CN110902937A - 小型自持式农村污水处理系统及污水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型自持式农村污水处理系统及污水处理方法。所述的污水处理系统包括污水收集区以及污水处理池，所述污水收集区，包括污水调节收集池；污水处理池，包括依次连通的污水沉砂池、预处理池、多级好氧生物降解池以及清水池；多级好氧生物降解池包括2个以上依次串联的好氧池。污水处理方法则采用污水调节收集池收集生活污水后，在输出生活污水时采用隔栅除去生活污水中的悬浮或漂浮状固体污染物；采用污水处理池，基于曝气生物接触氧化法进行生活污水中含氮有机物降解，并在极热/极寒的环境温度下，添加淀粉来保证多级好氧生物降解池中好氧菌的活性。由此可知，本发明具有小型化、自动化、低成本运营并可持续运营的特点。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种农村污水处理系统及污水处理方法。
背景技术
近年来，我国农村快速发展，但同时，农村生活污水的排放量也逐渐增加，严重恶化了农村地区的环境状况，导致农村环境质量显着降低。这些问题在严重影响着广大农民群众的生活环境状况并给广大农民群众的身体健康带来严重威胁。农村污水问题终将严重制约农村经济的健康可持续发展。据统计，我国农村生活污水排放量每年约为80亿吨，污水排放量逐年增加，由于农村污水处理建设落后，造成农村水污染形势严峻。我国近96%的村庄没有良好的污水排放渠道及污水集中处理体系，村民生活污水任意排放，已经造成农村环境的大面积污染，严重危害了农村生活用水和水源安全。针对农村生活污水问题国家及省市均出台相关政策，支持和促进农村水污染处理。
浙江省内农村生活污水分布面积广，污染区域数量多，污水治理基础弱，使得浙江省治污工作困难重重。省农办系统和乡村干部，进村入户，开展了全省农村生活污水治理情况的普查，根据 2014年的统计数据，全省共有6120个村完成了农村生活污水治理，有200万户农民受益；2015年，全省将有1万个村新增为治理村。但是浙江省农村生活污水处理仍然存在以下几点不足：①建设技术水平低；②污水处理质量较低；③运营的人工成本、材料成本较高；④污水处理设施覆盖率较低。
目前国内应用的农村生活污水处理技术从工艺原理上通常可归为两类：第一类是自然处理系统。利用土壌过滤、植物吸收和微生物分解的原理，称为生态处理系统，常用的有：人工湿地处理系统、地下土壤渗滤净化系统、塘处理系统等；第二类是生物处理系统，又可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物处理是通过动力给污水充氧，培养微生物菌种，用微生物菌种分解、消耗吸收污水中的有机物、氮和/或磷，用的有：普通活性污泥法、AＯ法、A2Ｏ法、生物膜法和SBR法等。厌氧生物处理是利用厌氧微生物的代谢过程，无需提供氧气的情况下把有机污染物转化为无机物和少量的细胞物质，常用的有：厌氧接触法、厌氧滤池、UASB升流式厌氧污泥床等。
塘处理系统技术，如生态塘、高效藻类塘技术较传统的稳定塘停留时间短，占地面积小；建设容易，维护简便，基建投资少，运行费用低；BOD，氨氮和病原体去除效率高，但是它容易受温度、pH等环境因素的影响。人工湿地处理系统适合不同的处理规模，基建费用低廉，处理构筑物由各种天然生态系统或经简单修建而成，没有复杂的机械设备，易于运行维护与管理。但是人工湿地靠自然力量消解污染物，需要一定的停留时间，因此占地面积相对较大。地下土壤渗滤净化系统利用土壤的自然净化能力，具有基建投资低，运行费用低，操作管理简单的等优点，而且还能够利用污水中的水肥资源，把污水处理与绿化相结合，美化和改善区域生态环境，适合我国国情。但是土地渗滤系统出水并不能保证达标，为更好的实现达标目的，需根据需要添加深度处理系统。活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。
活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。该工艺因具有处理效率高、耐冲击负荷等特点而被广泛应用于各行业的污水处理系统，但由于功能单一，对氨氮、磷等降解效率不高通常需要搭配其他工艺使用。厌氧沼气池是通过微生物在厌氧条件下分解人畜粪便等有机物，产生的沼气作为能源来利用的一种技术，沼渣、沼液可以用作有机肥。粪便污水通过沼气技术进行处理与综合利用，源头上大大减少了排放污水中污染物的浓度，与此同时，气池对于污水中致病微生物也具有良好的去陈效果。我国大中型厌氧沼气工程的现状和技术水平与国外相比还存在较大差距，但小型厌氧沼气池的研究和工程应用获得的成就却领先于国外，特别是在农村家用沼气池推广应用上获得令世人瞩目的成就。国家对农村家用沼气池已制定出各类标准，使沼气池的建设、安装、运行可实行规范化管理，但沼液和沼渣的资源化利用不当造成的二次污染问题，使得有些农村地区推广存在难度。
大部分农村分散、污水量小的生活污水点源分布随机、位置偏远，动力介入不方便，使得集中式处理投资成本极高；同时点源污染规模较小，不便设立专业人员值守和操作管理。与城镇污水相比，农村生活污水包含有大量的有机污染物、悬浮物级氮磷等营养性物质等污染物，且具有水质水量变化大、污水类型复杂等特性。而城市的污水处理技术，具有建设投资大、占地面积大、建设周期长且运行管理复杂等特点，并不适用于农村污水的处理。
因此，针对农村地区技术管理水平较低、资金较为匮乏、人口规模较小等特点，开发适用于农村污水处理设备，是当前一个急需解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种小型自持式农村污水处理方法，具有小型化、自动化、低成本运营并可持续运营的特点。
为实现上述的技术目的，本发明将采取如下的技术方案：
一种小型自持式农村污水处理系统，包括污水收集区以及污水处理池；
所述污水处理池，为一体式污水处理池，通过在一体式污水处理池内设置隔栅状立面隔墙，分隔成相互独立的污水沉砂池、预处理池、多级好氧生物降解池以及清水池，多级好氧生物降解池包括2个以上依次串联的好氧池；污水沉砂池、预处理池、多级好氧生物降解池的各好氧池以及清水池中，均通过两两间所设置的过水孔而依次连通，且污水沉砂池、预处理池、多级好氧生物降解池的各好氧池以及清水池中，两两间的过水孔在相应隔栅状立面隔墙上的高度依次递增；
所述污水收集区，包括污水调节收集池；所述污水调节收集池，能够收集生活污水，并通过输出总管连接至污水沉砂池；
所述污水调节收集池与污水沉砂池之间的输出总管上安装有提升泵，并在提升泵入口处的输出总管上安装机械隔栅；
所述好氧池中配装有曝气系统；
所述的清水池，在底部设有沉淀区，并在沉淀区设有污泥回流管；污泥回流管的进口端与沉淀区连通，而污泥回流管的输出端则与预处理池连通，且污泥回流管上安装有污泥回流泵。
进一步地，多级好氧生物降解池为四级好氧生物降解池；该四级好氧生物降解池包括池体以及布置在池体中的十字形立面隔墙；所述池体通过所设置的十字形立面隔墙分隔成四个好氧池，分别为一级好氧池、二级好氧池、三级好氧池、四级好氧池；一级好氧池与预处理池之间的立面隔墙上设置过水孔a；一级好氧池、二级好氧池之间的立面隔墙上设置过水孔b，二级好氧池、三级好氧池之间的立面隔墙上设置过水孔c，三级好氧池、四级好氧池之间的立面隔墙上设置过水孔d，四级好氧池与清水池之间的立面隔墙上设置有过水孔e；
过水孔a、过水孔b、过水孔c、过水孔d以及过水孔e在各自对应隔墙上的高度依次递增。
进一步地，所述好氧池内通过自培养方式筛选出好氧微生物，具体方式如下：在春夏之交，温度不低于15摄氏度的时候，首次启动污水处理池，包括：
A、引入定量污水
采用提升泵将污水收集区所收集的定量生活污水导入污水处理池后，关闭提升泵；
B、富氧条件下富集培养好氧微生物
进入污水沉砂池的生活污水，在污泥回流泵的抽送下，依次通过预处理池、多级好氧生物降解池的各好氧池、清水池循环处理30±5天后，即可在多级好氧生物降解池的各好氧池中筛选培养出适宜生活污水含氮有机物分解的好氧微生物，使得污水处理池能够对污水收集区蓄积的生活污水的含氮有机物持续处理；
循环处理生活污水的过程中，需要通过曝气系统往多级好氧生物降解池的各好氧池中输入空气，空气流量控制在0.2mg/L，并往各好氧池中投入淀粉，淀粉用量控制在100-120kg/m2/周；同时，还需要控制污泥回流泵的流速为0.2~0.3L/s。
进一步地，所述的曝气系统包括空气立管以及与空气立管连接的空气扩散装置；
空气立管沿着好氧池的池壁立式布置，并与鼓风机的出风口连通；
各空气扩散装置则沿着好氧池的池底布置，且空气扩散装置的出气口朝上设置；
各好氧池中，均至少具有一根空气立管和一个与该空气立管连通的空气扩散装置。
进一步地，清水池底部的沉淀区具有6个，均为斜向沉淀区；每一个沉淀区均设置一根污泥回流管。
进一步地，所述清水池通过清水排放管与灌溉蓄水池连通，且清水排放管与清水池连通的位置处设置有溢流堰；
所述清水池通过污泥排放管与污泥浓缩池连接，且污泥排放管在清水池内的安装位置高于污泥回流管在清水池内的安装位置。
本发明的另一个技术目的是提供一种小型自持式农村污水处理方法，基于上述小型自持式农村污水处理系统而实现，包括以下步骤：
（1）污水收集及预处理
采用污水调节收集池收集生活污水后，在输出生活污水时采用隔栅除去生活污水中的悬浮或漂浮状固体污染物；
（2）污水处理
将经隔栅拦截处理后的生活污水依次经过污水沉砂池的沉淀处理、预处理池的厌氧水解酸化处理、好氧池中生活污水所含氮有机物的好氧微生物降解处理后，形成絮凝水流入清水池作沉积处理，使得絮凝水分层，上层为富磷清水，下层为富氮污泥，即可完成生活污水的污水处理步骤；
所述预处理池的厌氧水解酸化处理，通过引入清水池内中下层混有污泥的絮凝水而实现；
所述好氧池，采用曝气系统引入空气中的氧气、利用生活污水中的氮有机物繁殖好氧微生物，以实现生活污水中氮有机物的降解，并在环境温度高于35摄氏度的夏季、低于10摄氏度的冬季，投入淀粉；淀粉投入量为100-120kg/m2/周，以维持好氧池内好氧菌的生物活性，继续利用生活污水中氮有机物进行繁殖，实现生活污水中氮有机物的降解。
进一步地，所述好氧池中，采用的好氧微生物通过自培养方式筛选而来，具体方式如下：在春夏之交，温度不低于15摄氏度的时候，首次启动污水处理池，包括：
A、引入定量污水
采用提升泵将污水收集区所收集的定量生活污水导入污水处理池后，关闭提升泵；
B、富氧条件下富集培养好氧微生物
进入污水沉砂池的生活污水，在污泥回流泵的抽送下，依次通过预处理池、多级好氧生物降解池的各好氧池、清水池循环处理30±5天后，即可在多级好氧生物降解池的各好氧池中筛选培养出适宜生活污水含氮有机物分解的好氧微生物，使得污水处理池能够对污水收集区蓄积的生活污水的含氮有机物持续处理；
循环处理生活污水的过程中，需要通过曝气系统往多级好氧生物降解池的各好氧池中输入空气，空气流量控制在0.2mg/L，并往各好氧池中投入淀粉，淀粉用量控制在100-120kg/m2/周；同时，还需要控制污泥回流泵的流速为0.2~0.3L/s。
进一步地，在步骤（2）所述的污水处理步骤后，还具有一个回收利用步骤：
采用灌溉蓄水池存放经步骤（2）所述的污水处理步骤处理后获得的富磷清水，以用作农作物的灌溉用水；
采用污泥浓缩池存储经步骤（2）所述的污水处理步骤处理后获得的富氮污泥，以用作农田化肥。
根据上述的技术方案，相对于现有技术，本发明具有如下的优点：
1）可持续运营：本发明在温度变化较大，比如高热的夏季以及严寒的冬季，通过往好氧池中按比例投放淀粉，可以有效地避免好氧池中好氧微生物（好氧菌）因极热/极寒环境的影响而死亡，从而影响，甚至中断生活污水的常规化处理，实现农村生活污水处理设备的可持续使用，避免频繁增加或更换好氧微生物（好氧菌）；也不需额外添加净化剂。
2）小型化：本发明将污水处理池设置成一体化结构，尤其是其中的多级好氧生物降解池，延长了污水循环路径、反复循环代替城市污水处理时的分池处理，具有设备占地面积小（不大于600m2）的优点，实现分布式处理代替集中式处理，便于人口聚集化不是很大的农村使用。
3）自动化：设计一个多级循环池配合好氧生物在只需供电的情况下进行自动处理生活污水，只需定期清理淤泥，可减少人员管理成本。
4）低成本运营：可以只在污水处理池上安装光伏电板，利用光伏电板进行发电提供电力，不需额外供应电力；
另外，本发明将所述的各好氧池设置成多级循环池，则本发明所述好氧池中的好氧菌（好氧微生物）均可通过自培养方式筛选出，无需额外添加菌种，不影响自身运营效果，可长期独立运营，具有可持续性以及低成本优点。
5）中水的可再生利用：生活污水处理收集后用于农田的灌溉，处理淤泥回收处理后可用于农田化肥，节约资源，避免农田富营养化。
综上，本发明研发了一种小型农村生活污水处理设备（占地面积不大于600m2），实现千余人口规模的农村生活污水的自动化处理（有机质、N、P含量国家标准，可直接排放至河道要求）；并实现农村污水处理的极低成本运营及可持续性运营。
附图说明
图1是本发明所述小型自持式农村污水处理系统的污水处理流程示意图；
图2是本发明所述小型自持式农村污水处理系统的三维示意图；
图3是本发明所述小型自持式农村污水处理系统平面示意图；
图4是本发明所述一体式污水处理池示意图；
图5是本发明所述一体式污水处理池立面路径示意图；
图6是本发明所述一体式污水处理池平面路径循环示意图；
图7是本发明所述清水池立面示意图；
图1至7中：1-电力控制房；2-鼓风机房；3-空气立管；4-机械格栅；5-提升泵；6-污水沉砂池；7-进水管；8-预处理池；9-一级好氧池；10-二级好氧池；11-三级好氧池；12-四级好氧池；13-清水池；13-1、格栅；13-2、沉淀区；13-3、溢流堰；14-污泥回流管；14-1、污泥回流管输出段；14-2、污泥回流管输入段；15-污泥浓缩池；16-灌溉蓄水池；17-污水调节收集池；18-曝气系统；19-1、预处理池的进水口；19-2、过水孔a；19-3、过水孔b；19-4、过水孔c；19-5、过水孔d；19-6、过水孔e；20-污泥排放管。
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)。
如图1至7所示，本发明所述的小型自持式农村污水处理系统，包括污水收集区以及污水处理池；其中：
所述污水处理池，为一体式污水处理池，通过在一体式污水处理池内设置隔栅状立面隔墙，分隔成相互独立的污水沉砂池、预处理池、多级好氧生物降解池以及清水池，多级好氧生物降解池包括2个以上依次串联的好氧池；污水沉砂池、预处理池、多级好氧生物降解池的各好氧池以及清水池中，均通过两两间所设置的过水孔而依次连通，且污水沉砂池、预处理池、多级好氧生物降解池的各好氧池以及清水池中，两两间的过水孔在相应隔栅状立面隔墙上的高度依次递增。本发明中，多级好氧生物降解池为四级好氧生物降解池；该四级好氧生物降解池包括池体以及布置在池体中的十字形立面隔墙；所述池体通过所设置的十字形立面隔墙分隔成四个好氧池，分别为一级好氧池、二级好氧池、三级好氧池、四级好氧池；一级好氧池与预处理池之间的立面隔墙上设置过水孔a；一级好氧池、二级好氧池之间的立面隔墙上设置过水孔b，二级好氧池、三级好氧池之间的立面隔墙上设置过水孔c，三级好氧池、四级好氧池之间的立面隔墙上设置过水孔d，四级好氧池与清水池之间的立面隔墙上设置有过水孔e；过水孔a、过水孔b、过水孔c、过水孔d以及过水孔e在各自对应隔墙上的高度依次递增。
所述污水收集区，包括污水调节收集池；所述污水调节收集池，能够收集生活污水，并通过输出总管连接至污水沉砂池。
所述污水调节收集池与污水沉砂池之间的输出总管上安装有提升泵，并在提升泵入口处的输出总管上安装机械隔栅。
所述好氧池中配装有曝气系统。所述的曝气系统包括空气立管以及与空气立管连接的空气扩散装置；空气立管沿着好氧池的池壁立式布置，并与鼓风机的出风口连通；各空气扩散装置则沿着好氧池的池底布置，且空气扩散装置的出气口朝上设置；各好氧池中，均至少具有一根空气立管和一个与该空气立管连通的空气扩散装置。
所述的清水池，在底部设有沉淀区，并在沉淀区设有污泥回流管；污泥回流管的进口端与沉淀区连通，而污泥回流管的输出端则与预处理池连通，且污泥回流管上安装有污泥回流泵。本发明中，清水池底部的沉淀区具有6个，均为斜向沉淀区；每一个沉淀区均设置一根污泥回流管。所述清水池通过清水排放管与灌溉蓄水池连通，且清水排放管与清水池连通的位置处设置有溢流堰；所述清水池通过污泥排放管与污泥浓缩池连接，且污泥排放管在清水池内的安装位置高于污泥回流管在清水池内的安装位置。
由此可知，本发明所述的污水处理系统，由于在清水池与预处理池之间连接污泥回流管，并在好氧池中安装曝气系统，因此，各好氧池在起始阶段可以不用添加好氧菌，而只需在特定的环境下，即可培养出好氧菌，并保持一定的工艺条件，即可进行污水的持续处理，具有低成本、易维持优点。
所述好氧池内通过自培养方式筛选出好氧微生物，具体方式如下：在春夏之交，温度不低于15摄氏度的时候，首次启动污水处理池，包括：
A、引入定量污水
采用提升泵将污水收集区所蓄积的定量生活污水导入污水处理池后，关闭提升泵；生活污水来自预定居民区，预定居民区限制为2000-5000人规模的村落。
B、富氧条件下富集培养好氧微生物
进入污水沉砂池的生活污水，在污泥回流泵的抽送下，依次通过预处理池、多级好氧生物降解池的各好氧池、清水池循环处理30±5天后，即可在多级好氧生物降解池的各好氧池中筛选培养出适宜生活污水含氮有机物分解的好氧微生物，使得污水处理池能够对污水收集区蓄积的生活污水的含氮有机物持续处理；
循环处理生活污水的过程中，需要通过曝气系统往多级好氧生物降解池的各好氧池中输入空气，空气流量控制在0.2mg/L，并往各好氧池中投入淀粉，淀粉用量控制在100-120kg/m2/周；同时还需要控制污泥回流泵的流速为0.2-0.3L/s。由于好氧池中充氧并添加淀粉，因此，利于好氧微生物生长，而不利于厌氧微生物生长，经过一段时间（本发明选择30天左右）的循环培养，即可在好氧池中富集培养出好氧菌。
基于上述小型自持式农村污水处理系统而实现，本发明还可以提供一种小型自持式农村污水处理方法，包括以下步骤：
（1）污水收集及预处理
采用污水调节收集池收集生活污水后，在输出生活污水时采用隔栅除去生活污水中的悬浮或漂浮状固体污染物；
（2）污水处理
将经隔栅拦截处理后的生活污水依次经过污水沉砂池的沉淀处理、预处理池的厌氧水解酸化处理、好氧池中生活污水所含氮有机物的好氧微生物降解处理后，形成絮凝水流入清水池作沉积处理，使得絮凝水分层，上层为富磷清水，下层为富氮污泥，即可完成生活污水的污水处理步骤；
所述预处理池的厌氧水解酸化处理，通过引入清水池内中下层混有污泥的絮凝水而实现；
所述好氧池，采用曝气系统引入空气中的氧气、利用生活污水中的氮有机物繁殖好氧微生物，以实现生活污水中氮有机物的降解，并在环境温度高于35摄氏度的夏季、低于10摄氏度的冬季，投入淀粉；淀粉投入量为100-120kg/m2/周，以维持好氧池内好氧菌的生物活性，继续利用生活污水中氮有机物进行繁殖，实现生活污水中氮有机物的降解。
进一步地，所述好氧池中，采用的好氧微生物通过自培养方式筛选而来，具体方式如下：在春夏之交，温度不低于15摄氏度的时候，首次启动污水处理池，包括：
A、引入定量污水
采用提升泵将污水收集区所收集的定量生活污水导入污水处理池后，关闭提升泵；
B、富氧条件下富集培养好氧微生物
进入污水沉砂池的生活污水，在污泥回流泵的抽送下，依次通过预处理池、多级好氧生物降解池的各好氧池、清水池循环处理30±5天后，即可在多级好氧生物降解池的各好氧池中筛选培养出适宜生活污水含氮有机物分解的好氧微生物，使得污水处理池能够对污水收集区蓄积的生活污水的含氮有机物持续处理；
循环处理生活污水的过程中，需要通过曝气系统往多级好氧生物降解池的各好氧池中输入空气，空气流量控制在0.2mg/L，并往各好氧池中投入淀粉，淀粉用量控制在100-120kg/m2/周；同时，还需要控制污泥回流泵的流速为0.2~0.3L/s
进一步地，在步骤（2）所述的污水处理步骤后，还具有一个回收利用步骤：
采用灌溉蓄水池存放经步骤（2）所述的污水处理步骤处理后获得的富磷清水，以用作农作物的灌溉用水；
采用污泥浓缩池存储经步骤（2）所述的污水处理步骤处理后获得的富氮污泥，以用作农田化肥。
实施例1
如图1至7所示的小型自持式农村生活污水自动处理系统，解决在较小的占地空间内能完成农村生活污水处理要求，且实现零成本、可持续运营。本产品主要由控制区、污水处理区、回收利用区等3部分组成。
1.污水处理区
污水处理区可划分为污水收集区、污水处理池等2个部分。其中，污水收集区中的污水通过提升泵送入污水处理池。污水处理池是基于好氧反应进行处理，常规的好氧反应受运行负荷、水温、污泥浓度的影响较大，而本产品的特点是采用曝气生物接触氧化法，运行稳定，并且在好氧单元前进行了厌氧水解酸化的强化反应，充分降解了大分子有机物，更加保证了好氧处理单元的稳定运行，克服了活性污泥法污泥易膨胀、运行管理严谨、复杂等问题。而且厌氧、好氧处理串联的运行过程，具有节约投资、节省能耗、污泥产量少、出水水质好、运行稳定性好等一系列的优点。
1.1、污水收集区
污水收集区处理包括污水调节收集池、机械格栅等部分组成。
（1）污水调节收集池
污水调节收集池（简称收集池）是用来收集居民生活污水，为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对污水的水量和水质进行调节，将居民生活污水中的酸性污水和碱性污水在调节池内进行混合，可达到中和的目的。另外短期排出的高温污水也可用调节的办法来平衡水温。
（2）机械格栅
机械格栅是由一组平行的金属栅条制成的金属框架，设置在泵站集水池的进口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。
1.2、污水处理池
污水处理池包括污水沉砂池、预处理池、好氧池和清水池等4个部分，为一个10m×10m的一体化装置，其一天污水处理量有700-800m3/天，可以满足千人群体产生的污水量。一体化处理装置可以充分利用占地面积，将处理池格栅化，增加污水流动路径，降低运营成本。
（1）污水沉砂池
污水沉砂池与总进水管相连，污水调节收集池中的生活污水通过提升泵、总进水管进入污水沉砂池。污水沉砂池的作用是从污水中分离密度较大的无机颗粒，保护水泵和管道免受磨损，缩小污泥处理构筑物容积，提高污泥有机组分的含率，提高污泥作为肥料的价值。污水中的砂粒在重力的作用下下沉，污水中的有机物和从砂粒上冲刷下来的污泥仍呈悬浮状态，随着水流进入后面的处理构筑物。
（2）预处理池
预处理池的进水口与污水沉砂池相连，出水口与好氧池相连。进水口位于预处理池池壁的下方，出水口位于另一侧的池壁的上方，污水流动的方向为低进高出，增加污水循环路径。
另有一根污泥回流管将已处理过的中水再次回流。作用是将循环回流的中水中的好氧细菌与未处理的生活污水混合，在好氧池前进行了厌氧水解酸化的强化反应，充分降解了大分子有机物，更加保证了好氧处理单元的稳定运行。另外使中水中的好氧细菌反复循环，达到好氧菌落的自我培养和维持，实现可持续运营。
（3）好氧池
好氧池是利用好氧菌落进行污水处理的构筑物。好氧池主要由池体、曝气系统和进出水口三个部分组成。池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与好氧细菌充分接触的混合条件。在夏季炎热的天气或者冬天寒冷天气下，需投放淀粉进入好氧池以此保证好氧菌的活性，使好氧细菌能自行培养，可持续循环。
1)进出水口：好氧池的进出水口在立面上保持池体底部进水（进水口靠近底部设置），顶部出水（出水口靠近池口设置），不仅增加污水循环流动路径，同时还可以保证处理完的水不受池子底部的污泥再次搅浑。
2)池体：沿水平方向依次被分隔成一级好氧池、二级好氧池、三级好氧池和四级好氧池。立面上池内用隔墙分为几个单独进水的隔间，污水入池后顺次流动，至另一端排出。每个隔间设有两个过水孔，分别为进-过水孔、出-过水孔，使得污水能够从底下过水孔（进-过水孔）进入，顶部的过水孔（出-过水孔）流出，增加污水的循环流动路程，保证污水能与好氧细菌充分接触的时间。
在四级好氧池中出水处设有污泥提升泵，可将凝结沉淀的污泥通过剩余污泥排放管排放至设备外的污泥浓缩池中。
3)曝气系统：主要由与鼓风机出风口连通的专用曝气器组成。空气是用空气压缩机通过管道输送到设在池底的空气扩散装置，成为气泡弥散逸出，在气液界面把氧气溶入水中。曝气系统的目的在于将空气中的氧溶解于水中，使水中的氧气含量处于饱和状态，使好氧菌能利用生活污水中的有机质大量繁殖，抑制厌氧菌的生长，加速其反应。另外通过曝气将好氧菌落与污水充分混合，使有机物充分分解，将水中存在的不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中。
（4）清水池
清水池底部采用6个斜向沉淀区，在沉淀区的污泥通过剩余污泥排放管排放至处理设备外的污泥收集池中。在沉淀区上方均匀设有6根回流管，用于中下层混有污泥的絮凝水通过污泥回流管回流至预处理池，参与下一轮循环。通过污泥回流泵的设置，使清水池内污泥回流至预处理池内，回流污泥调节了来水水质，使污泥能长时间在系统内循环，这些污泥经长久培育后具有自己的好氧菌落，处理效率更高，处理的更为彻底。清水池的出水边设有溢流堰，使上层的清水通过格栅溢流排出，流入灌溉蓄水池中。
1.3、回收利用区
回收利用区主要由污泥浓缩池和灌溉蓄水池构成。
（1）污泥浓缩池
污泥浓缩池为存储处理沉淀的污泥。生活废水中的絮状沉淀通过有机物分解后形成污泥，其中含氮量比较高。通过将这部分污泥处理可以做成化肥，用于农田施肥，有利于农村生活的发展。
（2）灌溉蓄水池
中水储蓄池是用于存放处理过的生活污水。由于生活污水只经过微生物的处理，只能除去生活污水中的氮，不能除去磷，所以将处理过的中水储存起来，用于农作物的灌溉，也可以减少化肥的使用，避免水体富营养化，控制水源污染。
2.控制区
控制区主要包括电力控制房和鼓风机房两部分组成。
2.1、电力控制房
电力控制房由一套控制系统构成，主要用来监控污水处理区中的格栅、污水沉砂池中的提升泵、好氧池回流泵、清水池回流泵的运作和鼓风机房的风机控制。
2.2鼓风机房
鼓风机房由三台风机组成，通过空气立管为好氧池中的曝气系统提供空气。
根据上述的污水处理系统，本发明的提供的污水处理方法，主要包括污水循环路径、好氧菌落的培养维持和中水、污泥的回收利用等3部分组成。
1.1污水循环路径
1）污水通过污水调节收集池中和，机械格栅过滤，通过污水提升泵进入污水处理池。
2）污水通过总进水管进入一体化污水处理池中的污水沉砂池，在预处理池与循环回流污水混合。通过一级好氧池、二级好氧池、三级好氧池和四级好氧池循环处理，最后流入清水池。
3）通过清水池沉淀，处理后的清水通过格栅流入灌溉蓄水池，处理后的有沉淀的浑浊水通过污泥回流管流回预处理池，进入下一轮循环，沉淀后的污泥排出至污泥浓缩池。
4）污水循环进行农村生活污水的处理，占地面积小，可自动处理生活污水，只需定期清理淤泥。
1.2好氧菌落的培养和维持
好氧菌落的培养和维持的方式主要依靠自我繁殖。
1）通过污水处理池中的水反复循环将好氧菌落带到每个好氧池对应的舱室。
2）在4个好氧池中都有曝气系统，使水中含氧量达到饱和状态，满足好氧微生物所需要的氧量，大量繁殖好氧细菌，抑制厌氧细菌的生长。
3）在炎热天气或寒冷天气下需向好氧池中撒大量淀粉，维持好氧菌的活性。
1.3中水、污泥的回收利用
1）由于中水中含磷量较高，所以将中水收集至灌溉蓄水池。当农田需要灌溉时，采用这部分水进行灌溉，既能节约用水，还可以减少化肥的使用，避免水体的富营养化。
当农村生活污水中的含氮化合物被分解后形成污泥沉淀，排到污泥浓缩池中，将污泥处理可以形成化肥用于农田的灌溉，节约资源，有利于可持续发展。
Claims (9)
1.一种小型自持式农村污水处理系统，其特征在于，包括污水收集区以及污水处理池；
所述污水处理池，为一体式污水处理池，通过在一体式污水处理池内设置隔栅状立面隔墙，分隔成相互独立的污水沉砂池、预处理池、多级好氧生物降解池以及清水池，多级好氧生物降解池包括2个以上依次串联的好氧池；污水沉砂池、预处理池、多级好氧生物降解池的各好氧池以及清水池中，均通过两两间所设置的过水孔而依次连通，且污水沉砂池、预处理池、多级好氧生物降解池的各好氧池以及清水池中，两两间的过水孔在相应隔栅状立面隔墙上的高度依次递增；
所述污水收集区，包括污水调节收集池；所述污水调节收集池，能够收集生活污水，并通过输出总管连接至污水沉砂池；
所述污水调节收集池与污水沉砂池之间的输出总管上安装有提升泵，并在提升泵入口处的输出总管上安装机械隔栅；
所述好氧池中配装有曝气系统；
所述的清水池，在底部设有沉淀区，并在沉淀区设有污泥回流管；污泥回流管的进口端与沉淀区连通，而污泥回流管的输出端则与预处理池连通，且污泥回流管上安装有污泥回流泵。
2.根据权利要求1所述的小型自持式农村污水处理系统，其特征在于，多级好氧生物降解池为四级好氧生物降解池；该四级好氧生物降解池包括池体以及布置在池体中的十字形立面隔墙；所述池体通过所设置的十字形立面隔墙分隔成四个好氧池，分别为一级好氧池、二级好氧池、三级好氧池、四级好氧池；一级好氧池与预处理池之间的立面隔墙上设置过水孔a；一级好氧池、二级好氧池之间的立面隔墙上设置过水孔b，二级好氧池、三级好氧池之间的立面隔墙上设置过水孔c，三级好氧池、四级好氧池之间的立面隔墙上设置过水孔d，四级好氧池与清水池之间的立面隔墙上设置有过水孔e；
过水孔a、过水孔b、过水孔c、过水孔d以及过水孔e在各自对应隔墙上的高度依次递增。
3.根据权利要求2所述的小型自持式农村污水处理系统，其特征在于，所述好氧池内通过自培养方式筛选出好氧微生物，具体方式如下：在春夏之交，温度不低于15摄氏度的时候，首次启动污水处理池，包括：
（1）引入定量污水
采用提升泵将污水收集区所收集的定量生活污水导入污水处理池后，关闭提升泵；
（2）富氧条件下富集培养好氧微生物
进入污水沉砂池的生活污水，在污泥回流泵的抽送下，依次通过预处理池、多级好氧生物降解池的各好氧池、清水池循环处理30±5天后，即可在多级好氧生物降解池的各好氧池中筛选培养出适宜生活污水含氮有机物分解的好氧微生物，使得污水处理池能够对污水收集区蓄积的生活污水的含氮有机物持续处理；
循环处理生活污水的过程中，需要通过曝气系统往多级好氧生物降解池的各好氧池中输入空气，空气流量控制在0.2mg/L，并往各好氧池中投入淀粉，淀粉用量控制在100-120kg/m2/周；同时，还需要控制污泥回流泵的流速为0.2~0.3L/s。
4.根据权利要求5所述的小型自持式农村污水处理系统，其特征在于，所述的曝气系统包括空气立管以及与空气立管连接的空气扩散装置；
空气立管沿着好氧池的池壁立式布置，并与鼓风机的出风口连通；
各空气扩散装置则沿着好氧池的池底布置，且空气扩散装置的出气口朝上设置；
各好氧池中，均至少具有一根空气立管和一个与该空气立管连通的空气扩散装置。
5.根据权利要求2所述的小型自持式农村污水处理系统，其特征在于，清水池底部的沉淀区具有6个，均为斜向沉淀区；每一个沉淀区均设置一根污泥回流管。
6.根据权利要求5所述的小型自持式农村污水处理系统，其特征在于，所述清水池通过清水排放管与灌溉蓄水池连通，且清水排放管与清水池连通的位置处设置有溢流堰；
所述清水池通过污泥排放管与污泥浓缩池连接，且污泥排放管在清水池内的安装位置高于污泥回流管在清水池内的安装位置。
7.一种小型自持式农村污水处理方法，基于权利要求1至6中任一小型自持式农村污水处理系统而实现，其特征在于，包括以下步骤：
（1）污水收集及预处理
采用污水调节收集池收集生活污水后，在输出生活污水时采用隔栅除去生活污水中的悬浮或漂浮状固体污染物；
（2）污水处理
将经隔栅拦截处理后的生活污水依次经过污水沉砂池的沉淀处理、预处理池的厌氧水解酸化处理、好氧池中生活污水所含氮有机物的好氧微生物降解处理后，形成絮凝水流入清水池作沉积处理，使得絮凝水分层，上层为富磷清水，下层为富氮污泥，即可完成生活污水的污水处理步骤；
所述预处理池的厌氧水解酸化处理，通过引入清水池内中下层混有污泥的絮凝水而实现；
所述好氧池，采用曝气系统引入空气中的氧气、利用生活污水中的氮有机物繁殖好氧微生物，以实现生活污水中氮有机物的降解，并在环境温度高于35摄氏度的夏季、低于10摄氏度的冬季，投入淀粉；淀粉投入量为100-120kg/m2/周，以维持好氧池内好氧菌的生物活性，继续利用生活污水中氮有机物进行繁殖，实现生活污水中氮有机物的降解。
8.根据权利要求7所述的小型自持式农村污水处理方法，其特征在于，所述好氧池中，采用的好氧微生物通过自培养方式筛选而来，具体方式如下：在春夏之交，温度不低于15摄氏度的时候，首次启动污水处理池，包括：
A、引入定量污水
采用提升泵将污水收集区所收集的定量生活污水导入污水处理池后，关闭提升泵；
B、富氧条件下富集培养好氧微生物
进入污水沉砂池的生活污水，在污泥回流泵的抽送下，依次通过预处理池、多级好氧生物降解池的各好氧池、清水池循环处理30±5天后，即可在多级好氧生物降解池的各好氧池中筛选富集培养出适宜生活污水含氮有机物分解的好氧微生物，使得污水处理池能够对污水收集区蓄积的生活污水的含氮有机物持续处理；
循环处理生活污水的过程中，需要通过曝气系统往多级好氧生物降解池的各好氧池中输入空气，空气流量控制在0.2mg/L，并往各好氧池中投入淀粉，淀粉用量控制在100-120kg/m2/周；同时，还需要控制污泥回流泵的流速为0.2~0.3L/s。
9.根据权利要求8所述的小型自持式农村污水处理方法，其特征在于，在步骤（2）所述的污水处理步骤后，还具有一个回收利用步骤：
采用灌溉蓄水池存放经步骤（2）所述的污水处理步骤处理后获得的富磷清水，以用作农作物的灌溉用水；
采用污泥浓缩池存储经步骤（2）所述的污水处理步骤处理后获得的富氮污泥，以用作农田化肥。
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