申請(qǐng)日2013.10.08

　　公開(公告)日2013.12.25

　　IPC分類號(hào)C02F9/14; E02B13/00; E02B11/00

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種適用于農(nóng)村雨污混合污水處理的生態(tài)滯留溝渠系統(tǒng)，包括緩沖段、截污段以及強(qiáng)化區(qū)，緩沖段包括第一溝渠以及設(shè)置在第一溝渠中的V形擋板，第一溝渠分為第一段和至少一個(gè)第二段，在第一段溝底的前部鋪設(shè)有粒徑為3-8cm大礫石，在第一段溝底的后部和第二段溝底的前部鋪設(shè)有粒徑為1-3cm的中礫石，在第二段溝底的后部鋪設(shè)有0.2-1cm的小礫石;截污段包括第二溝渠以及設(shè)置在第二溝渠內(nèi)的涵洞，在第二溝渠的溝底鋪設(shè)有兩層礫石;強(qiáng)化區(qū)包括一蓄水池，該蓄水池從下至上依次為粗礫石層、細(xì)礫石層以及土壤層，本發(fā)明徹底解決環(huán)境衛(wèi)生狀況，既保證污染物去除效率，同時(shí)也要防止和解決渠道長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)生沖刷和堵塞的問題，使系統(tǒng)具有較好的排水去污能力。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種適用于農(nóng)村雨污混合污水處理的生態(tài)滯留溝渠系統(tǒng)，其特征在于：包括緩沖段、截污段以及強(qiáng)化區(qū)，

　　所述的緩沖段包括第一溝渠以及設(shè)置在第一溝渠中的V形擋板，所述V形擋板的兩邊與第一溝渠的溝壁連接，在V形擋板的中間形成水流通道，所述第一溝渠分為第一段和至少一個(gè)第二段，在所述第一溝渠的溝壁上設(shè)置有土工格柵和土工布，在第一段溝底的前部鋪設(shè)有粒徑為3-8cm大礫石，在第一段溝底的后部鋪設(shè)有粒徑為1-3cm的中礫石，在第二段溝底的前部鋪設(shè)有1-3cm的中礫石，在第二段溝底的后部鋪設(shè)有0.2-1cm的小礫石;

　　所述的截污段包括第二溝渠以及設(shè)置在第二溝渠內(nèi)的涵洞，所述的第二溝渠與第一溝渠相連，在第二溝渠的溝壁上也設(shè)置有土工格柵和土工布，在第二溝渠的溝底鋪設(shè)有兩層礫石，其中底層的厚度為10-20cm，上層的厚度為10-20cm，底層為粒徑0.4-0.8cm的細(xì)礫石，上層為粒徑1.6-3.2cm的粗礫石;

　　所述強(qiáng)化區(qū)包括一蓄水池，所述的第二溝渠連接至該蓄水池，該蓄水池從下至上依次為粗礫石層、細(xì)礫石層以及土壤層，其中，粗礫石層礫石粒徑為1.6-3.2cm，粗礫石層厚度為20-40cm;細(xì)礫石層礫石粒徑為0.4-0.8cm，細(xì)礫石層厚度為20-40cm;土壤層厚度為0-15cm，在所述的粗礫石層內(nèi)設(shè)置有穿孔出水管，在蓄水池的上端設(shè)置有溢流槽，在蓄水池底部和細(xì)礫石層上部設(shè)置有土工布。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于農(nóng)村雨污混合污水處理的生態(tài)滯留溝渠系統(tǒng)，其特征在于：所述V形擋板的間距為1-5米，V形擋板的兩支上頂面寬度均為10-20cm，V形擋板上端低于田埂0.15-0.2米。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于農(nóng)村雨污混合污水處理的生態(tài)滯留溝渠系統(tǒng)，其特征在于：所述涵洞的間距為30-50米。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于農(nóng)村雨污混合污水處理的生態(tài)滯留溝渠系統(tǒng)，其特征在于：所述緩沖段的長(zhǎng)度為20-200米，所述的截污段長(zhǎng)度為100-500米，所述蓄水池直徑為5-20米，第一溝渠的上頂寬為1-5米，第二溝渠的上頂寬為1-5米。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于農(nóng)村雨污混合污水處理的生態(tài)滯留溝渠系統(tǒng)，其特征在于：所述緩沖段的長(zhǎng)度為20-40米，所述的截污段長(zhǎng)度為100-180米，所述蓄水池直徑為5-8米，第一溝渠的上頂寬為1-1.5米，第二溝渠的上頂寬為1-1.5米。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于農(nóng)村雨污混合污水處理的生態(tài)滯留溝渠系統(tǒng)，其特征在于：所述緩沖段的長(zhǎng)度為40-100米，所述的截污段長(zhǎng)度為180-300米，所述蓄水池直徑為8-15米，第一溝渠的上頂寬為1.2-2.5米，第二溝渠的上頂寬為1.2-2.5米。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于農(nóng)村雨污混合污水處理的生態(tài)滯留溝渠系統(tǒng)，其特征在于：所述緩沖段的長(zhǎng)度為100-200米，所述的截污段長(zhǎng)度為300-500米，所述蓄水池直徑為15-20米，第一溝渠的上頂寬為2.5-5米，第二溝渠的上頂寬為2.5-5米。

　　說明書

　　一種適用于農(nóng)村雨污混合污水處理的生態(tài)滯留溝渠系統(tǒng)

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及雨污處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種雨污混合污水處理的生態(tài)滯留渠溝改進(jìn)。

　　背景技術(shù)

　　溝渠作為農(nóng)田的毛細(xì)管，也是農(nóng)田與水體之間的一個(gè)過渡帶，已成為新農(nóng)村建設(shè)的重點(diǎn)任務(wù)，目前農(nóng)田溝渠基本都是土溝形式，多因沖刷的泥土和枯萎的植物堆積而淤塞，人們的普遍觀念就是將溝渠建造成硬質(zhì)駁岸形式(水泥漿砌石塊)。雖然這種做法有其整潔性和便于清理的特點(diǎn)，但是鄉(xiāng)村溝渠排水量較少、流速緩，在硬質(zhì)水陸交界面常常造成藻類過度繁殖、蚊蟲滋生、臭氣熏天，完全忽視了對(duì)自然環(huán)境的影響，也沒能充分發(fā)揮溝渠的自凈功能，尋求一種整潔美觀，又能充分發(fā)揮溝渠自凈功能從而降解污染物的生態(tài)溝渠，是解決農(nóng)田徑流面源污染，創(chuàng)造良好的農(nóng)田生活環(huán)境的關(guān)鍵。

　　生態(tài)溝渠的發(fā)明和構(gòu)建可以很好的解決人、地、自然環(huán)境三者之間的矛盾，但由于農(nóng)業(yè)徑流面源污染區(qū)域的差異性和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不同，很難將生態(tài)溝渠的發(fā)明做到適應(yīng)不同農(nóng)業(yè)耕作區(qū)。ZL201220093602.2公開了一種原位處理農(nóng)村生活污水的梯級(jí)生態(tài)滯留溝渠，其將農(nóng)村生活污水集收集和處理于一體，生活污水依次經(jīng)過化糞池、格柵后經(jīng)過梯級(jí)生態(tài)滯留溝渠系統(tǒng)凈化處理后可排放或回用，梯級(jí)生態(tài)滯留溝渠系統(tǒng)主要包括防滲層、填料、植物和復(fù)合生態(tài)基，溝渠充分利用碎石填料、復(fù)合生態(tài)基、水生植物及微生物的綜合作用，強(qiáng)化農(nóng)村生活污水的生態(tài)凈化過程，達(dá)到有效去除水中污染物的目的。CN202610035U公開了一種氮磷攔截治理農(nóng)業(yè)污染的生態(tài)溝渠，其包括生態(tài)溝渠、竹制浮床和漁網(wǎng)層。竹制浮床為毛竹編織成的網(wǎng)口狀結(jié)構(gòu)，漁網(wǎng)層位于竹制浮床下方。其以水生植物的種植為核心，構(gòu)建生態(tài)溝渠，從而有效處理農(nóng)業(yè)非點(diǎn)污染源，進(jìn)而達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。這些發(fā)明雖在一定程度上能達(dá)到水質(zhì)凈化的目的，但其不能很好的結(jié)合農(nóng)村現(xiàn)有的土地現(xiàn)狀(居住密集度相對(duì)較低，產(chǎn)污量少)、徑流量(雨日和非雨日徑流量波動(dòng)較大)等合理調(diào)整規(guī)模，生活污水往往在前60米左右就因下滲和蒸發(fā)而斷流，具體運(yùn)行可行性不高，也不利于溝渠原貌修復(fù)和重建，運(yùn)行和管理成本較高。

　　我國(guó)大部分地區(qū)9月至次年5月月降雨量在60mm以下，期間降雨強(qiáng)度用降雨等級(jí)來進(jìn)行劃分基本都屬于小到中雨，農(nóng)田處于空閑和小麥生長(zhǎng)期，溝渠保持干濕交替輸水狀態(tài)(下雨期間輸水)，溝渠內(nèi)部?jī)?chǔ)水深度小于0.3米，流速小于6.8cm/s。此外在6月至8月，我國(guó)大部分地區(qū)(中東部地區(qū)較顯著)月降雨量基本都在60-300mm范圍內(nèi)，期間降雨強(qiáng)度用降雨等級(jí)來進(jìn)行劃分基本都屬于中雨以上，大到暴雨居多。農(nóng)田處于水稻生長(zhǎng)期，溝渠保持滿水狀態(tài)，常規(guī)0.5米深的溝渠儲(chǔ)水深度為0.2-0.4米，除大降雨及灌溉期間(排水泄洪5-10天/月)流速變化幅度很大，其他時(shí)間溝渠內(nèi)部水流表觀上基本處于靜止?fàn)顟B(tài)。

　　農(nóng)村生活污水主要產(chǎn)生于居民生活過程中糞便及其沖洗水、洗浴污水和廚房污水等。在新農(nóng)村建設(shè)中，農(nóng)村生活污水主要通過小規(guī)模的無/微動(dòng)力處理站或濕地處理，但往往因入戶改造難、進(jìn)水水量小、運(yùn)行費(fèi)用高等因素停止運(yùn)行或僅僅只是面子工程。農(nóng)村污水單獨(dú)處理難，歸納起來主要有以下幾個(gè)原因：(1)污水成分日益復(fù)雜，各種污染成分濃度較低，波動(dòng)性很大，難以正確評(píng)估生活污水的污染負(fù)荷及其晝夜、季節(jié)性變化;(2)人口少，用水量標(biāo)準(zhǔn)較低，污水處理規(guī)模小，造成工程建設(shè)費(fèi)及運(yùn)行費(fèi)用過高;(3)污水處理工藝與技術(shù)的選擇，受到當(dāng)?shù)厣鐣?huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的制約和地方保護(hù)主義或其他人文因素的抵制;(4)當(dāng)?shù)刈匀慌c生態(tài)條件(氣溫、降水、風(fēng)向和土壤等)對(duì)所選擇的處理工藝與處理技術(shù)有負(fù)面影響，使其不能正常發(fā)揮效力;(5)維護(hù)管理技術(shù)人員及運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重缺乏。

　　申請(qǐng)人在宜興市高塍鎮(zhèn)塍西村、梅家瀆村，大塍鎮(zhèn)茭瀆村、蘇陽(yáng)村，大浦鎮(zhèn)浦北村，無錫市漕橋鎮(zhèn)陳家塘村等幾十個(gè)村通過9個(gè)月的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的農(nóng)村多以3到8戶為一個(gè)聚集點(diǎn)，周圍環(huán)繞農(nóng)田，分布在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水系空隙中，98%以上的分散農(nóng)戶居民生活污水未接管，而是直接陰溝排放或通過化糞池后再排放，沿河居住農(nóng)戶大多直接排放入河。而農(nóng)村雨水則并未統(tǒng)一收集處理，除蓄水塘，也未設(shè)置任何其他雨水回用設(shè)施。非降雨期間，雨污合流溝渠進(jìn)水量較少，且以生活污水為主，有機(jī)物濃度較高，總氮(TN)進(jìn)水濃度基本在7-20mg/L范圍內(nèi)，總磷(TP)進(jìn)水濃度基本在2-4mg/L范圍內(nèi)，而降雨日，因雨量而進(jìn)水量波動(dòng)較大，由于徑流雨水的匯入，顆粒態(tài)物質(zhì)濃度增加，其他污染物濃度因稀釋而降低，TN進(jìn)水濃度基本在3-10mg/L范圍內(nèi)，TP進(jìn)水濃度基本在0.8-3mg/L范圍內(nèi)。 在農(nóng)村實(shí)施雨污合流體系，既能充分利用農(nóng)村現(xiàn)有的溝渠閑置土地，又能對(duì)雨污水進(jìn)行有效的處理，是農(nóng)村水環(huán)境建設(shè)中即經(jīng)濟(jì)又合理的方案。綜上所述，利用滯留溝渠系統(tǒng)，在溝渠原位基礎(chǔ)上充分發(fā)揮其自凈功能，綜合處理農(nóng)村雨污合流水體，將在農(nóng)村水環(huán)境治理、出水回用等技術(shù)方面發(fā)揮重要的作用。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種結(jié)合農(nóng)村雨污特點(diǎn)，在現(xiàn)有溝渠的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)從而對(duì)雨污同時(shí)進(jìn)行凈化處理的生態(tài)滯留溝渠系統(tǒng)。

　　為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

　　一種適用于農(nóng)村雨污混合污水處理的生態(tài)滯留溝渠系統(tǒng)，其特征在于：包括緩沖段、截污段以及強(qiáng)化區(qū)，

　　所述的緩沖段包括第一溝渠以及設(shè)置在第一溝渠中的V形擋板，所述V形擋板的兩邊與第一溝渠的溝壁連接，在V形擋板的中間形成水流通道，所述第一溝渠分為第一段和至少一個(gè)第二段，在所述第一溝渠的溝壁上設(shè)置有土工格柵和土工布，在第一段溝底的前部鋪設(shè)有粒徑為3-8cm大礫石，在第一段溝底的后部鋪設(shè)有粒徑為1-3cm的中礫石，在第二段溝底的前部鋪設(shè)有1-3cm的中礫石，在第二段溝底的后部鋪設(shè)有0.2-1cm的小礫石;

　　所述的截污段包括第二溝渠以及設(shè)置在第二溝渠內(nèi)的涵洞，所述的第二溝渠與第一溝渠相連，在第二溝渠的溝壁上也設(shè)置有土工格柵和土工布，在第二溝渠的溝底鋪設(shè)有兩層礫石，其中底層的厚度為10-20cm，上層的厚度為10-20cm，底層為粒徑0.4-0.8cm的細(xì)礫石，上層為粒徑1.6-3.2cm的粗礫石;

　　所述強(qiáng)化區(qū)包括一蓄水池，所述的第二溝渠連接至該蓄水池，該蓄水池從下至上依次為粗礫石層、細(xì)礫石層以及土壤層其中，粗礫石層礫石粒徑為1.6-3.2cm，粗礫石層厚度為20-40cm;細(xì)礫石層礫石粒徑為0.4-0.8cm，細(xì)礫石層厚度為20-40cm;土壤層厚度為0-15cm，在所述的粗礫石層內(nèi)設(shè)置有穿孔出水管，在蓄水池的上端設(shè)置有溢流槽，在蓄水池底部和細(xì)礫石層上部設(shè)置有土工布。

　　所述V形擋板的間距為1-5米，V形擋板的兩支上頂面寬度均為10-20cm，V形擋板上端低于田埂0.15-0.2米。

　　所述涵洞的間距為30-50米。

　　所述緩沖段的長(zhǎng)度為20-200米，所述的截污段長(zhǎng)度為100-500米，所述蓄水池直徑為5-20米，第一溝渠的上頂寬為1-5米，第二溝渠的上頂寬為1-5米。

　　所述緩沖段的長(zhǎng)度為20-40米，所述的截污段長(zhǎng)度為100-180米，所述蓄水池直徑為5-8米，第一溝渠的上頂寬為1-1.5米，第二溝渠的上頂寬為1-1.5米。

　　所述緩沖段的長(zhǎng)度為40-100米，所述的截污段長(zhǎng)度為180-300米，所述蓄水池直徑為8-15米，第一溝渠的上頂寬為1.2-2.5米，第二溝渠的上頂寬為1.2-2.5米。

　　所述緩沖段的長(zhǎng)度為100-200米，所述的截污段長(zhǎng)度為300-500米，所述蓄水池直徑為15-20米，第一溝渠的上頂寬為2.5-5米，第二溝渠的上頂寬為2.5-5米。

　　本發(fā)明生態(tài)滯留系統(tǒng)以廉價(jià)、取材方便的礫石為截留過濾介質(zhì)，由土工格柵、土工布和擋板等輔助材料結(jié)合構(gòu)成。礫石填料具有較大的比表面積，對(duì)污染物的吸附性能較好，同時(shí)，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，礫石填料表面富集微生物形成生物膜，可有效提高污染物的去除率。緩沖段的V形擋板形成跌落曝氧，使水流在跌落過程中與空氣接觸充氧，強(qiáng)化微生物去除污染物的效能。植物根系從水流中吸取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)加以吸收和利用，降低N、P濃度，植物通過光合作用和莖稈的運(yùn)輸，將氧輸送至根部，在根部周圍形成好氧區(qū)，在根部較少或達(dá)不到的地方和礫石底層形成兼性厭氧和厭氧區(qū)，有利于硝化和反硝化的進(jìn)行，從而達(dá)到脫氮除磷的目的。其在農(nóng)田溝渠原位的基礎(chǔ)上，發(fā)揮了溝渠排灌水和濕地的雙重功效，對(duì)農(nóng)業(yè)徑流面源污染中的氮、磷等物質(zhì)進(jìn)行攔截、吸附、沉積、轉(zhuǎn)化及吸收利用，從而對(duì)農(nóng)田流失的養(yǎng)分進(jìn)行有效攔截，達(dá)到控制養(yǎng)分流失，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分再利用，減輕水體污染的目的。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是：

　　(1)針對(duì)農(nóng)村徑流雨水水質(zhì)、水量波動(dòng)皆較大的特征，設(shè)計(jì)一種適應(yīng)這種波動(dòng)特征的滯留系統(tǒng)，其不僅滿足了防沖刷的要求，也達(dá)到了脫氮除磷的效果。

　　(2)溝渠系統(tǒng)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)鋪設(shè)方式和材料增加了系統(tǒng)微生物量，尤其是硝化和反硝化菌群的滋生量，使得脫氮效果更加明顯。

　　(3)本發(fā)明將村莊排水渠(尤其是農(nóng)田溝渠通往河流水體的過渡段)改造為生態(tài)滯留系統(tǒng)，徹底解決環(huán)境衛(wèi)生狀況，既保證污染物去除效率，同時(shí)也要防 止和解決渠道長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)生沖刷和堵塞的問題，使系統(tǒng)具有較好的排水去污能力。

　　(4)本發(fā)明根據(jù)農(nóng)田面積及周邊住戶的多少，合理配置生態(tài)系統(tǒng)中緩沖段、截污段以及強(qiáng)化區(qū)的長(zhǎng)度及大小，從而在最小造價(jià)下達(dá)到最優(yōu)化的溝渠系統(tǒng)利用率。