專利名稱：一種水網(wǎng)地區(qū)村鎮(zhèn)污水處理與水環(huán)境生態(tài)修復方法
技術領域：
本發(fā)明屬于污水處理技術領域，具體涉及村鎮(zhèn)污水處理與農村水環(huán)境生態(tài)修復。
背景技術：
江南水網(wǎng)地區(qū)，人們習慣上將不以通航功能為主、而與農業(yè)生產(chǎn)和百姓日常生活 息息相關的小河流(或人工小水渠)稱為“河浜”。由于近年來農村城市化水平提高，村鎮(zhèn) 經(jīng)濟迅速發(fā)展，村鎮(zhèn)工業(yè)、規(guī)模化高效農業(yè)和水廠養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，工業(yè)污水、生活廢水、養(yǎng) 殖業(yè)和農業(yè)排水量急劇增大，造成大量氮、磷、COD等污染物排入村鎮(zhèn)周邊河浜，使河浜受到 污染，例如河水變黑、發(fā)臭、水體嚴重營養(yǎng)化。由于河浜污染和淤積嚴重，多數(shù)河浜現(xiàn)已失 去原有功能，成為緩流納污河浜。我國南方村鎮(zhèn)一般均沿河浜兩岸建設，兩岸居民均將河浜作為生活用水的水塘， 家庭生活所產(chǎn)生污水就近排入河浜，因而使得村鎮(zhèn)污水收集管網(wǎng)和污水收集系統(tǒng)建造十分 困難，這也是造成水網(wǎng)地區(qū)村鎮(zhèn)污水處理難以實施的一大原因。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為解決水網(wǎng)地區(qū)村鎮(zhèn)污水處理與水環(huán)境生態(tài)破壞問題而提出的 一種以緩流納污河浜作為污水生物處理載體，集河浜污水處理、河浜生態(tài)護岸、抗旱灌溉、 防洪排澇于一體的村鎮(zhèn)污水處理與農村水環(huán)境生態(tài)修復新方法，在不建設村鎮(zhèn)污水收集管 網(wǎng)和污水收集系統(tǒng)的前提下治理農業(yè)及農田排水、養(yǎng)殖廢水、鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)排放尾水和生活污 水，使其達標或排放，減輕水體污染負荷，實現(xiàn)廢水回用。本發(fā)明采用的技術方案是將寬度B = 6m-14m緩流納污河浜分隔成長度為Rl = 40m-150m的水生植物凈化溝I段、長度為R2 = 15m-40m的河浜原位增氧段、長度為R3 = 10m-50m的人工水草載體生物膜系統(tǒng)段、長度為R4 = 20m-250m的水生植物凈化溝II段、長 度為R5 = 80m-200m的生態(tài)護岸和灌溉與排澇調水系統(tǒng)段和調節(jié)水閘段6個連續(xù)的不同區(qū) 段作為污水處理單元；然后在生態(tài)護岸和灌溉與排澇調水系統(tǒng)段的河浜岸邊水下部分設兩 排按300mmX300mm間距布置的圓木樁，將人工水草載體生物膜系統(tǒng)段中的人工水草載體 生物膜系統(tǒng)設置在河浜底部，使人工水草懸浮于河浜中，將穿孔曝氣管安裝在河浜底部并 且垂直于河浜流向，在水上部分種植護岸植被、柳樹或灌木；最后使污水首先進入水生植物 凈化溝I段，自流至河浜原位增氧段后流入人工水草載體生物膜系統(tǒng)段，再進入水生植物 凈化溝II段及生態(tài)護岸和灌溉與排澇調水系統(tǒng)段，經(jīng)調節(jié)水間段的水間后溢流排放或作 為生態(tài)用水回用。本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明通過對原有廢棄緩流納污河浜進行改造，將其變成村鎮(zhèn)污水處理設施， 實現(xiàn)了污水處理與村鎮(zhèn)水環(huán)境生態(tài)修復，節(jié)約土地資源，回用的廢水可用于養(yǎng)殖和灌溉。2、本發(fā)明將包括農業(yè)及農田排水、養(yǎng)殖廢水、鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)排放尾水和生活污水在內 總計重污染河浜污水的CODct從271. Omg/L降至27. 3mg/L,總磷從4. 3mg/L降至0. 3mg/L,氨氮從26. 6mg/L降至1. 2mg/L,溶解氧從進水1. 7mg/L升至出水的6. 9mg/L,河浜水質得到 明顯改善，達到地表水環(huán)境質量標準(GB3838-2002) IV類水體的水質要求。3、充氧過程采用間歇性短時曝氣，大大節(jié)省了電耗，投資小，不占地，管理維護便 捷，運行費用低。4、河浜(河道)及其兩岸種植的各種植物在凈化污水的同時還具有景觀效果，美 化了村鎮(zhèn)環(huán)境。


圖1是水網(wǎng)地區(qū)村鎮(zhèn)污水處理方法的平面布置圖；圖2是河浜(河道)生態(tài)護岸剖面圖；圖中1.水生植物凈化溝I段；2.河浜原位增氧段；3.人工水草載體生物膜系統(tǒng) 段；4.水生植物凈化溝II段；5.生態(tài)護岸和河浜灌溉與排澇調水系統(tǒng)段；6.調節(jié)水閘段； 7.穿孔曝氣管；8.圓木樁；9.護岸植被；10.柳樹或灌木；11.水生植物；Rl-水生植物凈化溝I段1的長度；R2-河浜原位增氧段2的長度；R3-人工水草 載體生物膜系統(tǒng)段的長度；R4-水生植物凈化溝II段的長度；R5-生態(tài)護岸和河浜灌溉與 排澇調水系統(tǒng)段的長度；B-河浜的寬度。
具體實施例方式如圖1，本發(fā)明以寬度B = 6m-14m的緩流納污河浜為村鎮(zhèn)污水收集與生物處理載 體，將緩流納污河浜分隔成6個連續(xù)的不同區(qū)段作為污水處理與生態(tài)修復單元，6個連續(xù)的 不同區(qū)段為水生植物凈化溝I段1、河浜原位增氧段2、人工水草載體生物膜系統(tǒng)段3、水生 植物凈化溝II段4、河浜生態(tài)護岸和灌溉與排澇調水系統(tǒng)段5、調節(jié)水間段6。污水首先進 入長度Rl = 40m-150m的水生植物凈化溝I段1，自流至長度R2 = 15m-40m的河浜原位增 氧段2，由羅茨鼓風機對寬度為B = 6m-14m的河浜進行復氧；之后流入長度R3 = 10m-50m 的人工水草載體生物膜系統(tǒng)段3 ；經(jīng)過人工水草生物膜后的污水進入長度為R4 = 20m-250m 的水生植物凈化溝II段4，再經(jīng)過長度為R5 = 80m-200m的河浜生態(tài)護岸和灌溉與排澇調 水系統(tǒng)段5，最后經(jīng)調節(jié)水閘段6的水閘后溢流排放或作為生態(tài)用水回用于水產(chǎn)養(yǎng)殖補水、 農業(yè)灌溉等。上述6個連續(xù)的不同區(qū)段的主要功能分述如下水生植物凈化溝I段1和水生植物凈化溝II段4是緩流納污河浜(河道)的原 位修復段，水生植物凈化溝內一般種植燈芯草、美人蕉、鳳眼蓮等水生植物，主要是利用水 生高等植物生長快，且在生長期間可有效吸收并富集水中的營養(yǎng)鹽，起著營養(yǎng)泵或營養(yǎng)庫 的作用，合理構建并維持水生植物生物量，可轉移出氮磷等營養(yǎng)鹽，保持水體凈化能力。水 生植物上附生的藻類在凈化水質上也有一定的作用。河浜原位增氧段2是河浜原位增氧系統(tǒng)根據(jù)河流受到污染后缺氧的特點，人工向 水體中充入空氣，加速水體復氧過程，以提高水體的溶解氧水平，恢復和增強水體中好氧微 生物的活力，使水體中的污染物質得以凈化，從而凈化污染河流的水質。河浜曝氣復氧采用 固定式鼓風曝氣，即在河岸上設置固定的鼓風機房，通過管道將空氣引入設置在河道底部 的曝氣擴散系統(tǒng)，達到增加水中溶解氧的目的。
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人工水草載體生物膜系統(tǒng)段3是利用仿生生物水草接觸氧化法對河浜(河道)中 所發(fā)生的生物過程的一種強化，把天然過程改變成為天然與人工過程的結合體。它根據(jù)河 浜(河道)上附著的生物膜的凈化作用和過濾作用，在河浜(河道)中懸掛聚丙烯制成的 填料作為人工水草，供細菌生長，形成生物膜。人工水草接觸氧化法的治理，對河水中有機 物的去除有較好的效果。人工水草布設于河浜(河道)中，既提高了河水的凈化能力，又不 會對其正常功能造成影響。如圖2所示，河浜生態(tài)護岸和灌溉與排澇調水系統(tǒng)段5中的河浜生態(tài)護岸是在河 浜岸邊水下部分采用打兩排圓木樁8的方法進行工程地質護岸，圓木樁8按300mmX300mm 間距布置，以利于水生植物11的生長。圓木樁8既可以使河岸免于水流侵蝕，又可保持河 岸的可滲透性。將人工水草載體生物膜系統(tǒng)段3中的人工水草載體生物膜系統(tǒng)設置在河浜 底部，使人工水草懸浮于河浜中。將穿孔曝氣管7安裝在河浜底部并且垂直于河浜流向，使 河水流過時，整個斷面都可進行復氧。在水上部分種植護岸植被9，柳樹或灌木10。護岸植 被9可防止雨水沖刷造成的水土流失，龐大的植物根系即可固土，又可以吸收水中營養(yǎng)鹽， 使水體凈化。河浜灌溉與排澇調水系統(tǒng)是專門設計用于利用河浜作為污水處理設施的一套 水利調節(jié)系統(tǒng)，其實質是水量與水質調節(jié)河塘，用于儲存河浜中水源，使河浜常年保持一定 的生態(tài)用水量，其末端建設調節(jié)水間段6，當河浜內的水位較高時，從帶有水間的溢流壩溢 出，當河浜內的水位較低時，通過開啟水閘，從外部水體引水，以補充河浜生態(tài)用水。汛期水 位較高時，還可開啟水閘，以加大河浜內的洪水外泄。以下提供5個實施例進一步說明本發(fā)明。實施例1河浜平均寬度B = 14米，平均水深2. 5米，在河浜下游河段，沿河流方向，將河段 分為水生植物凈化溝I段1的長度R1 = 150m,河浜原位增氧段2的長度R2 = 40m,人工 水草載體生物膜系統(tǒng)段的長度R3 = 50m，水生植物凈化溝II 4段的長度R4 = 100m，生態(tài) 護岸和河浜灌溉與排澇調水系統(tǒng)段5的長度R5 = 200m。生態(tài)護岸采用圓木樁8進行工 程地質護岸，將長為lm、直徑為200mm的圓木樁8按300mmX 300mm間距布置，岸上部分種 植美人蕉及灌木。污水依次流經(jīng)上述單元處理區(qū)段后，最后經(jīng)調節(jié)水間段6可將包括農業(yè) 及農田排水、養(yǎng)殖廢水、鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)排放尾水和生活污水在內總計840m3/d的污水的CODct從 271. Omg/L 降至 27. 3mg/L，總磷從 4. 3mg/L 降至 0. 3mg/L，氨氮 26. 6mg/L 降至 1. 2mg/L，溶 解氧從進水1. 7mg/L升至出水的6. 9mg/L，河水水質明顯改善，達到了地表水環(huán)境質量標準 (GB3838-2002) IV類水體的水質要求。實施例2河流平均寬度B = 12米，平均水深2. 4米，沿河流方向，將河段分為水生植物凈化 溝I段1的長度R1 = 300m，河浜原位增氧段2的長度R2 = 12m，人工水草載體生物膜系統(tǒng) 段的長度R3 = 20m,水生植物凈化溝II 4段的長度R4 = 250米，生態(tài)護岸和河浜灌溉與排 澇調水系統(tǒng)段5的長度R5 = 180m。生態(tài)護岸采用圓木樁8進行工程地質護岸，將長lm、直 徑200mm的圓木樁8按300mmX 300mm間距布置，岸上部分種植美人蕉及灌木。污水依次流 經(jīng)上述單元處理區(qū)段后，最后經(jīng)調節(jié)水間段6可將包括農業(yè)及農田排水、養(yǎng)殖廢水、鄉(xiāng)鎮(zhèn)工 業(yè)排放尾水和生活污水在內總計570m7d的污水的CODct從400. Omg/L降至22. Omg/L,總 磷從4. Omg/L降至0. 3mg/L,氨氮30mg/L降至1. 4mg/L,溶解氧從進水0. 5mg/L升至出水的
55. 8mg/L，河水水質明顯改善，達到了地表水環(huán)境質量標準(GB3838-2002) IV類水體的水質要求。實施例3河浜平均寬度為B = 10米，平均水深為2. 0米，沿河流方向，將河段分為水生植物 凈化溝I段1的長度為R1 = 40m,河浜原位增氧段2的長度R2 = IOm,人工水草載體生物膜 系統(tǒng)段的長度R3 = 20m,水生植物凈化溝II 4段的長度R4 = 40米，生態(tài)護岸和河浜灌溉與 排澇調水系統(tǒng)段5的長度為R5 = 140m。生態(tài)護岸采用圓木樁8進行工程地質護岸，將長為 lm、直徑為200mm的圓木樁8按300mmX300mm間距布置，岸上部分種植美人蕉及灌木。污 水依次流經(jīng)上述單元處理區(qū)段，最后經(jīng)調節(jié)水間段6可將包括農業(yè)及農田排水、養(yǎng)殖廢水、 鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)排放尾水和生活污水在內總計380m7d的污水的CODct從350. Omg/L降至28. Omg/ L，總磷從3. 8mg/L降至0. 3mg/L,氨氮28. 5mg/L降至1. 3mg/L,溶解氧從進水0. 9mg/L升至 出水的6. 3mg/L,河水水質明顯改善，達到了地表水環(huán)境質量標準(GB3838-2002) IV類水體 的水質要求。實施例4河浜平均寬度B = 8米，平均水深為1. 8米，沿河流方向，將河段分為水生植物凈 化溝I段1的長度R1 = 50m,河浜原位增氧段2的長度R2 = IOm,人工水草載體生物膜系統(tǒng) 段的長度R3 = 10m，水生植物凈化溝II 4段的長度R4 = 30米，生態(tài)護岸和河浜灌溉與排 澇調水系統(tǒng)段5的長度R5 = IOOm0生態(tài)護岸采用圓木樁8進行工程地質護岸，將長為lm、 直徑為200mm的圓木樁8按300mmX 300mm間距布置，岸上部分種植美人蕉及灌木。污水依 次流經(jīng)上述單元處理區(qū)段，最后經(jīng)調節(jié)水間段6可將包括農業(yè)及農田排水、養(yǎng)殖廢水、鄉(xiāng)鎮(zhèn) 工業(yè)排放尾水和生活污水在內總計250m7d的污水的CODra從285. Omg/L降至29. 2mg/L,總 磷從3. 5mg/L降至0. 2mg/L,氨氮23. 5mg/L降至1. 4mg/L,溶解氧從進水0. 8mg/L升至出水 的5. 8mg/L,河水水質明顯改善，達到了地表水環(huán)境質量標準(GB3838-2002) IV類水體的水 質要求。實施例5 河浜平均寬度B = 6米，平均水深1. 5米，沿河流方向，河段分為水生植物凈化溝 I段1的長度R1 = 40m，河浜原位增氧段2的長度R2 = 15m，人工水草載體生物膜系統(tǒng)段的 長度R3 = 20m,水生植物凈化溝II 4段的長度R4 = 20米，生態(tài)護岸和河浜灌溉與排澇調水 系統(tǒng)段5的長度R5 = 80m。生態(tài)護岸采用圓木樁8進行工程地質護岸，將長lm、直徑200mm 的圓木樁8按300mmX 300mm間距布置，岸上部分種植美人蕉及灌木。污水依次流經(jīng)上述單 元處理區(qū)段，最后經(jīng)調節(jié)水間段6可將包括農業(yè)及農田排水、養(yǎng)殖廢水、鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)排放尾水 和生活污水在內總計180m7d的污水的CODcr從235. Omg/L降至25. 7mg/L,總磷從3. Omg/ L降至0. 3mg/L,氨氮25. Omg/L降至1. 2mg/L,溶解氧從進水0. 9mg/L升至出水的6. 2mg/L, 河水水質明顯改善，達到了地表水環(huán)境質量標準(GB3838-2002)IV類水體的水質要求。
權利要求
一種水網(wǎng)地區(qū)村鎮(zhèn)污水處理方法，其特征是將寬度為B＝6m 14m緩流納污河浜分隔成長度為R1＝40m 150m的水生植物凈化溝I段(1)、長度為R2＝15m 40m的河浜原位增氧段(2)、長度為R3＝10m 50m的人工水草載體生物膜系統(tǒng)段(3)、長度為R4＝20m 250m的水生植物凈化溝II段(4)、長度為R5＝80m 200m的生態(tài)護岸和灌溉與排澇調水系統(tǒng)段(5)和調節(jié)水閘段(6)6個連續(xù)的不同區(qū)段作為污水處理單元；使污水首先進入水生植物凈化溝I段(1)，自流至河浜原位增氧段(2)后流入人工水草載體生物膜系統(tǒng)段(3)，再進入水生植物凈化溝II段(4)及生態(tài)護岸和灌溉與排澇調水系統(tǒng)段(5)，最后經(jīng)調節(jié)水閘段(6)的水閘后溢流排放或作為生態(tài)用水回用。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種水網(wǎng)地區(qū)村鎮(zhèn)污水處理方法，其特征是水生植物凈化 溝I段(1)和水生植物凈化溝II段(4)采用水生高等植物生長快且在生長期間吸收并富 集水中的營養(yǎng)鹽，起著營養(yǎng)泵或營養(yǎng)庫的作用；河浜原位增氧段(2)采用人工向水體中充 入空氣，加速水體復氧過程；人工水草載體生物膜系統(tǒng)段(3)采用在河浜中懸掛聚丙烯制 成的填料作為人工水草供細菌生長，形成生物膜。
3.—種水網(wǎng)地區(qū)村鎮(zhèn)水環(huán)境生態(tài)修復方法，其特征是首先將寬度B = 6m-14m緩流納 污河浜分隔成長度為Rl = 40m-150m的水生植物凈化溝I段(1)、長度為R2 = 15m-40m的 河浜原位增氧段(2)、長度為R3 = 10m-50m的人工水草載體生物膜系統(tǒng)段(3)、長度為R4 =20m-250m的水生植物凈化溝II段(4)、長度為R5 = 80m-200m的生態(tài)護岸和灌溉與排 澇調水系統(tǒng)段(5)和調節(jié)水間段(6)6個連續(xù)的不同區(qū)段作為污水處理單元；然后在生態(tài)護 岸和灌溉與排澇調水系統(tǒng)段(5)的河浜岸邊水下部分設兩排按300mmX300mm間距布置的 圓木樁(8)，將人工水草載體生物膜系統(tǒng)段(3)中的人工水草載體生物膜系統(tǒng)設置在河浜 底部，使人工水草懸浮于河浜中，將穿孔曝氣管(7)安裝在河浜底部并且垂直于河浜流向， 在水上部分種植護岸植被(9)、柳樹或灌木(10)；最后使污水首先進入水生植物凈化溝I段 (1)，自流至河浜原位增氧段(2)后流入人工水草載體生物膜系統(tǒng)段(3)，再進入水生植物 凈化溝II段(4)及生態(tài)護岸和灌溉與排澇調水系統(tǒng)段(5)，經(jīng)調節(jié)水閘段(6)的水閘后溢 流排放或作為生態(tài)用水回用。
全文摘要
本發(fā)明公開一種污水處理技術領域中水網(wǎng)地區(qū)村鎮(zhèn)污水處理與水環(huán)境生態(tài)修復方法，將寬度B＝6m-14m緩流納污河浜分隔成長度為R1＝40m-150m的水生植物凈化溝I段、長度為R2＝15m-40m的河浜原位增氧段、長度為R3＝10m-50m的人工水草載體生物膜系統(tǒng)段、長度為R4＝20m-250m的水生植物凈化溝II段、長度為R5＝80m-200m的生態(tài)護岸和灌溉與排澇調水系統(tǒng)段和調節(jié)水閘段6個連續(xù)的不同區(qū)段作為污水處理單元；通過對原有廢棄緩流納污河浜進行改造，將其變成村鎮(zhèn)污水處理設施，實現(xiàn)了污水處理與村鎮(zhèn)水環(huán)境生態(tài)修復，節(jié)約土地資源，回用的廢水可用于養(yǎng)殖和灌溉；投資小，管理維護便捷，運行費用低。
文檔編號C02F9/14GK101941777SQ20101026229
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權日2010年8月25日
發(fā)明者姚立榮, 張千峰, 張文藝, 李定龍, 王立巖, 閆剛 申請人:常州大學