CN109111050A - 太阳能微动力农村污水处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了太阳能微动力农村污水处理系统，包括依次相连的进水水井、厌氧池、缺氧池、接触氧化池、沉淀池、湿地滤池和出水井，接触氧化池中设置有曝气机，缺氧池与所述沉淀池之间进一步设置有回流系统。本发明所提供的太阳能微动力农村污水处理系统，与滴滤技术相比，不需要电费和专业操作维护人员，与生态组合塘处理系统相比，解决了占地面积大，季节性强，植被维护投入大的缺点，与接触氧化处理系统相比，解决了出水水质差，对氮磷去除差，有臭味的缺陷，与常规农村生活污水处理技术相比，前期建造投入可降低10～20％，而运行采用绿色太阳能，运行费用为0，优于现有的技术和系统。

Description

太阳能微动力农村污水处理系统
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及太阳能微动力农村污水处理系统。
背景技术
随着农村地区经济的快速发展，农村污水排放量不断增加，正成为很多流域的氮磷污染的主要来源，导致了接纳水体以及下游河口和湖泊的水体污染和富营养化，破坏了水生态环境。农村污水中氮磷营养物含量高，水质和水量变化系数大，且由于人们居住相对分散，排水管网不健全，收集困难。而城市污水处理的技术手段工序复杂，运行管理成本高，不适于在农村地区推广应用。
人工湿地、人工渗漏处理工艺、氧化塘、生物滤池等技术是构建污水生态处理模式中常用的处理工艺。针对大部分农村地区的污水处理系统严重缺乏的严峻现状，CN203247173U公开了一种高水力负荷土地渗滤系统，包括表面覆盖层、布水槽、设置在布水槽中的布水管、第一人工填料层、第二人工填料层、底部承托层和出水管，第一人工填料层与第二人工填料层之间还设有粘土层，第一人工填料层和第二人工填料层均由细颗粒蛭石层和粗颗粒蛭石层构成，细颗粒蛭石层铺设于粗颗粒蛭石层之上，该发明对传统的土地渗滤系统加以改进，可增大土地渗滤系统的水力负荷、延缓堵塞状况，强化污水处理效果。CN202785903U公开了一种农村生活污水的土地渗滤系统，设计了一个混凝土底板砖砌池壁的池子，池内从上到下依次为表层土壤、下层土壤、隔离层、承托层、防渗层；所述表层土壤是耕植土层，由较肥沃的耕作土壤组成，表层土壤下设有布水沟和下层土壤，下层土壤下设有隔离层，隔离层下设置承托层，隔离层是为防止上部土壤落入承托层，堵塞水流通道，影响布水均匀性，及防止土壤随水流入系统，在下层土壤和承托层之间铺设土工布隔离，承托层下面是防渗层，防渗层采用混凝土底板，砖砌池壁，池壁内外侧采用防渗砂浆粉刷，该实用新型投资少、易维护，然而，上述发明虽然对提高土地渗滤系统的水力负荷起到了一定的作用，但是它们均对土壤结构进行了人为改造，不利于土地生态系统的可持续发展。
因此，仍需开发一种适合农村用的污水处理系统。
发明内容
为解决现有的城市污水处理技术手段工序复杂，运行管理成本高，不适于在农村地区推广应用的问题，本发明的目的是提供一种太阳能微动力农村污水处理系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
太阳能微动力农村污水处理系统，包括依次相连的进水水井、厌氧池、缺氧池、接触氧化池、沉淀池、湿地滤池和出水井；
所述接触氧化池中设置有曝气机；
所述缺氧池与所述沉淀池之间进一步设置有回流系统；
所述太阳能微动力污水处理系统还包括太阳能供电系统，所述太阳能供电系统包括太阳能光伏电池、蓄电池组和微电脑控制系统，所述太阳能供电系统分别与所述回流系统和曝气机相连。
优选地，所述厌氧池、缺氧池和接触氧化池中分别设置有厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层，所述厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层的厚度为3：1：1。
进一步优选地，所述厌氧生化填料层为单元直径150mm的生物组合填料层。
进一步优选地，所述缺氧生化填料层为单元直径180mm的生物组合填料层。
进一步优选地，所述接触氧化填料层为单元直径2000mm的生物组合填料层。
优选地，所述太阳能微动力污水处理系统的进水量与出水量的比为(1～3)：1。
优选地，所述接触氧化池包括依次相连的一级接触氧化池和二级接触氧化池，所述一级接触氧化池和二级接触氧化池的容积比为1.5：1。
优选地，所述一级接触氧化池的高度大于二级接触氧化池的高度，高度差为40～60cm。
优选地，所述湿地滤池中从上至下依次排布有植被层和排水层。
优选地，所述植被层为风信子层、睡莲层或芦苇层中的一种。
优选地，所述排水层为鹅卵石层或砂石层。
优选地，所述回流系统为污泥泵，所述污泥泵与所述沉淀池和所述厌氧池相连。
太阳能微动力农村污水处理系统中，太阳能供电系统包括太阳能光伏电池、蓄电池组和微电脑控制系统，将太阳能转化为电能，作为曝气设施、回流设施的动力，多余能量储存在蓄电池中。根据优化调试后的数据，通过微电脑控制系统完成自动化控制。
集中收集而来的污水首先由进水水井流入污水处理系统内的厌氧池，在厌氧池内污水完成水解酸化过程，提高原污水的可生化性，减少后续反应的时间和处理的能耗。
经过厌氧池处理的污水再进入缺氧池，利用兼氧微生物来降解废水中的污染物。通过从好氧池对硝化液回流，改变污水中的溶氧浓度，形成较好的缺氧环境，使反硝化菌在缺氧池利用污水中的有机物作碳源，进行反硝化反应，将回流混合液中的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，实现污水的脱氮。
接着污水进入接触氧化池，对污水中的有机物实行进一步的降解，接触氧化池内设有填料，填料上长满生物膜，经人工曝气后的污水，以一定的流速流过池内填料，通过与生物膜的不断接触，在生物膜的作用下，污水得到净化。在接触氧化池中，通过曝气设备对池内污水进行适当曝气，在接触氧化池内进行好氧生化处理。在好氧生化处理中，有机物被微生物进一步生化降解，浓度继续下降，氨氮被硝化，NH3-N浓度显著下降，随着硝化过程的进行，污水中NO3-N的浓度增加，活性污泥中聚磷菌在好氧条件下大量吸收污水中的磷，把它转化成不溶性多聚正磷酸盐在体内贮存起来，最后通过沉淀池排放剩余污泥达到系统除磷的目的。
在经过接触氧化反应后，污水中的污染有机物已经被水中自带的微生物基本消解，进入沉淀池进行沉淀，利用重力沉降将污水中的悬浮颗粒从水中去除，降低污水中悬浮物的浓度。
最后污水进入湿地滤池，利用鹅卵石及砂石过滤、亲水性植物根系吸收等作用，对生化后废水进行二次处理，确保污染物削减实效，出水达标外排。
每年一次抽取沉淀池中的有机质底泥，放入堆肥场进行堆肥，堆肥熟化后再作为有机肥进行利用。
工艺参数：厌氧池水力停留时间≥10h，缺氧池水力停留时间≥16h，接触氧化池水力停留时间≥5h，处理效果：COD和总磷的去除率分别达到85％、75％，出水中的COD、SS和总磷指标可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918－2002)的一级B标准。
系统户均建设成本约为1800～2200元，设备无运行成本。
该系统结构简单，施工管理方便，能耗低，全部埋入地下，不影响环境和景观。需定期对水泵、控制系统等进行检查与维护。
本发明的有益效果
1、无论从经济性、可靠性角度而言，本发明所提供的太阳能微动力农村污水处理系统是解决当前农村污水处理难题的有效途径，湿地滤池中的植被具有观赏性，尤其适合于适用于土地资源紧张、集聚程度较高和有乡村旅游产业基础的村庄；
2、本发明所提供的太阳能微动力农村污水处理系统，与滴滤技术相比，不需要电费和专业操作维护人员；与生态组合塘处理系统相比，解决了占地面积大，季节性强，植被维护投入大的缺点；与接触氧化处理系统相比，解决了出水水质差，对氮磷去除差，有臭味的缺陷；
3、本发明所提供的太阳能微动力农村污水处理系统，与常规农村生活污水处理技术相比，前期建造投入可降低10～20％，而运行采用绿色太阳能，运行费用为0，优于现有的技术和系统；
4、本发明所提供的系统结构简单，施工管理方便，能耗低，可以全部埋入地下，不影响环境和景观，仅需定期对水泵、控制系统等进行检查与维护即可。
附图说明
图1是本发明系统的示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合附图说明对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
太阳能微动力农村污水处理系统，如图1所示，包括依次相连的进水水井、厌氧池、缺氧池、接触氧化池、沉淀池、湿地滤池和出水井；
所述接触氧化池中设置有曝气机；
所述缺氧池与所述沉淀池之间进一步设置有回流系统；
所述太阳能微动力污水处理系统还包括太阳能供电系统，所述太阳能供电系统包括太阳能光伏电池、蓄电池组和微电脑控制系统，所述太阳能供电系统与所述回流系统和曝气机相连。
所述厌氧池、缺氧池和接触氧化池中分别设置有厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层，所述厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层的厚度为3：1：1。
厌氧生化填料层为单元直径150mm的生物组合填料层，缺氧生化填料层为单元直径180mm的生物组合填料层，接触氧化填料层为单元直径2000mm的生物组合填料层。
所述太阳能微动力污水处理系统的进水量与出水量的比为1：1。
所述接触氧化池包括依次相连的一级接触氧化池和二级接触氧化池，所述一级接触氧化池和二级接触氧化池的容积比为1.5：1。
所述一级接触氧化池的高度大于二级接触氧化池的高度，高度差为50cm。
所述湿地滤池中从上至下依次排布有植被层和排水层。
所述植被层为芦苇层，所述排水层为鹅卵石层。
所述回流系统为污泥泵，所述污泥泵与所述沉淀池和所述厌氧池相连。
实施例2
太阳能微动力农村污水处理系统，包括依次相连的进水水井、厌氧池、缺氧池、接触氧化池、沉淀池、湿地滤池和出水井；
所述接触氧化池中设置有曝气机；
所述缺氧池与所述沉淀池之间进一步设置有回流系统；
所述太阳能微动力污水处理系统还包括太阳能供电系统，所述太阳能供电系统包括太阳能光伏电池、蓄电池组和微电脑控制系统，所述太阳能供电系统与所述回流系统和曝气机相连。
所述厌氧池、缺氧池和接触氧化池中分别设置有厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层，所述厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层的厚度为3：1：1。
厌氧生化填料层为单元直径150mm的生物组合填料层，缺氧生化填料层为单元直径180mm的生物组合填料层，接触氧化填料层为单元直径2000mm的生物组合填料层。
所述太阳能微动力污水处理系统的进水量与出水量的比为3：1。
所述接触氧化池包括依次相连的一级接触氧化池和二级接触氧化池，所述一级接触氧化池和二级接触氧化池的容积比为1.5：1。
所述一级接触氧化池的高度大于二级接触氧化池的高度，高度差为50cm。
所述湿地滤池中从上至下依次排布有植被层和排水层。
所述植被层为芦苇层，所述排水层为鹅卵石层。
所述回流系统为污泥泵，所述污泥泵与所述沉淀池和所述厌氧池相连。
实施例3
太阳能微动力农村污水处理系统，包括依次相连的进水水井、厌氧池、缺氧池、接触氧化池、沉淀池、湿地滤池和出水井；
所述接触氧化池中设置有曝气机；
所述缺氧池与所述沉淀池之间进一步设置有回流系统；
所述太阳能微动力污水处理系统还包括太阳能供电系统，所述太阳能供电系统包括太阳能光伏电池、蓄电池组和微电脑控制系统，所述太阳能供电系统与所述回流系统和曝气机相连。
所述厌氧池、缺氧池和接触氧化池中分别设置有厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层，所述厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层的厚度为3：1：1。
厌氧生化填料层为单元直径150mm的生物组合填料层，缺氧生化填料层为单元直径180mm的生物组合填料层，接触氧化填料层为单元直径2000mm的生物组合填料层。
所述太阳能微动力污水处理系统的进水量与出水量的比为2：1。
所述接触氧化池包括依次相连的一级接触氧化池和二级接触氧化池，所述一级接触氧化池和二级接触氧化池的容积比为1.5：1。
所述一级接触氧化池的高度大于二级接触氧化池的高度，高度差为50cm。
所述湿地滤池中从上至下依次排布有植被层和排水层。
所述植被层为芦苇层，所述排水层为鹅卵石层。
所述回流系统为污泥泵，所述污泥泵与所述沉淀池和所述厌氧池相连。
实施例4
太阳能微动力农村污水处理系统，包括依次相连的进水水井、厌氧池、缺氧池、接触氧化池、沉淀池、湿地滤池和出水井；
所述接触氧化池中设置有曝气机；
所述缺氧池与所述沉淀池之间进一步设置有回流系统；
所述太阳能微动力污水处理系统还包括太阳能供电系统，所述太阳能供电系统包括太阳能光伏电池、蓄电池组和微电脑控制系统，所述太阳能供电系统与所述回流系统和曝气机相连。
所述厌氧池、缺氧池和接触氧化池中分别设置有厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层，所述厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层的厚度为3：1：1。
厌氧生化填料层为单元直径150mm的生物组合填料层，缺氧生化填料层为单元直径180mm的生物组合填料层，接触氧化填料层为单元直径2000mm的生物组合填料层。
所述太阳能微动力污水处理系统的进水量与出水量的比为2：1。
所述接触氧化池包括依次相连的一级接触氧化池和二级接触氧化池，所述一级接触氧化池和二级接触氧化池的容积比为1.5：1。
所述一级接触氧化池的高度大于二级接触氧化池的高度，高度差为50cm。
所述湿地滤池中从上至下依次排布有植被层和排水层。
所述植被层为芦苇层，所述排水层为砂石层。
所述回流系统为污泥泵，所述污泥泵与所述沉淀池和所述厌氧池相连。
对比例1
太阳能微动力农村污水处理系统，包括依次相连的进水水井、厌氧池、缺氧池、接触氧化池、沉淀池、湿地滤池和出水井；
所述接触氧化池中设置有曝气机；
所述缺氧池与所述沉淀池之间进一步设置有回流系统；
所述太阳能微动力污水处理系统还包括太阳能供电系统，所述太阳能供电系统包括太阳能光伏电池、蓄电池组和微电脑控制系统，所述太阳能供电系统与所述回流系统和曝气机相连。
所述厌氧池、缺氧池和接触氧化池中分别设置有厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层，所述厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层的厚度为1：1：1。
厌氧生化填料层为单元直径150mm的生物组合填料层，缺氧生化填料层为单元直径180mm的生物组合填料层，接触氧化填料层为单元直径2000mm的生物组合填料层。
所述太阳能微动力污水处理系统的进水量与出水量的比为2：1。
所述接触氧化池包括依次相连的一级接触氧化池和二级接触氧化池，所述一级接触氧化池和二级接触氧化池的容积比为1.5：1。
所述一级接触氧化池的高度大于二级接触氧化池的高度，高度差为50cm。
所述湿地滤池中从上至下依次排布有植被层和排水层。
所述植被层为芦苇层，所述排水层为鹅卵石层。
所述回流系统为污泥泵，所述污泥泵与所述沉淀池和所述厌氧池相连。
对比例2
太阳能微动力农村污水处理系统，包括依次相连的进水水井、厌氧池、缺氧池、接触氧化池、沉淀池、湿地滤池和出水井；
所述接触氧化池中设置有曝气机；
所述缺氧池与所述沉淀池之间进一步设置有回流系统；
所述太阳能微动力污水处理系统还包括太阳能供电系统，所述太阳能供电系统包括太阳能光伏电池、蓄电池组和微电脑控制系统，所述太阳能供电系统与所述回流系统和曝气机相连。
所述厌氧池、缺氧池和接触氧化池中分别设置有厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层，所述厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层的厚度为3：1：1。
厌氧生化填料层为单元直径150mm的生物组合填料层，缺氧生化填料层为单元直径180mm的生物组合填料层，接触氧化填料层为单元直径2000mm的生物组合填料层。
所述太阳能微动力污水处理系统的进水量与出水量的比为2：1。
所述接触氧化池包括依次相连的一级接触氧化池和二级接触氧化池，所述一级接触氧化池和二级接触氧化池的容积比为3：1。
所述一级接触氧化池的高度大于二级接触氧化池的高度，高度差为50cm。
所述湿地滤池中从上至下依次排布有植被层和排水层。
所述植被层为芦苇层，所述排水层为鹅卵石层。
所述回流系统为污泥泵，所述污泥泵与所述沉淀池和所述厌氧池相连。
对比例3
太阳能微动力农村污水处理系统，包括依次相连的进水水井、厌氧池、缺氧池、接触氧化池、沉淀池、湿地滤池和出水井；
所述接触氧化池中设置有曝气机；
所述缺氧池与所述沉淀池之间进一步设置有回流系统；
所述太阳能微动力污水处理系统还包括太阳能供电系统，所述太阳能供电系统包括太阳能光伏电池、蓄电池组和微电脑控制系统，所述太阳能供电系统与所述回流系统和曝气机相连。
所述厌氧池、缺氧池和接触氧化池中分别设置有厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层，所述厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层的厚度为3：1：1。
厌氧生化填料层为单元直径150mm的生物组合填料层，缺氧生化填料层为单元直径180mm的生物组合填料层，接触氧化填料层为单元直径2000mm的生物组合填料层。
所述太阳能微动力污水处理系统的进水量与出水量的比为2：1。
所述接触氧化池包括依次相连的一级接触氧化池和二级接触氧化池，所述一级接触氧化池和二级接触氧化池的容积比为1.5：1。
所述一级接触氧化池的高度大于二级接触氧化池的高度，高度差为30cm。
所述湿地滤池中从上至下依次排布有植被层和排水层。
所述植被层为芦苇层，所述排水层为鹅卵石层。
所述回流系统为污泥泵，所述污泥泵与所述沉淀池和所述厌氧池相连。
检测例
于望城区杨柳村，建造了实施例2和对比例1～3的小型污水处理系统，进行了为期3个月的试验，对该村污水进行试验性处理，处理前测量得知污水中的COD为462.3mg/L，总磷为274.7mg/L，处理后测量出水中的COD和总磷，计算得出COD和总磷的去除率如表1所示。
表1本发明实施例2和对比例1～3系统的COD和总磷去除率
编号 COD去除率 总磷去除率
实施例2 85 75
对比例1 62 54
对比例2 75 66
对比例3 78 63
将本发明的农村污水处理系统与其它系统进行了比较，结果如表2所示。
表2农村污水处理系统对比
对比可知，本发明所提供的系统，与滴滤技术相比，不需要电费和专业操作维护人员；与生态组合塘处理系统相比，解决了占地面积大，季节性强，植被维护投入大的缺点；与接触氧化处理系统相比，解决了出水水质差，对氮磷去除差，有臭味的缺陷。
此太阳能微动力技术的投入费用与常规农村生活污水处理技术可降低10～20％，而运行采用绿色太阳能，运行费用为0，是其它处理工艺所不能比拟的。因此，无论从经济性、可靠性角度而言，本发明所提供的太阳能微动力农村污水处理系统是解决当前农村污水处理难题的有效途径。尤其适合于适用于土地资源紧张、集聚程度较高、经济条件相对较好和有乡村旅游产业基础的村庄。

Claims (9)

1.太阳能微动力农村污水处理系统，其特征在于，包括依次相连的进水水井、厌氧池、缺氧池、接触氧化池、沉淀池、湿地滤池和出水井；
所述接触氧化池中设置有曝气机；
所述沉淀池中设置有回流系统；
所述太阳能微动力污水处理系统还包括太阳能供电系统，所述太阳能供电系统包括太阳能光伏电池、蓄电池组和微电脑控制系统，所述太阳能供电系统分别与所述回流系统和曝气机相连。
2.根据权利要求1所述的太阳能微动力农村污水处理系统，其特征在于，所述厌氧池、缺氧池和接触氧化池中分别设置有厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层，所述厌氧生化填料层、缺氧生化填料层和接触氧化填料层的厚度为3：1：1。
3.根据权利要求1所述的太阳能微动力农村污水处理系统，其特征在于，所述太阳能微动力污水处理系统的进水量与出水量的比为(1～3)：1。
4.根据权利要求1所述的太阳能微动力农村污水处理系统，其特征在于，所述接触氧化池包括依次相连的一级接触氧化池和二级接触氧化池，所述一级接触氧化池和二级接触氧化池的容积比为1.5：1。
5.根据权利要求4所述的太阳能微动力农村污水处理系统，其特征在于，所述一级接触氧化池的高度大于二级接触氧化池的高度，高度差为40～60cm。
6.根据权利要求1所述的太阳能微动力农村污水处理系统，其特征在于，所述湿地滤池中从上至下依次排布有植被层和排水层。
7.根据权利要求6所述的太阳能微动力农村污水处理系统，其特征在于，所述植被层为风信子层、睡莲层或芦苇层中的一种。
8.根据权利要求6所述的太阳能微动力农村污水处理系统，其特征在于，所述排水层为鹅卵石层或砂石层。
9.根据权利要求1所述的太阳能微动力农村污水处理系统，其特征在于，所述回流系统为污泥泵，所述污泥泵与所述沉淀池和所述厌氧池相连。
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