[0001]
本高新技术属于污水处理技术领域，具体涉及一种生态型农村生活污水处理系统。
背景技术：
[0002]
随着我国经济的快速增长，城市化进程加快，农村生活水平的不断提高以及农村畜禽养殖、水产养殖和农副产品加工等产业的发展，村镇的生活污水、废水产生量与日剧增。而这些污水大部分未经任何处理就近直排于河道、湖泊，使得水体污染越来越严重。
[0003]
近年来，全国各地都在开展农村生活污水处理工程项目建设，其中大多采用活性污泥法、生物接触氧化法、膜生物反应器(mbr)等一体化设备。采用上述工艺的一体化设备大多存在能耗高，运行费用高，电气设备多、维护工作量大及抗冲击负荷能力弱等缺点。
[0004]
农村生活污水处理的思路和技术路线不同于城市生活污水处理，更适合采用环境生态工程为主、环境工程为辅的技术路线；并应遵循“生态循环、利用为先”的基本原则，以实现农村生活污水治理与生态农业发展、农村生态文明建设的有机衔接。
技术实现要素：
[0005]
本高新技术的目的在于针对我国农村生活污水的特征并立足于我国农村实际，以“生态为本、绿色发展”为导向，提供一种生态型农村污水处理系统。本高新技术低能耗、低投入、占地少，操作管理方便，将农村污水处理与生态景观建设结合，因地制宜的实现农村污水处理的资源化利用。
[0006]
为了实现上述目的，本高新技术采用如下技术方案：
[0007]
本高新技术提出的一种生态型农村生活污水处理系统，其特征在于，包括沿污水水流方向依次设置的格栅井、沉砂池、调节池、厌氧发酵池、沉淀池、跌水曝气台、垂直流人工湿地、收集渠和中水池；其中，所述格栅井内与沉砂池相连侧壁的底部倾斜设有细格栅，所述调节池内底部设有第一潜水泵，该第一潜水泵通过管道接入所述厌氧发酵池的入水口；所述厌氧发酵池内通过分隔板将该厌氧发酵池沿水流方向分隔为第一反应室和第二反应室，所述第二反应室内设有组合填料；所述组合填料的出水通过管道自流进入所述沉淀池，该沉淀池的底部设有污泥斗；沉淀池出水通过所述跌水曝气台顶部的三角形溢流堰自流入跌水曝气台；所述垂直流人工湿地内种植有湿地植物，并在该垂直流人工湿地的中下部和底部分别铺设贯穿的基质层和第一穿孔集水管；所述垂直流人工湿地内还通过分隔墙将其沿水流方向分隔为第一级垂直下行流湿地和第二级垂直上行流湿地，在第一级垂直下行流湿地的水面处沿水流方向设有穿孔配水管，该穿孔配水管与所述跌水曝气台的出口连通；在所述第二级垂直上行流湿地内的基质层顶面沿水流方向设有第二穿孔集水管；该第二穿孔集水管的出水口通过管道依次与所述收集渠和中水池连接，所述中水池内底部设有与出水管连接的第二潜水泵。
[0008]
进一步地，污水通过所述穿孔配水管进入第一级垂直下行流湿地，从上到下依次
流经所述湿地植物和基质层，然后汇入位于所述第一级垂直下行流湿地底部的第一穿孔集水管；经所述第一级垂直下行流湿地处理后的污水经所述第一穿孔集水管进入所述第二级垂直上行流湿地，从下到上依次流经所述基质层和湿地植物后汇入所述第二穿孔集水管。
[0009]
进一步地，所述第一级垂直下行流湿地内设有垂直于水面的第一检修反冲洗立管，并同时与所述穿孔配水管和第一穿孔集水管相连；所述第二级垂直上行流湿地设有垂直于水面的第二检修反冲洗立管，并与所述第二穿孔集水管相连；在所述第一检修反冲洗立管、第二检修反冲洗立管和穿孔配水管均设有球阀。
[0010]
本高新技术的特点及有益效果是：
[0011]
1、厌氧发酵池第二格内设多维仿生生物组合填料，比表面积大，比常规填料的微生物附着量提高2～4倍，挂膜快、生物膜生长更新速度快、耐高负荷冲击，cod
cr
去除率高、处理效果佳；
[0012]
2、多维仿生生物组合填料为帘式结构，可根据厌氧发酵池池型合理设计水流通道，有效改善水力条件，提高厌氧发酵池传质效率，解决困扰厌氧发酵池配水不均、死区较大的弊端；
[0013]
3、沉淀池停留时间长，可降低后续人工湿地单元进水悬浮物负荷，延缓湿地基质层堵塞速度。此外沉淀池污泥斗设计容积较大，减少污泥清掏次数，方便后期维护管理；
[0014]
4、垂直流人工湿地进水端设有跌水曝气台，可有效改善湿地的充氧条件，提高污染物去除效率；
[0015]
5、出水用于非雨季农田灌溉，可解决资源性缺水的农村村民生产生活可用水量不足的问题。该农村生活污水处理系统可实现污水处理达标排放与农田灌溉回用的有机结合，可实现污水处理设施建设与生态景观建设的有机结合。
附图说明
[0016]
图1是本高新技术的结构示意图。
[0017]
图中1是格栅井，2是沉砂池，3是调节池，4是厌氧发酵池，5是分隔板，6是组合填料，7是沉淀池，8是三角形溢流堰，9是第一检修反冲洗立管，10是球阀，11是第一级垂直下行流湿地，12是穿孔配水管，13是分隔墙，14是湿地植物，15是第二级垂直上行流湿地，16是收集渠，17是中水池，18是出水管，19是细格栅，20是潜水泵，21是第一反应室，22是第二反应室，23是污泥斗，24是跌水曝气台，25是垂直流人工湿地，26是基质层，27是第一穿孔集水管，28是第二检修反冲洗立管，29是第二穿孔集水管。
具体实施方式
[0018]
为使本高新技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本高新技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本高新技术，并不限定本高新技术的保护范围。
[0019]
为了更好地理解本高新技术，以下详细阐述本高新技术提出的一种生态型农村生活污水处理系统的应用实例。
[0020]
本高新技术提出的一种生态型农村生活污水处理系统，其整体结构如图1所示。该生态型农村生活污水处理系统包括沿污水水流方向(如图中箭头所示方向)依次连接的格
栅井1、沉砂池2、调节池3、厌氧发酵池4、沉淀池7、跌水曝气台24、垂直流人工湿地25、收集渠16和中水池17。农村生活污水经管网收集后，通过该系统处理达标后，流入中水池17，用于非雨季农田灌溉，实现农村生活污水资源化利用，解决农村资源性缺水问题；雨季则可直接排放于下游河道。
[0021]
本高新技术各组成部件的具体实现方式及功能分别说明如下：
[0022]
格栅井1、沉砂池2、调节池3三池合建，通过预留孔洞实现彼此连通，格栅井1内与沉砂池2相连侧壁的底部倾斜设有细格栅19，细格栅倾角60
°
，农村生活污水流入格栅井1后经过细格栅19进行初次过滤，分离出农村生活污水中的杂物和大颗粒的固形物，经初次过滤的农村生活污水在沉砂池2中分离出泥沙等细颗粒物等后进入调节池3内，通过格栅井1和沉砂池2的过滤，可防止后续污水处理单元中填料和管路的堵塞。调节池3内底部设有潜水泵20，主要起污水提升作用。污水经调节池3的初步均质均量后，通过管路进入厌氧发酵池4，以大幅提高污水的可生化性，降低污水中有机物和悬浮物的浓度。
[0023]
厌氧发酵池4内通过分隔板5将厌氧发酵池4沿水流方向分隔为第一反应室21和第二反应室22，并通过预留孔洞相连。第一反应室21同时具备污水调节能力，污水流经此处，通过厌氧菌(自然生成)的作用，实现污染物的降解。第二反应室22内设有组合填料6，组合填料6为市售的多维仿生生物组合填料，比表面积较大，为4000～5000m2/m3，可大幅提高厌氧发酵池4内的生物总量；组合填料6挂膜快、生物膜生长更新速度快，耐高负荷冲击，可提高cod
cr
的去除率；同时，组合填料6可对进水悬浮物进行截留，并截留部分悬浮污泥，减少污泥流失。组合填料6采用帘式结构，可有效改善水力条件，提高传质效率，解决困扰常规厌氧工艺单元配水不均、死区较大的弊端。
[0024]
厌氧发酵池4出水通过管道自流进入沉淀池7，沉淀池7采用平流式，底部设污泥斗23。污水在沉淀池7中的停留时间较长，为4～6小时，一方面可保障后续垂直流人工湿地25的进水悬浮物负荷较低，延缓滤料堵塞速度；另一方面随着停留时间的增长，沉淀池7及其底部污泥斗23的有效容积也随之增大，较大的污泥斗23容积可减少污泥清掏次数，方便后期维护管理。
[0025]
沉淀池7出水流入跌水曝气台24，以提高水中溶解氧含量。进一步地，所述跌水曝气台24顶部设有三角形溢流堰8。当沉淀池7出水流经该三角形溢流堰8时，产生跌落，液面与空气接触的表面不断更新，空气中的氧转移到污水中，从而使污水充氧、溶解氧含量不断提高，进而提高后续垂直流人工湿地25的处理效果。
[0026]
经跌水曝气台24充氧后的污水经重力作用流入垂直流人工湿地25，以实现水质的进一步净化。垂直流人工湿地25内种植有湿地植物14，并在垂直流人工湿地25的中下部及底部分别铺设贯穿的基质层26和第一穿孔集水管27。垂直流人工湿地25内通过分隔墙13将垂直流人工湿地25沿水流方向分隔为第一级垂直下行流湿地11和第二级垂直上行流湿地15。在第一级垂直下行流湿地11的水面处沿水流方向设有穿孔配水管12，该穿孔配水管12与跌水曝气台24的出口连通；在第二级垂直上行流湿地15内的基质层26顶面沿水流方向设有第二穿孔集水管29。第一级垂直下行流湿地11和第二级垂直上行流湿地15串联运行，具体地，污水通过位于第一级垂直下行流湿地11顶部的穿孔配水管12进入第一级垂直下行流湿地11，从上到下依次流经湿地植物14和基质层26，然后汇入位于第一级垂直下行流湿地11底部的第一穿孔集水管27。第一穿孔集水管27横向贯穿第一级垂直下行流湿地11和第二
级垂直上行流湿地15，实现两级湿地的连接。随后，经第一级垂直下行流湿地11处理后的污水经第一穿孔集水管27进入第二级垂直上行流湿地15，从下到上依次流经基质层26和湿地植物14，最后汇入位于第二级垂直上行流湿地15内基质层26顶部的第二穿孔集水管29。
[0027]
进一步地，所述第一级垂直下行流湿地11内的穿孔配水管12、贯穿流入垂直流人工湿地25的第一穿孔集水管27和第二级垂直上行流湿地15内的第二穿孔集水管29均呈“日”字型排布。
[0028]
进一步地，为防止垂直流人工湿地25堵塞，提高系统运行效率，所述第一级垂直下行流湿地11内设有垂直于水面的第一检修反冲洗立管9，并同时与穿孔配水管12和第一穿孔集水管27相连。所述第二级垂直上行流湿地15内设有垂直于水面的第二检修反冲洗立管28，并与第二穿孔集水管29相连。在第一检修反冲洗立管9、第二检修反冲洗立管28和穿孔配水管12均装有球阀10，系统运行效率下降时，通过调节球阀10，开启反冲洗功能。
[0029]
进一步地，垂直流人工湿地25内的基质层26由石灰石或建筑碎石、碎砖及砂等构成，孔隙率≥30％，体积密度为1.2
×
103～1.5
×
103kg/m3，透水速率为15～20m/h。垂直流人工湿地25内的湿地植物14包括美人蕉、水竹和蕨草，每平方米栽种8-10穴，每穴栽美人蕉1-2株，水竹2-3株，蕨草2-3株。
[0030]
垂直流人工湿地25内第二穿孔集水管29通过管道依次与收集渠16和中水池17连接，中水池17内底部设有与出水管18连接的潜水泵20。经垂直流人工湿地25处理后的出水经收集渠16收集后汇入中水池17。非雨季时，中水池中的水通过中水池17中潜水泵20的提升作用，经出水管18可直接用于农田灌溉。雨季时，中水池中的水则可通过出水管18直接排放于下游河道。
[0031]
本高新技术提出的上述生态型农村生活污水处理系统的工作过程如下：
[0032]
1)经污水管网收集的污水，首先依次流经格栅井1、沉砂池2、调节池3，进行初步过滤，以去除杂物、大颗粒的固形物以及泥沙等细颗粒物。所述沉砂池停留时间1～2h，有效水深1～1.5m。所述调节池停留时间2～3小时。
[0033]
2)经初步过滤后，污水进入厌氧发酵池4，以实现有机物的大幅降解。所述厌氧发酵池4内通过分隔板5将厌氧发酵池4沿水流方向分隔为第一反应室21和第二反应室22，其中第二反应室22设有组合填料6。其中第一反应室21的有机负荷为0.3～0.5kgcod/(m3·
d)，第二反应室22的有机负荷为0.15～0.25kgcod/(m3·
d)。第二反应室22内组合填料6的比表面积为4000～5000m2/m3。
[0034]
3)厌氧发酵池4的出水进入沉淀池7，以实现悬浮物的有效去除。所述沉淀池7的停留时间为4～6h。
[0035]
4)沉淀池7出水经跌水曝气台24充氧后重力流入垂直流人工湿地25。所述垂直流人工湿地25内通过分隔墙13将垂直流人工湿地25沿水流方向分隔为第一级垂直下行流湿地11和第二级垂直上行流湿地15。进一步地，所述垂直流人工湿地25的水力负荷为0.6～1.0m3/(m2·
d)，所述第一级垂直下行流湿地11的有机负荷为0.15～0.20kgcod/(m3·
d)，第二级垂直下行流湿地15的有机负荷为0.10～0.15kgcod/(m3·
d)。
[0036]
5)污水经垂直流人工湿地25处理后，水质进一步净化后，流入中水池17，经出水管18用于非雨季农田灌溉或直接排放于下游河道。
[0037]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本高新技术的技术方案，而非对其限制；
尽管参照前述实施例对本高新技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本高新技术各实施例技术方案的精神和范围。
技术特征：
1.一种生态型农村生活污水处理系统，其特征在于，包括沿污水水流方向依次设置的格栅井(1)、沉砂池(2)、调节池(3)、厌氧发酵池(4)、沉淀池(7)、跌水曝气台(24)、垂直流人工湿地(25)、收集渠(16)和中水池(17)；其中，所述格栅井(1)内与沉砂池(2)相连侧壁的底部倾斜设有细格栅(19)，所述调节池(3)内底部设有第一潜水泵，该第一潜水泵通过管道接入所述厌氧发酵池(4)的入水口；所述厌氧发酵池(4)内通过分隔板(5)将该厌氧发酵池(4)沿水流方向分隔为第一反应室(21)和第二反应室(22)，所述第二反应室(22)内设有组合填料(6)；所述组合填料(6)的出水通过管道自流进入所述沉淀池(7)，该沉淀池(7)的底部设有污泥斗(23)；沉淀池(7)出水通过所述跌水曝气台(24)顶部的三角形溢流堰(8)自流入跌水曝气台(24)；所述垂直流人工湿地(25)内种植有湿地植物(14)，并在该垂直流人工湿地(25)的中下部和底部分别铺设贯穿的基质层(26)和第一穿孔集水管(27)；所述垂直流人工湿地(25)内还通过分隔墙(13)将其沿水流方向分隔为第一级垂直下行流湿地(11)和第二级垂直上行流湿地(15)，在第一级垂直下行流湿地(11)的水面处沿水流方向设有穿孔配水管(12)，该穿孔配水管(12)与所述跌水曝气台(24)的出口连通；在所述第二级垂直上行流湿地(15)内的基质层(26)顶面沿水流方向设有第二穿孔集水管(29)；该第二穿孔集水管(29)的出水口通过管道依次与所述收集渠(16)和中水池(17)连接，所述中水池(17)内底部设有与出水管(18)连接的第二潜水泵。2.根据权利要求1所述的生态型农村生活污水处理系统，其特征在于，所述细格栅(19)的倾角为60
°
。3.根据权利要求1所述的生态型农村生活污水处理系统，其特征在于，所述组合填料(6)为多维仿生生物组合填料，且具有帘式结构。4.根据权利要求1所述的生态型农村生活污水处理系统，其特征在于，所述穿孔配水管(12)、第一穿孔集水管(27)和第二穿孔集水管(29)均呈“日”字型排布。5.根据权利要求1所述的生态型农村生活污水处理系统，其特征在于，所述第一级垂直下行流湿地(11)内设有垂直于水面的第一检修反冲洗立管(9)，并同时与所述穿孔配水管(12)和第一穿孔集水管(27)相连；所述第二级垂直上行流湿地(15)设有垂直于水面的第二检修反冲洗立管(28)，并与所述第二穿孔集水管(29)相连；在所述第一检修反冲洗立管(9)、第二检修反冲洗立管(28)和穿孔配水管(12)均设有球阀(10)。6.根据权利要求1所述的生态型农村生活污水处理系统，其特征在于，所述垂直流人工湿地(25)内的基质层(26)由石灰石或建筑碎石、碎砖及砂构成；所述垂直流人工湿地(25)内的湿地植物(14)包括美人蕉、水竹和蕨草，每平方米栽种8-10穴，每穴栽美人蕉1-2株，水竹2-3株，蕨草2-3株。
技术总结
本高新技术提出的一种生态型农村生活污水处理系统，包括沿污水水流方向依次连接的格栅井、沉砂池、调节池、厌氧发酵池、沉淀池、跌水曝气台、垂直流人工湿地、收集渠和中水池；厌氧发酵池内通过分隔板将其分隔为两个反应室，第二反应室中设有组合填料；垂直流人工湿地内种植有湿地植物，并在其中下部和底部分别铺设基质层和第一穿孔集水管；垂直流人工湿地内还通过分隔墙将其分隔为垂直下行流湿地和垂直上行流湿地，在垂直下行流湿地的水面处沿水流方向设有与跌水曝气台出口连通的穿孔配水管；在垂直上行流湿地内的基质层顶面沿水流方向设有第二穿孔集水管。本系统将农村污水处理与生态景观建设相结合，低能耗、低投入、占地少，操作管理方便。作管理方便。作管理方便。
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