段不種植植物。
[0018]村落無序排放污水的生態(tài)攔截系統(tǒng)包括生態(tài)溝渠、蓄水池和“好氧3-厭氧4-好氧5”三段式水生蔬菜型人工濕地三個單元，各單元由進出水管依次連接，濕地內(nèi)部每段池體前端設(shè)置配水區(qū)8，通過花墻均勻布水10，后端集水區(qū)9設(shè)置溢流口 11，溢流至下段配水區(qū)，濕地末端出水溢流至集水區(qū)由出水管13排入附近水體。本發(fā)明充分利用農(nóng)村地形優(yōu)勢，對原有坑、塘、溝渠等進行改造，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)水流自然流動，通過改善濕地內(nèi)部溶解氧狀況，進一步提高生態(tài)攔截系統(tǒng)凈化效率。
[0019]生態(tài)溝渠是對村內(nèi)原有排水溝渠進行清理、疏通、改建并將溝渠兩側(cè)加固，渠底坡度為1/3000~1/2000，溝渠底部寬度10~30cm，溝渠深度30~55cm，溝底填充煤渣、礫石、粗砂等基質(zhì)中的一種或幾種，渠底、渠壁人工種植經(jīng)濟作物，連接蓄水池前20cm處設(shè)擋板，維持溝渠水位。
[0020]采用上述裝置收集處理村落無序排放污水和降雨初期徑流的方法為:村落降雨匯流至生態(tài)溝渠，生態(tài)溝渠經(jīng)植物、基質(zhì)、微生物系統(tǒng)初步作用，去除部分顆粒態(tài)物質(zhì)和氮磷，同時降低徑流流速，增加停留時間；水流至蓄水池后進一步沉淀，有效削減洪峰流量，水流經(jīng)底部自流口流入后續(xù)濕地。溝渠與蓄水池垂直相連，在連接處生態(tài)溝渠內(nèi)設(shè)置擋板，溝底與蓄水池池頂齊平，蓄水池水滿后，生態(tài)溝渠中的水面逐漸上升，通過擋板溢流出去，此時由于生態(tài)溝渠中的水與蓄水池中的水沒有對流擴散，蓄水池收集的是初期高污染物濃度的雨水。蓄水池中的水由底部出水口 7自流至濕地好氧段3，采用自然通風管增加好氧段溶解氧濃度，提高硝化作用強度，為后續(xù)反硝化提供充足氮源，同時有效降低進水中有機物濃度；出水經(jīng)集水區(qū)9溢流至厭氧段4，厭氧端由塑料膜包裹基質(zhì)形成厭氧環(huán)境，強化反硝化作用，充分去除水中硝態(tài)氮；后續(xù)好氧段5進一步去除水中有機物，出水通過溢流口 11匯于末端集水區(qū)9，至濕地末端由出水管13排入附近水體。人工濕地中的好氧/厭氧/好氧交替的環(huán)境有利于硝化作用和反硝化作用的進行，從而提高脫氮效率。
【主權(quán)項】
1.一種農(nóng)村無序排放污水的收集處理裝置，包括匯流所述污水的生態(tài)溝渠，其特征在于，還包括一對經(jīng)所述生態(tài)溝渠匯流的污水進行收集和沉淀的蓄水池，在所述蓄水池側(cè)面設(shè)置有溢流口 ；及一對經(jīng)所述溢流口溢流出的污水進行處理的人工濕地，該人工濕地包括好氧段和厭氧段，所述好氧段的底部高度和厭氧段的底部高度不同，且從與所述蓄水池連接的一端向另一端底部高度降低，在所述好氧段內(nèi)底部基體內(nèi)設(shè)置有水平導(dǎo)氣管，在所述水平導(dǎo)氣管上連接有多根與所述水平導(dǎo)氣管連通的豎向?qū)夤?，在所述底部基體上種植水生植物，在所述厭氧段設(shè)置有一密封膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收集處理裝置，其特征在于:所述的好氧段為兩段，在兩段好氧段之間設(shè)置一段所的厭氧段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收集處理裝置，其特征在于:生態(tài)溝渠末端與蓄水池相接處設(shè)置擋板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收集處理裝置，其特征在于:所述蓄水池建于地下，頂部設(shè)置蓋板；蓄水池進水口位于頂部，在所述溢流口安裝控制流量的閥門，出水自流至人工濕地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收集處理裝置，其特征在于:人工濕地每段前端設(shè)置花墻布水，花墻內(nèi)添置礫石，后端設(shè)集水區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收集處理裝置，其特征在于:所述生態(tài)溝渠和人工濕地的底部基質(zhì)包括煤渣、礫石以及粗砂。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種農(nóng)村無序排放污水的收集處理裝置，包括匯流所述污水的生態(tài)溝渠，還包括一對經(jīng)所述生態(tài)溝渠匯流的污水進行收集和沉淀的蓄水池，在所述蓄水池側(cè)面設(shè)置有溢流口；及一對經(jīng)所述溢流口溢流出的污水進行處理的人工濕地，該人工濕地包括好氧段和厭氧段，在所述好氧段內(nèi)底部基體內(nèi)設(shè)置有水平導(dǎo)氣管，在所述水平導(dǎo)氣管上連接有多根與所述水平導(dǎo)氣管連通的豎向?qū)夤?，在所述底部基體上種植水生植物，在所述厭氧段設(shè)置有一密封膜。本發(fā)明裝置通過強化硝化反硝化除氮過程，有效的降低污染物濃度，減少農(nóng)村入湖污染負荷，分利用農(nóng)村地勢特點，實現(xiàn)自流，無需額外的動力裝置，所種植物為水生蔬菜，凈化水質(zhì)的同時兼具經(jīng)濟效益。
【IPC分類】C02F3-32, C02F3-30, C02F9-14
【公開號】CN104773914
【申請?zhí)枴緾N201510150254
【發(fā)明人】李先寧, 劉秋菊, 吳磊, 呂錫武
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月1日