CN110563250A - 一种农村水资源循环利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种农村水资源循环利用系统，包括初期雨水弃流装置、尿粪分离式厕所、一体化污水处理设备、人工湿地。初期雨水弃流进入一体化污水处理设备处理，减少初期雨水对水体环境的污染。使用尿粪分离厕所，实现尿粪分离，尿液返田，减少肥料使用。一体化污水处理设备集格栅池、调节池、水解池、缺氧池、生物膜池、沉淀池于一体，主要用于处理初期雨水、粪液、洗衣废水、餐厨废水及养殖废水组成的混合污水。人工湿地使污水得到进一步净化，净化后的污水回用冲厕，达到水资源的高效循环利用的目的。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种农村水资源循环利用系统。
背景技术
目前，农村经济发展迅速，农民生活水平大为提高，但是农村环境建设与经济发展不同步，其中水环境污染问题尤为严重。未经处理的生活污水随意排放，导致沟渠、池 塘的水质发黑变臭，蚊虫滋生，影响农村人居环境及威胁居民的身体健康，同时会造成 饮用水水源污染以及湖泊、水库的富营养化。农村目前缺乏完善的污水收集系统。由于 经济条件限制及环境保护意识的缺乏，我国农村地区大都以明渠或暗管收集污水，污水 收集设施简陋，使得生活污水的收集处理难度加大。
发明内容
本发明目的是通过设置雨水弃流装置，对初期雨水弃流进入一体化污水处理设备处 理，减少初期雨水对水体环境的污染。为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种农村水资源循环利用系统，包括初期雨水弃流装置、尿粪分离便器、一体化污水处理设备、人工湿地；所述初期雨水弃流装置将雨水分离为初期雨水和中后期雨水， 分别通过初期雨水管道和中后期雨水管道排出；所述尿粪分离式厕所将人类排泄物分离 为尿液和粪液，分别通过尿液管道和粪液管道排出；初期雨水管道和粪液管道，以及其 它污水管道连接一体化污水处理设备；中后期雨水管道和一体化污水处理设备出水管道 连接人工湿地。
进一步的，所述初期雨水弃流装置包括雨水井，所述雨水井设有雨水进口、初期雨水出口、中后期雨水出口，雨水井内设有上挡板和下挡板，上挡板与下挡板之间设有竖 向的第一弹簧，第一弹簧的上下两端分别连接上挡板和下挡板，下挡板固定于雨水井内 壁，上挡板能够相对于下挡板上下移动；上挡板下方设有浮球，下挡板设有与浮球匹配 的出水口，浮球能将出水口堵住；上挡板上设有滤网；初期雨水出口位于下挡板的下方， 雨水进口、中后期雨水出口位于上挡板的上方。由于初期雨水杂质、泥沙及其他污染物 较多，直接排入水体，对水环境污染较重。可通过设置雨水弃流井，初期雨水弃流进入 一体化污水处理设备进一步处理，后期较干净的雨水进入人工湿地进一步净化后回用于 冲厕。
进一步的，所述尿粪分离便器包括冲水口、粪液出口和尿液出口；所述尿液出口连接尿液管道；所述粪液出口连接粪液管道。尿液管道连接储尿罐，尿液收集后运送到果 园施肥；粪便则混合洗衣废水、餐厨废水、养殖废水一同流入一体化污水处理设备。
进一步的，所述尿液出口设有弹跳式下水器；弹跳式下水器包括堵头，堵头上设有橡胶密封圈，尿液出口上方有滤网挡片，中间带有网孔，堵头与滤网挡片之间连接有第 二弹簧，滤网挡片下方设有带孔承水器，带孔承水器位于尿液管路中且与堵头连接。当 人小便时，尿液缓缓流下，流入带孔承水器，带孔承水器边接收尿液边排走。当水冲时， 由于水量大且水的流速快，带孔承水器中接收的冲洗水不能及时排走，在重力的作用下， 堵头下降，橡胶密封圈与尿液出口密封贴合使冲厕水无法排入排水口，随后的冲洗水便 从弹簧式下水器上面漫过，流入粪液出口，当带孔承水器里的冲洗水逐渐流走，带孔承 水器对堵头的拉力逐渐减少，堵头在弹簧的弹力作用下，恢复原位。
进一步的，所述一体化污水处理设备包括依次连通的格栅池、调节池、水解池、缺氧池、生物接触氧化池(MBBR池)、沉淀池；初期雨水管道和粪液管道连接格栅池， 沉淀池连接人工湿地。设备中水泵、搅拌器、鼓风机所需电能部分由太阳能提供。
格栅池可截留大的漂浮物。污水经格栅池流入调节池，调节池有一定调节容积可使 污水水量均化，调节池池底设有小型推流式潜水搅拌器，可使污水水质均化。提高了整个系统的抗水量、水质冲击负荷的能力。调节池出水采用水泵提升。调节池污水流入水 解池，在水解酸化阶段，80％以上的水中的固体、大分子和不易生物降解的有机物降解 为易于生物降解的小分子有机物，出水BOD5/COD比值提高，降低了生物处理的需氧 量和曝气时间。经过水解处理，废水中的有机物不但在数量上发生了很大变化，而且在 理化性质上也发生了变化，使废水更适宜后继的好氧处理，可以用较少的空气量在较短 的停留时间内完成净化。水解池污水流入缺氧池，将污水进一步混合，利用池内高效生 物弹性填料作为细菌载体，将大分子有机物水解成小分子有机物，增加生化停留时间， 提高处理效率。缺氧池污水流入生物膜池处理，MBBR工艺依靠曝气池内的曝气和水流 的提升作用使载体处于流化状态，进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜， 该阶段BOD得到有效去除。污水流入竖流式沉淀池进行泥水分离。上清液流入人工湿 地进一步净化，人工湿地净化后的污水收集到储水箱作为中水回用冲厕，多余部分就近 排入自然水体。
进一步的，所述人工湿地设置2格，格与格之间采用挡墙进行分隔，每格自下而上依次为HDPE土工膜防渗层、卵石垫层、砂层和种植土层；挡墙上交替设置上、下穿墙 孔。人工湿地进口设置有进水堰以均匀布水，人工湿地出口设有集水井。集水井的出水 一部分排入天然水体，一部分回用冲厕。
进一步的，所述种植土层的种植密度宜为9-12株/m2，种植土层厚50cm，砂层厚30-50cm，卵石垫层厚5-10cm，HDPE土工膜作防渗层厚1.5mm。
有益效果：本发明设置初期雨水弃流装置，对初期雨水收集处理，减少初期雨水对水体环境的污染。利用尿粪分离厕所，尿液回收，返田用于果园施肥，不仅可以节约磷 矿石资源而且可以提高果农收入；利用一体化设备对初期雨水、粪液、洗衣废水、餐厨 废水及养殖废水组成的混合污水进行净化处理，工艺成熟、处理效果好、利用太阳能供 电运行成本低、操作方便；利用人工湿地进一步处理后的污水作为中水回用冲厕所，实 现了水资源的高效利用。
附图说明
图1：初期雨水弃流装置示意图；
图2：尿粪分离蹲便器示意图；
图3：所述一体化污水处理设备示意图；
图4：人工湿地示意图；
图5：弹跳式下水器示意图。
图中标号：1.1、雨水井；1.2、雨水进口；1.3、初期雨水出口；1.4、中后期雨水 出口；1.5、第一弹簧；1.6、上挡板；1.7、下挡板；1.8、出水口；1.9、浮球；1.10、滤 网；2.1、粪液出口；2.2、尿液出口；2.3、粪液管道；2.4、尿液管道；2.5、冲水口；3、 格栅井；4、调节池；5、水解池；6、缺氧池；7、生物接触氧化池；8、沉淀池；9、鼓 风机房；10、太阳能发电系统；11.1、种植土层；11.2、砂层；11.3、卵石垫层；11.4、 HDPE土工膜作防渗层；12.1、下部穿墙孔；12.2、上部穿墙孔；13、进水堰；14、集 水井；15.1、堵头；15.2、橡胶密封圈；15.3、滤网挡片；15.4、第二弹簧；15.5、带孔 承水器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，雨水排水管上设有初期雨水弃流装置，降雨初期雨量较小，雨水流经弃流装置时，雨水从雨水进口1.2进入雨水井，先后经上挡板1.6的滤网1.10、出水口 1.8和初期雨水出口1.3排出。在雨量增大后，因重力的作用，作用在上挡板1.6上的压 力增大，位于出水口1.8上端的浮球1.9在水流压力的作用下将排出水口1.8堵住，雨水 井中液位升高，雨水从中后期雨水出口1.4排出。雨停后，随装置中存储的雨水的减少， 浮球1.9在第一弹簧1.5弹力的作用下自动复位，从而实现初期雨水的弃流功能。
如图2所示，尿粪分离式便器以蹲便器为例。该蹲便器设有粪液出口2.1、尿液出口2.2和冲水口2.5。尿液出口2.2可增设一个弹跳式下水器，该弹跳式下水器包括堵头15.1，堵头15.1上设有橡胶密封圈15.2，尿液出口2.2上方有一个滤网挡片15.3，中间 带有网孔，堵头15.1与滤网挡片15.3之间连接有第二弹簧15.4，滤网挡片15.3下方设 有带孔承水器15.5，带孔承水器15.5位于尿液管路2.4中且与堵头15.4连接。
当人小便时，尿液从尿液出口2.2排出，冲水时水量较大，带孔承水器15.5积水不能及时排出，在重力作用下带动橡胶密封圈15.2与尿液出口2.2贴合，水无法从尿液出 口2.2排出，于是上漫从粪液出口2.1排出，当带孔承水器15.5里的冲洗水逐渐流走， 带孔承水器15.5对堵头15.1的拉力逐渐减少，堵头15.1在第二弹簧15.4的弹力作用下， 恢复原位。即可将尿液与粪便分开收集，随后尿液经管道收集储存于储尿罐，后运送到 果园施肥；粪便混合养殖废水、洗衣废水、餐厨废水、初期雨水一同流入一体化污水处 理设备。
污水流入格栅井3，截留污水中大的漂浮物进入后续处理单元。
污水经格栅井3流入调节池4，可实现水质均化，水量调节。
水经调节池4后流入水解池5，通过兼性微生物的作用，使水中的固体、大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物，提高废水的可生化性，以 利后续好氧生物处理。
水解池5污水流入缺氧池6，将污水进一步混合，增加生化停留时间，提高处理效率。
缺氧池6污水流入生物接触氧化池7，MBBR工艺依靠曝气池内的曝气和水流的提升作用使载体处于流化状态，进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，可实 现BOD的有效去除和硝化反应的进行。
生物接触氧化池7污水进入沉淀池8，可实现泥水分离，上清液流入人工湿地进一步净化处理。沉淀污泥进入离心脱水机进行脱水，分离污泥经干化处理外运，分离液回 流调节池进一步处理。
污水经过沉淀池8后流入人工湿地，利用人工湿地进一步去除有机物、氮和磷等污染物。人工湿地中水生植物的种植密度宜为9-12株/m2，种植土层厚50cm，30-50cm砂 层作为滤层，并用5-10cm卵石作垫层，并用1.5mm厚HDPE土工膜作防渗层。如图4 所示，污水处理一体化设备出水和中后期雨水自人工湿地右侧的进水堰13进入第一格 人工湿地，污水自上而下自中间挡墙的下部穿墙孔12.1进入第二格人工湿地，污水自下 而上自左侧挡墙的上部穿墙孔12.2进入集水井14。集水井14中达到处理标准后的部分 水作为中水回用冲厕，其余则自流入附近自然水体。进水堰13跟最右侧挡墙一体。
可设置太阳能发电系统10，一体化设备运行所需电能来自太阳能，并连接市电保证 设备安全运行。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种农村水资源循环利用系统，其特征在于，包括初期雨水弃流装置、尿粪分离式便器、一体化污水处理设备、人工湿地；所述初期雨水弃流装置将雨水分离为初期雨水和中后期雨水，分别通过初期雨水管道和中后期雨水管道排出；所述尿粪分离式厕所将人类排泄物分离为尿液和粪液，分别通过尿液管道和粪液管道排出；初期雨水管道和粪液管道分别连接一体化污水处理设备；中后期雨水管道和一体化污水处理设备出水管道分别连接人工湿地。
2.根据权利要求1所述的一种农村水资源循环利用系统，其特征在于，所述初期雨水弃流装置包括雨水井，所述雨水井设有雨水进口、初期雨水出口、中后期雨水出口，雨水井内设有上挡板和下挡板，上挡板与下挡板之间设有竖向的第一弹簧，第一弹簧的上下两端分别连接上挡板和下挡板，下挡板固定于雨水井内壁，上挡板能够相对于下挡板上下移动；上挡板下方设有浮球，下挡板设有与浮球匹配的出水口，浮球能将出水口堵住；上挡板上设有滤网；初期雨水出口位于下挡板的下方，雨水进口、中后期雨水出口位于上挡板的上方。
3.根据权利要求1所述的一种农村水资源循环利用系统，其特征在于，所述尿粪分离便器包括冲水口、粪液出口和尿液出口；所述尿液出口连接尿液管道；所述粪液出口连接粪液管道。
4.根据权利要求3所述的一种农村水资源循环利用系统，其特征在于，所述尿液出口设有弹跳式下水器；弹跳式下水器包括堵头，堵头上设有橡胶密封圈，尿液出口上方有滤网挡片，中间带有网孔，堵头与滤网挡片之间连接有第二弹簧，滤网挡片下方设有带孔承水器，带孔承水器位于尿液管路中且与堵头连接。
5.根据权利要求1所述的一种农村水资源循环利用系统，其特征在于，所述一体化污水处理设备包括依次连通的格栅池、调节池、水解池、缺氧池、生物接触氧化池、沉淀池；初期雨水管道和粪液管道连接格栅池，沉淀池连接人工湿地。
6.根据权利要求1所述的一种农村水资源循环利用系统，其特征在于，所述人工湿地设置2格，格与格之间采用挡墙进行分隔，每格自下而上依次为HDPE土工膜防渗层、卵石垫层、砂层和种植土层；相邻挡墙上交替设置上、下穿墙孔；人工湿地进口设置有进水堰以均匀布水，人工湿地出口设有集水井；集水井的出水一部分排入天然水体，一部分回用冲厕。
7.根据权利要求6所述的一种农村水资源循环利用系统，其特征在于，所述种植土层的种植密度宜为9-12株/m2，种植土层厚50cm，砂层厚30-50cm，卵石垫层厚5-10cm，HDPE土工膜作防渗层厚1.5mm。
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