一種適用于北方農村的生活污水達標回用處理系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于北方農村的生活污水達標回用處理系統(tǒng)，它包括污水收集預處理池和污水處理單元，每個污水處理單元包括污水處理池、進水管、布水管和植物凈化池，在過濾室內設置有過濾填料層，過濾填料層自上而下依次為第一卵石層、黃砂層、沸石層、第二卵石層，布水管位于第一卵石層內，布水管通過進水管與調節(jié)池內的潛水泵連接，在污水收集預處理池、污水處理池和植物凈化池的外表面設置有保溫層。解決了北方農村生活污水處理工程越冬難的問題，出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，出水回用，節(jié)約了水資源，系統(tǒng)建設成本低，運行費用低，維護使用簡單，農民可操作，可長久使用，無需反沖洗。
【專利說明】-種適用于北方農村的生活污水達標回用處理系統(tǒng)及方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種適用于北方農村的生活污水達標回用處理系統(tǒng)及方法，屬于廢水 處理的【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 近幾年，隨著經濟的不斷發(fā)展和農民收入的不斷增加，農村生活設施、居住環(huán)境和 消費方式也發(fā)生了較大的變化，自來水管網(wǎng)、衛(wèi)生淋浴等設備逐漸進入百姓家庭，生活污水 排放量急劇增加。長期以來，由于受經濟發(fā)展、環(huán)保意識等原因的影響，大多數(shù)農村沒有污 水收集及處理系統(tǒng)，絕大部分生活污水排入屋邊溝渠或排出室外空地后滲入地下，嚴重污 染了水、大氣和土壤環(huán)境。同時，中國北方為缺水型地區(qū)，如山東省人均占有水資源量僅334 立方米，不到全國人均占有量的1/6,僅為世界人均占有量的1/25,位居全國各省（市、自治 區(qū)）倒數(shù)第三位，河北省人均占有水資源量僅307立方米，不到全國人均占有量的1/7,而大 量生活污水的排放造成了水資源的極度浪費。因此，加強農村污水無害化處理與回用，是目 前面臨的重要任務。
[0003] 但目前常用的傳統(tǒng)的污水處理方法如普通活性污泥法、AO法等，處理設施建設成 本高、運行維護復雜，很難在經濟條件相對較差的農村推廣使用，因此，目前急需低成本高 效率的農村生活污水處理回用技術。專利號為CN200910231119. 9公開了一種無動力單戶 型農村生活污水處理方法及裝置，主要是針對沒有管網(wǎng)的單戶農戶，而且出水不能達到回 用標準；專利號為CN201010101840. 9公開了一種微動力污水處理系統(tǒng)及方法，主要是針對 集中式農村或小區(qū)進行污水處理，但該技術沒有考慮冬季保溫問題，不適合應用于北方農 村，而且出水不能達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，不能解決水資源短 缺的問題。
[0004] 針對北方農村冬季氣溫低、水資源缺乏等問題，目前還未見適用于北方中小型農 村的生活污水達標回用處理系統(tǒng)及方法的報道。


【發(fā)明內容】

[0005] 針對北方冬季氣溫低，生活污水處理工程越冬難；水資源短缺，人均占有水資源量 少；農村經濟基礎薄弱，無力承擔建設成本高、運行費用高的生活污水處理設施；農民動手 能力差，對于維護使用復雜的設施不能接受等問題，本發(fā)明提供一種適用于北方農村的生 活污水達標回用處理系統(tǒng)及方法。
[0006] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0007] -種適用于北方農村的生活污水達標回用處理系統(tǒng)，它包括污水收集預處理池和 污水處理單元，其特征在于，所述的污水收集預處理池由隔板分隔成集水池、沉砂池和調節(jié) 池，集水池的側壁上部設置有與沉砂池連通的溢流口，集水池上層清液通過溢流口流入沉 砂池，沉砂池通過連通孔與調節(jié)池連通，調節(jié)池底部設置有潛水泵，潛水泵通過管路向各個 污水處理單元供水；
[0008] 每個污水處理單元包括污水處理池、進水管、布水管和植物凈化池，污水處理池、 植物凈化池左右設置，污水處理池包括上部的過濾室和下部的收集室，在過濾室內設置有 過濾填料層，所述的過濾填料層自上而下依次為第一卵石層、黃砂層、沸石層、第二卵石層， 第一卵石層的上表面設置有隔層，隔層上覆有土壤層，土壤層用于種植植物，布水管位于第 一卵石層內，布水管通過進水管與調節(jié)池內的潛水泵連接，在收集室的底部連接有將植物 凈化池與收集池連通的連通管，在植物凈化池內種植有植物，植物凈化池的底部設置有出 水口，出水口連接分支出水管，每個污水處理單元的分支出水管匯集連接出水總管，出水總 管與養(yǎng)殖池連接，在污水收集預處理池、污水處理池和植物凈化池的外表面設置有保溫層。
[0009] 本發(fā)明優(yōu)選的，沉砂池為1-2個沉砂池串聯(lián)結構，每個沉砂池包括緩沖室和沉砂 室，緩沖室與沉砂室相連通，相鄰的兩個沉砂池的緩沖室相錯開，相鄰的兩個沉砂池之間通 過緩沖室側壁上的連通孔連通，集水池層清液通過溢流口流入與其相鄰的沉砂池的緩沖室 內，由緩沖室流經沉砂室進入下一個沉砂池的緩沖室，最后一個沉砂池的沉砂室側壁上設 置有與調節(jié)池連通的通入孔，集水池層清液流經1-2個沉砂池通過通入孔流入調節(jié)池。 [0010] 本發(fā)明優(yōu)選的，第一卵石層的厚度為8-15cm，卵石的平均粒徑為2-4cm，黃砂層的 厚度為厚度30-35cm，黃砂的平均粒徑0. 3-1. 5mm，沸石層的厚度為25-35cm，沸石的平均粒 徑的平均粒徑為2-3_，第二卵石層的厚度10-15cm，卵石的平均粒徑為l-2cm。 toon] 第一卵石層中的鵝卵石用于支撐布水管，使進水通過管道均勻分布于濾料層上， 同時防止濾料堵塞布水管的出水孔。普通黃砂層，黃砂層的作用是吸附、分解生活污水中有 機物和懸浮物，如COD、BOD、TSS。沸石層，沸石層的作用是吸附、分解生活污水中的氨氮和 磷。第二卵石層用于收集出水，使之通過出水管集中排放或回用。
[0012] 污水處理單元為4-6個，布水管包括分支布水管，在分支布水管的兩側連接有與 分支布水管垂直的垂直布水管，垂直布水管為若干根，垂直布水管之間相互平行，垂直布水 管分支布水管相連通，在垂直布水管上設置有布水孔。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，進一步優(yōu)選的，相鄰垂直清洗管上的布水孔交錯設置。此種設計的優(yōu) 點：噴淋孔分布均勻，使布水范圍更廣，面積更大，無死角。
[0014] 本發(fā)明優(yōu)選的，布水管內徑為20-40mm，布水孔的孔徑為5-8mm，進水管內徑為 30-60mm，進水管的端口與潛水泵連接處設置有篩網(wǎng)，篩網(wǎng)孔徑為3. 0-5. 0mm。
[0015] 本發(fā)明優(yōu)選的，所述的收集室的形狀為倒圓錐體，連通管設置在距離收集室底部 2-5cm處，連通管與收集室的縱向軸線垂直設置。
[0016] 本發(fā)明優(yōu)選的，在過濾填料層內設置有透氣管，透氣管垂直貫穿過濾填料層，上端 高出過濾填料層的最上層并穿出土壤層，透氣管的側壁上均布有透氣孔。
[0017] 本發(fā)明優(yōu)選的，所述的保溫層的厚度為5-l〇Cm，所述的保溫層為聚氨酯保溫板，植 物凈化池遠離污水處理池的側壁為透明側壁，在該側壁上，保溫層與透明側壁鉸接。
[0018] 本發(fā)明優(yōu)選的，所述的隔層為濾布層，土壤層的厚度為40-50cm。
[0019] 本發(fā)明優(yōu)選的，在集水池、沉砂池、調節(jié)池、生活污水處理池及植物凈化池上端口 設置有陽光板用以保溫，在生活污水處理池、植物凈化池上端口的陽光板為兩塊，兩塊陽光 板呈100?120°夾角連接并設置在生活污水處理池、植物凈化池的上端口。
[0020] 本發(fā)明優(yōu)選的，在集水池、沉砂池、調節(jié)池和植物凈化池的內側壁上布設有盤管， 盤管與太陽能連通。通過太陽能進行加熱。當冬季溫度過低時，通過盤管對集水池、沉砂池、 調節(jié)池和植物凈化池進行加熱。
[0021] 利用上述裝置進行生活污水達標回用處理方法，包括步驟如下：
[0022] (1)農村生活污水經管網(wǎng)收集后匯入集水池，集水池層清液通過溢流口流入與其 相鄰的沉砂池緩沖室，由緩沖室流經沉砂室進入下一個沉砂池的緩沖室，連通孔設置在最 后一個沉砂池的沉砂室側壁上，集水池層清液流經1-2個沉砂池通過連通孔流入調節(jié)池；
[0023] (2)進入調節(jié)池后，通過潛水泵向各個污水處理單元供水，所述潛水泵的的功率 為0. 75kW，流量8000L/h，揚程6m，處理水經過分支布水管、垂直布水管進入第一卵石層， 經過第一卵石層的進一步布水，依次經過黃砂層、沸石層、第二卵石層的吸附、分解后，最后 進入收集室，第一卵石層的厚度為8-15cm，卵石的平均粒徑為2-4cm，黃砂層的厚度為厚度 30-35cm，黃砂的平均粒徑0. 3-1. 5_，沸石層的厚度為25-35cm，沸石的平均粒徑為2-3_， 第二卵石層的厚度10-15cm，卵石的平均粒徑為l-2cm ;
[0024] (3)收集室的水通過連通管進入植物凈化池，經過植物凈化池的植物進一步凈化 出水,去除氨氮和磷；
[0025] (4)每個污水處理單元的分支出水管匯集連接出水總管，經過污水處理池、植物凈 化池處理后的水最終進入魚塘養(yǎng)魚或回用于景觀用水。
[0026] 本發(fā)明優(yōu)選的，植物凈化池內的植物為蘆葦和/或互花米草。
[0027] 上述的集水池、沉砂池、預處理池、生活污水處理池和植物凈化池的大小根據(jù)農村 生活污水產生量的多少設計，本領域的技術人員根據(jù)常識都可以實施該設計。
[0028] 本發(fā)明的系統(tǒng)和方法主要針對北方農村生活污水，冬季保溫效果好、出水達到《城 鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，而且該系統(tǒng)和方法耗能少、建造簡單、維護使用 方便，可以解決北方農村污水隨意排放引起的污染，實現(xiàn)北方生活污水處理工程冬季正常 運行，出水達標回用，在降低污染的同時，節(jié)約了水資源。
[0029] 生活污水在處理前和經本發(fā)明的處理系統(tǒng)處理后的指標如下：

【權利要求】
1. 一種適用于北方農村的生活污水達標回用處理系統(tǒng)，它包括污水收集預處理池和 污水處理單元，其特征在于，所述的污水收集預處理池由隔板分隔成集水池、沉砂池和調節(jié) 池，集水池的側壁上部設置有與沉砂池連通的溢流口，集水池上層清液通過溢流口流入沉 砂池，沉砂池通過連通孔與調節(jié)池連通，調節(jié)池底部設置有潛水泵，潛水泵通過管路向各個 污水處理單元供水； 每個污水處理單元包括污水處理池、進水管、布水管和植物凈化池，污水處理池、植物 凈化池左右設置，污水處理池包括上部的過濾室和下部的收集室，在過濾室內設置有過濾 填料層，所述的過濾填料層自上而下依次為第一卵石層、黃砂層、沸石層、第二卵石層，第一 卵石層的上表面設置有隔層，隔層上覆有土壤層，土壤層用于種植植物，布水管位于第一卵 石層內，布水管通過進水管與調節(jié)池內的潛水泵連接，在收集室的底部連接有將植物凈化 池與收集池連通的連通管，在植物凈化池內種植有植物，植物凈化池的底部設置有出水口， 出水口連接分支出水管，每個污水處理單元的分支出水管匯集連接出水總管，出水總管與 養(yǎng)殖池連接，在污水收集預處理池、污水處理池和植物凈化池的外表面設置有保溫層。
2. 根據(jù)權利要求1所述的適用于北方農村的生活污水達標回用處理系統(tǒng)，其特征在 于，沉砂池為1-2個沉砂池串聯(lián)結構，每個沉砂池包括緩沖室和沉砂室，緩沖室與沉砂室相 連通，相鄰的兩個沉砂池的緩沖室相錯開，相鄰的兩個沉砂池之間通過緩沖室側壁上的連 通孔連通，集水池層清液通過溢流口流入與其相鄰的沉砂池的緩沖室內，由緩沖室流經沉 砂室進入下一個沉砂池的緩沖室，最后一個沉砂池的沉砂室側壁上設置有與調節(jié)池連通的 通入孔，集水池層清液流經1-2個沉砂池通過通入孔流入調節(jié)池。
3. 根據(jù)權利要求1所述的適用于北方農村的生活污水達標回用處理系統(tǒng)，其特征在 于，第一卵石層的厚度為8-15cm，卵石的平均粒徑為2-4cm，黃砂層的厚度為厚度30-35cm， 黃砂的平均粒徑0. 3-1. 5mm，沸石層的厚度為25-35cm，沸石的平均粒徑的平均粒徑為 2-3_，第二卵石層的厚度l〇-15cm，卵石的平均粒徑為l-2cm。
4. 根據(jù)權利要求1所述的適用于北方農村的生活污水達標回用處理系統(tǒng)，其特征在 于，布水管包括分支布水管，在分支布水管的兩側連接有與分支布水管垂直的垂直布水管， 垂直布水管為若干根，垂直布水管之間相互平行，垂直布水管分支布水管相連通，在垂直布 水管上設置有布水孔。
5. 根據(jù)權利要求1所述的適用于北方農村的生活污水達標回用處理系統(tǒng)，其特征 在于，相鄰垂直清洗管上的布水孔交錯設置，布水管內徑為20-40mm，布水孔的孔徑為 5-8mm，進水管內徑為30-60mm，進水管的端口與潛水泵連接處設置有篩網(wǎng)，篩網(wǎng)孔徑為 3. 0-5. Omm0
6. 根據(jù)權利要求1所述的適用于北方農村的生活污水達標回用處理系統(tǒng)，其特征在 于，所述的收集室的形狀為倒圓錐體，連通管設置在距離收集室底部2-5cm處，連通管與收 集室的縱向軸線垂直設置，在過濾填料層內設置有透氣管，透氣管垂直貫穿過濾填料層，上 端高出過濾填料層的最上層并穿出土壤層，透氣管的側壁上均布有透氣孔。
7. 根據(jù)權利要求1所述的適用于北方農村的生活污水達標回用處理系統(tǒng)，其特征在 于，所述的保溫層的厚度為5-lOcm，所述的保溫層位聚氨酯保溫板，植物凈化池遠離污水處 理池的側壁為透明側壁，在該側壁上，保溫層與透明側壁鉸接。
8. 根據(jù)權利要求1所述的適用于北方農村的生活污水達標回用處理系統(tǒng)，其特征在 于，所述的隔層為濾布層，土壤層的厚度為40-50cm，在集水池、沉砂池、調節(jié)池、生活污水處 理池及植物凈化池上端口設置有陽光板用以保溫，在生活污水處理池、植物凈化池上端口 的陽光板為兩塊，兩塊陽光板呈100?120°夾角連接并設置在生活污水處理池、植物凈化 池的上端口。
9. 根據(jù)權利要求1所述的適用于北方農村的生活污水達標回用處理系統(tǒng)，其特征在 于，在集水池、沉砂池、調節(jié)池和植物凈化池的內側壁上布設有盤管，盤管與太陽能連通。
10. 利用上述裝置進行生活污水達標回用處理方法，包括步驟如下： (1) 農村生活污水經管網(wǎng)收集后匯入集水池，集水池層清液通過溢流口流入與其相鄰 的沉砂池緩沖室，由緩沖室流經沉砂室進入下一個沉砂池的緩沖室，連通孔設置在最后一 個沉砂池的沉砂室側壁上，集水池層清液流經1-2個沉砂池通過連通孔流入調節(jié)池； (2) 進入調節(jié)池后，通過潛水泵向各個污水處理單元供水，所述潛水泵的的功率為 0. 75kW，流量8000L/h，揚程6m，處理水經過分支布水管、垂直布水管進入第一卵石層，經過 第一卵石層的進一步布水，依次經過黃砂層、沸石層、第二卵石層的吸附、分解后，最后進 入收集室，第一卵石層的厚度為8-15cm，卵石的平均粒徑為2-4cm，黃砂層的厚度為厚度 30-35cm，黃砂的平均粒徑0? 3-1. 5mm，沸石層的厚度為25-35cm，沸石的平均粒徑為2-3mm， 第二卵石層的厚度10-15cm，卵石的平均粒徑為l-2cm; (3) 收集室的通過連通管進入植物凈化池，經過植物凈化池的植物進一步凈化出水，去 除氨氮和磷； (4) 每個污水處理單元的分支出水管匯集連接出水總管，經過污水處理池、植物凈化池 處理后的水最終進入魚塘養(yǎng)魚或回用于景觀用水，植物凈化池內的植物為蘆葦和/或互花 米草。
【文檔編號】C02F9/14GK104310717SQ201410629231
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月10日 優(yōu)先權日:2014年11月10日
【發(fā)明者】王艷芹, 付龍云, 姚利, 楊光, 高燕, 袁長波, 宋效宗 申請人:山東省農業(yè)科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所