申请日2009.07.13
公开(公告)日2009.12.02
IPC分类号C02F9/14; C02F11/04; C05F5/00; C02F3/32; C02F3/28
摘要
一种新型的农村污水处理及资源化方法，包括：砾石沟、沼气池、沼渣堆场、人工湿地等组成单元。砾石沟对收集的污废水起到一定的过滤净化作用，且能防止传统排水沟渠充填大量渠外杂物的现象发生;沼气池能够实现废水废物的资源化;沼渣堆场主要防止沼渣堆存期间降雨产生污染径流漫流直排的情形发生;人工湿地主要是起到污染处理功能且具备一定的生态景观功能。一种新型的农村污水处理及资源化方法，既能够有效处理直排的农村生活污水，又能够收集处理村落污染集中体现的降雨径流，同时实施固体废弃物的清洁能源转化与利用，在治理污水的同时达到促进农村生态循环的目的。
权利要求书
1.一种新型的农村污水处理及资源化方法，包括砾石沟、沼气池、沼渣 堆场、人工湿地组成单元，其特征在于：通过利用砾石沟(7)可将厨房(1) 废水和洗浴室(2)废水、沼渣堆场(6)径流、屋面(9)径流、地表(10) 径流收集并过滤进入人工湿地(8)进行有效处理后直排入地表水体(11)， 人工湿地(8)种有乡土湿生植物;厕所(3)污水和畜禽圈舍(4)污水连同 粪便通过管道进入沼气池(5)发酵，还有人工湿地(8)秋收后的植物杆， 农田(12)秋收收割的作物秸秆及厨房(1)可降解的有机废物投入沼气池(5) 发酵，产生沼气，通过厨房(1)作燃料，其沼气池(5)中的废渣、废液作 为有机肥施于农田(12)。
2.根据权利要求1所述的新型的农村污水处理及资源化方法，其特征在 于：砾石沟是布置于农户污废水特别是降雨径流汇流路径上，沟深20-40cm， 沟宽20-30cm，沟内填充粒径5-20mm的砾石。
3.根据权利要求1所述新型的农村污水处理及资源化方法，其特征在于： 设计沼渣堆场，沼渣堆场四周围挡高度不超过20cm、底部采用粘土夯实或水 泥抹面防渗，出口与砾石沟相连，防止径流污染直排。
4.根据权利要求1所述新型的农村污水处理及资源化方法，其特征在于： 人工湿地构筑地下，上部进水，底部折流出水，四周及底部砖混结构，长宽 比2-3∶1，基质就地取材采用2-5mm砂石均匀级配，基质深度60-80cm，植 物采用生物量大且具有一定景观效果的乡土湿生植物。
5.根据权利要求1所述新型的农村污水处理及资源化方法，其特征在于： 人工湿地服务能力为1户/5-10m2，有效处理日常生活污水和不超过20mm的降 雨径流，湿地植物每年秋季收割，收割后连同农作物秸秆用于沼气池实现清 洁能源转化。
说明书
一种新型的农村污水处理及资源化方法
技术领域
本发明涉及农村污水处理技术领域，具体的说是一种新型的农村污水处 理及资源化方法。
背景技术
将量大、面广的农村分散点源经过科学有效的处理，使其无害化、资源 化，已成为国际上特别是我国环境保护领域中十分关注的课题。发达国家对 农村污水的污染控制和治理问题十分重视。法国在2002年农村污水的处理率 不超过50%，但是在2005年实现了农村污水的全部处理，在实施的过程中生 态处理技术高效低耗的特点使其成为优选技术，其市场优势还包括：自然处 理功能被逐步认识、传统处理方法投资的日益增加和生态处理技术巨大的潜 在效益;在处理工艺上采用了隔油池与生态处理单项技术的组合技术。巴西 在发达国家中污水处理行业发展相对缓慢，不过农村污水与城镇污水处理是 同步实施的，其中农村污水处理主要采用化粪池与生态处理单项技术的组合 工艺。在美国，自80年代始人工湿地被认为是解决农村污水的有效管理办法， 特别是潜流湿地成为农村污水处理和废物管理的优先选择，采取的主要工艺 为化粪池与潜流人工湿地的组合工艺;80年代以前曾采用过的地下渗滤系统 由于限制因素多、处理效率低等原因被逐步淘汰;现在一些新的组合工艺， 如好氧一体化设备、泥炭过滤器和其他的一些新技术正在被开发和在农村地 区推广。其他发达国家如日本、德国等的农村污水处理技术在应用中都得到 长足的发展。
发达国家实施农村污水处理的主要趋势是向就地无害化处理和资源化应 用方向发展，目前的就地处理方法主要有：土地处理、人工湿地等自然处理 系统和砂滤池、一体化好氧处理系统、净化槽等人工处理系统。截止1999年， 美国有超过两千万的家庭依靠就地处理系统处理生活污水;日本全国安装有 800万个净化槽系统，服务人口达到3600万。从发达国家的发展经验和趋势 来看，就地处理及资源化是一种比较生态、经济、可行的处理方式，它不需 要复杂、昂贵的管网系统，管理比较简单，不会加剧降雨径流面源污染，可 以将汇水单元的雨水引入处理系统，可以实现污水和雨水的资源化，因此已 成为目前农村生活污水处理的发展方向。我国农村地区目前都处于欠发达状 态，因此我国农村生活污水处理必须走低能耗、低成本、低运行、易管理的 就地处理及资源化的道路。
目前，我国在农村污水处理方面开展了一系列的研究工作，目前不少科 研单位和高校正在着手农村污水处理方面的研究。但是与我国巨大的市场需 求相比，目前的技术仍有一定差距，其主要表现在以下几个方面：现采用的 处理系统普遍投资成本高或占地面积大，运行不稳定，影响出水质量，缺乏 市场竞争力;国内的总体技术水平依然比较落后，过多偏向于引进国外的技 术。但是，国外的技术存在投资高、设备昂贵、维护复杂、运行成本高、能 耗大等缺点。而且国内的技术研究偏重于工艺开发，缺乏对某种工艺系统性、 完整性的了解和对整个工艺综合性的比较研究，导致研究成果很难移植。
发明内容
本发明的目的是研究一种适合我国国情的农村污水处理模式，解决农村 污水分散、量大、面广、管理水平低的问题。
本发明的目的是研制一种新型的农村污水处理及资源化方法，既能够有 效处理直排的农村生活污水，又能够收集处理村落污染集中体现的降雨径流， 同时实施固体废弃物的清洁能源转化与利用，在治理污水的同时达到促进农 村生态循环的目的。
本发明为一种新型的农村污水处理及资源化方法：农村污水处理及资源 化方法主要包括砾石沟、沼气池、沼渣堆场、人工湿地等组成单元，通过利 用砾石沟(7)可将厨房(1)废水和洗浴室(2)废水、沼渣堆场(6)径流、 屋面(9)径流、地表(10)径流收集并过滤进入人工湿地(8)进行有效处 理后直排入地表水体(11)，人工湿地(8)种有乡土湿生植物;厕所(3)污 水和畜禽圈舍(4)污水连同粪便通过管道进入沼气池(5)发酵，还有人工 湿地(8)秋收后的植物杆，农田(12)秋收收割的作物秸秆及厨房(1)可 降解的有机废物投入沼气池(5)发酵，产生沼气，通过厨房(1)作燃料， 其沼气池(5)中的废渣、废液作为有机肥施于农田(12)。
砾石沟是布置于农户周围的污废水收集系统，主要是在污废水特别是降 雨径流汇流路径上挖沟，沟深20-40cm，沟宽20-30cm，并在沟内填充砾石， 砾石粒径5-20mm，一方面对收集的污废水起到一定的过滤净化作用，另一方 面防止传统排水沟渠充填大量渠外杂物的现象发生，不改变原有土地利用类 型且增加一定的景观功能。厨房和洗浴废水既可通过砾石沟进入人工湿地系 统处理后排放地表水体，也可与厕所污水、畜禽污水连同粪便通过管道系统 进入沼气池发酵产生沼气和沼渣，沼气作为清洁能源用于煮饭和照明，沼渣 和沼液可作为优质有机肥直接还田;沼渣定期清理后不能够及时还田可暂时 堆存在沼渣堆场中，沼渣堆场四周围挡高度不超过20cm、底部防渗用粘土夯 实或水泥抹面、出口与砾石沟相连，主要是防止沼渣堆存期间降雨产生污染 径流漫流的情形发生，反而能将污染径流通过砾石沟收集到人工湿地中进行 有效处理;降雨产生的屋面径流和地表径流通过砾石沟收集且初步过滤净化 后进入人工湿地处理后直接排放地表水体;人工湿地在平常情况下主要处理 厨房废水和洗浴废水，在降雨情况处理由砾石沟收集来初期雨水径流，当径 流量超过湿地容量时，按照流水最小路径原理雨水径流会直接漫流，不会对 湿地系统造成影响，同时由于漫流径流为降雨后期径流，污染程度较低，直 接排放水体不会造成影响，人工湿地构筑地下，上部进水，底部折流出水， 四周及底部砖混结构，长宽比2-3∶1，基质就地取材采用2-5mm砂石均匀级 配，基质深度60-80cm，植物采用生物量大且具有一定景观效果的乡土湿生植 物，服务能力为1户/5-10m2，有效处理日常生活污水和不超过20mm的降雨径 流，湿地植物每年秋季收割，收割后连同农作物秸秆用于沼气池实现清洁能 源转化，从根本上改变农村污染严重的状况。
本发明一种新型的农村污水处理及资源化方法的优点是：农村污水处理 及资源化方法吸收了以往农村污水处理各类方法的优点，同时也弥补了其他 方法的不足。
1、各单项技术成熟、工艺简单、成本低廉、运行便宜、生态和谐，既能 够有效地就地处理生活污水和径流污水，又能够实现污染物的资源化。
2、砾石沟系统从根本上改善了传统农村排水沟渠的脏乱差问题，不仅能 够有效收集各种排水，还能够实现对收集废水的初步过滤净化，为后续的人 工湿地处理系统降低污染负荷，同时具有的景观美化功能。
3、沼气池系统在实现废物资源化和清洁能源转化的基础上，功能进一步 增强，吸纳消化人工湿地的植物，有效地解决了湿地植物氮磷转移的问题， 有助于实现污染的零排放。
4、沼渣堆场有效地解决了沼渣还田不及时且管理不到位的问题，大大降 低了面源污染输出的负荷，且有效地改善了农村生活环境。
5、可以因地制宜、就地取材构筑人工湿地，采用人工湿地生态处理系统， 在治污的同时改善了周围的生态环境，提高了处理系统的景观价值，有效的 防止保证了附近水体的环境卫生。
6、不同处理单元的优势去除与系统的协同去除相结合，实现了污染物的 有效转化和清洁能源的高效利用，治理污水的同时促进了农村生态循环。
7、该系统可以单户应用，也可以村落集中应用，不受规模限制。
目前该方法在丹江口库区的单户应用一年的实践表明，系统出水可以达 到地表水IV类水水质标准。