專利名稱：一種污水處理用生態(tài)溝渠及其構(gòu)建方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，特別涉及一種污水處理生態(tài)溝渠及其構(gòu)建方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在排水技術(shù)和環(huán)保技術(shù)的共同作用下，城市生活污水已經(jīng)得到了良好的處理，使 得城市環(huán)境衛(wèi)生，水體景觀等都有很大的提高。但是，農(nóng)村生活污水由于其日均量小，濃度 高，難于收集等難點(diǎn)，一直未能得到良好的處理，給農(nóng)村居民的生活健康以及農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生 造成很壞的影響。大多農(nóng)村居民將農(nóng)村生活污水只是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的化糞池處理后就直接排入 農(nóng)田支溝和干渠。而污水順著支溝、干渠流入下游河道和湖泊。因此溝渠成為了農(nóng)村生活 污水污染物的最初的匯聚地，同時(shí)也成為了河道和湖泊污染物質(zhì)的輸入源。農(nóng)村現(xiàn)有溝渠都有一定的生態(tài)功能和水處理功能，從生態(tài)學(xué)和物理學(xué)的角度上來(lái) 看，溝渠系統(tǒng)是具有河流以及線性濕地特征的獨(dú)特的工程生態(tài)系統(tǒng)。因此溝渠系統(tǒng)不僅僅 可以作為灌溉排水的通道，同時(shí)由于其具有線性濕地的特征，還可以成為治理農(nóng)業(yè)面源污 染的場(chǎng)所。但是現(xiàn)有溝渠都是處于未管理狀態(tài)，植物茂密時(shí)可以擁有一定的處理效果，但是 到了植物枯萎或少量時(shí)污水經(jīng)過(guò)時(shí)不僅得不到一定的處理而且還會(huì)帶走植物殘?jiān)约耙?些污染沉積物，從而使得溝渠成為農(nóng)村污染的納污排污場(chǎng)所，喪失了凈水功能。溝渠主要的凈水功能是由溝渠中的植物、底棲動(dòng)物、腐殖細(xì)菌以及微生物等所形 成的生態(tài)系統(tǒng)所提供的。因此，溝渠中的生物量是凈化功能大小的決定因素，生物量越大， 表明溝渠所能截留和吸收的污染物質(zhì)越多。另外就是要考慮水力條件，由于凈化功能主要 由生物提供，其處理效率較低，所以需要?jiǎng)?chuàng)造適應(yīng)生態(tài)處理方法的水力條件。減緩水流流 速，提高污水在溝渠內(nèi)的停留時(shí)間，將提高溝渠的處理效率。在專利號(hào)為200610097846. 7的《農(nóng)田生態(tài)干渠-人工濕地水質(zhì)改善與生態(tài)系統(tǒng)重 建方法》中公開了一種生態(tài)溝渠的構(gòu)建方式，此法將農(nóng)村污水和農(nóng)田排水通過(guò)溝渠收集，并 進(jìn)行一定的處理后經(jīng)集水生物塘調(diào)控水量并流入人工濕地中進(jìn)一步強(qiáng)化凈化。此法雖然在 尾端提供了良好的水力條件，但是需要使用額外的土地資源，而且干渠中的水力條件沒有 得到改變。與此同時(shí)，此法生物量主要增加量是通過(guò)尾端生物塘以及人工濕地提供的，干渠 中本身的生物量沒有得到改善。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種構(gòu)造簡(jiǎn)單， 易于維護(hù)，污水處理效率高的污水處理用生態(tài)溝渠的構(gòu)建方法。本發(fā)明的另一目的在于提供一種由上述方法構(gòu)建而成的污水處理用生態(tài)溝渠。本發(fā)明的再一目的在于提供上述污水處理用生態(tài)溝渠在處理農(nóng)村污染水中的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
一種污水處理用生態(tài)溝渠的構(gòu)建方法，包括支溝構(gòu)建和干渠構(gòu)建，具體如下(1)支溝的構(gòu)建將支溝的兩提與底坡整平，在溝底間隔修建生態(tài)攔截基堰將支 溝分段；在靠近農(nóng)田出水口的第一段支溝的兩提種植生長(zhǎng)茂密株高的植物，在其它幾段支 溝的底部種植水生植物，邊坡種植2 3排耐污植物；(2)干渠的構(gòu)建將干渠的邊坡與底坡整平，在整平的邊坡上鋪滿空心磚，空心磚 內(nèi)部填充石子，為使整個(gè)坡面較為平整，空心磚埋深以空心磚實(shí)際厚度減去填充石子的厚 度；淹水邊坡種植挺水植物，上部邊坡種植根系發(fā)達(dá)的景觀植物。步驟(1)所述生態(tài)攔截基堰為3 4座；所述生態(tài)攔截基堰采用當(dāng)?shù)氐哪嗤梁粚?shí) 筑成，底寬15 25cm，上寬10 15cm。步驟(1)所述生態(tài)攔截基堰的高度高度首先滿足不高于農(nóng)田排水口，其次高度根 據(jù)溝渠的水量而確定，如果依據(jù)水量的確定的高度低于溝渠高度一半則直接按第一條件構(gòu) 筑生態(tài)基堰，即按照以下公式計(jì)算得到h =Qx0.6/Lxb 其中h-堰高Q——溝渠日均水量L——溝渠總長(zhǎng)(進(jìn)水口到最后一座基堰的距離)b——溝渠寬度。說(shuō)明上述公式適用于溝渠斷面為矩形斷面的情況，如斷面為梯形則以0.6倍日 均水量除以溝渠長(zhǎng)度得出攔截面積后經(jīng)過(guò)試算確定堰高。試算方法描述如下現(xiàn)已知攔截梯形面積和斷面底寬，上寬隨高度變化而變化。先以溝渠農(nóng)田排水口 所在高度以及對(duì)應(yīng)的上寬代入梯形面積公式，如果得出的面積小于攔截面積，則以農(nóng)田排 水口所在高度作為堰高，如果得出的面積大于攔截面積則代入溝渠一半高度以及對(duì)應(yīng)的上 寬代入梯形面積公式，如果面積大于攔截面積則仍然以農(nóng)田排水口所在高度作為堰高，如 果小于攔截面積則在農(nóng)田排水口所在高度和二分之一溝渠高度之間取不同的高度以及對(duì) 應(yīng)的上寬代入梯形面積公式，直到試算面積減去攔截面積小于試算面積的10%，此時(shí)所得 高度為堰高。在靠近農(nóng)田出水口的第一段支溝所接納的水質(zhì)較差，而且因?yàn)樯鷳B(tài)基堰的存在， 造成局部靜止水流，從而會(huì)產(chǎn)生一定的異味且景觀較差。有鑒于此，第一段底部不種植植 物，兩提種植生長(zhǎng)茂密株高的植物，通過(guò)植物景觀來(lái)掩蓋污水以及阻止異味傳播。步驟(1)所述生長(zhǎng)茂密株高的植物為美人蕉、風(fēng)車草、再力花或紙莎草；所述水生 植物為水生空心菜、水芹菜或水花生；所述耐污植物為燈芯草或鳶尾；也可選擇當(dāng)?shù)剡m宜 的植物進(jìn)行栽種；植株達(dá)到成熟期后需要收割，收割后的植株可以用來(lái)喂豬或者曬干后用 于制沼氣或者還田；每年需要清理一到兩次溝渠中的底泥，這些底泥可以作為一部分肥料， 直接撒入農(nóng)田中。步驟(2)所述空心磚為菱形空心磚；所述空心磚的規(guī)格為內(nèi)徑長(zhǎng)度0. 8 1. 2m, 寬度0. 6 0. 8m,外徑為長(zhǎng)0. 85 1. 25m,寬度0. 65 0. 85m,厚度為16 24cm ；所述石 子的規(guī)格為10 15cm。空心磚厚度減去石子規(guī)格最大直徑要在5cm IOcm范圍內(nèi)。
步驟(2)所述挺水植物為水蔥、梭魚草或風(fēng)車草；所述植根系發(fā)達(dá)的景觀植物為 馬蹄蓮或美人蕉；所中植物都可以選擇當(dāng)?shù)剡m宜的植物進(jìn)行栽種，植株間距為10cm，也可 根據(jù)植物本身所需空間來(lái)確定；所種植株每次成熟后需要收割一次，可以曬干后用作制沼 氣或作為秸稈還田以及其他用途。一種由上述方法構(gòu)建得到的污水處理用生態(tài)溝渠。該污水處理用生態(tài)溝渠可適用于農(nóng)村生活污水以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)所產(chǎn)生的污水處理。本發(fā)明溝渠處理污水的作用機(jī)理是在支溝通過(guò)構(gòu)建生態(tài)基堰，在雨季起到一定 的蓄水作用，而平常使得溝渠中水流局部靜止，為溝渠的生態(tài)系統(tǒng)處理污水提供場(chǎng)所和良 好的水力條件。由于干渠還具有防洪排澇的責(zé)任，因此溝渠底部不能種植植物以及放置填 料，有鑒于此，本發(fā)明對(duì)邊坡進(jìn)行改造，首先為微生物提供更多的附著場(chǎng)所，另外通過(guò)增加 邊坡糙度系數(shù)，從而提高水流的紊態(tài)程度，使得水流與微生物更好的接觸，從而提高污水處 理效率。于此同時(shí)，通過(guò)重建支溝與干渠的生態(tài)系統(tǒng)，使得新生的溝渠生態(tài)系統(tǒng)既能夠適應(yīng) 當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件良好發(fā)展，又能有良好的污水處理效果，同時(shí)達(dá)到一定的景觀效果。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)本構(gòu)建方法所用材料為石頭，植物，以及空心磚，來(lái)源易得，成本低廉。構(gòu)建方 法簡(jiǎn)單，沒有復(fù)雜工藝，日常維護(hù)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)以及推廣。(2)本發(fā)明能夠達(dá)到平時(shí)處理污水，雨洪時(shí)調(diào)蓄徑流并削減污染物濃度。(3)本構(gòu)建方法不會(huì)產(chǎn)生二次污染，其運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的底泥以及植物都可以作 為肥料還田或者沼氣制備原料，不僅可以減少肥料施用也可減少能源消耗。(4)本構(gòu)建方法不占有任何其他資源，運(yùn)行過(guò)程中無(wú)動(dòng)力系統(tǒng)，建成費(fèi)用以及維護(hù) 費(fèi)用比較低。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1 于海南省文昌市雙龍坡村農(nóng)田區(qū)內(nèi)選擇三條農(nóng)村生活污水排放支溝以及支溝所 連干渠進(jìn)行對(duì)其進(jìn)行上述構(gòu)建方法的改造，三條支溝為梯形斷面，下寬50cm，上寬80cm，高 度35cm，長(zhǎng)度70m，由此，總共修建基堰三座，第一座修于離進(jìn)水口 20m處，后每隔15m修建 基堰一座；所述生態(tài)攔截基堰采用當(dāng)?shù)氐哪嗤梁粚?shí)筑成，底寬15cm，上寬IOcm ；由于這三條 支溝分別對(duì)應(yīng)一戶居民，因此由日均水量計(jì)算出的基堰高度很小，因此以農(nóng)田出水口為準(zhǔn)， 高度為20cm ；第一段支溝邊坡種植美人蕉，后兩段支溝底部種植水生空心菜，邊坡種植燈 芯草；干渠長(zhǎng)100m，邊坡與底坡整平，在邊坡上鋪滿菱形空心磚，其規(guī)格為內(nèi)徑長(zhǎng)度0. 8m, 寬度0. 6m,外徑為長(zhǎng)0. 85m,寬度0. 65m,厚度為16cm，此磚埋深為5cm，空心磚內(nèi)部填充 10 15cm規(guī)格的石子；干渠的淹水邊坡中種植風(fēng)車草，上部邊坡種植美人蕉；改造前進(jìn)行 了本地監(jiān)測(cè)，生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建成功后進(jìn)行溝渠出水監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如下(以TN去除率為例，結(jié) 果見表1)。表1生態(tài)溝渠的構(gòu)建前后TN去除率的結(jié)果比較
權(quán)利要求
一種污水處理用生態(tài)溝渠的構(gòu)建方法，包括支溝構(gòu)建和干渠構(gòu)建，其特征在于(1)支溝的構(gòu)建將支溝的兩堤與底坡整平，在溝底間隔修建生態(tài)攔截基堰將支溝分段；在靠近農(nóng)田出水口的第一段支溝的兩堤種植生長(zhǎng)茂密株高的植物，在其它幾段支溝的底部種植水生植物，邊坡種植2～3排耐污植物；(2)干渠的構(gòu)建將干渠的邊坡與底坡整平，在整平的邊坡上鋪滿空心磚，空心磚內(nèi)部填充石子，磚埋深度為空心磚實(shí)際厚度減去填充石子的厚度；淹水邊坡種植挺水植物，上部邊坡種植根系發(fā)達(dá)的景觀植物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用生態(tài)溝渠的構(gòu)建方法，其特征在于步驟(1) 所述生態(tài)攔截基堰為3 4座；所述生態(tài)攔截基堰采用當(dāng)?shù)氐哪嗤梁粚?shí)筑成，底寬15 25cm，上寬 10 15cm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用生態(tài)溝渠的構(gòu)建方法，其特征在于步驟(1) 所述生態(tài)攔截基堰的高度低于農(nóng)田排水口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用生態(tài)溝渠的構(gòu)建方法，其特征在于當(dāng)步驟 (1)所述支溝的溝渠斷面為矩形斷面，生態(tài)攔截基堰的高度根據(jù)支溝溝渠的日均水量，按照 以下公式計(jì)算得到,0x0.6h =—-Lxb其中h——堰高Q——溝渠日均水量L——溝渠總長(zhǎng)b——溝渠寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種污水處理用生態(tài)溝渠的構(gòu)建方法，其特征在于所述溝 渠總長(zhǎng)為進(jìn)水口到最后一座基堰的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用生態(tài)溝渠的構(gòu)建方法，其特征在于步驟(1) 所述生長(zhǎng)茂密株高的植物為美人蕉、風(fēng)車草、再力花或紙莎草；所述水生植物為水生空心 菜、水芹菜或水花生；所述耐污植物為燈芯草或鳶尾。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用生態(tài)溝渠的構(gòu)建方法，其特征在于步驟(2) 所述空心磚為菱形空心磚；空心磚的規(guī)格為內(nèi)徑長(zhǎng)度0. 8 1. 2m,寬度0. 6 0. 8m，外徑 為長(zhǎng)0. 85 1. 25m,寬度0. 65 0. 85m,厚度為16 24cm ；所述石子的規(guī)格為10 15cm。 空心磚厚度減去石子規(guī)格最大直徑在4cm 7cm范圍內(nèi)，以便空心磚固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用生態(tài)溝渠的構(gòu)建方法，其特征在于步驟(2) 所述挺水植物為水蔥、梭魚草或風(fēng)車草；所述植根系發(fā)達(dá)的景觀植物為馬蹄蓮或美人蕉。
9.一種由權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述方法構(gòu)建而成的污水處理用生態(tài)溝渠。
10.權(quán)利要求9所述的污水處理用生態(tài)溝渠在處理農(nóng)村生活污水中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種污水處理用生態(tài)溝渠及其構(gòu)建方法和應(yīng)用，該方法包括(1)支溝的構(gòu)建將支溝的兩堤與底坡整平，在溝底間隔修建生態(tài)攔截基堰將支溝分段；在靠近農(nóng)田出水口的第一段支溝的兩堤種植生長(zhǎng)茂密株高的植物，在其它幾段支溝的底部種植水生植物，邊坡種植2～3排耐污植物；(2)干渠的構(gòu)建將干渠的邊坡與底坡整平，在整平的邊坡上鋪滿空心磚，空心磚內(nèi)部填充石子，磚埋深為空心磚實(shí)際厚度減去填充石子的厚度；淹水邊坡種植挺水植物，上部邊坡種植根系發(fā)達(dá)的景觀植物。由本方法構(gòu)建的生態(tài)溝渠可以適用于農(nóng)村生活污水以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)所產(chǎn)生的污水；本發(fā)明構(gòu)建方法簡(jiǎn)單，日常維護(hù)簡(jiǎn)單，成本低廉，易于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C02F3/32GK101985377SQ20101052450
公開日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者吳根義, 秦國(guó)建, 許振成, 賀德春 申請(qǐng)人:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)