CN109912129A - 一种风、光互补的农村污水处理*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种风、光互补的农村污水处理***，包括依次连接的风、光互补发电***、化粪隔油***、生化***、二级沉淀***、潜流式人工湿地***和反冲洗***，所述风光互补发电***包括太阳能发电***、风力发电***和备用家庭电源，所述太阳能发电***和风力发电***分别通过太阳能逆变器和风能逆变器连接有可控式电容，所述可控式电容和备用家庭电源之间搭载有电量传感***，所述可控式电容为整个***的用电器供电；具备节能环保、污染物降解效率高、运行和后期维护成本低、抗污染物冲击能力强的风、光电互补的优点。

Description

一种风、光互补的农村污水处理***

技术领域

本发明实施例涉及农村污水处理技术领域，具体涉及一种风、光互补的农村污水处理***。

背景技术

在中国整体经济大发展的背景下，我国农村地区经济发展步伐也逐渐加快。然而，农户在享受发展带来的红利的同时，也面临着日益恶化的农村生态环境。随着农村生活污水排放量的大幅增加，农村整体环境质量明显下降，农业面源污染已经间接或直接威胁到广大农村居民的身体健康，成为了制约农村经济进一步发展的首要问题之一。

农村生活废水是指农村居民在日常生活过程中产生的污水，主要来自于厕所冲洗、餐厨洗涤水、衣物洗涤水、沐浴排放水等。农村生活污水的水质与当地居民的生活***、人口数量、地域性呈现显著性变化。传统农村污水实用处理技术包括了沼气池、普通氧化池、接触氧化池、人工湿地等。现有的污水处理***通常具有能耗偏高、处理效率差、抗冲击能力差、后期维护成本高等缺点。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种风、光互补的农村污水处理***，综合利用了农村地区充足的太阳能和风能为能源补充，并以嵌入改良的三格式化粪池、反硝化前置的A3O工艺污水处理***、潜流式人工湿地等为基础对农村污水进行深度净化，电控管理的反冲洗***、光和风能转化***、生化处理***能够最大程度的保持进出水的稳定性、污染物降解的高效性，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种风、光互补的农村污水处理***，包括依次连接的风、光互补发电***、化粪隔油***、生化***、二级沉淀***、潜流式人工湿地***和反冲洗***，其特征在于：

所述风光互补发电***包括太阳能发电***、风力发电***和备用家庭电源，所述太阳能发电***和风力发电***分别通过太阳能逆变器和风能逆变器连接有可控式电容，所述可控式电容和备用家庭电源之间搭载有电量传感***，所述可控式电容为整个***的用电器供电；

所述化粪隔油***包括三格式化粪池，所述三格式化粪池通过两块隔板将整个空间依次分为化粪隔油段、化粪段和清水段，所述化粪隔油段顶部通过化粪池进水管与家庭废水排放口连接，所述化粪隔油段和化粪段之间通过倒置的呈L型的导水管连通，所述化粪段和清水段之间通过设在隔板顶部的人工格栅连通。

本发明实施例的特征还在于，所述太阳能发电***采用单晶硅太阳能发电板，所述风力发电***采用五叶垂直轴、三相交流永磁发电机。

本发明实施例的特征还在于，所述生化***包括依次以下进上出的潜流方式连通的预硝化池、厌氧池、缺氧池和好氧池，并且在预硝化池、厌氧池、缺氧池和好氧池内投放有不同的微生物菌剂以构筑微生物族群。

本发明实施例的特征还在于，所述好氧池底部设有若干组盘式微孔曝气头，所述盘式微孔曝气头通过曝气导管连接有设置在地面上的罗茨鼓风机，并且在所述好氧池内部安装有均匀分布的好氧填料挂网，所述好氧填料挂网上均设置有好氧填料包。

本发明实施例的特征还在于，所述好氧池底部固定安装有切割式潜水导流泵，所述切割式潜水导流泵通过回流管路将好氧池内部的消化液通过内回流的方式输送至缺氧池。

本发明实施例的特征还在于，所述二级沉淀***包括呈倒置梯形的腔体，所述腔体底部安装有若干组呈蜂窝状并列排列的沉降斜管，所述沉降斜管下方设有切割式潜水排泥泵，所述切割式潜水排泥泵通过污泥回流管与预硝化池底部连通。

本发明实施例的特征还在于，所述潜流式人工湿地***采用底部进水和上部出水的潜流进水方式，具体包括由下至上依次设置的组合填料填充的内部基质和组合植物覆盖的植物修复层，所述植物修复层的底部均设有用于固定植物更细的固定隔网。

本发明实施例的特征还在于，组合填料填充顺序由下到上为鹅软石、斜发沸石、煤质活性炭、火山岩，四种填充料的质量比为1:2:1:2；组合植物从左到右为狐尾藻、美人蕉、秋浦，隔株间隙为5～8cm。

本发明实施例的特征还在于，所述反冲洗***包括与潜流式人工湿地***出水口连通的清水池，所述清水池底部设有反冲洗泵，所述反冲洗泵通过输导管连接有设在潜流式人工湿地***底部的高压冲洗器，且在所述潜流式人工湿地***侧壁上设有与二级沉淀***连通的溢流口。

本发明实施例具有如下优点：

本发明综合利用了农村地区充足的太阳能和风能为能源补充，并以嵌入改良的三格式化粪池、反硝化前置的A3O工艺污水处理***、潜流式人工湿地等为基础对农村污水进行深度净化，采用电控管理的反冲洗***、光和风能转化***、生化处理***能够最大程度的保持进出水的稳定性，保证污染物降解的高效性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明整体结构示意图；

图中：

1-风、光互补发电***；2-化粪隔油***；3-生化***；4-二级沉淀***；5-潜流式人工湿地***；6-反冲洗***；

101-太阳能发电***；102-风力发电***；103-太阳能逆变器；104-风能逆变器；105-可控式电容；

201-三格式化粪池；202-隔板；203-化粪隔油段；204-化粪段；205-清水段；206-导水管；207-人工格栅；

301-预硝化池；302-厌氧池；303-缺氧池；304-好氧池；305-盘式微孔曝气头；306-曝气导管；307-罗茨鼓风机；308-好氧填料挂网；309-好氧填料包；310-切割式潜水导流泵；311-回流管路；

401-腔体；402-沉降斜管；403-切割式潜水排泥泵；404-污泥回流管；

501-内部基质；502-植物修复层；503-固定隔网；504-溢流口；

601-清水池；602-反冲洗泵；603-输导管；604-高压冲洗器。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种风、光互补的农村污水处理***，包括依次连接的风、光互补发电***1、化粪隔油***2、生化***3、二级沉淀***4、潜流式人工湿地***5和反冲洗***6。

所述风光互补发电***1包括太阳能发电***101、风力发电***102和备用家庭电源，其中，所述太阳能发电***101采用单晶硅太阳能发电板，额定功率为200W，单晶硅电池板尺寸为1340*990*35mm，单晶硅材质的光电转化效率能够达到20％以上，所述风力发电***102采用五叶垂直轴、三相交流永磁发电机，该风力发电***102能够满足低风力强度下设备的产电量。

所述太阳能发电***101和风力发电***102分别通过太阳能逆变器103和风能逆变器104连接有可控式电容105，所述可控式电容105和备用家庭电源之间搭载有电量传感***，当预期风光能储备电量低于蓄电池阀值时会接入农户家用电源，以供设备正常持续运转，所述可控式电容105为整个***的用电器供电，可控式电容105采用胶体蓄电池。逆变器将输出电压逆变为家用220V交流电压，将产生的电量收集于可控式电容105中，可控式超级电容采用胶体蓄电池，所述风力发电***102架设在农户屋顶迎风处，设备正常运转需风力大于三级，通过整个***的整合，有效地实现光、风互补发电，有效地提升了无阳光天气的发电量。

太阳能发电***和风力发电***通过线缆与逆变器和蓄电池串联，输入电量经过转化后储备于超级电容供设备使用。

所述化粪隔油***2包括采用防腐涂层焊接的三格式化粪池201，且在顶部设有排气孔和观察应急孔，所述三格式化粪池201通过两块隔板202将整个空间依次分为化粪隔油段203、化粪段204和清水段205，所述化粪隔油段203顶部通过化粪池进水管与家庭废水排放口连接，所述化粪隔油段203和化粪段204之间通过倒置的呈L型的导水管206连通，所述化粪段204和清水段205之间通过设在隔板202顶部的人工格栅207连通，充水后浮油和大颗粒物质被阻隔在化粪隔油段203，其余粪水和部分颗粒物质以底部进水的方式进入到化粪段204，通过前述处理的粪水经过设置隔板上的人工格栅207后进入到清水段205中。

设备经过改良式三格化粪池后水质得到一定程度的改善，大颗粒和浮油得到隔离，能够减低后部生化反应的进水符合，同时改良式三格化粪池也起到一定的水力、水量调节功能，确保可后部设备的正常、持续运转。

所述生化***3采用改良活性污泥法对污水水质进行净化，改工艺采用反硝化前置的A3O工艺。具体包括依次以下进上出的潜流方式连通的预硝化池301、厌氧池302、缺氧池303和好氧池304。为了缩短设备的启动周期，在设备首次启动前向预硝化池301、厌氧池302、缺氧池303和好氧池304内投放有不同的微生物菌剂以构筑微生物族群。

所述好氧池304底部设有若干组盘式微孔曝气头305，所述盘式微孔曝气头305通过曝气导管306连接有设置在地面上的罗茨鼓风机307，好氧曝气时间和曝气间隔依据设备安装地居民的用水习惯进行设置，总曝气时间10h/d，控制好氧段溶解氧含量大于2mg/L，并且在所述好氧池304内部安装有均匀分布的好氧填料挂网308，所述好氧填料挂网308上均设置有好氧填料包309，好氧池中部悬挂的悬浮填料以加速微生物的生产速度，好氧填料选用氨酯泡沫改性后制成的海绵立方状填料，所述材料的比表面积可以达到30000～50000m²/m³，微生物负载量可以达到16g/L以上。

所述好氧池304底部固定安装有切割式潜水导流泵310，所述切割式潜水导流泵310通过回流管路311将好氧池304内部的消化液通过内回流的方式输送至缺氧池303，控制回流比大于100％。

反硝化前置的A3O工艺是传统A2O工艺的一种改良形式，在原来A2O工艺最前端添加一个缺氧预硝化区，前置缺氧区的设置可以充分保证回流的污泥在得到充分反硝化后进入到厌氧区，大幅降低了污泥中的硝酸盐浓度，促进了同步脱氮除磷反应的持续进行。

前置预硝化缺氧区的设置对污染水体中的总氮有明显的降低作用，改良后可以有效地抑制丝状菌的生长、有效的防止污泥膨胀现象的发生。后接厌氧池中的兼性厌氧微生物经过水解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段四个阶段将废水中的各种复杂有机物分子转化成甲烷、二氧化碳等物质；好氧池中的好氧微生物包括兼性微生物在有氧气存在的条件下利用水中存在的有机污染物为底物进行好氧代谢，经过分解反应、合成反应、内有呼吸反应降解水体中的污染物。

所述二级沉淀***4包括呈倒置梯形的腔体401，所述腔体401底部安装有若干组呈蜂窝状并列排列的沉降斜管402，所述沉降斜管402下方设有切割式潜水排泥泵403，所述切割式潜水排泥泵403通过污泥回流管404与预硝化池301底部连通。

所述潜流式人工湿地***5采用底部进水和上部出水的潜流进水方式，具体包括由下至上依次设置的组合填料填充的内部基质501和组合植物覆盖的植物修复层502，所述植物修复层502的底部均设有用于固定植物更细的固定隔网503，以防止反冲洗过程中植物根系移位。

组合填料填充顺序由下到上为鹅软石、斜发沸石、煤质活性炭、火山岩，四种填充料的质量比为1:2:1:2，其中鹅软石的加入是为了扩大人工湿地的透水系数，斜发沸石、煤质活性炭、火山岩均对废水中的总磷、氨氮、总氮、COD等指标具有极强的吸附能力，采用多种吸附基质组合对前段生化处理后的污水进行深度处理具有较好的可行性；组合植物从左到右为狐尾藻、美人蕉、秋浦，隔株间隙为5～8cm，三种组合植物均为污染物富集能力高的挺水植物。

所述反冲洗***6包括与潜流式人工湿地***5出水口连通的清水池601，所述清水池601底部设有反冲洗泵602，所述反冲洗泵602通过输导管603连接有设在潜流式人工湿地***5底部的高压冲洗器604，且在所述潜流式人工湿地***5侧壁上设有与二级沉淀***4连通的溢流口504。

通过反冲洗泵602产生向上的水柱对潜流式人工湿地***5的填充基质501进行反冲洗，清洗时悬浮物由人工湿地左上测溢流口504流入二级沉淀***4进行沉淀，反冲洗结束后又通过二级沉淀***4的底部的切割式潜水排泥泵403回流到前端进行循环处理。

实施例1：

选取湖南某地三户典型农户进行一种风、光电互补的农村污水处理***的中试，对各构筑物的进、出水指标进行监测，其中四户农户的进水指标如下表1所示；实验对整套***进行了四个点位的水质监测，分别为化粪池第一格、化粪池出水口、生化***出水口、人工湿地出水口；监测指标包括了水体的pH值、COD、SS、氨氮、TP、总氮、动植物油。结果表明：改良隔油化粪***对COD、SS、TP、动植物油的降解和阻隔效果较好，根据三户农户水质的监测结果发现，所述设备对COD的平均降解率为50.66％，对SS的阻隔效率为67.24％，对总磷的去除效率为：59.83％，研究还发现前端隔油化粪***对水体中的氨氮和总氮去除效果不明显；经过隔油化粪处理后的水流入生化***后通过缺氧反硝化、厌氧酸化、好氧硝化后各种污染物指标迅速降低，监测的三户农户生化***出水的部分指标均能够达到城镇污水排放标准中的A类标准，污水经过生化处理后流入带有组合填充介质和组合植物覆盖的人工湿地***进行深度净化，从下表结果可以看出三个中试点的出水COD均小于50mg/L、SS浓度小于8mg/L、氨氮浓度小于3.5mg/L、总磷浓度小于1mg/L，总氮浓度小于10mg/L，动植物浓度未检出。

表1：三户中试样本污染物浓度监测值单位：mg/L

实施例2：

考虑到生化***对水体中总磷的吸附效果有限，在对人工湿地基质组合材料进行筛选时设置单独材料的等温吸附实验，考究非流体下单一材料的最大吸附量。所得实验结果如下表所示，综合实验结果发现底部选用透水系数大的鹅软石作为填充材料可以加大人工湿地底层的透水系数，防止污染物沉积堵塞设备管路，同时也可以缩减设备的反冲洗次数，减少设备的故障发生率。同时，实验结果发现火山岩、斜发沸石、煤质活性炭对水体中总磷的最大吸附量较高，且经济层面可行性强、材料不属于国家禁用的工业、农业废弃物。

表2：吸附基质最大吸附量与可行性结果

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种风、光互补的农村污水处理***，包括依次连接的风、光互补发电***(1)、化粪隔油***(2)、生化***(3)、二级沉淀***(4)、潜流式人工湿地***(5)和反冲洗***(6)，其特征在于：

所述风光互补发电***(1)包括太阳能发电***(101)、风力发电***(102)和备用家庭电源，所述太阳能发电***(101)和风力发电***(102)分别通过太阳能逆变器(103)和风能逆变器(104)连接有可控式电容(105)，所述可控式电容(105)和备用家庭电源之间搭载有电量传感***，所述可控式电容(105)为整个***的用电器供电；

所述化粪隔油***(2)包括三格式化粪池(201)，所述三格式化粪池(201)通过两块隔板(202)将整个空间依次分为化粪隔油段(203)、化粪段(204)和清水段(205)，所述化粪隔油段(203)顶部通过化粪池进水管与家庭废水排放口连接，所述化粪隔油段(203)和化粪段(204)之间通过倒置的呈L型的导水管(206)连通，所述化粪段(204)和清水段(205)之间通过设在隔板(202)顶部的人工格栅(207)连通。

2.根据权利要求1所述一种风、光互补的农村污水处理***，其特征在于，所述太阳能发电***(101)采用单晶硅太阳能发电板，所述风力发电***(102)采用五叶垂直轴、三相交流永磁发电机。

3.根据权利要求1所述一种风、光互补的农村污水处理***，其特征在于，所述生化***(3)包括依次以下进上出的潜流方式连通的预硝化池(301)、厌氧池(302)、缺氧池(303)和好氧池(304)，并且在预硝化池(301)、厌氧池(302)、缺氧池(303)和好氧池(304)内投放有不同的微生物菌剂以构筑微生物族群。

4.根据权利要求3所述一种风、光互补的农村污水处理***，其特征在于，所述好氧池(304)底部设有若干组盘式微孔曝气头(305)，所述盘式微孔曝气头(305)通过曝气导管(306)连接有设置在地面上的罗茨鼓风机(307)，并且在所述好氧池(304)内部安装有均匀分布的好氧填料挂网(308)，所述好氧填料挂网(308)上均设置有好氧填料包(309)。

5.根据权利要求3所述一种风、光互补的农村污水处理***，其特征在于，所述好氧池(304)底部固定安装有切割式潜水导流泵(310)，所述切割式潜水导流泵(310)通过回流管路(311)将好氧池(304)内部的消化液通过内回流的方式输送至缺氧池(303)。

6.根据权利要求3所述一种风、光互补的农村污水处理***，其特征在于，所述二级沉淀***(4)包括呈倒置梯形的腔体(401)，所述腔体(401)底部安装有若干组呈蜂窝状并列排列的沉降斜管(402)，所述沉降斜管(402)下方设有切割式潜水排泥泵(403)，所述切割式潜水排泥泵(403)通过污泥回流管(404)与预硝化池(301)底部连通。

7.根据权利要求1所述一种风、光互补的农村污水处理***，其特征在于，所述潜流式人工湿地***(5)采用底部进水和上部出水的潜流进水方式，具体包括由下至上依次设置的组合填料填充的内部基质(501)和组合植物覆盖的植物修复层(502)，所述植物修复层(502)的底部均设有用于固定植物更细的固定隔网(503)。

8.根据权利要求7所述一种风、光互补的农村污水处理***，其特征在于，组合填料填充顺序由下到上为鹅软石、斜发沸石、煤质活性炭、火山岩，四种填充料的质量比为1:2:1:2；组合植物从左到右为狐尾藻、美人蕉、秋浦，隔株间隙为5～8cm。

9.根据权利要求6所述一种风、光互补的农村污水处理***，其特征在于，所述反冲洗***(6)包括与潜流式人工湿地***(5)出水口连通的清水池(601)，所述清水池(601)底部设有反冲洗泵(602)，所述反冲洗泵(602)通过输导管(603)连接有设在潜流式人工湿地***(5)底部的高压冲洗器(604)，且在所述潜流式人工湿地***(5)侧壁上设有与二级沉淀***(4)连通的溢流口(504)。