CN111217447B - 一种高寒地区室外冲水厕所污水处理工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高寒地区室外冲水厕所污水处理工艺，所述工艺包括以下步骤：步骤1，将冲水厕所污水进行初步净化；步骤2，将初步净化后的污水进行调节，然后进行深度净化；步骤3，将深度净化后的污水输送至室外厕所水箱，以供再次冲水使用。本发明所提供的高寒地区室外冲水厕所污水处理工艺，步骤简单，操作可控，成本低廉，适用性强；抗温度扰动性强，低温环境下对污水的处理效果好。

Description

一种高寒地区室外冲水厕所污水处理工艺及装置

技术领域

本发明涉及农村生活污水处理领域，具体涉及高寒地区的农村生活污水处理，尤其涉及一种高寒地区室外冲水厕所污水处理工艺及装置。

背景技术

“厕所是人类文明的尺度，是一个国家和地区文明程度的重要体现”，联合国千年发展目标报告指出，至2015年，全球基础卫生设施的覆盖率只有67％，粪便源污染问题全球普遍存在，发展中国家70％的传染性疾病与粪便的生物性传染有关。提升厕所无害化、卫生化、资源化水平是我国落实乡村振兴战略的重要举措。当前我国农村改厕任务艰巨，需求大，乡村厕所排泄物处理与资源化程度低、成套化适用设备缺乏，严重制约乡村发展，高寒地区的农村更是如此。

厕所粪便污水因其可生化性高，目前，国内外对厕所污水的处理方法主要采用微生物法对其进行处理。除微生物法外，在一些特殊场合如航海、航空领域，也有采用采用焚烧法、膜分离技术处理厕所污水。焚烧法需要大量燃料，且产生热废气。膜分离技术处理厕所污水维护困难。

我国高寒地区包括东北地区、西北地区西部、华北北部以及青藏高原北部地区，年平均气温维持在2～14℃，全年有4～6个月污水温度在10℃左右，属于低温环境。由于高寒地区经济发展水平和气候差异，目前大部分高寒地区农村尚没有污水处理设施，常用的处理技术包括：化粪池、厌氧生物膜、生物接触氧化、土地处理、人工湿地、氧化塘等技术。但由于污水处理中，最佳水温为20～25℃，高寒地区的污水常常难以达标，主要是因为：(1)低温可显著降低活性污泥中微生物的活性、数量及种群分布，降低微生物对有机物的分解能力；(2)季节性降温时，反硝化细菌比硝化细菌更加敏感，反硝化过程将先于硝化过程而导致脱氮效果不好；(3)海拔高使得环境中氧分压较低，污水处理系统中好氧微生物作用受到抑制。

因此，有必要提供一种能够解决上述问题的高寒地区室外冲水厕所污水处理工艺及装置。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种高寒地区室外冲水厕所污水处理工艺，其通过在好氧池中设置曝气量可控的曝气机构以及在污水处理设备中设置低温驯化的活性污泥，能够显著提高微生物对低温的适应能力，增强对污水的降解能力，且在好氧池内形成中间缺氧区和外环好氧区，同一反应器内实现有机物去除和脱氮，能够解决高寒地区室外冲水厕所污水处理难的问题，从而完成了本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，提供一种高寒地区室外冲水厕所污水处理工艺，其中，所述工艺包括以下步骤：

步骤1，将冲水厕所污水进行初步净化；

步骤2，将初步净化后的污水进行调节，然后进行深度净化；

步骤3，将深度净化后的污水输送至室外厕所水箱，以供再次冲水使用。

第二方面，提供一种高寒地区室外冲水厕所污水处理装置，优选用于实施第一方面所述的工艺，其中，所述装置包括依次设置的化粪池1、调节池2和污水处理设备，均设置在冻土层3以下。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)本发明所提供的高寒地区室外冲水厕所污水处理工艺，步骤简单，操作可控，成本低廉，适用性强；

(2)本发明所提供的高寒地区室外冲水厕所污水处理工艺，抗温度扰动性强，低温环境下对污水的处理效果好；

(3)本发明所提供的高寒地区室外冲水厕所污水处理工艺，利用化粪池和调节池实现粪渣与悬浮物的沉淀和腐化发酵，实现泥水分离；利用AAO工艺有效的脱氮除磷，实现厕所污水的净化和中水的循环利用，达到保护环境和节约水资源的作用；

(4)本发明所提供的高寒地区室外冲水厕所污水处理装置，具有快速、节能、稳定的运行工况，自动化操作程度高。

附图说明

图1示出本发明一种优选实施方式的高寒地区室外冲水厕所污水处理装置的整体结构示意图；

图2示出本发明一种优选实施方式的污水处理设备的整体结构示意图；

图3示出本发明一种优选实施方式的第一填料机构的整体结构示意图；

图4示出本发明一种优选实施方式的好氧池内曝气机构的整体结构示意图；

图5示出本发明一种优选实施方式的曝气环之间的位置关系图。

附图标号说明：

1-化粪池；

2-调节池；

3-冻土层；

4-厌氧池；

41-第一填料机构；

42-通孔；

43-厌氧池出水管；

5-缺氧池；

51-缺氧池出水管；

6-好氧池；

61-曝气层；

611-曝气环；

612-曝气层连接管；

6111-曝气孔；

62-空气管道；

63-第一回流管道；

64-好氧池出水管；

7-沉淀池；

71-第二回流管道；

8-输送管道；

9-集水箱；

10-提升泵；

11-厕所。

具体实施方式

下面通过优选实施方式和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

本发明提供了一种高寒地区室外冲水厕所污水处理工艺，所述工艺包括以下步骤：

步骤1，将冲水厕所污水进行初步净化；

步骤2，将初步净化后的污水进行调节，然后进行深度净化；

步骤3，将深度净化后的污水输送至室外厕所水箱，以供再次冲水使用。

以下进一步描述所述高寒地区室外冲水厕所污水处理工艺：

步骤1，将冲水厕所污水进行初步净化。

在本发明中，如图1所示，所述冲水厕所11的污水经管道收集后直接排入化粪池1，其中，所述化粪池1通过设置的格挡墙体分为三个格室，形成“目”字形结构的三格化粪池，在每个格室中均设置有人孔和排气孔，在格挡墙体上设置有连通管道和通气孔。

根据本发明一种优选的实施方式，所述化粪池1中三个格室的容积比为2:1:3。

其中，靠近化粪池进水口的格室容积：中间格室容积：靠近化粪池出水口的格室容积的比为2:1:3。

进一步地，所述化粪池1对污泥及悬浮物的截留时间不少于45天。

在本发明中，三格化粪池可阻留沉淀污水中的部分悬浮颗粒物、腐化灭菌，实现泥水分离，使得冲水厕所污水进行初步净化。

步骤2，将初步净化后的污水进行调节，然后进行深度净化。

为保证后续深度净化处理的稳定性，将初步净化后的厕所污水与其他生活污水进行混合，实现均质均量。

根据本发明一种优选的实施方式，所述初步净化后的厕所污水与其他生活污水在调节池2内混合，其中，

所述化粪池1的出水口通过连接管与调节池2连通，优选为重力自流。

进一步地，在所述调节池2的底部设置有曝气管道，以防止悬浮物在池底沉淀淤积。

其中，所述曝气管道定期开启，其气孔开口方向朝向池底平面。

更进一步地，所述调节池2中的出水经过提升泵3提升进入污水处理设备，以进行深度净化。

根据本发明一种优选的实施方式，如图2所示，所述污水处理设备包括依次设置的厌氧池4、缺氧池5、好氧池6和沉淀池7，以对污水进行深度净化。

本发明中污水的深度净化采用的是厌氧-缺氧-好氧工艺(Anaerobic/Anoxic/Oxic，缩写为AAO)，是由三段生物处理装置构成，其通过厌氧过程使废水中的部分难降解有机物得以降解去除，进而改善废水的可生化性，并为后续的缺氧段提供适合于反硝化过程的碳源，最终达到高效去除COD、BOD、N、P的目的。

经初步净化后的冲厕污水在厌氧池中使高COD物质部分分解，然后进入缺氧池进行反硝化过程，再进入好氧池进行氧化降解有机物和硝化反应。为确保反硝化的效率，好氧池中的出水一部分通过回流进入缺氧池，并与厌氧池的出水混合，以便于充分利用污水中的碳源，另一部分出水进入沉淀池。

根据本发明一种优选的实施方式，如图3所示，在所述厌氧池4内设置有多个第一填料机构41，均为柱状。

在本发明中，所述厌氧池用于将污水中可生物降解的有机物转化为挥发性脂肪酸(VFA)等小分子发酵产物，从而降低污水中有机物含量。设置有多个第一填料机构，有利于增加厌氧池中污水与厌氧菌群的接触面积，从而达到更好的降解效果。

进一步地，所述第一填料机构41由活性填料制成。

其中，所述第一填料机构作为兼性厌氧发酵菌的载体，优选由活性填料制成。所述活性填料是一种新型生物活性载体，其根据污水性质不同，在高分子材料中融合多种有利于微生物快速附着生长的微量元素，经过特殊工艺改性、构造而成，具有比表面积大、亲水性好、生物活性高的优点。

本发明中对采用的活性填料无特殊要求，可以为现有技术中常用的填料，只要能够为微生物依附提供载体即可，如活性波纹填料、流化床填料、立体弹性填料等。

更进一步地，在所述第一填料机构41的侧壁上开设有多个通孔42，以增加与污水的接触面积。

优选地，在所述厌氧池壁上还设置有厌氧池出水管43，其通过水泵将厌氧池中的污水排入至缺氧池5。

其中，所述缺氧池用于对污水进行脱氮脱碳。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述缺氧池5内设置有多个第二填料机构，其与第一填料机构的结构相同，以为反硝化细菌提供载体。

进一步地，在缺氧池5的底部或侧壁上还设置有空气管道，以控制缺氧池内的溶解氧量。

更进一步地，所述缺氧池5通过缺氧池出水管51与好氧池6连接，以将污水排入好氧池。

其中，经过缺氧池后，污水中的碳、氮含量显著降低。

根据本发明一种优选的实施方式，如图4和5所示，所述好氧池6为圆形池，所述缺氧池出水管51的出水口设置在好氧池6的中心位置，使得缺氧池中的污水首先排至好氧池的中心。

其中，所述好氧池用于对脱氮脱碳后的污水进行去磷、氨化和硝化处理，在含氧条件下，好氧池中的微生物能够对污水进行进一步分解。

进一步地，在所述好氧池6内部设置有曝气机构，

所述曝气机构包括曝气层61和空气管道62，所述曝气层61与好氧池同心设置，所述空气管道62沿曝气层的径向设置。

优选地，如图4所示，所述曝气层包括多个同心设置的曝气环611，最外侧曝气环的外径小于好氧池的内径。

更优选地，最外侧曝气环的外径为好氧池内径的90％～95％。

本发明人研究发现，将曝气环的外径与好氧池内径设置为上述范围，有利于使曝气层喷出的空气范围覆盖好氧池内的所有区域。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述曝气环611上均匀设置有多个曝气孔6111，以均匀喷出空气。

其中，在每个曝气环内部均设置有内部管道，以与曝气孔连通，不同的曝气环之间的管道不连通，以实现对曝气环的分别控制。

所述空气管道62的一端与曝气机连通，另一端与曝气环的内部管道连通。

进一步地，所述空气管道62具有多个，分别与不同的曝气环611连通，使得不同曝气环喷出的空气量可控。

通过上述设置，使得曝气层61不同位置处的曝气量可控。

根据本发明一种优选的实施方式，所述曝气层61具有多个，由上至下平行地设置在好氧池中，以增加氧扩散效率，使得好氧池中不同高度的氧含量可控，进而使得好氧池内不同位置的曝气量可控。

进一步地，如图5所示，在所述多个曝气层61之间设置有曝气层连接管612，所述曝气层连接管612垂直于曝气层设置，

所述曝气层连接管612为中空管状结构，以将相邻曝气层中对应位置的曝气环连通。

优选地，在每个曝气环611上均均匀设置有多个曝气层连接管612，使得曝气层连接管固定支撑曝气环。

其中，在所述曝气结构外部覆盖有活性填料，以为微生物提供载体。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述空气管道62的端部设置有阀门，通过调节阀门，实现对曝气机构的控制。

具体地，在污水水温高于15℃时，所有空气管道的阀门开启，使得氧化池的作用充分发挥；

当污水水温降低至15℃以下时，此时微生物活性明显下降，使得污水中有机物分解和硝化反应速率降低，此时通过关闭或调小部分阀门，使得靠近曝气层中心位置的曝气环停止曝气或减少曝气量，进而使得好氧池中心区域形成缺氧区，形成脱氮环境。此外，由于曝气层中心区域停止曝气，好氧池中心区域处于静止沉淀状态，会将本应在沉淀池沉降的污泥沉淀在好氧池内，增加了好氧池的污泥浓度，增加了池内的生物量，有利于提高低水温条件下微生物的降解能力，达到去污的效果。

因此，通过对好氧池的曝气量控制，实现了对池内活性污泥浓度的控制，从而能够解决高寒地区污水处理效果差的问题。

进一步地，所述空气管道62的阀门为间断性开启，使得好氧池内形成内循环，以提高污水降解效果。

在本发明中，采用不同直径的曝气环组成曝气机构，有利于实现在好氧池内逐步驯化活性污泥以提高其冷适应性，形成中间缺氧区和外环好氧区，在同一池内实现有机物和氮同时去除。

与现有技术中常见的好氧池相比，本申请中的好氧池抗温度扰动性强，氧扩散效率高，节省曝气能耗，低温下对总氮的去除率高。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述好氧池6上还设置有第一回流管道63，其连接至缺氧池5，使得好氧池6内的污水能够按一定比例回流至缺氧池5。

其中，设置上述第一回流管道，有利于使缺氧池内的反硝化细菌利用从好氧池6中经回流而带来的大量硝酸盐和污水中的有机物进行反硝化反应，达到同时去碳和脱氮的目的。

进一步地，在所述好氧池6的边缘位置，设置有好氧池出水管64，以与沉淀池7相连。

其中，所述沉淀池7用于收集经过好氧池6处理后污水中的污泥。

更进一步地，在沉淀池7上设置有第二回流管道71，使得沉淀池收集到的部分污泥回流至厌氧池4继续参与释磷，并使得系统活性污泥浓度得以保持。

根据本发明一种优选的实施方式中，所述厌氧池4、缺氧池5和好氧池6内的活性填料采用驯化后的活性污泥进行挂膜，其中，

所述驯化后的活性污泥按照包括以下步骤的方法制备：

步骤i，对接种污泥进行预处理。

其中，所述接种污泥取自高寒地区农村的生活污水常曝气池内，通过静置沉淀排出上清液得到较高浓度的污泥，污泥浓度为0.4～0.6g/L，优选为0.5g/L。

在本发明中，所述预处理包括将接种污泥与营养液混合后再闷曝的步骤。

根据本发明一种优选的实施方式，所述营养液中COD的浓度为150～300mg/L，氨氮的浓度为8～20mg/L，总磷浓度为1.5～3.5mg/L。

优选地，所述营养液中COD的浓度为180～260mg/L，氨氮的浓度为10～18mg/L，总磷浓度为1.8～3.0mg/L。

更优选地，所述营养液中COD的浓度为200～250mg/L，氨氮的浓度为12～16mg/L，总磷浓度为2.0～2.8mg/L，如所述营养液中COD的浓度为220mg/L，氨氮的浓度为15mg/L，总磷浓度为2.5mg/L。

进一步地，所述营养液包括碳源、氮源和磷源，其中，

所述碳源选自葡萄糖、甲醇和乙酸钠中的一种或多种，优选为葡萄糖；

所述氮源选自氯化铵和/或尿素，优选为氯化铵；

所述磷源选自磷酸钠、磷酸钾和磷酸二氢钾中的一种或多种，优选为磷酸二氢钾；

更进一步地，所述营养液由葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾和水制成。

在本发明中，采用上述污染物浓度的营养液对接种污泥进行预处理，有利于提高污泥的对污水中污染物的适应能力，促进降解能力强的细菌的生长。

根据本发明一种优选的实施方式，所述接种污泥与营养液按照体积比为1：(5～10)混合，优选按照体积比为1：(6～8)混合，更优选按照体积比为1:7混合。

本发明人发现，将接种污泥与营养液按照上述体积比进行混合，有利于提高接种污泥的活性，当基于1体积份的接种污泥，加入的营养液的体积少于5份时，接种污泥的活性提升不明显；当基于1体积份的接种污泥，加入的营养液的体积多于10份时，污泥的活性不再随营养液体积的增多而增加，会造成营养液的浪费。

进一步地，将混合后的接种污泥和营养液进行闷曝处理，溶解氧DO控制在5～12mg/L，闷曝时间为4～8h，

优选地，溶解氧DO控制在7～10mg/L，闷曝时间为4～6h。

在本发明中，闷曝的作用是激活污泥中休眠状态的微生物，在闷曝过程中控制溶解氧在上述范围且闷曝上述时长，有利于最大程度的激活休眠微生物。当溶解氧浓度过低或闷曝时间过短时，会导致激活作用不完全；当溶解氧浓度过高或闷曝时间过长时，微生物已经被激活，过度的闷曝会对活性污泥造成过度氧化，使得活性污泥发生自分解而死亡。

根据本发明一种优选的实施方式，将闷曝后的接种污泥静置，出去上清液及漂浮的杂质，补加等量的营养液；然后重复此步操作1～2次后，除去上清液，得到预处理的活性污泥。

进一步地，所述静置的时间为30～60min，优选为50min。

步骤ii，对预处理后的活性污泥进行驯化。

其中，步骤ii包括以下子步骤：

步骤ii-1，将预处理后的活性污泥与营养液混合，控制pH至7～8，温度在25～30℃，进行周期性闷曝。

其中，所述活性污泥与营养液按体积比为1：(5～10)混合，优选按照体积比为1：(6～8)混合，更优选按照体积比为1:7混合。

根据本发明一种优选的实施方式，每8h为一个周期进行闷曝，曝气7.5h后静置分层排上清及补加等量营养液0.5h。

进一步地，曝气过程中溶解氧DO控制在3～8mg/L。

更进一步地，此步骤中的闷曝运行20～35个周期，优选为25～30个周期，如28个周期。

步骤ii-2，将上述闷曝处理后的体系继续闷曝，控制pH为7～8，温度在16～18℃，溶解氧DO为3～8mg/L，运行20～26个周期。

其中，每8h为一个周期进行闷曝，曝气7.5h后静置分层排上清及补加等量营养液0.5h。

步骤ii-3，将步骤ii-2中的体系继续闷曝，控制pH为7～8，温度在13～15℃，溶解氧DO为3～8mg/L，运行20～60个周期，优选为25～55个周期，如40个周期。

经过上述的温度梯度驯化后，静置，然后将上清液排出，下层污泥即为驯化后的活性污泥。

本发明人发现，经过上述低温驯化的活性污泥，能够在季节性降温、污水温度较低的情况下具有较高的适应环境能力，活性污泥中的微生物在15℃以下的环境中可正常生长、繁殖和代谢，具有较高的生物将解度，有利于保障污水处理系统在低温情况下依然具有较高的污水降解能力，有效解决高寒地区污水净化效果差的问题。

步骤3，将深度净化后的污水输送至室外厕所水箱，以供再次冲水使用。

根据本发明一种优选的实施方式，如图1所示，经过污水处理设备深度净化后的污水通过输送管道8输送至集水箱9，以对净化后的污水进行再次利用。

进一步地，所述输送管道8和集水箱9均设置在冻土层3以下。

由于本发明中所述的室外冲水厕所污水处理工艺是适用于高寒地区的，为避免对集水箱及输送管道造成冻裂损坏，优选将其设置在冻土层以下，更优选地，在集水箱中还添加有防冻液。

更进一步地，所述化粪池1、调节池2和污水处理设备(厌氧池4、缺氧池5、好氧池6和沉淀池7)均埋置在冻土层3以下。

优选地，所述集水箱9通过提升泵10将冲厕水打入厕所11。

更优选地，在所述集水箱9与自来水管之间还设置有水量调节阀和止回阀，以根据回用水的水量调节进入集水箱的自来水水量。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述厕所11的门口设置有感应系统，以在有人进入的情况下控制提升泵10启动，将集水箱中的水打入厕所的小水箱。

进一步地，所述感应系统为微波雷达和/或红外传感器，优选为红外传感器。

在本发明中，在厕所中设置有控制系统，所述感应系统和提升泵均与控制系统电性连接。具体地，当有人开门进入厕所时，感应系统感应到有人进入后发送信号至控制系统，控制系统进而控制提升泵开启，将集水箱中的水打入厕所的小水箱。

更进一步地，所述厕所11的墙体和顶棚均由保温材料制成，

优选在所述厕所11的外部还设置有太阳能板，在厕所内部设置有储能装置，以储存太阳能为提升泵和感应系统供电。

其中，所述储能装置优选为蓄电池。

本发明还提供了一种高寒地区室外冲水厕所污水处理装置，如图1～5所示，所述装置包括依次设置的化粪池1、调节池2和污水处理设备，均设置在冻土层3以下。

根据本发明一种优选的实施方式，所述化粪池1通过设置的格挡墙体分为三个格室，形成“目”字形结构的三格化粪池，在每个格室中均设置有人孔和排气孔，在格挡墙体上设置有连通管道和通气孔。

进一步地，所述化粪池1中三个格室的容积比为2:1:3，所述化粪池1对污泥及悬浮物的截留时间不少于45天。

根据本发明一种优选的实施方式，所述化粪池1的出水口通过连接管与调节池2连通，优选为重力自流。

进一步地，在所述调节池2的底部设置有曝气管道，以防止悬浮物在池底沉淀淤积。

根据本发明一种优选的实施方式，如图2所示，所述污水处理设备包括依次设置的厌氧池4、缺氧池5、好氧池6和沉淀池7，以对污水进行深度净化。

进一步地，在所述好氧池6和缺氧池5之间还设置回流管道61，以便于好氧池中的部分出水回流。

根据本发明一种优选的实施方式，如图3所示，在所述厌氧池4内设置有多个第一填料机构41，均为柱状。

进一步地，所述第一填料机构41由活性填料制成。

更进一步地，在所述第一填料机构41的侧壁上开设有多个通孔42，以增加与污水的接触面积。

优选地，在所述厌氧池壁上还设置有厌氧池出水管43，其通过水泵将厌氧池中的污水排入至缺氧池5。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述缺氧池5内设置有多个第二填料机构，其与第一填料机构的结构相同，以为反硝化细菌提供载体。

进一步地，在缺氧池5的底部或侧壁上还设置有空气管道，以控制缺氧池内的溶解氧量。

更进一步地，所述缺氧池5通过缺氧池出水管51与好氧池6连接，以将污水排入好氧池。

根据本发明一种优选的实施方式，如图4和5所示，所述好氧池6为圆形池，所述缺氧池出水管51的出水口设置在好氧池6的中心位置，使得缺氧池中的污水首先排至好氧池的中心。

进一步地，在所述好氧池6内部设置有曝气机构，

所述曝气机构包括曝气层61和空气管道62，所述曝气层61与好氧池同心设置，所述空气管道62沿曝气层的径向设置。

优选地，如图4所示，所述曝气层包括多个同心设置的曝气环611，最外侧曝气环的外径小于好氧池的内径。

更优选地，最外侧曝气环的外径为好氧池内径的90％～95％。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述曝气环611上均匀设置有多个曝气孔6111，以均匀喷出空气。

进一步地，所述空气管道62具有多个，分别与不同的曝气环611连通，使得不同曝气环喷出的空气量可控。

根据本发明一种优选的实施方式，所述曝气层61具有多个，由上至下平行地设置在好氧池中，以增加氧扩散效率，使得好氧池中不同高度的氧含量可控，进而使得好氧池内不同位置的曝气量可控。

进一步地，如图5所示，在所述多个曝气层61之间设置有曝气层连接管612，所述曝气层连接管612垂直于曝气层设置，

所述曝气层连接管612为中空管状结构，以将相邻曝气层中对应位置的曝气环连通。

优选地，在每个曝气环611上均均匀设置有多个曝气层连接管612，使得曝气层连接管固定支撑曝气环。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述空气管道62的端部设置有阀门，通过调节阀门，实现对曝气机构的控制。

进一步地，所述空气管道62的阀门为间断性开启，使得好氧池内形成内循环，以提高污水降解效果。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述好氧池6上还设置有第一回流管道63，其连接至缺氧池5，使得好氧池6内的污水能够按一定比例回流至缺氧池5。

进一步地，在所述好氧池6的边缘位置，设置有好氧池出水管64，以与沉淀池7相连。

更进一步地，在沉淀池7上设置有第二回流管道71，使得沉淀池收集到的部分污泥回流至厌氧池4继续参与释磷，并使得系统活性污泥浓度得以保持。

根据本发明一种优选的实施方式，如图1所示，经过污水处理设备深度净化后的污水通过输送管道8输送至集水箱9，以对净化后的污水进行再次利用。

进一步地，所述输送管道8和集水箱9均设置在冻土层3以下。

更进一步地，所述化粪池1、调节池2和污水处理设备(厌氧池4、缺氧池5、好氧池6和沉淀池7)均埋置在冻土层3以下。

优选地，所述集水箱9通过提升泵10将冲厕水打入厕所11。

更优选地，在所述集水箱9与自来水管之间还设置有水量调节阀和止回阀，以根据回用水的水量调节进入集水箱的自来水水量。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述厕所11的门口设置有感应系统，以在有人进入的情况下控制提升泵10启动，将集水箱中的水打入厕所的小水箱。

进一步地，所述感应系统为微波雷达和/或红外传感器，优选为红外传感器。

更进一步地，所述厕所11的墙体和顶棚均由保温材料制成，

优选在所述厕所11的外部还设置有太阳能板，在厕所内部设置有储能装置，以储存太阳能为提升泵和感应系统供电。

其中，所述储能装置优选为蓄电池。

实施例

以下通过具体实例进一步描述本发明，不过这些实例仅仅是范例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制。

实施例1

本实施例中所采用的室外冲水厕所污水处理装置中，化粪池为三格化粪池，三个格室的容积比为2:1:3；第一填料机构和第二填料机构均为活性波纹填料；好氧池的曝气环外径为好氧池内径的95％；

曝气层具有4层，上下平行设置，每个曝气层由内到外同心设置4个曝气环；进行低温污水处理的过程中，四层曝气层的最内侧曝气环的进气阀门均关闭，使得中心区域形成缺氧区；

厌氧池、缺氧池和好氧池内的活性填料挂膜采用的污泥按照下述步骤制备：

(i)取青藏高原地区农村的生活污水常曝气池内的污泥，通过静置沉淀排出上清液，得到的污泥浓度为0.5g/L；

将污泥与营养液(由葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾和水制成，COD的浓度为220mg/L，氨氮的浓度为15mg/L，总磷浓度为2.5mg/L)按照体积比为1:7混合，用曝气泵进行闷曝，溶解氧DO控制在8mg/L；闷曝5h后静置50min，将上清液及漂浮的杂质去除，再加入等量的营养液，重复操作2次后，除去上清液，得到预处理的活性污泥；

(ii)将预处理的活性污泥与营养液按体积比为1:7混合，控制pH为7.5，温度为28℃，每8h为一个周期进行闷曝，曝气7.5h后静置分层排上清及补加等量营养液0.5h，曝气过程中溶解氧DO控制在5mg/L，共运行28个周期；

然后，控制pH为7.5，温度为17℃，溶解氧DO为5mg/L，闷曝运行24个周期；

将上述体系继续闷曝，控制pH为7.5，温度为14℃，溶解氧DO为5mg/L，运行40个周期；

闷曝完成后，静置，然后将上清液排出，下层污泥即为驯化后的活性污泥。

实施例2

本实施例中所采用的室外冲水厕所污水处理装置中，化粪池为三格化粪池，三个格室的容积比为2:1:3；第一填料机构和第二填料机构均为活性波纹填料；好氧池的曝气环外径为好氧池内径的90％；

曝气层具有4层，上下平行设置，每个曝气层由内到外同心设置4个曝气环；进行低温污水处理的过程中，四层曝气层的最内侧曝气环的进气阀门均关闭，使得中心区域形成缺氧区；

厌氧池、缺氧池和好氧池内的活性填料挂膜采用的污泥按照下述步骤制备：

(i)取青藏高原地区农村的生活污水常曝气池内的污泥，通过静置沉淀排出上清液，得到的污泥浓度为0.6g/L；

将污泥与营养液(由葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾和水制成，COD的浓度为200mg/L，氨氮的浓度为12mg/L，总磷浓度为2.0mg/L)按照体积比为1:5混合，用曝气泵进行闷曝，溶解氧DO控制在3mg/L；闷曝5h后静置50min，将上清液及漂浮的杂质去除，再加入等量的营养液，重复操作2次后，除去上清液，得到预处理的活性污泥；

(ii)将预处理的活性污泥与营养液按体积比为1:5混合，控制pH为7.5，温度为25℃，每8h为一个周期进行闷曝，曝气7.5h后静置分层排上清及补加等量营养液0.5h，曝气过程中溶解氧DO控制在5mg/L，共运行25个周期；

然后，控制pH为7.5，温度为17℃，溶解氧DO为5mg/L，闷曝运行20个周期；

将上述体系继续闷曝，控制pH为7.5，温度为14℃，溶解氧DO为5mg/L，运行25个周期；

闷曝完成后，静置，然后将上清液排出，下层污泥即为驯化后的活性污泥。

实施例3

本实施例中所采用的室外冲水厕所污水处理装置中，化粪池为三格化粪池，三个格室的容积比为2:1:3；第一填料机构和第二填料机构均为活性波纹填料；好氧池的曝气环外径为好氧池内径的90％；

曝气层具有6层，上下平行设置，每个曝气层由内到外同心设置6个曝气环；进行低温污水处理的过程中，六层曝气层的最内侧两层曝气环的进气阀门均关闭，使得中心区域形成缺氧区；

厌氧池、缺氧池和好氧池内的活性填料挂膜采用的污泥按照下述步骤制备：

(i)取青藏高原地区农村的生活污水常曝气池内的污泥，通过静置沉淀排出上清液，得到的污泥浓度为0.4g/L；

将污泥与营养液(由葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾和水制成，COD的浓度为250mg/L，氨氮的浓度为16mg/L，总磷浓度为2.8mg/L)按照体积比为1:10混合，用曝气泵进行闷曝，溶解氧DO控制在8mg/L；闷曝5h后静置50min，将上清液及漂浮的杂质去除，再加入等量的营养液，重复操作2次后，除去上清液，得到预处理的活性污泥；

(ii)将预处理的活性污泥与营养液按体积比为1:10混合，控制pH为7.5，温度为25℃，每8h为一个周期进行闷曝，曝气7.5h后静置分层排上清及补加等量营养液0.5h，曝气过程中溶解氧DO控制在5mg/L，共运行35个周期；

然后，控制pH为7.5，温度为16℃，溶解氧DO为5mg/L，闷曝运行26个周期；

将上述体系继续闷曝，控制pH为7.5，温度为13℃，溶解氧DO为5mg/L，运行40个周期；

闷曝完成后，静置，然后将上清液排出，下层污泥即为驯化后的活性污泥。

实验例

实验例1

配置人工污水：采用葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾和自来水配置人工污水，使污水中COD为400mg/L，TN为40mg/L，TP为3.5mg/L。

在14℃下，将上述人工污水采用实施例1～3所述的方法和装置进行处理，采集污水处理设备深度净化后的污水，进行COD、TN(总氮)和TP(总磷)的去除率检测，COD的含量采用重铬酸钾标准溶液法进行测定，TN和TP的含量采用岛津公司的TOC-V_CPH检测仪进行测定，结果如表1所示：

表1

由上述可知，采用本发明实施例1～3所述的工艺和装置处理室外厕所污水，在低温15℃下，COD的去除率在87％以上，TN的去除率在83％以上，TP的去除率在90％以上，且最终出水可以达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A类标准。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种高寒地区室外冲水厕所污水处理工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：

步骤1，将冲水厕所污水进行初步净化；

步骤2，将初步净化后的污水进行调节，然后进行深度净化；

步骤2中，所述深度净化采用污水处理设备进行，所述污水处理设备包括依次设置的厌氧池(4)、缺氧池(5)、好氧池(6)和沉淀池(7)；

在所述好氧池(6)内部设置有曝气机构，

所述曝气机构包括曝气层(61)和空气管道(62)，所述曝气层(61)与好氧池同心设置，所述空气管道(62)沿曝气层的径向设置；

所述曝气层包括多个同心设置的曝气环(611),最外侧曝气环的外径为好氧池内径的90％～95％；

所述空气管道(62)具有多个，分别与不同的曝气环(611)连通，

在所述空气管道(62)的端部设置有阀门；

在所述厌氧池(4)、缺氧池(5)和好氧池(6)内均添加有驯化后的活性污泥，所述活性污泥按照包括以下步骤的方法制备：

步骤i，对接种污泥进行预处理；

所述预处理包括将接种污泥与营养液混合后再闷曝的步骤，

所述营养液中COD的浓度为150～300mg/L，氨氮的浓度为8～20mg/L，总磷浓度为1.5～3.5mg/L；

所述闷曝时间为4～8h；

步骤ii，对预处理后的活性污泥进行驯化；

步骤3，将深度净化后的污水输送至室外厕所水箱，以供再次冲水使用。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述好氧池(6)为圆形池，缺氧池出水管(51)的出水口设置在好氧池(6)的中心位置，使得缺氧池中的污水首先排至好氧池的中心。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，在所述好氧池(6)上还设置有第一回流管道(63)，其连接至缺氧池(5)，使得好氧池(6)内的污水能够按一定比例回流至缺氧池(5)。

4.一种高寒地区室外冲水厕所污水处理装置，用于实施权利要求1至3之一所述的工艺，其特征在于，所述装置包括依次设置的化粪池(1)、调节池(2)和污水处理设备，均设置在冻土层(3)以下。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述化粪池(1)的出水口通过连接管与调节池(2)连通，为重力自流。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述污水处理设备包括依次设置的厌氧池(4)、缺氧池(5)、好氧池(6)和沉淀池(7)；

经过污水处理设备深度净化后的污水通过输送管道(8)输送至集水箱(9)，以对净化后的污水进行再次利用。

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