CN113620506B - 一种无动力快速增氧农村生活污水处理装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

一种无动力快速增氧农村生活污水处理装置及处理方法，包括厌氧单元和增氧好氧单元，增氧好氧单元包括重力曝气系统和好氧反应系统，重力曝气系统包括可倾覆水斗、活塞组件、吸气管、导气管和曝气头，厌氧单元排出的污水从可倾覆水斗上方排入可倾覆水斗内，可倾覆水斗、吸气管、导气管分别与活塞组件连接，曝气头与导气管连接，曝气头位于好氧反应系统内，在可倾覆水斗内的储水量达到预设水量之前，挤压活塞排出空气，当可倾覆水斗内的储水量达到预设水量后倾覆排出储存的污水，活塞回位。该装置曝气速度快且气体与污水接触时间大幅度延长，曝气效率明显提高，同时，该装置结构简单，体积较小，便于推广应用。

Description

一种无动力快速增氧农村生活污水处理装置及处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种无动力快速增氧农村生活 污水处理装置及处理方法。

背景技术

农村生活污水具有水量小、排放分散、水质复杂等特点。同时，农村地 区生活污水的人均排放量也远低于城市生活污水的人均排放量，且农村地区 房屋基本都属于自建房，具有较大的随意性。因此，适用于城镇污水处理的 设备很难应用于分散式的农村生活污水处置。目前，针对农村生活污水处置 出现了大量的小型化的处理设备，其处置工艺绝大多数采用生物处理，其中 主要为厌氧、好氧及植物吸附。好氧过程中通常采用动力机械设备实现增氧， 如风机、气泵、曝气器等。针对大部分农村居住条件及施工条件的限制，采 用动力增氧设备的弊端在于成本高、专业性强、需要长期通电等，运行、维 护难度大。因此，现有生活污水处理设施中急需一种无动力污水处理装置， 以满足污水处理设备在运行过程中无电力消耗、无需专人管理的需求，且能 够满足农村新建及老旧设施改造的要求，降低农村改造成本。

针对此种情况，已有相关技术人员研发了无动力生活污水处理装置，目 前无动力生活污水处理装置一般采用自然复氧方式(跌水、水车式、压差式)， 自然复氧方式存在复氧效率低、后续处理效果不理想等问题。

如申请号为201920781635.8的中国专利涉及一种新型无动力农村生活 污水处理装置，该装置采用生物转轮进行自曝气，但其仅是通过转轮扬撒复 氧，扬撒水量有限、接触时间短，导致复氧效率低下，且其为了达到处置效 果，需要设置多级生物转轮，也导致占地面积增加。同样，申请号为 201810247867.5的中国专利所涉及的增氧也是采用的水车，依旧存在扬撒水 量少、接触时间短的问题；另外，其装置采用的是先好氧、再厌氧处置生活污水，同时需要一定水量推动水车转动，由于受制于农村生活污水早晚多的 排放特点，导致其仅靠液位差难以实现，且复氧后污水直接进入，需大体积 的厌氧室，从而导致整个装置体积增加。

基于以上存在的问题，亟需研发出一种适用于农村生活污水的无动力高 效快速增氧污水处理装置及方法。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种无动力快速增氧农村生活污水处理装置及处理 方法，该装置通过可倾覆水斗存储的污水挤压活塞可持续进行曝气，曝气速 度快且气体与污水接触时间大幅度延长，曝气效率明显提高，同时，该装置 结构简单，体积较小，便于推广应用。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种无动力快速增氧农村生 活污水处理装置，包括厌氧单元和增氧好氧单元，所述增氧好氧单元包括重 力曝气系统和好氧反应系统，所述重力曝气系统包括可倾覆水斗、活塞组件、 吸气管、导气管和曝气头，所述厌氧单元排出的污水从所述可倾覆水斗上方 排入所述可倾覆水斗内，所述可倾覆水斗、吸气管、导气管分别与所述活塞 组件连接，所述曝气头与所述导气管连接，所述曝气头位于所述好氧反应系 统内，在所述可倾覆水斗内的储水量达到预设水量之前，所述可倾覆水斗挤压所述活塞组件的活塞排出所述活塞组件中储存的空气，排出的空气通过所 述导气管到达所述曝气头，当所述可倾覆水斗内的储水量达到预设水量后， 所述可倾覆水斗向一侧倾覆排出储存的污水，所述活塞回位，外部空气通过 所述吸气管进入所述活塞组件，所述可倾覆水斗排出的污水经过所述好氧反 应系统后排出。

具体地，所述活塞组件包括活塞、支撑连杆、受力弹簧和箱体，所述活 塞位于所述箱体内，所述支撑连杆下端穿过所述箱体与所述活塞固定连接， 所述支撑连杆上端与所述可倾覆水斗翻转连接，所述受力弹簧套设在所述支 撑连杆上，且所述受力弹簧上端与所述可倾覆水斗固定连接，所述受力弹簧 下端与所述箱体固定连接，在所述可倾覆水斗内的储水量达到预设水量之前 所述可倾覆水斗挤压所述受力弹簧，带动所述活塞沿箱体向下移动，通过所 述导气管排出所述箱体内的空气，当所述可倾覆水斗内的储水量达到预设水量时，所述可倾覆水斗向一侧倾覆排出储存的污水，所述受力弹簧回弹带动 所述活塞沿箱体向上移动，外部空气通过所述吸气管进入所述箱体内。

具体地，所述可倾覆水斗包括斗体和溢流板，所述溢流板位于所述斗体 内，将所述斗体分隔成第一斗腔和第二斗腔，所述第一斗腔的容积大于所述 第二斗腔的容积，所述厌氧单元排出的污水从所述第一斗腔进入所述斗体， 当所述第一斗腔储满水后，后续排入的污水经所述溢流板进入所述第二斗腔， 当所述第二斗腔内储水量达到预设值后所述可倾覆水斗向所述第二斗腔所在 一侧倾覆。

具体地，所述箱体包括底部连通的活塞活动腔和储气腔，所述活塞位于 所述活塞活动腔内并沿所述活塞活动腔上下移动，所述导气管和吸气管均设 有单向阀，所述导气管固定在所述储气腔下部，所述吸气管下端固定在所述 储气腔上部，所述吸气管上端暴漏在空气中。

进一步地，所述重力曝气系统还包括第一水箱，所述活塞组件位于所述 第一水箱内，所述可倾覆水斗排出的污水进入所述第一水箱，所述第一水箱 与所述好氧反应系统连通；具体地，吸气管上端始终位于第一水箱液面之上。

优选地，所述可倾覆水斗倾覆一次的排水量使所述第一水箱液位抬高 10cm-30cm；

优选地，所述好氧反应系统包括第二水箱、旋转式摆轮和填料，所述第 二水箱一侧下部设有进水口，所述第二水箱的另一侧中上部设有出水口，所 述第二水箱通过所述进水口与第一水箱连通，所述第二水箱的内腔呈圆柱型， 所述旋转摆轮设置在所述圆柱型内腔中，所述填料填充在所述旋转摆轮的轮 间区域；

优选地，所述填料为悬浮式填料，所述悬浮式填料的体积为所述圆柱型 内腔体积的20～45％；通过选用悬浮式填料，并采用该用量，可进一步确保摆 轮在液压差下长期顺利转动，避免填料堵塞。

优选地，所述填料粒径为10mm-80mm；

优选地，所述第二水箱的进水口及出水口均设有滤网，以防止填料流失； 优选地，所述旋转摆轮的倾角范围为30～65°。

具体地，所述曝气头从所述第二水箱底部探入内腔；

优选地，所述第二水箱的内腔底部设有过滤筛网，所述过滤筛网位于所 述曝气头上方，所述曝气头的开孔朝下。

进一步地，所述的处理装置还包括絮凝沉淀单元，所述絮凝沉淀单元包 括水池和可升降提篮，所述水池底部呈梯形，且所述水池的一侧与所述好氧 反应系统连通，另一侧上部设有出水孔，所述好氧反应系统排出的污水进入 所述水池，所述可升降提篮形状与所述水池底部形状匹配，所述可升降提篮 底部密封且四周设有排水孔；具体地，本发明中，可升降提篮形状与所述水 池底部形状匹配是指可升降提篮轮廓形状与水池底部形状一致但可升降提篮 轮廓尺寸略小于水池底部尺寸，以便于提篮的提出或下放。

优选地，所述可升降提篮的排水孔孔径为10mm-30mm；

优选地，所述可升降提篮设有盖板；所述盖板可以为金属、石板等重质 盖板，也可以使塑料、橡胶等轻质盖板，本发明不做限定；

优选地，所述盖板为塑料盖板，所述盖板上设有操作杆。

进一步地，所述的处理装置还包括生物强化截留单元，所述生物强化截 留单元上部与所述水池的出水孔连通，所述生物强化截留单元底部为出水口；

优选地，所述生物强化截留单元包括由上至下设置的蓄水层、植物生长 基质层、填料层、砂滤层和砾石层；

优选地，所述植物生长基质层为种植有具有吸附污染物能力的植物的有 机质土壤层；

优选地，所述填料层为生物炭和沸石的混合填料层，所述生物炭和沸石 的质量比为1:5-1:10；

优选地，所述砂滤层为中砂层；

优选地，所述砂滤层与所述砾石层之间设有筛网。

具体地，所述厌氧单元为多阶段分区结构，所述厌氧单元包括水箱、隔 板和挡板，所述水箱的第一侧底部设有进水口，所述水箱的第二侧上部设有 出水口，所述第一侧与第二侧相背，所述隔板包括至少两块，所述隔板上部 设有通孔，所述至少两块隔板间隔设置在所述水箱内并将所述水箱分隔成多 个独立的空间，所述挡板与所述隔板一一对应且相对设置，所述挡板上端固 定在所述水箱顶部，所述挡板下端悬空；

优选地，所述厌氧单元还包括导流板，所述导流板与所述隔板一一对应， 所述导流板固定在对应隔板底部，且面向隔板对应的挡板。

本申请的第二方面，提供了一种无动力快速增氧农村生活污水处理方法， 将化粪池的污水排入上述任一项所述处理装置的厌氧单元中，经所述处理装 置处理后排出。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明提供的无动力快速增氧农村生活污水处理装置，通过在增氧好氧 单元之前设置厌氧单元，一方面可以将农村不连续排放的污水进行预收集， 当水量达到一定体量时从厌氧单元持续排出，另一方面能有效去除废水中的 有机物,并提高污水的可生化性,有利于后续的好氧处理，通过可倾覆水斗收 集厌氧单元排出的废水，利用废水自身重力挤压活塞组件排气实现快速曝气， 当水斗倾覆后活塞复位，如此往复实现了无动力增氧，该装置通过水斗存储 的污水挤压活塞可持续进行曝气，气体与污水接触时间大幅度延长，曝气效 率明显提高，同时，该装置结构简单，体积较小，便于推广应用。

本发明提供的无动力快速增氧农村生活污水处理装置不需额外添加动 力，可实现无动力运行，且具有可操作性和低成本性特点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种无动力快速增氧农村生活污水处理装置 结构示意图；

图2为本发明实施例提供的可升降提篮结构示意图。

附图标记：

1、厌氧单元水箱；2、厌氧单元进水口；3、厌氧单元出水口；4、隔板； 5、通孔；6、挡板；7、导流板；8、可倾覆水斗；9、活塞；10、受力弹簧； 11、曝气头；12、吸气管；13、导气管；14、溢流板；15、支撑连杆；16、 第二水箱；17、内腔；18、旋转式摆轮；19、悬浮式填料；20、第二水箱进 水口；21、第二水箱出水口；22、滤网；23、开孔；24、可升降提篮；25、 蓄水层；26、植物生长基质层；27、填料层；28、砂滤层；29、砾石层；30、 底部出水口；31、植物；32、筛网；33、塑料盖板；34、提篮线；35、排水 孔；36、操作杆；37、第一单向阀；38、第二单向阀；39、过滤筛网；40、 箱体；41、第一水箱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施 方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例 性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结 构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

参见图1，本发明实施例提供了一种无动力快速增氧农村生活污水处理 装置，包括厌氧单元和增氧好氧单元，所述增氧好氧单元包括重力曝气系统 和好氧反应系统，所述重力曝气系统包括可倾覆水斗8、活塞组件、吸气管 12、导气管13和曝气头11，所述厌氧单元排出的污水从所述可倾覆水斗8 上方排入所述可倾覆水斗8内，所述可倾覆水斗8、吸气管12、导气管13 分别与所述活塞组件连接，所述曝气头11与所述导气管13连接，所述曝气头11位于所述好氧反应系统内，在所述可倾覆水斗8内的储水量达到预设水 量之前，所述可倾覆水斗8挤压所述活塞组件的活塞排出所述活塞组件中储 存的空气，排出的空气通过所述导气管13到达所述曝气头11，当所述可倾 覆水斗8内的储水量达到预设水量后，所述可倾覆水斗8向一侧倾覆排出储 存的污水，所述活塞回位，外部空气通过所述吸气管12进入所述活塞组件， 所述可倾覆水斗8排出的污水经过所述好氧反应系统后排出。

本发明提供的无动力快速增氧农村生活污水处理装置，通过在增氧好氧 单元之前设置厌氧单元，一方面可以将农村不连续排放的污水进行预收集， 当水量达到一定体量时从厌氧单元持续排出，另一方面能有效去除废水中的 有机物,并提高污水的可生化性,有利于后续的好氧处理，通过可倾覆水斗收 集厌氧单元排出的废水，利用废水自身重力挤压活塞组件排气实现快速曝气， 当水斗倾覆后活塞复位，如此往复实现了无动力增氧，该装置通过水斗存储 的污水挤压活塞可持续进行曝气，气体与污水接触时间大幅度延长，曝气效 率明显提高，同时，该装置结构简单，体积较小，便于推广应用；该装置不 需额外添加动力，可实现无动力运行，且具有可操作性和低成本性特点。

具体地，如图1所示，所述活塞组件包括活塞9、支撑连杆15、受力弹 簧10和箱体40，活塞9位于箱体40内，所述支撑连杆15下端穿过箱体40 与所述活塞9固定连接，所述支撑连杆15上端与所述可倾覆水斗8翻转连接， 所述受力弹簧10套设在所述支撑连杆15上，且所述受力弹簧10上端与所述 可倾覆水斗8固定连接，所述受力弹簧10下端与箱体40上壁固定连接，吸 气管12和导气管13分别与箱体40连接，在所述可倾覆水斗8内的储水量达 到预设水量之前所述可倾覆水斗8挤压所述受力弹簧10，带动所述活塞9沿 箱体40向下移动通过所述导气管13排出所述箱体40内的空气，当所述可倾 覆水斗8内的储水量达到预设水量时，所述可倾覆水斗8向一侧倾覆排出储 水，受力弹簧10回弹，带动所述活塞9沿箱体40向上移动，外部空气通过 所述吸气管12进入所述箱体40内。

具体地，本发明中，支撑连杆上端与可倾覆水斗可以通过具有翻转功能 的轴承，如深沟球轴承、滚针轴承、圆柱滚子轴承等进行翻转连接，本发明 不做限定。

该结构的活塞组件通过水斗倾覆即可带动活塞回位从而仅依靠污水自身 重力作用即可实现快速持续曝气，使装置构造简单，可靠性高。

具体地，如图1所示，所述可倾覆水斗8包括斗体和溢流板14，所述溢 流板14位于所述斗体内，将所述斗体分隔成第一斗腔和第二斗腔，所述第一 斗腔的容积大于所述第二斗腔的容积，所述厌氧单元排出的污水从所述第一 斗腔进入所述斗体，当所述第一斗腔储满水后，后续排入的污水经所述溢流 板14进入所述第二斗腔，当所述第二斗腔内储水量达到预设值后所述可倾覆 水斗8向所述第二斗腔所在一侧倾覆。

可选地，本发明实施例中所述斗体为不规则结构，当污水只进入第一斗 腔时，水斗连同所储污水的重心始终处于不使翻转连接轴承发生翻转的位置， 当污水越过溢流板进入第二斗腔时，重心向第二斗腔方向(即轴承发生翻转 的方向)偏移，带动轴承转动，导致水斗倾覆。该结构既能保证水斗在倾覆 时，第二斗腔内的污水先流出，使重心再次向第一斗腔方向偏移，实现水斗 的复位，又能尽可能多的储存污水使一次翻转倾倒的水量带来更大的液压差， 有利于给好氧反应系统提供更大的水压动力。

具体地，如图1所示，所述箱体40包括底部连通的活塞活动腔和储气腔， 所述活塞9位于所述活塞活动腔内并沿所述活塞活动腔上下移动，所述导气 管13和吸气管12均设有单向阀，所述导气管13一端固定在所述储气腔下部， 另一端与曝气头11连接，所述吸气管12下端固定在所述储气腔上部，所述 吸气管12上端暴漏在空气中。

具体地，本发明中，所述单向阀可以是传统单向阀，也可以是起单向阀 作用的簧片式气阀，本发明不做限定。

通过设置与活塞活动腔连通的储气室，一次活塞往复运动可提供更多的 曝气量，进一步提高了曝气效率。

进一步地，参见图1，所述重力曝气系统还包括第一水箱41，所述活塞 组件位于所述第一水箱41内，所述可倾覆水斗8排出的污水进入所述第一水 箱41，所述第一水箱41与所述好氧反应系统连通；具体地，吸气管12上端 始终位于第一水箱41液面之上，以保证暴漏在空气中。

优选地，所述好氧反应系统包括第二水箱16、旋转式摆轮18和填料， 所述第二水箱16一侧下部设有进水口，所述第二水箱16的另一侧中上部设 有出水口，所述第二水箱16通过所述进水口与第一水箱41连通，所述第二 水箱16的内腔17呈圆柱型，所述旋转摆轮设置在所述圆柱型内腔17中，所 述填料填充在所述旋转摆轮的轮间区域；

通过将好氧反应系统内腔设置成圆柱型并在所述内腔中安装旋转式摆轮 18，利用第一水箱41和第二水箱的液压差可带动摆轮转动，从而带动填料转 动，既增加了污水与填料的均匀接触，提高了污染物的去除效率，又能防止 填料堵塞。

优选地，所述可倾覆水斗8倾覆一次的排水量使所述第一水箱41液位抬 高10cm-30cm；

该排水量可以使第一水箱和第二水箱形成足够的液压差，确保旋转摆轮 长时间流畅地摆动，进一步防止填料堵塞，延长系统的维护周期。

优选地，所述填料为悬浮式填料19，所述悬浮式填料19的体积为所述 圆柱型内腔体积的20～45％；通过选用悬浮式填料19，并采用该用量，可进一 步确保摆轮在液压差下长期顺利转动，避免填料堵塞。

优选地，所述填料粒径为10mm-80mm；

优选地，所述第二水箱16的进水口及出水口均设有滤网22，以防止填 料流失；优选地，所述旋转摆轮的倾角范围为30～65°，如图1所示，本发 明中，旋转式摆轮18包括轮毂和均布在所述轮毂上的多个轮片，其中，轮毂 转动连接在第二水箱内腔中，摆轮的倾角是指轮片与轮毂切线之间的夹角α。

具体地，所述曝气头11从所述第二水箱底部探入内腔；

优选地，所述第二水箱的内腔底部设有过滤筛网39，所述过滤筛网39 位于所述曝气头11上方，所述曝气头11的开孔朝下。

通过在曝气头上方设置滤网可避免污水中的悬浮颗粒在曝气头处沉积； 同时通过将曝气头的出气开孔朝下，使曝气头下方形成较大气压，并在具有 倾角的轮片和侧向进水的压力共同作用下，确保气体单向沿第二水箱向上流 动，向上流动的气体既可以带走曝气头四周的悬浮颗粒，进一步避免了曝气 头堵塞，又能扰动悬浮式填料避免填料堵塞。

进一步地，参见图1，所述的处理装置还包括絮凝沉淀单元，所述絮凝 沉淀单元包括水池和可升降提篮24，所述水池底部呈梯形，且所述水池的一 侧与所述好氧反应系统连通，另一侧上部设有出水孔，所述好氧反应系统排 出的污水进入所述水池，所述可升降提篮24形状与所述水池底部形状匹配， 所述可升降提篮24底部密封且四周设有排水孔；具体地，本发明中，可升降 提篮24形状与所述水池底部形状匹配是指可升降提篮24轮廓形状与水池底 部形状一致但可升降提篮24轮廓尺寸略小于水池底部尺寸，以便于提篮的提 出或下放。

好氧反应系统第二水箱出水口排出的污水进入所述水池，在所述水池中 聚集，通过设置可升降提篮，可将沉积在提篮泥斗里的絮凝沉淀物(污泥) 提起并清除。

优选地，所述可升降提篮的排水孔孔径为10mm-30mm；

优选地，所述可升降提篮设有盖板；所述盖板可以为金属、石板等重质 盖板，也可以是塑料、橡胶等轻质盖板，本发明不做限定；

优选地，所述盖板为塑料盖板，所述盖板上设有操作杆。

通过设置盖板可以避免在提拉可升降提篮时篮内污泥外溢。

本发明实施例中，可以通过在提篮两侧增加提手的方式实现提篮的可升 降，也可以给提篮设置横跨左右两侧的把手，通过勾吊把手实现提篮升降等， 本发明不做限定。

进一步地，如图1所示，所述的处理装置还包括生物强化截留单元，所 述生物强化截留单元上部与所述水池的出水孔连通，所述生物强化截留单元 底部为出水口；

优选地，所述生物强化截留单元包括由上至下设置的蓄水层25、植物生 长基质层26、填料层27、砂滤层28和砾石层29；

优选地，所述植物生长基质层为种植有具有吸附污染物能力的植物的有 机质土壤层；具体地，所述具有吸附污染物能力的植物可选自美人蕉、番茄、 水芹菜等，本发明不做限定。

优选地，所述填料层为生物炭和沸石的混合填料层，所述生物炭和沸石 的质量比为1:5-1:10；

优选地，所述砂滤层为中砂层；

优选地，所述砂滤层28与所述砾石层29之间设有筛网32。

具体地，所述厌氧单元为多阶段分区结构，所述厌氧单元包括厌氧单元 水箱1、隔板4和挡板6，厌氧单元水箱1的第一侧底部设有进水口，厌氧单 元水箱1的第二侧上部设有出水口，所述第一侧与第二侧相背，所述隔板4 包括至少两块，所述隔板4上部设有通孔5，所述至少两块隔板4间隔设置 在所述水箱内并将所述水箱分隔成多个独立的空间，所述挡板6与所述隔板 4一一对应且相对设置，所述挡板6上端固定在所述水箱顶部，所述挡板6下端悬空，所述挡板6与对应的隔板4之间具有一定空隙；

污水从所述进水口进入第一个隔板隔成的第一个空间，通过所述第一个 隔板上的通孔进入与对应的挡板之间的空隙内，从对应挡板的底部流入对应 挡板与第二个隔板形成的空间内，然后通过第二个隔板上的通孔继续向前流 动，直至从出水口流出，出水口流出的污水从所述可倾覆水斗上方排入所述 可倾覆水斗内；

优选地，所述厌氧单元还包括导流板7，所述导流板7与所述隔板4一 一对应，所述导流板7固定在对应隔板4底部，且面向隔板4对应的挡板6。 该结构增加了生活污水厌氧单元内的停留时间，促进了厌氧反应效率。

本发明实施例还提供了一种无动力快速增氧农村生活污水处理方法，将 化粪池的污水排入上述任一项所述处理装置的厌氧单元中，经所述处理装置 处理后排出。

该方法与装置对应，具体描述及效果参见装置实施例，在此不再赘述。

以下为本发明的具体实施例：

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种无动力快速增氧农村生活污水处理装 置，其包括：多阶段分区厌氧单元(以下简称厌氧单元)、快速增氧好氧单元、 絮凝沉淀单元及生物强化截留单元。

首先，将各单元的各部分组装完成，其中，厌氧单元水箱1左侧底部设 置有厌氧单元进水口2，用于承接化粪池后的污水，厌氧单元水箱1右侧上 部设置厌氧单元出水口3；厌氧单元水箱1内部由2个上端分布通孔5的隔 板4分成3个区域，其中2个区域内顶部固定安装挡板6，挡板6底部不与 厌氧单元水箱1底部相接，以形成绕流水道，靠近隔板4处设置截面为三角 形的导流板7。

快速增氧好氧单元包括重力曝气系统和好氧反应系统，其中的重力曝气 系统包括第一水箱41、可倾覆水斗8、活塞9、受力弹簧10、曝气头11、 吸气管12及导气管13，可倾覆水斗8包括不规则斗体和溢流板14，斗体内 部由溢流板14分隔呈2个斗腔，左侧斗腔容积大于右侧斗腔，左侧斗腔底 部截面呈倒直角梯形；可倾覆水斗8下端由支撑连杆15连接活塞9，支撑连 杆15上装有受力弹簧10；箱体40左侧为活塞运动腔室，右侧为集气室， 活塞运动腔室与集气室通过底部孔洞连通。集气室上连接有吸气管12和导 气管13，其中吸气管12超过液面用于吸气，导气管13另一头与曝气头11 连接，且曝气头11位于好氧反应系统内，曝气头11上端安装细孔径的过滤 筛网39，曝气头11的出气开孔朝下，导气管13设有第一单向阀37，吸气 管12上安装有第二单向阀38，以保证活塞下压时气体只流向好氧反应系统。

好氧反应系统包括第二水箱16、旋转式摆轮18和悬浮式填料19，第二 水箱16外部轮廓为方形，内腔17呈圆柱型，内腔17安装有旋转式摆轮18， 摆轮倾角范围45°；轮间区域处添加悬浮式填料19，悬浮式填料19占内腔 空间比范围为35％，悬浮式填料的粒径为45mm，第二水箱进水口20位于 左下角，第二水箱出水口21位于右侧中上部，且第二水箱进水口20和第二 水箱出水口21处均设置滤网22，防止悬浮式填料19的流失；絮凝沉淀单 元右侧顶部开孔23用于出水，梯形处可安装可升降提篮24，如图2所示， 可升降提篮24底部密封，四边开孔，孔径为20mm，且可升降提篮24泥斗 上端可覆盖塑料盖板33；提篮泥斗两边安装提篮线34。生物强化截留单元 则由多层组成，由上到下分别为蓄水层25、植物生长基质层26、填料层27、 砂滤层28、砾石层29，底部设置底部出水口30，植物生长基质层为普通有机质土壤，种植具有吸附污染物能力的植物31，具体为美人蕉填料层27为 生物炭和沸石的混合填料层，其中生物炭和沸石的质量比为1:8。砂滤层28 填充中砂，且与砾石层29间安装有筛网32，防止中砂大量进入砾石层，影 响砾石层的排水。

安装完毕后，化粪池的污水经厌氧单元进水口2进入厌氧单元水箱1， 经隔板4上的通孔5逐层流入，并经导流板7导流形成折流，再经厌氧单元 出水口3流入可倾覆水斗8，当倾覆水斗8中水越来越多，重量越来越重， 受力弹簧10受到压缩，可倾覆水斗8带动活塞9一起下降，当水超过可倾 覆水斗8中的溢流板14时，向可倾覆水斗8内溢流板14右侧进水，可倾覆 水斗8的重心右移，当重心水平位置向右探出水斗底部轴承位置时，可倾覆 水斗8受到重力力矩的作用，向前倾覆，受力弹簧10回弹带动活塞9上升， 实现活塞的往复运动。水流出可倾覆水斗8，可倾覆水斗8质量减轻，由于 水斗8中溢流板14右侧水优先流出，因此重心水平左移，可倾覆水斗8恢 复非倾覆状态，进而进入下一个进水-出水循环。

同时污水由第二水箱进水口20进入好氧反应系统内的第二水箱内腔 17，并压力作用推动旋转式摆轮18转动，带动悬浮式填料19转动，污水在 经过第二水箱出水口21时进入絮凝沉淀单元，经沉淀由絮凝沉淀单元出水 口23进入生物强化截留单元，依次通过植物生长基质层26、填料层27、砂 滤层28、砾石层29，再由底部出水口30达标排出。其中絮凝沉淀单元内污 泥需要清理时，参见图2，在可升降提篮24泥斗上通过操作杆36覆盖塑料 盖板33，并通过提篮线34提出，提篮内的水经塑料盖板33挤压，通过侧 边上端排水孔35排走。

实施例2

按照实施例1方式将装置安装放置于实验室内，采用的COD为 350mg/L、氨氮为50.18mg/L、TN(总氮)为71.50mg/L、TP(总磷)为 6.00mg/L的农村生活污水样本进行试验。污水经厌氧单元进水口2进入厌氧 单元水箱1，经隔板4上的通孔5逐层流入，并经导流板7导流形成折流， 再经厌氧单元出水口3流入可倾覆水斗8，其中，可倾覆水斗8到达翻转状态的储水量为10L，可倾覆水斗8翻转1次使第一水箱1的液面上升20cm， 可倾覆水斗8倾覆前，通过支撑连杆15和受力弹簧10挤压活塞9进行曝气， 污水进入好氧反应系统内的内腔17，并压力作用推动旋转式摆轮18转动， 带动悬浮式填料19转动，污水在经过第二水箱出水口21进入絮凝沉淀单元， 经沉淀进入生物强化截留单元中的植物生长基质层26、填料层27、砂滤层 28、砾石层29，再由底部出水口30排出，最终出水COD为46.0mg/L，氨 氮为6.75mg/L，TN为12.85mg/L，TP为1.24mg/L。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释 本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和 范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和 边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种无动力快速增氧农村生活污水处理装置，其特征在于，包括厌氧单元和增氧好氧单元，所述增氧好氧单元包括重力曝气系统和好氧反应系统，所述重力曝气系统包括可倾覆水斗、活塞组件、吸气管、导气管和曝气头，所述厌氧单元排出的污水从所述可倾覆水斗上方排入所述可倾覆水斗内，所述可倾覆水斗、吸气管、导气管分别与所述活塞组件连接，所述曝气头与所述导气管连接，所述曝气头位于所述好氧反应系统内，在所述可倾覆水斗内的储水量达到预设水量之前，所述可倾覆水斗挤压所述活塞组件的活塞排出所述活塞组件中储存的空气，排出的空气通过所述导气管到达所述曝气头，当所述可倾覆水斗内的储水量达到预设水量后，所述可倾覆水斗向一侧倾覆排出储存的污水，所述活塞回位，外部空气通过所述吸气管进入所述活塞组件，所述可倾覆水斗排出的污水经过所述好氧反应系统后排出，所述活塞组件包括活塞、支撑连杆、受力弹簧和箱体，所述活塞位于所述箱体内，所述支撑连杆下端穿过所述箱体与所述活塞固定连接，所述支撑连杆上端与所述可倾覆水斗翻转连接，所述受力弹簧套设在所述支撑连杆上，且所述受力弹簧上端与所述可倾覆水斗固定连接，所述受力弹簧下端与所述箱体固定连接，在所述可倾覆水斗内的储水量达到预设水量之前所述可倾覆水斗挤压所述受力弹簧，带动所述活塞沿箱体向下移动，通过所述导气管排出所述箱体内的空气，当所述可倾覆水斗内的储水量达到预设水量时，所述可倾覆水斗向一侧倾覆排出储存的污水，所述受力弹簧回弹带动所述活塞沿箱体向上移动，外部空气通过所述吸气管进入所述箱体内。

2.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述可倾覆水斗包括斗体和溢流板，所述溢流板位于所述斗体内，将所述斗体分隔成第一斗腔和第二斗腔，所述第一斗腔的容积大于所述第二斗腔的容积，所述厌氧单元排出的污水从所述第一斗腔进入所述斗体，当所述第一斗腔储满水后，后续排入的污水经所述溢流板进入所述第二斗腔，当所述第二斗腔内储水量达到预设值后所述可倾覆水斗向所述第二斗腔所在一侧倾覆。

3.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述箱体包括底部连通的活塞活动腔和储气腔，所述活塞位于所述活塞活动腔内并沿所述活塞活动腔上下移动，所述导气管和吸气管均设有单向阀，所述导气管固定在所述储气腔下部，所述吸气管下端固定在所述储气腔上部，所述吸气管上端暴露在空气中。

4.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述重力曝气系统还包括第一水箱，所述活塞组件位于所述第一水箱内，所述可倾覆水斗排出的污水进入所述第一水箱，所述第一水箱与所述好氧反应系统连通；

所述好氧反应系统包括第二水箱、旋转式摆轮和填料，所述第二水箱一侧下部设有进水口，所述第二水箱的另一侧中上部设有出水口，所述第二水箱通过所述进水口与第一水箱连通，所述第二水箱的内腔呈圆柱型，所述旋转式摆轮设置在所述圆柱型内腔中，所述填料填充在所述旋转式摆轮的轮间区域。

5.根据权利要求4所述的处理装置，其特征在于，所述曝气头从所述第二水箱底部探入内腔；

所述第二水箱的内腔底部设有过滤筛网，所述过滤筛网位于所述曝气头上方，所述曝气头的开孔朝下。

6.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，还包括絮凝沉淀单元，所述絮凝沉淀单元包括水池和可升降提篮，所述水池底部呈梯形，且所述水池的一侧与所述好氧反应系统连通，另一侧上部设有出水孔，所述好氧反应系统排出的污水进入所述水池，所述可升降提篮形状与所述水池底部形状匹配，所述可升降提篮底部密封且四周设有排水孔；

所述可升降提篮设有盖板；

所述盖板为塑料盖板，所述盖板上设有操作杆。

7.根据权利要求6所述的处理装置，其特征在于，还包括生物强化截留单元，所述生物强化截留单元上部与所述水池的出水孔连通，所述生物强化截留单元底部为出水口；

所述生物强化截留单元包括由上至下设置的蓄水层、植物生长基质层、填料层、砂滤层和砾石层；

所述植物生长基质层为种植有具有吸附污染物能力的植物的有机质土壤层；

所述填料层为生物炭和沸石的混合填料层，所述生物炭和沸石的质量比1:5-1:10；

所述砂滤层为中砂层；

所述砂滤层与所述砾石层之间设有筛网。

8.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述厌氧单元包括水箱、隔板和挡板，所述水箱的第一侧底部设有进水口，所述水箱的第二侧上部设有出水口，所述第一侧与第二侧相背，所述隔板包括至少两块，所述隔板上部设有通孔，所述至少两块隔板间隔设置在所述水箱内并将所述水箱分隔成多个独立的空间，所述挡板与所述隔板一一对应且相对设置，所述挡板上端固定在所述水箱顶部，所述挡板下端悬空；

所述厌氧单元还包括导流板，所述导流板与所述隔板一一对应，所述导流板固定在对应隔板的底部，且面向隔板对应的挡板。

9.一种无动力快速增氧农村生活污水处理方法，其特征在于，将化粪池的污水排入权利要求1~8任一项所述处理装置的厌氧单元中，经所述处理装置处理后排出。

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