CN107840552A - 一种利用太阳能和风能的农村生活污水处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用太阳能和风能的农村生活污水处理系统，包括依次连接的格栅井，增压泵、第一沉淀池、调节池、厌氧沼气池、好氧反应池、第二沉淀池、潜流人工湿地。还包括光伏发电装置、风能发电装置、太阳能加热循环装置、集风装置。所述太阳能加热循环装置包括依次连接并且形成整个循环系统的太阳能集热器、保温水箱、加热循环管、循环泵，所述加热循环管平铺设置于厌氧沼气池内侧的下部。所述集风装置包括呈喇叭状的集风斗、风舵、连接转环、支撑管，所述集风斗通过连接转环与支撑管转动连接，所述风舵设置于集风斗上，所述支撑管与曝气风机相连接。本发明具有对风能和太阳能的利用率高、处理效率高、清洁环保、运行成本低等优点。

Description

一种利用太阳能和风能的农村生活污水处理系统
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种利用太阳能和风能的农村生活污水处理系统。
背景技术
随着农村经济的快速发展以及城市化进程的加快，农村生活污水排放量增大，使得农村地区的环境状况日益恶化，农村环境质量明显下降，直接威胁着广大农民群众的生存环境与身体健康，同时也制约了农村经济的进一步发展。
农村生活日渐城市化，生活污水主要来自农家的厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、淋浴排水及其他排水。农村生活污水处理工艺各异，但都是各单元处理技术的不同组合。农村污水处理实用技术包括化粪池、污水净化沼气池、普通曝气池、序批式生物反应器、氧化沟、生物接触氧化池、人工湿地、土地处理和生态塘等。
现有的污水处理工艺能耗较高，不够节能环保，农村地区具有充足的风能和太阳能，虽然也有一些农村的污水处理技术与太阳能或者风能结合到一起，然而，上述技术对太阳能或者风能的利用程度不够，仅仅是通过太阳能或者风能来进行发电，进而提供给相关用电设备，整个处理工艺的耗电量仍然较高。因此，提供一种能够有效利用农村地区充足的风能和太阳能的农村生活污水处理系统成为亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种高效利用太阳能和风能的农村生活污水处理系统，具有对风能和太阳能的利用率高、处理效率高、清洁环保、占地面积小、运行成本低等优点。
本发明所采用的技术方案是：一种利用太阳能和风能的农村生活污水处理系统，包括依次连接的格栅井，增压泵、第一沉淀池、调节池、厌氧沼气池、好氧反应池、第二沉淀池、潜流人工湿地；所述格栅井上设置有污水进口，其内部设置有格栅；
所述第一沉淀池底部垂直设置有分隔板，所述分隔板将第一沉淀池分隔成沉淀腔和清液腔，所述沉淀腔的底板沿着进水方向向下倾斜，所述底板的底部设置有污泥排放口，所述污泥排放口通过第一污泥泵与污泥压滤装置相连接，所述清液腔的侧壁上部设置有出水口，所述出水口与调节池相连接，所述调节池的上下侧壁上交错设置有折流板；
所述厌氧沼气池内设置有搅拌装置，所述厌氧沼气池与储气瓶相连接，所述好氧反应池内设置有填料层，所述填料层的下部设置有曝气管，所述曝气管与曝气风机相连接；所述第二沉淀池的底部设置有污泥斗，污泥斗内设置有吸泥盘，所述吸泥盘通过污泥回流泵与好氧反应池相连接；所述潜流人工湿地通过水力发电装置14与排水渠相连接；所述厌氧沼气池、好氧反应池、第二沉淀池的底部分别通过第二污泥泵、第三污泥泵、第四污泥泵与污泥压滤装置相连接；
还包括光伏发电装置、风能发电装置，所述光伏发电装置、风能发电装置、水力发电装置分别与控制器相连接，所述控制器与蓄电池以及所述污水处理系统的用电设备相连接；
还包括太阳能加热循环装置，所述太阳能加热循环装置包括依次连接并且形成整个循环系统的太阳能集热器、保温水箱、加热循环管、循环泵，所述加热循环管平铺设置于厌氧沼气池内侧的下部，所述加热循环管的入口和出口临近设置，包括相互平行并且呈蜿蜒状设置的进水管和出水管，所述进水管的头端与出水管的尾端相连接，所述进水管和出水管相邻的管段互相逆流；
还包括集风装置，所述集风装置包括呈喇叭状的集风斗、风舵、连接转环、支撑管，所述集风斗通过连接转环与支撑管转动连接，所述风舵设置于集风斗上，所述支撑管与曝气风机相连接。
进一步地，所述保温水箱内还设置有加热补偿装置，所述加热补偿装置为电加热装置或者燃气加热装置；所述保温水箱内还设置有水位传感器、温度传感器，所述保温水箱上还设置有补水口、排污口以及生活用热水出口。
进一步地，所述加热补偿装置为电加热装置，所述电加热装置与控制器以及家庭用电相连接。
进一步地，所述加热补偿装置为燃气加热装置，所述燃气加热装置与储气瓶以及家庭用煤气钢瓶相连接。
进一步地，所述潜流人工湿地自下向上依次包括卵石层、细沙层、煤渣层、土壤层、乡土植被，所述卵石层、细沙层、煤渣层、土壤层的厚度分别为15-25cm、35-45cm、20-25cm、15-20cm，所述乡土植被为美人蕉、灯心草或香蒲，所述卵石层所使用的卵石粒径为30-50mm。
进一步地，所述曝气风机为变频风机，所述循环泵为变频泵，所述厌氧沼气池内设置有温度传感器和压力传感器。
本发明具有如下优点：本发明不仅能够通过风力发电装置、太阳能发电装置进行发电，并且向系统中的用电设备进行供电，而且还能利用太阳能来对厌氧沼气池进行加热，大大提高了沼气的产生量。现有污水处理系统中鼓风曝气的耗电量占整个系统耗电量相当大的比例，本发明不仅能够使用绿色电能来对曝气风机进行供电，同时还设置与曝气风机相连接的集风装置，将集风装置设置在风力资源较丰富的地方，这样能够收集风力进而减少曝气风机的负荷，必要情况下甚至能够关闭曝气风机，集风装置输送的风力即可满足曝气需求。
本发明的整个太阳能加热循环装置结构简单，能够长时间稳定运行，设置于厌氧沼气池内的加热循环管能够均匀的对沼气池内的污水进行加热，防止局部温度过高或者局部温度过低，加热效果十分良好，能够大大提高沼气的产生量，同时提高对污水的处理速度。通常情况下，潜流人工湿地的出水口与排水渠之间具有较高的水位落差，本发明在潜流人工湿地的出水口与排水渠之间还设置有水力发电装置，从而能够有效的利用这部分的势能来进行发电，使得本系统更加绿色环保。
本发明与太阳能和风能的利用结合紧密，能够高效的利用农村地区充足的太阳能和风能，具有对风能和太阳能的利用率高、对污水的处理效率高、清洁环保、系统占地面积小、运行成本低等优点，实现了节能降耗和污染减排的有机结合。
附图说明
图1是本发明的系统图；
图2是本发明加热循环管的结构示意图；
图3是本发明集风装置的结构示意图；
图4是本发明潜流人工湿地的结构示意图。
图中：1、格栅井；2、增压泵；3、第一沉淀池；4、调节池；5、厌氧沼气池；6、好氧反应池；7、第二沉淀池；8、潜流人工湿地；9、污泥压滤装置；10、太阳能加热循环装置；11、集风装置；12、光伏发电装置；13、风能发电装置；14、水力发电装置；15、控制器；16、蓄电池；1.1、污水进口；1.2、格栅；3.1、分隔板；3.2、第一污泥泵；4.1、折流板；5.1、储气瓶；5.2、搅拌装置；5.3、第二污泥泵；6.1、填料层；6.2、曝气管；6.3、第三污泥泵；6.4、曝气风机；7.1、污泥斗；7.2、第四污泥泵；7.3、吸泥盘；7.4、污泥回流泵；8.1、卵石层；8.2细沙层；8.3、煤渣层；8.4、土壤层；8.5、乡土植被；101、太阳能集热器；102、加热循环管；103、循环泵；104、保温水箱；105、加热补偿装置；1021、进水管；1022、回水管；11.1、集风斗；11.2、风舵；11.3、连接转环；11.4、支撑管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1-4，一种利用太阳能和风能的农村生活污水处理系统，包括依次连接的格栅井1，增压泵2、第一沉淀池3、调节池4、厌氧沼气池5、好氧反应池6、第二沉淀池7、潜流人工湿地8；所述格栅井1上设置有污水进口1.1，其内部设置有格栅1.2。
所述第一沉淀池3底部垂直设置有分隔板3.1，所述分隔板3.1将第一沉淀池3分隔成沉淀腔和清液腔，所述沉淀腔的底板沿着进水方向向下倾斜，所述底板的底部设置有污泥排放口，所述污泥排放口通过第一污泥泵3.2与污泥压滤装置9相连接，所述清液腔的侧壁上部设置有出水口，所述出水口与调节池4相连接，所述调节池4的上下侧壁上交错设置有折流板4.1。
所述厌氧沼气池5内设置有搅拌装置5.2，所述厌氧沼气池5与储气瓶5.1相连接，所述好氧反应池6内设置有填料层6.1，所述填料层6.1的下部设置有曝气管6.2，所述曝气管6.2与曝气风机6.4相连接；所述第二沉淀池7的底部设置有污泥斗7.1，污泥斗7.1内设置有吸泥盘7.3，所述吸泥盘7.3通过污泥回流泵7.4与好氧反应池6相连接。所述潜流人工湿地8通过水力发电装置14与排水渠相连接；所述厌氧沼气池5、好氧反应池6、第二沉淀池7的底部分别通过第二污泥泵5.3、第三污泥泵6.3、第四污泥泵7.2与污泥压滤装置9相连接。最终，通过所述污泥压滤装置9对沉淀出的固态物质进行压滤处理，并且将最终产品进行掩埋处理或者用作化肥等。
还包括光伏发电装置12、风能发电装置13，所述光伏发电装置12、风能发电装置13、水力发电装置14分别与控制器15相连接，所述控制器15与蓄电池16以及所述污水处理系统的用电设备相连接。
还包括太阳能加热循环装置10，所述太阳能加热循环装置10包括依次连接并且形成整个循环系统的太阳能集热器101、保温水箱104、加热循环管102、循环泵103，所述加热循环管102平铺设置于厌氧沼气池5内侧的下部，所述加热循环管102的入口和出口设置于沼气池的同一侧并且临近设置，包括相互平行并且呈蜿蜒状设置的进水管1021和出水管1022，所述进水管1021的头端与出水管1022的尾端相连接，所述进水管1021和出水管1022相邻的管段互相逆流。温度较低时，沼气池的发酵过程十分缓慢，本发明设置太阳能加热循环装置10对沼气池进行加热，能够大大提高沼气的产量以及对污水的处理速度，而本发明的加热循环管102的设置方式使得其对沼气池的加热十分均匀，加热效果十分理想。
还包括集风装置11，所述集风装置11包括呈喇叭状的集风斗11.1、风舵11.2、连接转环11.3、支撑管11.4，所述集风斗11.1通过连接转环11.3与支撑管11.4转动连接，所述风舵11.2设置于集风斗11.1上，所述支撑管11.4与曝气风机6.4相连接。风舵11.2的设置能够使得集风斗11.1始终正对来风方向，集风效果理想，能够大大降低曝气风机6.4的工作负荷，风力较大时，甚至可以关闭曝气风机6.4，集风装置输送的风力即可满足曝气需求。
所述保温水箱104内还设置有加热补偿装置105，所述加热补偿装置105为电加热装置或者燃气加热装置；所述保温水箱104内还设置有水位传感器、温度传感器，所述保温水箱上还设置有补水口、排污口以及生活用热水出口。设置加热补偿装置105，能够在太阳能不足时对循环水进行加热，而在热水充足过剩时，可以通过生活用热水出口将多余热水排出供生活使用。
作为一种优选，所述加热补偿装置105为电加热装置，所述电加热装置与控制器15以及家庭用电相连接。或者，所述加热补偿装置105为燃气加热装置，所述燃气加热装置与储气瓶5.1以及家庭用煤气钢瓶相连接。
所述潜流人工湿地8自下向上依次包括卵石层8.1、细沙层8.2、煤渣层8.3、土壤层8.4、乡土植被8.5，所述卵石层8.1、细沙层8.2、煤渣层8.3、土壤层8.4的厚度分别为15-25cm、35-45cm、20-25cm、15-20cm，所述乡土植被为美人蕉、灯心草或香蒲，所述卵石层8.1所使用的卵石粒径为30-50mm。
所述曝气风机6.4为变频风机，所述循环泵103为变频泵，所述厌氧沼气池5内设置有温度传感器和压力传感器。可以根据风力、太阳能强度等调节变频风机、变频泵的工作负荷。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种利用太阳能和风能的农村生活污水处理系统，包括依次连接的格栅井，增压泵、第一沉淀池、调节池、厌氧沼气池、好氧反应池、第二沉淀池、潜流人工湿地；所述格栅井上设置有污水进口，其内部设置有格栅；其特征在于：
所述第一沉淀池底部垂直设置有分隔板，所述分隔板将第一沉淀池分隔成沉淀腔和清液腔，所述沉淀腔的底板沿着进水方向向下倾斜，所述底板的底部设置有污泥排放口，所述污泥排放口通过第一污泥泵与污泥压滤装置相连接，所述清液腔的侧壁上部设置有出水口，所述出水口与调节池相连接，所述调节池的上下侧壁上交错设置有折流板；
所述厌氧沼气池内设置有搅拌装置，所述厌氧沼气池与储气瓶相连接，所述好氧反应池内设置有填料层，所述填料层的下部设置有曝气管，所述曝气管与曝气风机相连接；所述第二沉淀池的底部设置有污泥斗，污泥斗内设置有吸泥盘，所述吸泥盘通过污泥回流泵与好氧反应池相连接；所述潜流人工湿地通过水力发电装置14与排水渠相连接；所述厌氧沼气池、好氧反应池、第二沉淀池的底部分别通过第二污泥泵、第三污泥泵、第四污泥泵与污泥压滤装置相连接；
还包括光伏发电装置、风能发电装置，所述光伏发电装置、风能发电装置、水力发电装置分别与控制器相连接，所述控制器与蓄电池以及所述污水处理系统的用电设备相连接；
还包括太阳能加热循环装置，所述太阳能加热循环装置包括依次连接并且形成整个循环系统的太阳能集热器、保温水箱、加热循环管、循环泵，所述加热循环管平铺设置于厌氧沼气池内侧的下部，所述加热循环管的入口和出口临近设置，包括相互平行并且呈蜿蜒状设置的进水管和出水管，所述进水管的头端与出水管的尾端相连接，所述进水管和出水管相邻的管段互相逆流；
还包括集风装置，所述集风装置包括呈喇叭状的集风斗、风舵、连接转环、支撑管，所述集风斗通过连接转环与支撑管转动连接，所述风舵设置于集风斗上，所述支撑管与曝气风机相连接。
2.根据权利要求1所述的利用太阳能和风能的农村生活污水处理系统，其特征在于：所述保温水箱内还设置有加热补偿装置，所述加热补偿装置为电加热装置或者燃气加热装置；所述保温水箱内还设置有水位传感器、温度传感器，所述保温水箱上还设置有补水口、排污口以及生活用热水出口。
3.根据权利要求2所述的利用太阳能和风能的农村生活污水处理系统，其特征在于：所述加热补偿装置为电加热装置，所述电加热装置与控制器以及家庭用电相连接。
4.根据权利要求2所述的利用太阳能和风能的农村生活污水处理系统，其特征在于：所述加热补偿装置为燃气加热装置，所述燃气加热装置与储气瓶以及家庭用煤气钢瓶相连接。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的利用太阳能和风能的农村生活污水处理系统，其特征在于：所述潜流人工湿地自下向上依次包括卵石层、细沙层、煤渣层、土壤层、乡土植被，所述卵石层、细沙层、煤渣层、土壤层的厚度分别为15-25cm、35-45cm、20-25cm、15-20cm，所述乡土植被为美人蕉、灯心草或香蒲，所述卵石层所使用的卵石粒径为30-50mm。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的利用太阳能和风能的农村生活污水处理系统，其特征在于：所述曝气风机为变频风机，所述循环泵为变频泵，所述厌氧沼气池内设置有温度传感器和压力传感器。
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