申請日2013.08.30
公開(公告)日2014.02.26
IPC分類號C02F3/32
摘要
一種處理村落面源污水的復(fù)合生態(tài)溝渠，包括格柵、沉淀調(diào)節(jié)池、單元式生態(tài)溝渠、植物柵籬和回用裝置，所述單元式生態(tài)溝渠包括生態(tài)溝渠單元⑴和濕地溝渠單元⑵，兩種單元交替設(shè)置，生態(tài)溝渠單元⑴和濕地溝渠單元⑵的出水處均設(shè)有攔截跌水壩⑶，所述攔截跌水壩⑶上端設(shè)有三角溢流堰，下端開設(shè)出水口并設(shè)置控水閥⑺。其優(yōu)點是：本實用新型通過引入潛流式濕地溝渠單元、氮磷攔截箱、跌水溢流壩和植物柵籬等形成復(fù)合生態(tài)溝渠系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，可穩(wěn)定去除COD，提高氮磷污染物的去除率，并且防止二次污染。
權(quán)利要求書
1.一種處理村落面源污水的復(fù)合生態(tài)溝渠，包括格柵、沉淀調(diào)節(jié)池、單元式生態(tài)溝渠、植物柵籬和回用裝置，其特征在于：所述單元式生態(tài)溝渠包括生態(tài)溝渠單元⑴和濕地溝渠單元⑵，兩種單元交替設(shè)置，生態(tài)溝渠單元⑴和濕地溝渠單元⑵的出水處均設(shè)有攔截跌水壩⑶，所述攔截跌水壩⑶上端設(shè)有三角溢流堰，下端開設(shè)出水口并設(shè)置控水閥⑺。
2.如權(quán)利要求1所述的處理村落面源污水的復(fù)合生態(tài)溝渠，其特征在于：所述生態(tài)溝渠單元⑴，其邊壁和池底種植有濕生挺水植物⑼，在渠底每隔1-3m錯雜布設(shè)氮磷攔截箱⑻。
3.如權(quán)利要求2所述的處理村落面源污水的復(fù)合生態(tài)溝渠，其特征在于：所述氮磷攔截箱⑻內(nèi)部填有鋼渣，外表面為塑料或金屬土工格網(wǎng)。
4.如權(quán)利要求1所述的處理村落面源污水的復(fù)合生態(tài)溝渠，其特征在于：所述濕地溝渠單元⑵，包括多層生態(tài)濾料⑸，生態(tài)濾料⑸上表面種植有濕地植物⑷;所述生態(tài)濾料⑸的各層濾料按照從上至下粒徑逐漸減小的順序設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1所述的處理村落面源污水的復(fù)合生態(tài)溝渠，其特征在于：所述單元式生態(tài)溝渠左右兩側(cè)設(shè)有植物柵籬，植物柵籬包括卵石帶⑽、濕生草本挺水植物⑾和濕地喬灌木⑿，所述卵石帶⑽具有3-10%的坡度，卵石帶⑽向外2米范圍內(nèi)密植濕生草本挺水植物⑾和濕地喬灌木⑿。
說明書
一種處理村落面源污水的復(fù)合生態(tài)溝渠
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及農(nóng)業(yè)水土工程和污水處理領(lǐng)域，具體的說是一種處理村落面源污水的復(fù)合生態(tài)溝渠。
背景技術(shù)
面源污水其具有面源污染的典型特點，即“排放分散、總量巨大、情況復(fù)雜”。從“十一五”階段開始，我國投入大量財力人力展開對面源污水控制的研究和試點，在滇池、太湖、巢湖和北京地區(qū)建立起數(shù)個大型示范工程并獲得大量經(jīng)驗和結(jié)論。在大量的研究和試點中，面源污水收集技術(shù)主要包括硬化溝渠、生態(tài)草溝和其他溝渠管路;面源污水處理工藝則包括生態(tài)塘、人工濕地、土地滲濾、生態(tài)滴濾和生態(tài)溝渠等;氮磷攔截方面則擴(kuò)展出生態(tài)透水壩和前置庫等技術(shù)。這些技術(shù)共同構(gòu)成了我國的面源污水控制技術(shù)體系。
在集中面源污水處理技術(shù)中，生態(tài)塘和人工濕地處理效率較高但占地面積較大且氮磷攔截能力不突出，造價相對較高;土地滲濾技術(shù)處理能力較強(qiáng)，氮磷攔截效果效果出色但是卻受到堵塞和壽命較短的困擾;生物滴濾效果優(yōu)良但是建設(shè)耗資大、運(yùn)行費(fèi)用高，性價比較低而不適宜推廣;生態(tài)溝渠和其他技術(shù)相比，具有較高的處理效率和較小的占地面積、低廉的造價，還兼具水利和生態(tài)景觀價值，最重要的是生態(tài)溝渠改進(jìn)前景和拓展性良好，近年來得到深入的研究和發(fā)展。
目前我國已經(jīng)有大量新建的和經(jīng)改造而成的生態(tài)溝渠，這些生態(tài)溝渠在面源污水?dāng)r截處理中起到了巨大的作用，但是在實際使用中發(fā)現(xiàn)了如下問題：
(1)普通生態(tài)溝渠對COD的去除率可以達(dá)到75%以上，但是處理效率不穩(wěn)定，溫度和水量對處理效率的影響很大，當(dāng)溫度較低時生化和吸附去除效率普遍不足50%，而當(dāng)暴雨、洪水來臨時則幾乎無法處理污水;
(2)普通生態(tài)溝渠對氮磷污染物去除效率不高，普通生態(tài)溝渠主要依靠渠內(nèi)的挺水植物和底泥微生物圈對氮磷污染物進(jìn)行吸附和吸收，由于植物量、接觸面積、反應(yīng)效率和停留時間的限制，總氮(TN)、總磷(TP)去除率一般維持在75%和60%左右，而且在系統(tǒng)吸附飽和之后處理效率還會逐漸下降;
(3)生態(tài)溝渠中生長的植物在吸收了大量氮磷污染物后沒有得到有效的處置，在冬季或者暴雨時會將吸收的污染物以淋溶或異化的形式反釋進(jìn)入水體，造成二次污染。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種穩(wěn)定去除COD、提高氮磷污染物的去除率并且防止二次污染的處理村落面源污水的復(fù)合生態(tài)溝渠。
一種處理村落面源污水的復(fù)合生態(tài)溝渠，包括格柵、沉淀調(diào)節(jié)池、單元式生態(tài)溝渠、植物柵籬和回用裝置，所述單元式生態(tài)溝渠包括生態(tài)溝渠單元1和濕地溝渠單元2，兩種單元交替設(shè)置，生態(tài)溝渠單元1和濕地溝渠單元2的出水處均設(shè)有攔截跌水壩3，所述攔截跌水壩3上端設(shè)有三角溢流堰，下端開設(shè)出水口并設(shè)置控水閥7。
所述生態(tài)溝渠單元1，其邊壁和池底種植有濕生挺水植物9，在渠底每隔1-3m錯雜布設(shè)氮磷攔截箱8。
所述氮磷攔截箱8內(nèi)部填有鋼渣，外表面為塑料或金屬土工格網(wǎng)。
所述濕地溝渠單元2，包括多層生態(tài)濾料5，生態(tài)濾料5上表面種植有濕地植物4;所述生態(tài)濾料5的各層濾料按照從上至下粒徑逐漸減小的順序設(shè)置。
所述單元式生態(tài)溝渠左右兩側(cè)設(shè)有植物柵籬，植物柵籬包括卵石帶10、濕生草本挺水植物11和濕地喬灌木12，所述卵石帶10具有3-10%的坡度，卵石帶10向外2米范圍內(nèi)密植濕生草本挺水植物11和濕地喬灌木12。
所述濕生挺水植物9和濕生草本挺水植物11，包括但不限于蘆葦、香蒲、水菖蒲、美人蕉。
所述濕地喬灌木12，包括但不限于蒲棒、木槿、鳳尾蘭、紫藤。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的：污水依次交替經(jīng)過單元式生態(tài)溝渠中的生態(tài)溝渠單元和濕地溝渠單元，在這一過程中完成對污水主要污染物的去除。
污水在生態(tài)溝渠單元中呈現(xiàn)滿流狀態(tài)，由于溝渠水平構(gòu)筑無落差和氮磷攔截箱、渠底挺水植物的攔擋和黏滯作用，污水在該單元內(nèi)流速緩慢而均勻。通過沉淀作用，污水中的懸浮顆粒物(SS)進(jìn)一步攜帶顆粒有機(jī)污染物沉淀、凝聚在渠底和側(cè)壁的挺水植物群落和底泥上。底泥中和水中的的活性菌膠團(tuán)、水棲微生物通過較大的比表面積吸附有機(jī)污染物并在好氧環(huán)境下通過新陳代謝將有機(jī)污染物吸收、轉(zhuǎn)化、同化為生物質(zhì)完成對生化需氧量(BOD)的去除;而挺水植物和依附其生長的根際生物圈則通過根系吸附、協(xié)同作用吸附水中的含氮污染物和部分含磷污染物，并分別通過硝化反應(yīng)、反硝化反應(yīng)、吸磷釋磷反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂陀袡C(jī)磷完成去除;水中的氮磷攔截箱內(nèi)部填充鋼渣，首先通過鋼渣的多孔結(jié)構(gòu)吸附污水中的小顆粒污染物，再通過鋼渣中大量的氧化鈣(CaO)、氧化鋁(Al2O3)和氧化鐵(Fe2O3)等活性成分快速與污水中的無極磷形成羥基磷酸鈣等穩(wěn)定的磷化物并沉積于鋼渣表面，僅需15min即可完成強(qiáng)化除磷的化學(xué)過程，在鋼渣吸附飽和后，攔截箱仍舊保有較大的比表面積和多孔結(jié)構(gòu)，仍可作為生物濾料通過微生物附著完成污水黏滯和處理，同時表面沉積大量磷化物有助于生物穩(wěn)定生長和繁盛。該單元出水通過溢流跌水壩進(jìn)入濕地溝渠單元。
污水在跌水進(jìn)入濕地溝渠單元前通過形成水幕和沖擊鼓泡完成復(fù)氧過程，隨后直接淋入生態(tài)濾料中。污水在生態(tài)濾料層中呈現(xiàn)水平、垂直復(fù)合潛流態(tài)。首先通過各層生態(tài)濾料的阻截和篩除作用分別攔截不同粒徑的有機(jī)污染物顆粒，再由濾料和濾料中附生的微生物吸附并通過微生物新陳代謝將其轉(zhuǎn)化去除。在這一過程中，濾料表面的濕地植物群落一方面可以通過發(fā)達(dá)的根系強(qiáng)化復(fù)氧和擴(kuò)大濕地總生物量，另一方面根系生物圈可以完成對氮磷污染物的吸附、吸收、轉(zhuǎn)化并補(bǔ)充深層濾料中的生物量，使得該單元形成“挺水植物-微型水棲動物-微生物群落”的完善生態(tài)圈。該單元出水由溢流跌水壩下端的出水口處水，進(jìn)入下一單元。
本實用新型處理村落面源污水的復(fù)合生態(tài)溝渠的優(yōu)點是：本發(fā)明通過引入潛流式濕地溝渠單元、氮磷攔截箱、跌水溢流壩和植物柵籬等形成復(fù)合生態(tài)溝渠系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷;
交替式設(shè)置普通生態(tài)溝渠單元和濕地溝渠單元，不僅可以通過調(diào)節(jié)不同單元出水方式強(qiáng)化系統(tǒng)對水質(zhì)水量沖擊的適應(yīng)性，而且保證污水通過兩個相鄰單元時，依次處于好氧和貧氧的狀態(tài)，這種氧含量的交替變化有利于氮磷污染物的脫除。同時通過跌水和植物根系的復(fù)氧和普通生態(tài)溝渠單元的沉淀作用，保證復(fù)合生態(tài)溝渠單元不易堵塞，降低系統(tǒng)故障率。同時，兩個單元構(gòu)筑形態(tài)相同，可以根據(jù)季節(jié)、溫度、水量水質(zhì)的變化自由更換各種單元配置以達(dá)到最佳處理效果;
植物柵籬沿生態(tài)溝渠建設(shè)，卵石帶和密植植物帶緊鄰生態(tài)溝渠設(shè)置，一方面充當(dāng)生態(tài)護(hù)坡保護(hù)生態(tài)溝渠，同時當(dāng)生態(tài)溝渠水量滿溢或洪水到來時，植物柵籬可以與生態(tài)溝渠形成濕地緩沖帶，固土防洪并阻止污水外流造成二次污染;而在暴雨時，植物柵籬不僅可以通過卵石帶和植物根系莖葉的攔阻作用避免暴雨夾帶異物進(jìn)入溝渠造成堵塞或污染，也可以均勻緩沖暴雨水量，保護(hù)生態(tài)溝渠系統(tǒng)。植物柵籬和生態(tài)溝渠單元組成的伴生系統(tǒng)可以形成較為高等的生態(tài)群落，強(qiáng)化污水處理的同時還可以形成良好的沿岸生態(tài)景觀，調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)厮翚夂颉?/P>
