申请日 20200515
公开（公告）日 20210202
IPC分类号 C02F3/32; C02F3/34; C02F11/04; C02F9/14
摘要：
本实用新型一种综合处理丘陵地区农村雨污的生态系统由改良型三格化粪池、生态塘、集水井、弃流装置、渗透井、第一阀门和第二阀门组成，并采用生态处理方式对丘陵地区农村雨水和生活污水进行综合处理。本实用新型生活污水处理系统包括“改良型三格化粪池+生态塘”，生态塘由跌水式生态布水渠和主体两部分构成。雨水径流处理系统包括“集水井+弃流装置+渗透井”。本实用新型生态系统结构新颖，应用效果好，雨污通过无动力自流方式收集，实现农村雨污综合治理和水资源化利用，具有无动力输出、建设成本低、运行维护便捷、经济环境效益突出等特点。
权利要求书
1.一种综合处理丘陵地区农村雨污的生态系统，其特征在于：所述的生态系统由改良型三格化粪池、生态塘、集水井、弃流装置、渗透井、第一阀门和第二阀门组成；
所述的改良型三格化粪池由第一池（1）、第二池（2）、第三池（3）、墙体（4）、进粪管（5）、排气口（6）、过粪管（7）、隔板（8）、六角形蜂窝斜管（9）、出粪管（10）、清渣口（11）和化粪池盖板（12）组成；第一池（1）、第二池（2）和第三池（3）的容积比为2∶1∶3，各池之间由过粪管（7）连通；进粪管（5）设置于第一池（1）一侧的墙体（4）中，排气口（6）在第一池（1）顶部靠近进粪管（5）处；第三池（3）的底部截面呈倒梯形，梯形斜角β的角度为135～150°，第三池（3）的中间由隔板（8）隔开，在出粪管（10）一侧的墙体（4）与隔板（8）之间设置有乙丙共聚材质的六角形蜂窝斜管（9），倾斜角α的角度为60°，每根蜂窝斜管的长度为0.5～1 m；
所述的生态塘由进水管（13）、布水管（14）、跌水式生态布水渠（15）、跌水坝（16）、生态塘主体（17）、出水管（18）、土层（19）和复合防渗膜（20）组成；生态塘底部原土层依次向上铺设厚度为2.5～5 mm的复合防渗膜（20）和25～35 cm厚的土层（19）；生态塘的主体深度1～2m，超高大于0.5 m，边坡坡度不大于1∶3；进水管（13）连接布水管（14），出水管（18）设于生态塘后半段（17-4）的末端边缘处；跌水式生态布水渠（15）深0.5～1 m，宽0.8～2 m，边坡坡度不大于1∶3；跌水坝（16）宽0.3～0.5 m，由直径5～30 cm的卵石铺设而成；
所述的弃流装置由第一雨水管（23）、混凝土垫层（25）、混凝土砌墙（26）、钢筋混凝土盖板（27）、三通（28）、第二雨水管（29）、弃流管（30）、透水混凝土层（31）、浮球（32）和不锈钢滤网（33）组成；第一雨水管（23）连接弃流装置和集水井，第二雨水管（29）连接弃流装置和渗透井，第一雨水管（23）与第二雨水管（29）通过三通（28）相连；弃流装置深0.5～1.5 m，直径0.5～1 m，其蓄水空间的底部呈倒梯形，倒梯形顶部为透水混凝土层（31），底部的弃流管（30）与生态塘的进水管（13）相连；三通（28）朝下一端的接口与圆锥形不锈钢滤网（33）相连接；不锈钢滤网（33）内部设置一活动的浮球（32），不锈钢滤网底部的直径小于三通（28）与混凝土砌墙（26）的距离；
所述的渗透井由种植土层（34）、砂层（35）、填料层（36）、井底填料层（37）、混凝土垫层（38）、井体（39）、排水管（40）、截污槽（41）、铸铁井盖（42）和溢流管（43）组成；渗透井深0.8～1.5 m，直径0.5～1 m，其顶部高于地面10～20 cm；渗透井口安设截污槽（41）和铸铁井盖（42），渗透井底铺设井底填料层（37）；井体壁外侧依次为30～50 cm的填料层（36）和10～25cm的砂层（35），层与层之间铺设透水土工布。
2.根据权利要求1所述的一种综合处理丘陵地区农村雨污的生态系统，其特征在于：所述的弃流装置根据实际雨水径流水力负荷并联设置。
3.根据权利要求1所述的一种综合处理丘陵地区农村雨污的生态系统，其特征在于：所述的渗透井根据实际雨水径流水力负荷串联设置。
说明书
一种综合处理丘陵地区农村雨污的生态系统
技术领域
本实用新型涉及一种综合处理丘陵地区农村雨污的生态系统，具体属于废水处理技术领域。
背景技术
我国农村人口众多，未经处理或处理不当的农村生活污水随意排放现象非常普遍，对农村居住环境和居民身体健康造成严重影响，更加剧河流湖泊水质的恶化，是当前我国水环境治理的主要难题之一。随着我国新农村建设工作的不断推进和大众环保意识的不断提高，农村生活污水治理逐渐成为热点。2018年，中办、国办印发《农村人居环境整治三年行动方案》，明确要求梯次推进农村生活污水治理工作；2019年九部门联合印发的《关于推进农村生活污水治理的指导意见》强调“因地制宜、尊重习惯，应治尽治、利用为先，就地就近、生态循环，梯次推进、建管并重，发动农户、效果长远”的基本思路，以污水减量化、分类就地处理、循环利用为导向，加强统筹规划，突出重点区域，选择适宜模式。
农村居民生活习惯与城镇差异较大，居住较为分散，生活污水存在水量时空变化大、水质波动大、污水收集困难、处理率低等问题。丘陵、山地地区农村生活污水的处理更是农村生活污水治理中的难点。丘陵地区农村大多依山傍水而建，村落分布分散，通过风能、太阳能、土地渗滤组成微动力工艺，在丘陵地区应用有一定的局限性。
雨水是优质水资源，但将其随意排放或与农村沟渠里的生活污水一起排放容易造成面源污染，影响河流湖泊水质，且在强降雨事件中难以及时散排的雨水径流易导致村庄内涝。目前对于农村生活污水处理工作密切开展，而对雨水径流的处理不甚关注，当农村生活污水处理问题解决后，如何充分利用雨水资源、减少面源污染、降低雨洪灾害、补给水源是未来研究的趋势。
农村缺乏完善的雨水和污水分离收集系统，若按城市污水处理的模式，则需要敷设庞大的雨污管网，投资高、污水处理设施的运行管理维护高、且较难长期稳定运行，无法满足目前农村生活污水处理的需要。因此，如何充分利用丘陵地区农村特征和地势差，合理优化生活污水和雨水的生态处理工艺，实现零能耗，降低设施建设运维费用，减少雨水径流污染，使农村生活污水稳定达标排放，促进水资源利用和农村经济环境效益，是本实用新型能解决的问题。
实用新型内容
针对上述存在的问题，本实用新型提供一种综合处理丘陵地区农村雨污的生态系统，结合丘陵地区农村特征，充分利用地势差优势，雨污通过无动力自流方式收集，优先考虑本土经济作物，采用生态处理系统对农村的生活污水和雨水径流进行综合处理。农村生活污水经处理后出水水质可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918～2002）的一级B水质标准，有地方《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》的以地方标准的一级标准为主。本实用新型方法具有无动力输出、建设成本低、运行维护便捷、经济环境效益突出等特点。
本实用新型一种综合处理丘陵地区农村雨污的生态系统由改良型三格化粪池、生态塘、集水井、弃流装置、渗透井、第一阀门和第二阀门组成；
改良型三格化粪池由第一池（1）、第二池（2）、第三池（3）、墙体（4）、进粪管（5）、排气口（6）、过粪管（7）、隔板（8）、六角形蜂窝斜管（9）、出粪管（10）、清渣口（11）和化粪池盖板（12）组成；第一池（1）、第二池（2）和第三池（3）的容积比为2∶1∶3，各池之间由过粪管（7）连通；进粪管（5）设置于第一池（1）一侧的墙体（4）中，排气口（6）在第一池（1）顶部靠近进粪管（5）处；第三池（3）的底部截面呈倒梯形，梯形斜角β的角度为135～150°，第三池（3）的中间由隔板（8）隔开，在出粪管（10）一侧的墙体（4）与隔板（8）之间设置有乙丙共聚材质的六角形蜂窝斜管（9），倾斜角α的角度为60°，每根蜂窝斜管的长度为0.5～1 m；
生态塘由进水管（13）、布水管（14）、跌水式生态布水渠（15）、跌水坝（16）、生态塘主体（17）、出水管（18）、土层（19）和复合防渗膜（20）组成；生态塘底部原土层依次向上铺设厚度为2.5～5 mm的复合防渗膜（20）和25～35 cm厚的土层（19）；生态塘的主体深度1～2m，超高大于0.5 m，边坡坡度不大于1∶3；进水管（13）连接布水管（14），出水管（18）设于生态塘后半段（17-4）的末端边缘处；跌水式生态布水渠（15）深0.5～1 m，宽0.8～2 m，边坡坡度不大于1∶3；跌水坝（16）宽0.3～0.5 m，由直径5～30 cm的卵石铺设而成；
所述的弃流装置由第一雨水管（23）、混凝土垫层（25）、混凝土砌墙（26）、钢筋混凝土盖板（27）、三通（28）、第二雨水管（29）、弃流管（30）、透水混凝土层（31）、浮球（32）和不锈钢滤网（33）组成；第一雨水管（23）连接弃流装置和集水井，第二雨水管（29）连接弃流装置和渗透井，第一雨水管（23）与第二雨水管（29）通过三通（28）相连；弃流装置深0.5～1.5 m，直径0.5～1 m，其蓄水空间的底部呈倒梯形，倒梯形顶部为透水混凝土层（31），底部的弃流管（30）与生态塘的进水管（13）相连；三通（28）朝下一端的接口与圆锥形不锈钢滤网（33）相连接；不锈钢滤网（33）内部设置一活动的浮球（32），不锈钢滤网底部的直径小于三通（28）与混凝土砌墙（26）的距离；
所述的渗透井由种植土层（34）、砂层（35）、填料层（36）、井底填料层（37）、混凝土垫层（38）、井体（39）、排水管（40）、截污槽（41）、铸铁井盖（42）和溢流管（43）组成；渗透井深0.8～1.5 m，直径0.5～1 m，其顶部高于地面10～20 cm；渗透井口安设截污槽（41）和铸铁井盖（42），渗透井底铺设井底填料层（37）；井体壁外侧依次为30～50 cm的填料层（36）和10～25 cm的砂层（35），层与层之间铺设透水土工布。
所述的弃流装置根据实际雨水径流水力负荷并联设置。
所述的渗透井根据实际雨水径流水力负荷串联设置。
本实用新型有益效果
本实用新型生态系统结构新颖，应用效果好，能实现农村雨污综合治理和水资源化利用，具有无动力输出、建设成本低、运行维护便捷、经济环境效益突出等特点。
本实用新型生态处理系统中的改良型三格化粪池基于常规的混凝土和烧结砖建造的三格化粪池进行改良，完善农村地区容易忽视的渗漏问题，尤其是水源地附近或地下水位较高处。改良型三格化粪池的第三池底部截面呈倒梯形，便于粪液中悬浮物沉积和清掏；第三池中间由隔板隔开，出粪管一侧安设蜂窝状六边形斜管，可进一步提高对悬浮物的沉淀效率。改良型三格化粪池对COD、BOD和SS具有良好的去除能力，可有效减轻后续生态塘的污染负荷，具有性能佳、价格低廉、安装清洗方便等优点。
本实用新型生态处理系统中的生态塘充分利用丘陵地区地势差，实现设施无动力运行，设计为跌水式生态布水渠和主体两部分，同时增加了生态塘的层次感和生动性。生态塘底部的原土平整夯实后铺设一层复合防渗膜，主要用于防渗，抗撕裂、顶破、植物根茎穿刺等物理力学性能佳，且具有很好的耐化学性、抗老化性能，能满足护坡耐久性。
本实用新型生态处理系统中的跌水式生态布水渠不仅具有调节农村生活污水水质水量、实现均匀布水、减缓水流冲击和跌水富氧的作用，还能利用植物对污染物的拦截吸收以及土壤的渗滤作用对污水进行初步净化，减少恶臭。在来水水质较差的情况下，可通过在布水渠投加功能性微生物菌剂，增强生态塘对污水中污染物的净化效果，实现生态塘的稳定运行。
本实用新型生态处理系统中的生态塘主体部分合理布局，前半段种植狐尾藻、伊乐藻、菹草、轮叶黑藻、眼子菜或苦草等沉水植物，沉水植物对污染物的净化效果最佳；中部水位较深处种植睡莲、荇菜、萍蓬草、菱角或芡实等浮叶植物；后半段及边缘带种植芦苇、香蒲、茭白、梭鱼草、再力花、美人蕉、泽泻、慈姑、芋头、荷花或水芹菜等挺水植物，所选植物对污染物的净化效果好，也可在降雨期间起到初步拦截、过滤雨水径流的作用；塘内可投加适宜底栖动物和鱼类。生态塘在时间和空间上构建完善的水生生态系统，加强物质循环与能量流动，逐级净化农村生活污水，使其达标排放，并实现生态塘的稳态发展。此外，植物的选择以本土植物、季节交替、经济作物、去污效果佳为主，种植本土植物可提高植物的存活率；种植季节交替的植物可维持生态塘在不同季节对污染物的稳定去除效果，也可增加生态塘的景观效果；种植去污效果佳的植物可提高生态塘对农村生活污水的净化效果；种植菱角、芡实、茭白、泽泻、慈姑、芋头、荷花、水芹菜等经济作物可以为当地居民带来显著的经济效益，并提高居民对本发明生态系统运行维护的积极性。
丘陵地区农村地势差异较大，可充分利用现有沟渠，实现雨水径流通过自身重力作用汇入生态系统。初期雨水对地表冲刷后，携带大量污染物质，因此初期雨水径流经弃流装置处理，流入生态塘进行深度净化，可以大大降低对渗透井来水的污染负荷。弃流装置蓄水空间内设置一层透水混凝土，兼顾透水、蓄水和净水的作用，不锈钢滤网可拦截较大悬浮物，且二者便于清洗。
丘陵地区雨水径流污染物浓度较低，主要选用渗透井进行处理。渗透井通过填料过滤、吸附作用，植物吸收、根系释放分泌物、酶以及植物和根际微生物的协同作用对雨水径流污染物进行去除，净化水可补充地下水。渗透井可根据农村雨水径流的汇水水质水量，串联多个渗透井，可应对不同降雨强度的降雨事件，小降雨事件中，农村雨水径流流入渗透井后，经排水管渗入填料层、砂层和土层，补给地下水；中大雨事件中，农村雨水径流首先向渗透井周围和底部渗透，超过渗透井可渗透、储蓄水量的部分由溢流管排出，可选择用于活化生态塘或与生态塘出水一起用于农业灌溉，实现水资源的综合利用，或补给河流、湖泊，减少污染物输入，维护水源地的健康发展。 （发明人：乐文彩;李成杨;刘青;沈银武 ）
