CN107381980B - 一种农村小流域污水净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农村小流域污水净化系统，包括通过管道依次连接的连续偏转分离机构、具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构和湿地处理机构；本发明的农村小流域污水净化系统，连续偏转分离很好地解决了农村小流域生活垃圾污染严重的问题，使得生活垃圾得到有效地收集处理；涡流沉积分离大大减轻了湿地的污染负荷，提高了湿地的净化效果，增加了湿地的使用时效；湿地可以充分利用农村土地广、湿地多等现有环境条件，大大减少的该技术的投入；连续偏转分离与涡流沉积分离部分的占地面积小，且该工艺在后期的运行管理上非常简单，大大减少了后期的运行管理投入，在整过工艺过程中无需用到电源，大大降低了运行成本。

Description

一种农村小流域污水净化系统

技术领域

本发明涉及水体净化技术领域，具体地说涉及一种农村小流域污水净化系统。

背景技术

农村小流域作为农村水利的一个重要组成部分，既是农村行洪排涝的重要设施，又是农田的重要灌溉水源。近些年来，随着农村生活水平提高，农业经济发展，农村污染源不断增多，排污量逐年增长，农村小流域水污染日益严重。农村小流域水生态保护，不仅关系到农村的生活环境，也关系到水资源的可持续开发利用。因此，推进农村小流域水污染治理是一项迫在眉睫的重要任务。

现阶段小流域末端污水处理常用的几种工艺介绍：

生物流化床+生物滤池处理工艺：这是一种复合式生物流化床技术，将生物流化床与生物滤池相结合，可以解决单独使用生物流化床存在的一些缺点。在上述污水处理工艺中，应用此工艺的占到了总数的近60％，且多数为城市小流域末端污水处理。

人工湿地技术：人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。按照工程设计和水体流态的差异，人工湿地污水处理系统可以分为表面流湿地、水平潜流湿地和垂直流湿地三种主要类型。目前，应用较多的类型是表面流湿地和水平潜流湿地。人工湿地处理污水系统是近年才发展起来的新型污水处理技术，由于其自身的优点已得到越来越广泛的应用。

人工快速渗滤污水处理技术：人工快速渗滤系统是指人为将污水投配于人工组配的渗滤介质，污水在向下渗流的过程中经物理、化学和生物的协同作用而被净化。人工快速渗滤是基于污水快速渗滤土地处理系统发展起来的，以优选的天然河沙、陶粒、煤矸石等代替天然土层作为主要的过滤介质，水力负荷大为提高，占地减小。

人工湿地技术：人工湿地技术是为处理污水而人为地在有一定长宽比和底面坡度的洼地上用土壤和填料(如砾石等)混合组成填料床，使污水在床体的填料缝隙中流动或在床体表面流动，并在床体表面种植具有性能好，成活率高，抗水性强，生长周期长，美观及具有经济价值的水生植物(如芦苇，蒲草等)形成一个独特的动植物生态体系。

旋流尘沙池：旋流沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速、加速沙粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置。缺点：对水体中小颗粒的污染物的去除效果非常不理想。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的缺陷，提供一种农村小流域污水净化系统，很好地解决了农村小流域生活垃圾污染严重的问题，使得生活垃圾得到有效地收集处理；大大减轻了湿地的污染负荷，提高了湿地的净化效果，增加了湿地的使用时效；减少投入；大大减少了后期的运行管理投入，在整过工艺过程中无需用到电源，大大降低了运行成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种农村小流域污水净化系统，包括通过管道依次连接的连续偏转分离机构、具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构和湿地处理机构；

所述连续偏转分离机构包括偏转外筒，设置于偏转外筒内腔的偏转内筒，设置于偏转外筒内腔且位于偏转内筒下方并与偏转内筒底部、偏转外筒的底部相隔开的下导流筒，设置于偏转内筒内腔的中心筒和位于中心筒下方的上导流筒；所述上导流筒和中心筒连接且为连通的通孔结构，所述偏转内筒为盲孔结构，所述上导流筒的底部从偏转内筒的底部伸出并伸入到下导流筒的内腔中，所述上导流筒为上小下大的喇叭筒结构，所述下导流筒为上大下小的喇叭筒结构；所述偏转外筒外设置有进水管和出水管，所述进水管呈倾斜角插入偏转外筒并与偏转外筒相切，该进水管与偏转外筒和偏转内筒形成的空腔相贯通，所述出水管通过偏转外筒并插入偏转内筒，该出水管与偏转内筒和中心筒形成的空腔相贯通；

具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构包括外壳，生物滤料层，涡流出水口和排渣口；生物滤料层间隔设置在外壳内，并将分离装置主体分割为两个区域，生物滤料层和外壳之间的区域为反冲洗进水区，生物滤料层内部为旋流过滤区；反冲洗水进入口设置在反冲洗进水区顶部；连续偏转分离机构的出水管以与生物滤料层的圆周体相切的方式插入生物滤料层内壁固定；旋流过滤区内设置有引流筒，水流在生物滤料层和引流筒外筒之间形成涡流，引流筒上部设置有涡流出水口；具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构底部设置有排渣口；

所述湿地处理机构包括从上到下的土壤生物滤料层、沸石滤料层、火山石滤料层，所述反冲洗功能的涡流沉积分离机构的涡流出水口布置在土壤生物滤料层中。

作为对上述技术方案的改进，所述引流筒还包括内筒和外筒，引流筒外筒为上小下大的圆台形状，引流筒外筒形成的圆台母线与其高线的夹角小于10°，优选的，该夹角是3°或者5°；引流筒内筒为圆柱形。

作为对上述技术方案的改进，所述具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构内部还设置有导流板，所述导流板位于所述引流筒下方，从而在所述导流板下方形成沉积物收集区；所述导流板底部具有向下表面，并且在所述导流板底部具有集泥口，所述外壳内壁沉积的污染物沿所述导流板的向下表面引导至所述集泥口，经所述集泥口进入沉积物收集区。

作为对上述技术方案的改进，具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构还包括总出水管道，总出水管道分别连通涡流出水口与过滤出水口，由此使得去除污染物的污水和反冲洗过滤后的水流经总出水管道向外排出；具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构底部具有向排渣口方向倾斜向下的表面。

作为对上述技术方案的改进，具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构为圆柱形筒体，该圆柱形筒体的高度是其底面直径的1.5-3倍；优选的，圆柱形筒体的高度是其底面直径的2倍或者2.5倍。

作为对上述技术方案的改进，生物滤料层包括内外两层，内层为小颗粒生物滤料层，外层为大颗粒生物滤料层；优选的，小颗粒生物滤料层由石英砂、微孔陶粒中任一种或两种组成，大颗粒生物滤料层由沸石、火山石、大孔陶粒中的任一种或几种混合而成。

作为对上述技术方案的改进，生物滤料层还设置有过滤出水口，过滤出水口位于涡流出水口下方，反冲洗水进入口的相对侧的生物滤料层内壁并延伸出分离装置外部，优选的在过滤出水口还设置有过滤出水口阀门。

作为对上述技术方案的改进，所述总出水管道上设置有若干个布水支管。

本发明的作用原理是：

连续偏转分离机构：污水在进入连续偏转分离机构后，在分离坝的引导下，水流进入连续偏转分离机构的分离室，同时污染物被移开。分离和控制功能由下方的控制污水坑和上部的分离部分完成。总污染物被一个带孔金属板下导流筒分离，并且允许过滤后的水穿过一个螺旋返回系统，并传送到出水管道。在进水的能量下，水流和总污染物继续在分离室中进行处理。这种方式致力于防止下导流筒被污染物阻塞，同时较重的固体最终下沉到控制室。在此部分能去除水体中大部分生活垃圾，很好地解决了农村小流域生活垃圾收集处理问题。

涡流沉积分离机构：使得水体中颗粒物的分离效果强于一般的重力沉降，进一步提升了水体的净化效果与处理效率；由于具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构设置在沉积物收集区上方，涡流和重力沉降上下布置，增加了净水系统的整体高度，不仅增加了水体的净化处理量，而且大大减少了净化系统的占地面积；由于在旋流部分的内壁上含有一层生物滤料层，滤料层的吸附捕捉作用能大幅提升水体的净化效果，同时由于生物滤料层上生物的降解作用，能进一步提升出水水质；生物填料层由于涡流的冲刷作用，使得生物填料层不容易堵塞，大大减少了生物填料层的反冲洗过程；生物填料层由于涡流的作用，使得水体中的含氧量增加，这大大加强了生物填料层上生物膜的降解作用，进一步提升的水体净化效果。该工艺存在反冲洗系统，这能大大提升生物填料层的使用寿命，由于反冲洗是一个均匀的冲刷过程，冲刷填料过程中能最大地保留生物填料层上的生物膜，同时冲刷出来的污泥经过涡流系统，使得冲刷的污水得到进一步净化，最后的污泥沉积到设备底部，通过清掏或者其它方式排出。

湿地：该部分可以为自然湿地，也可以为人工湿地利用农村湿地多，或土地面积广阔的优势，经过涡流沉积分离的水体排入到湿地，利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理，最后使其出水得到有效的净化。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的农村小流域污水净化系统，

1连续偏转分离技术的加入，很好地解决了农村小流域生活垃圾污染严重的问题，使得生活垃圾得到有效地收集处理；

2涡流沉积分离技术的加入，使得水体中颗粒物的分离效果强于一般的重力沉降，进一步提升了水体的净化效果与处理效率；

3改技术的湿地可以充分利用农村土地广、湿地多等现有环境条件，大大减少的该技术的投入；

4该技术的连续偏转分离与涡流沉积分离部分的占地面积小，且该工艺在后期的运行管理上非常简单，大大减少了后期的运行管理投入，在整过工艺过程中无需用到电源，大大降低了运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统主视结构示意图；

图2为本发明的系统俯视结构示意图；

图3为本发明的连续偏转分离机构的结构示意图；

图4为本发明的具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

如图1、2、3、4所示，本发明的农村小流域污水净化系统，包括通过管道依次连接的连续偏转分离机构1、具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构2和湿地处理机构3；

所述连续偏转分离机构1包括偏转外筒4，设置于偏转外筒4内腔的偏转内筒17，设置于偏转外筒4内腔且位于偏转内筒4下方并与偏转内筒4底部、偏转外筒17的底部相隔开的下导流筒18，设置于偏转内筒17内腔的中心筒和位于中心筒下方的上导流筒23；所述上导流筒23和中心筒连接且为连通的通孔结构，所述偏转内筒17为盲孔结构，所述上导流筒23的底部从偏转内筒17的底部伸出并伸入到下导流筒18的内腔中，所述上导流筒23为上小下大的喇叭筒结构，所述下导流筒18为上大下小的喇叭筒结构；所述偏转外筒4外设置有进水管和出水管，所述进水管呈倾斜角插入偏转外筒4并与偏转外筒4相切，该进水管与偏转外筒4和偏转内筒17形成的空腔相贯通，所述出水管通过偏转外筒4并插入偏转内筒17，该出水管与偏转内筒17和中心筒形成的空腔相贯通；

具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构，包括外壳5，生物滤料层16，涡流出水口10和排渣口15；生物滤料层16间隔设置在外壳5内，并将分离装置主体分割为两个区域，生物滤料层16和外壳5之间的区域为反冲洗进水区，生物滤料层16内部为旋流过滤区；反冲洗水进入口21设置在反冲洗进水区顶部；连续偏转分离机构的出水管以与生物滤料层16的圆周体相切的方式插入生物滤料层16内壁固定；旋流过滤区内设置有导流筒6，水流在生物滤料层16和引流筒6外筒之间形成涡流，引流筒6上部设置有涡流出水口10；具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构底部设置有排渣口15；

所述湿地处理机构3包括从上到下的土壤生物滤料层24、沸石滤料层25、火山石滤料层26，所述反冲洗功能的涡流沉积分离机构的涡流出水口10布置在土壤生物滤料层24中。

作为对上述技术方案的改进，所述引流筒6还包括内筒8和外筒9，引流筒外筒9为上小下大的圆台形状，引流筒外筒9形成的圆台母线与其高线的夹角小于10°，优选的，该夹角是3°或者5°；引流筒内筒8为圆柱形。

作为对上述技术方案的改进，所述具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构内部还设置有导流板12，所述导流板12位于所述引流筒6下方，从而在所述导流板12下方形成沉积物收集区13；所述导流板12底部具有向下表面，并且在所述导流板底部具有集泥口14，所述外壳5内壁沉积的污染物沿所述导流板12的向下表面引导至所述集泥口14，经所述集泥口14进入沉积物收集区13。

作为对上述技术方案的改进，具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构还包括总出水管道11，总出水管道11分别连通涡流出水口10与过滤出水口7，由此使得去除污染物的污水和反冲洗过滤后的水流经总出水管道11向外排出；具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构底部具有向排渣口15方向倾斜向下的表面。

作为对上述技术方案的改进，具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构为圆柱形筒体，该圆柱形筒体的高度是其底面直径的1.5～3倍；优选的，圆柱形筒体的高度是其底面直径的2倍或者2.5倍。

作为对上述技术方案的改进，生物滤料层16包括内外两层，内层为小颗粒生物滤料层19，外层为大颗粒生物滤料层20；优选的，小颗粒生物滤料层19由石英砂、微孔陶粒中任一种或两种组成，大颗粒生物滤料层20由沸石、火山石、大孔陶粒中的任一种或几种混合而成。

作为对上述技术方案的改进，生物滤料层16还设置有过滤出水口7，过滤出水口7位于涡流出水口10下方，反冲洗水进入口21的相对侧的生物滤料层16内壁并延伸出分离装置外部，优选的在过滤出水口7还设置有过滤出水口阀门22。

作为对上述技术方案的改进，所述总出水管道11上设置有若干个布水支管27。

本发明的作用原理是：

连续偏转分离机构：污水在进入连续偏转分离机构后，在分离坝的引导下，水流进入连续偏转分离机构的分离室，同时污染物被移开。分离和控制功能由下方的控制污水坑和上部的分离部分完成。总污染物被一个带孔金属板下导流筒分离，并且允许过滤后的水穿过一个螺旋返回系统，并传送到出水管道。在进水的能量下，水流和总污染物继续在分离室中进行处理。这种方式致力于防止下导流筒被污染物阻塞，同时较重的固体最终下沉到控制室。在此部分能去除水体中大部分生活垃圾，很好地解决了农村小流域生活垃圾收集处理问题。

涡流沉积分离机构：使得水体中颗粒物的分离效果强于一般的重力沉降，进一步提升了水体的净化效果与处理效率；由于具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构设置在沉积物收集区上方，涡流和重力沉降上下布置，增加了净水系统的整体高度，不仅增加了水体的净化处理量，而且大大减少了净化系统的占地面积；由于在旋流部分的内壁上含有一层生物滤料层，滤料层的吸附捕捉作用能大幅提升水体的净化效果，同时由于生物滤料层上生物的降解作用，能进一步提升出水水质；生物填料层由于涡流的冲刷作用，使得生物填料层不容易堵塞，大大减少了生物填料层的反冲洗过程；生物填料层由于涡流的作用，使得水体中的含氧量增加，这大大加强了生物填料层上生物膜的降解作用，进一步提升的水体净化效果。该工艺存在反冲洗系统，这能大大提升生物填料层的使用寿命，由于反冲洗是一个均匀的冲刷过程，冲刷填料过程中能最大地保留生物填料层上的生物膜，同时冲刷出来的污泥经过涡流系统，使得冲刷的污水得到进一步净化，最后的污泥沉积到设备底部，通过清掏或者其它方式排出。

湿地：该部分可以为自然湿地，也可以为人工湿地利用农村湿地多，或土地面积广阔的优势，经过涡流沉积分离的水体排入到湿地，利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理，最后使其出水得到有效的净化。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的农村小流域污水净化系统，

1、连续偏转分离技术的加入，很好地解决了农村小流域生活垃圾污染严重的问题，使得生活垃圾得到有效地收集处理；

2、涡流沉积分离技术的加入，使得水体中颗粒物的分离效果强于一般的重力沉降，进一步提升了水体的净化效果与处理效率；

3、改技术的湿地可以充分利用农村土地广、湿地多等现有环境条件，大大减少的该技术的投入；

4、该技术的连续偏转分离与涡流沉积分离部分的占地面积小，且该工艺在后期的运行管理上非常简单，大大减少了后期的运行管理投入，在整过工艺过程中无需用到电源，大大降低了运行成本。

Claims (7)

1.一种农村小流域污水净化系统，其特征在于：通过管道依次连接的连续偏转分离机构、具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构和湿地处理机构；

所述连续偏转分离机构包括偏转外筒，设置于偏转外筒内腔的偏转内筒，设置于偏转外筒内腔且位于偏转内筒下方并与偏转内筒底部、偏转外筒的底部相隔开的下导流筒，设置于偏转内筒内腔的中心筒和位于中心筒下方的上导流筒；所述上导流筒和中心筒连接且为连通的通孔结构，所述偏转内筒为盲孔结构，所述上导流筒的底部从偏转内筒的底部伸出并伸入到下导流筒的内腔中，所述上导流筒为上小下大的喇叭筒结构，所述下导流筒为上大下小的喇叭筒结构；所述偏转外筒外设置有进水管和出水管，所述进水管呈倾斜角插入偏转外筒并与偏转外筒相切，该进水管与偏转外筒和偏转内筒形成的空腔相贯通，所述出水管通过偏转外筒并插入偏转内筒，该出水管与偏转内筒和中心筒形成的空腔相贯通；

具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构包括外壳，生物滤料层，涡流出水口和排渣口；生物滤料层间隔设置在外壳内，并将分离装置主体分割为两个区域，生物滤料层和外壳之间的区域为反冲洗进水区，生物滤料层内部为旋流过滤区；反冲洗水进入口设置在反冲洗进水区顶部；连续偏转分离机构的出水管以与生物滤料层的圆周体相切的方式插入生物滤料层内壁固定；旋流过滤区内设置有引流筒，水流在生物滤料层和引流筒外筒之间形成涡流，引流筒上部设置有涡流出水口；具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构底部设置有排渣口；

所述湿地处理机构包括从上到下的土壤生物滤料层、沸石滤料层、火山石滤料层，所述反冲洗功能的涡流沉积分离机构的涡流出水口布置在土壤生物滤料层中；所述引流筒还包括内筒和外筒，引流筒外筒为上小下大的圆台形状，引流筒外筒形成的圆台母线与其高线的夹角小于10°；具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构为圆柱形筒体，该圆柱形筒体的高度是其底面直径的1.5-3倍。

2.根据权利要求1所述的农村小流域污水净化系统，其特征在于：所述具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构内部还设置有导流板，所述导流板位于所述引流筒下方，从而在所述导流板下方形成沉积物收集区；所述导流板底部具有向下表面，并且在所述导流板底部具有集泥口，所述外壳内壁沉积的污染物沿所述导流板的向下表面引导至所述集泥口，经所述集泥口进入沉积物收集区。

3.根据权利要求1所述的农村小流域污水净化系统，其特征在于：具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构还包括总出水管道，总出水管道分别连通涡流出水口与过滤出水口，由此使得去除污染物的污水和反冲洗过滤后的水流经总出水管道向外排出；具有反冲洗功能的涡流沉积分离机构底部具有向排渣口方向倾斜向下的表面。

4.根据权利要求1所述的农村小流域污水净化系统，其特征在于：生物滤料层包括内外两层，内层为小颗粒生物滤料层，外层为大颗粒生物滤料层。

5.根据权利要求4所述的农村小流域污水净化系统，其特征在于：小颗粒生物滤料层由石英砂、微孔陶粒中任一种或两种组成，大颗粒生物滤料层由沸石、火山石、大孔陶粒中的任一种或几种混合而成。

6.根据权利要求1所述的农村小流域污水净化系统，其特征在于：生物滤料层还设置有过滤出水口，过滤出水口位于涡流出水口下方，反冲洗水进入口的相对侧的生物滤料层内壁并延伸出分离装置外部。

7.根据权利要求3所述的农村小流域污水净化系统，其特征在于：所述总出水管道上设置有若干个布水支管。

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