CN114409205A - 利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水的方法，该方法包括构建山丘区面源污染净化子系统，发电子系统以及山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统。该方法利用山丘的地势高低差，从高处收集建山丘区面源污染污水进行净化，净化水在发电系统中发电，再给山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统供电，既能对山丘区面源污染净化水进行资源化利用，又能使偏远山区山脚下的村庄居民农村生活污水处理装置所需电能实现能源自立。

Description

利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水的方法

技术领域

本发明源于丘陵山区农业面源污染综合防控领域，进一步是指一种利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水的方法。

背景技术

农业面源污染包括农村灌溉水形成的径流、农田尾水、地面径流和其他污染源。农业面源污染指在农业生产活动中，氮和磷营养元素，农药或其他有机或无机污染物质溶解的或固体的污染物从非特定的地点，在降水冲涮作用下，通过径流过程而汇入水体，并引起受纳水体富营养化或其他形式的污染。

丘陵山区，地形高低起伏，具有易发生水土流失的特点，又由于在丘陵山区地域的农业面源具有分散性、隐蔽性、潜伏性特征使其监测成本大，治理难度远高于平原河网地区面源污染，一般在平原河网地区用得比较多的人工湿地或堰塘湿地在丘陵山区也不适用，为此，山丘区的污染治理存在很大的难题。

CN201922456700.2公开了新农村山丘区民居生活污水净化回用系统，包括依次连通的除渣栅网槽、沉砂调节水解酸化池、多级厌氧池、湿地或土地、污泥沉淀池、过滤池和回用水池；多级厌氧池产生的沼气输入气水分离装置，所述气水分离装置的排水口通沉砂调节水解酸化池，气水分离装置的排气口连通脱硫装置，脱硫装置的排气口连接储气罐。本该实用新型采用生态技术高效厌氧与湿地或土地联合处理，高效厌氧为主，湿地或土地辅助，互补联营，再经沉淀过滤后排出，净化效果好，可确保生活污水处理净化达到排放标准；产生的污泥和沼气，可作肥料、饲铒料；出水可回用作农灌、清洁用水，或生态塘养鱼用水。但是该装置并没有做好防控水土流失及末端强化治理，也没有公开利用山区净化污水进行发电技术。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水的方法，该方法包括构建山丘区面源污染净化子系统，发电子系统以及山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统，所述山丘区面源污染净化子系统，与山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统之间有20m以上的高度差，所述山丘区面源污染净化子系统的出水端与发电子系统的进水端连接，所述发电子系统的输出端与山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统的用电设备连接。该方法利用山丘的地势高低差，从高处收集污水进行净化，净化水在发电系统中发电，再给污水处理系统的用电设备供电，既能对山丘区面源污染净化水进行资源化利用，又能使偏远山区山脚下的村庄居民农村生活污水处理装置所需电能实现能源自立。该方法解决了山丘区污水难以治理的问题，做好防控水土流失及末端强化治理，同时净化水实现资源化利用。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水系统的方法，该方法包括构建山丘区面源污染净化子系统，发电子系统以及山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统，使得所述山丘区面源污染净化子系统与山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统之间有20m以上的高度差，所述山丘区面源污染净化子系统的出水端与发电子系统的进水端连接，所述发电子系统的电输出端与山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统的用电设备连接；

所述山丘区面源污染净化子系统包括依次连通的生态集水沟渠、生态塘池、拦水坝、生态沉淀池、泄洪管、生态净水库、清水池；所述山丘区面源污染净化子系统的处理过程包括以下步骤：

S1.通过生态集水沟渠收集山丘区农田径流水，初步拦截悬浮物；

S2. 生态集水沟渠出水进入生态塘池内进行初步过滤，生态塘池为兼性塘池，塘池底是厌氧层，中间是兼氧层，水面为好氧层，水面设置生态浮床，塘底种植柔性的沉水植物，塘池水深为2m-3m；

S3.生态塘池由拦水坝进行拦截，坝体为石灰岩+煤矸石，粒径均在16-64mm之间，然后通过沉淀进水控制机构把水流引导入生态沉淀池内；所述生态沉淀池的四周边坡铺设植物毯和种植坡生植物；

S4：生态沉淀池处理后的水会进入生态净水库内进行进一步的净化处理，水库库底种植的沉水植物狐尾藻，坡面种植的坡面水生植物千屈菜，在库内投放河蚌、螺蛳及鱼类，在水面布置20%-30%水面的生态浮床立体生态治理措施；

S5：生态净化床出水进入清水池，在清水池底构建生物膜构造层并种植沉水植物，生物膜层材料为粒径0.6~1.2mm的细沙；厚度200mm-300mm；沉水植物为狐尾藻；在池坡岸边种植的坡岸植物为花叶芦竹；

S6：利用清水池与水轮发电机房之间的高度差，开启清水出水阀把清水输送给发电子系统发电。

进一步的，在暴雨季节，洪水经设置在拦水坝上另一侧的泄洪进水控制机构进入生态泄洪通道内处理，污染物经坡边植物进行简捷生态拦截后排入受纳水体；非组织农田径流水及暴雨洪水经泄洪管排入生态泄洪通道。

优选的，所述生态集水沟渠的两侧沟壁和沟渠底均由蜂窝状水泥板组成，梯形断面，两侧沟壁坡度为1:4-5，沟渠深1m-1.5 m，纵坡面为2%-3%，沟底种植水生植物。

优选的，所述生态净水库的库底充分夯实，高差不得超过150mm，库顶宽度为2300-2500mm；边坡：库岸的外坡度为1:4-5，库岸的内坡度为1:2-3。库深度为2500-2800mm。

优选的，所述发电子系统包括水轮发电机组工房和电气控制装置，所述水轮发电机组工房的内部设置有水轮机，所述水轮机分别连接有水轮机导水控制机构、水轮机尾水管和发电机，所述发电机连接有电压自动调整机构，所述电气控制装置的内部分别设置有控制分装置和负荷机构，且分别与电压自动调整机构连接。

优选的，山丘区面源污染净化子系统的净化水进入水轮机导水控制机构进入水轮机本体内，然后配合发电机本体进行发电，电能经过电压自动调整机构、电气控制装置、控制分装置、负荷机构和保护装置传递给需要供电的装置，所述山丘区面源污染净化子系统的净化水端与水轮机导水控制机构之间的高度差大于20m。

优选的，发电子系统输出的电供给山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统对山脚下村庄居民农村生活污水进行处理，所述山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统包括依次连通的初沉调节池、厌氧池、缺氧池、一段好氧池、二段好氧池、沉淀池、中间水池、曝气生物滤池、消毒池、污泥池。

优选的，所述初沉调节池前端池壁安装有进水管，池前端空间安装有提篮格栅；

优选的，所述厌氧池中安装有桨式搅拌机甲，在厌氧池一侧底部安装有污泥回流管，污泥回流管和沉淀池底部排泥泵出口管道的一端连接；

优选的，所述缺氧池中安装有桨式搅拌机乙，在缺氧池一侧底部安装有硝化液回流管，硝化液回流管和二段好氧池尾底部硝化液回流泵出口管道连接；

优选的，所述一段好氧池中设置有弹性立体填料，在一段好氧池底设置有一段好氧池底部曝气组件；

优选的，所述二段好氧池中设置有组合填料，在二段好氧池底部设置有二段好氧池底部曝气组件；在二段好氧池后端底部设置有二段好氧池尾底部硝化液回流泵，在一段好氧池或二段好氧池的外侧设置有一、二段好氧池曝气风机；

优选的，所述沉淀池内设置有斜板组件；在沉淀池底部安装有沉淀池底部排泥泵；

优选的，所述中间水池外侧安装有增压泵，在增压泵前端安装有增压泵进水管，在增压泵末端安装有增压泵压水管；

优选的，所述曝气生物滤池侧壁顶部安装有曝气生物滤池进水管，曝气生物滤池进水管和增压泵压水管连接；曝气生物滤池从底部往上安装有滤板滤头组合件，滤板滤头组合件上面设置有滤料层，滤料层材料为当地农作物秸秆粉碎料，粒径为2~4mm，厚度为900mm-1000mm；在曝气生物滤池外侧安装有曝气生物滤池曝气风机；

优选的，所述消毒池外侧设置有消毒柜，反冲洗水泵，在反冲洗水泵前端安装有反冲洗水泵进水管，反冲洗水泵进水管和消毒池一侧底部连接；在反冲洗水泵后端安装有反冲洗水泵压水管，反冲洗水泵压水管和曝气生物滤池底部连接，在消毒池另一侧底部安装有排放管；

优选的，所述污泥池底部安装有污泥池底部进泥管，污泥池底部进泥管和沉淀池底部排泥泵出口管道另一端连接。

优选的，对山脚下村庄居民农村生活污水进行处理包括以下步骤：

S1:农村污水通过污水进水管进入初沉调节池经过初步调节进入厌氧池内厌氧处理；

S2:然后进入缺氧池，进入厌氧池的污水与从安装在沉淀池底部排泥泵出口管道一端连接的污泥回流管回流至厌氧池的回流污泥混合，厌氧池出水进入缺氧池缺氧处理；进入缺氧池的污水与从安装在二段好氧池尾部硝化液回流泵出口管道和与之连接的安装在缺氧池一侧底部的硝化液回流管回流至缺氧池的回流硝化液混合后，反硝化菌利用污水中的有机物和回流混合液中的硝酸盐进行反硝化，同时去除有机物和氮；缺氧池出水通过设置在缺氧池后端池壁上部孔洞进入好氧池；

S3：缺氧池内污水通过缺氧处理进入好氧池去除有机物和硝化氨氮，控制2~4mg/L的溶解氧浓度；

S4.二段好氧池内污水由二段好氧池后端池壁下部孔洞进入污水沉淀池；

S5：污水沉淀池进行泥水分离，污泥排入污泥池内，上清液进入曝气生物滤池，进入安装有斜板组件的污水沉淀池的污水，即好氧池混合液在污水沉淀池进行泥水分离，上清夜进入中间水池由增压泵本体泵入曝气生物滤池，沉淀污泥一部分回流至厌氧池，一部分作为剩余污泥经污泥池底部进泥管排入污泥池，由后续处理后进行处置，在污水沉淀池底部安装排泥泵；

S6：曝气生物滤池内的水经过消毒柜产生的消毒液消毒后即可进行使用，由增压泵本体泵入曝气生物滤池的水经粒径2~4mm，厚度为900mm-100mm的农作物秸秆粉碎滤料层过滤除悬浮物后由过滤机构底部空间进入消毒池、由消毒柜产生的消毒液消毒后排放或资源化利用。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

本发明提供了利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水的方法，该方法利用山丘区面源污染净化子系统对山丘内水的处理和山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统对农村污水的净化处理，在通过山丘地区的高度差通过发电子系统进行发电所发的电能能够供给山脚下村庄居民农村生活污水处理用电设备使用，也能对山丘区面源污染净化后的净水做到资源化利用，又能使偏远山区山脚下的村庄居民农村生活污水处理装置所需电能实现能源自主，其节能环保，多余的电能还能够供给家用，有效的解决了山区供电较难的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单地介绍，应当理解，以下附图反映出了本发明的某些实施例，因此不应该被看作是对本发明范围的限定。

图1为本发明的山丘区面源污染净化子系统的平面图；

图2为本发明的山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统的断面图；

图3为本发明的发电子系统的构造示意图。

在图中：

1-生态集水沟渠；2-生态塘池；3-拦水坝、3-1-生态泄洪通道进水控制阀、3-2-生态沉淀池进水控制阀；4-生态泄洪通道；5-生态沉淀池；6-泄洪管；7-生态净水库；8-清水池、8-1-清水池出口阀、8-2-压水管。

9-初沉调节池、9-1-进水管、9-2-提篮格栅；10-厌氧池、10-1-桨式搅拌机甲、10-2-污泥回流管；11-缺氧池、11-1-桨式搅拌机乙、11-2-硝化液回流管；12-一段好氧池、12-1弹性立体填料、12-2-一段好氧池底部曝气组件；13-二段好氧池、13-1-组合填料、13-2-二段好氧池底部曝气组件、13-3-二段好氧池尾底部硝化液回流泵；12（13）-F-一、二段好氧池曝气风机；14-沉淀池、14-1-斜板组件、14-2-沉淀池底部排泥泵；15-中间水池、15-1-增压泵、15-11-增压泵进水管、15-12-增压泵压水管；16-曝气生物滤池、16-1-曝气生物滤池进水管、16-2-滤料层、16-3-滤板滤头组合件、16F-曝气生物滤池曝气风机；17-消毒池、17-1-消毒柜、17-2-反冲洗水泵、17-21-反冲洗水泵进水管、17-22-反冲洗水泵压水管、17-3-排放管；18-污泥池、18-1-污泥池底部进泥管。

19-水轮发电机组工房、19-1-水轮机、19-2-水轮机导水管入口阀及导水管、19-3-水轮机尾水管、19-4-发电机、19-5-自动电压调整装置及现场盘、19-6-电气控制装置、19-61-控制分装置、19-62-保护装置、19-63-负荷。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明详细说明。

实施例1

一种利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水的方法，包括构建山丘区面源污染净化子系统、发电子系统以及山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统；

所述山丘区面源污染净化子系统包括依次连通的生态集水沟渠1、生态塘池2、拦水坝3、生态沉淀池5、泄洪管6、生态净水库7、清水池8；

所述发电子系统包括水轮发电机组工房19和电气控制装置19-6，所述水轮发电机组工房19的内部设置有水轮机19-1，所述水轮机19-1分别连接有水轮机导水控制机构19-2、水轮机尾水管19-3和发电机19-4，所述发电机19-4连接有电压自动调整机构19-5，所述电气控制装置19-6的内部分别设置有控制分装置19-61和负荷机构19-62，且分别与电压自动调整机构19-5连接。

所述清水池8与所述水轮机导水控制机构19-2连接，且两者之间的高度差大于20m；

所述发电子系统的输出端与山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统的用电设备电连接。

所述山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统包括依次连通的初沉调节池9、厌氧池10、缺氧池11、一段好氧池12、二段好氧池13、沉淀池14、中间水池15、曝气生物滤池16、消毒池17、污泥池18。

具体的 ，如图1所示，所述生态集水沟渠1的两侧沟壁和沟渠底均由蜂窝状水泥板组成，梯形断面，两侧沟壁坡度（垂直:水平）为1:4，沟渠深1m左右，纵坡面为2%，沟底种植水生植物，水生植物为菹草。

所述生态塘池2为兼性塘池，塘池底是厌氧层、中间是兼氧层、水面为好氧层、水面设置生态浮床、塘池底种植柔性的沉水植物，沉水植物为狐尾藻，塘池水深为2m。

所述拦水坝3的坝体为石灰岩+煤矸石，粒径均在16~64mm之间。在和生态泄洪通道4连接的一侧拦水坝上安装有生态泄洪通道进水控制阀3-1；在和生态沉淀池5连接的另一侧拦水坝上安装有生态沉淀池进水阀3-2.

所述生态泄洪通道4断面为半圆形。其边坡由防渗层、种植层和植物层三层构成。

所述生态沉淀池5的四周边坡铺设植物毯和种植坡生植物。

所述泄洪管6为钢丝网型混凝土圆管。

所述生态净水库7的库底充分夯实，并且尽可能平整，其竣工高差不得超过150mm。库顶宽度为2400mm。边坡：库岸的外坡度为1:4，库岸的内坡度为1:2。库深度为2500mm。库底种植沉水植物，沉水植物为狐尾藻；坡面种植坡生水生植物，坡生水生植物为千屈菜。在库内投放一定数量的河蚌、螺蛳及鱼类。在水面布置约20%水面的生态浮床。

所述清水池8在池底构建生物膜构造层并种植沉水植物。生物膜层材料为粒径0.6~1.2mm的细砂，厚度为200mm；沉水植物为狐尾藻；在池坡岸种植坡岸植物，坡岸植物为花叶芦竹。在清水池出口设置有清水池出口阀8-1和压水管8-2。压水管8-2和具有落差H=23.3的水轮机导入管入口阀及导水管19-2连接。

如图2所示， 所述初沉调节池9前端池壁安装有进水管9-1，池前端空间安装有提篮格栅9-2.

所述厌氧池10中安装有桨式搅拌机甲10-1，其功率为0.37kw，在厌氧池一侧底部安装有污泥回流管10-2，污泥回流管10-2和沉淀池底部排泥泵14-2出口管道的一端连接。

所述缺氧池11中安装有桨式搅拌机乙11-1，其功率为0.37kw，在缺氧池一侧底部安装有硝化液回流管11-2，硝化液回流管11-2和二段好氧池尾底部硝化液回流泵13-3出口管道连接。

所述一段好氧池12中设置有弹性立体填料12-1，弹性立体填料单元直径150mm，在一段好氧池底设置有一段好氧池底部曝气组件12-2，曝气组件为棒式曝气管。

所述二段好氧池13中设置有组合填料13-1，组合填料塑料环片直径75mm，单片填料直径150mm，在二段好氧池底部设置有二段好氧池底部曝气组件13-2，曝气组件为软管曝气管。在二段好氧池后端底部设置有二段好氧池尾底部硝化液回流泵13-3，为2台，其功率为1.1kw。在一段好氧池12或二段好氧池13的外侧设置有一、二段好氧池曝气风机12（13）-F，为2台，其功率为4.0kw。

所述沉淀池14内设置有斜板组件14-1，斜板组件为塑料小间距斜板，安装间距为80mm。在沉淀池底部安装有沉淀池底部排泥泵14-2，其功率为1.1kw。

所述中间水池15外侧安装有增压泵15-1，在增压泵15-1前端安装有增压泵进水管15-11，在增压泵5-1末端安装有增压泵压水管5-12。增压泵为2台，其功率为0.75kw。

所述曝气生物滤池16侧壁顶部安装有曝气生物滤池进水管16-1，曝气生物滤池进水管16-1和增压泵压水管16-2连接。曝气生物滤池从底部往上200mm处安装有滤板滤头组合件16-3，滤板滤头组合件16-3上面设置有滤料层，滤料层材料为当地农作物秸秆粉碎料，粒径为2~4mm，厚度为900mm。在曝气生物滤池外侧安装有曝气生物滤池曝气风机2台，其共功率为2.2kw。

所述消毒池17外侧设置有消毒柜17-1，反冲洗水泵17-2，在反冲洗水泵前端安装有反冲洗水泵进水管17-21，反冲洗水泵进水管17-21和消毒池一侧底部连接。在反冲洗水泵后端安装有反冲洗水泵压水管17-22，反冲洗水泵压水管17-22和曝气生物滤池16底部连接。在消毒池另一侧底部安装有排放管17-3。

所述污泥池18底部安装有污泥池底部进泥管18-1，污泥池底部进泥管和沉淀池底部排泥泵14-2出口管道另一端连接。

如图3所示，所述山脚下净化水发电系统包括设置在水轮发电机组工房19内的水轮机19-1、水轮机导水管入口阀及导水管19-2、水轮机尾水管19-3、发电机19-4、自动电压调整装置及现场盘19-5与设置在山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统内的电气控制装置19-6、控制分装置19-61、保护装置19-62、负荷19-63。负荷和现场所需用电的设备连接。

实施例2

所述山丘区面源污染净化子系统的实施方法：

山丘区农田径流水首先排入生态集水沟渠1，生态集水沟渠的功能其一是对农田排水中的悬浮物进行有效拦截；其二是利用沟底水生植物对氮、磷进行初步拦截。

生态集水沟渠1出水进入生态塘2、生态塘池2为兼性塘池，水深为2m，对水量、水质负荷有一定的适应能力，通过塘池底种植柔性的沉水植物狐尾藻和水面设置的生态浮床，可以有效地去除某些难降解的有机污染物，如木质素、农药残留及氮、磷等植物性营养物质。

生态塘池2出水由设置在拦水坝3上一侧的生态沉淀池进水控制阀3-2进入生态沉淀池5。通过生态沉淀池的拦截作用，进一步去除处理水中的悬浮物含量和泥砂含量；通过在生态沉淀池的四周边坡铺设植物毯和种植坡生植物所增加的生物量，强化植物的吸收和微生物作用，降低水中的氮、磷含量。

在暴雨季节，洪水经设置在拦水坝3上另一侧的生态泄洪通道进水控制阀3-1进入生态泄洪通道4，污染物经坡边植物进行简捷生态拦截后排入受纳水体。

生态沉淀池5出水经泄洪管6顶面的漫流进入生态净水库7，经库底种植的沉水植物狐尾藻，坡面种植的坡面水生植物千屈菜，在库内投放一些数量的河蚌、螺蛳及鱼类。在水面布置约20%水面的生态浮床等立体生态治理措施，使处理水中的有机污染物和氮、磷营养盐发生沉淀、吸附并为体内吸收，同时也利用水生植物的根茎周围产生的生物膜以及底泥界面处产生的有机物沉淀、过滤、吸附、分解、氮，磷营养盐类的吸附、硝化、脱氮等多种机能，达到净化水质的目的。

非组织农田径流水及暴雨洪水经泄洪管6排入生态泄洪通道4。

生态净化床7出水进入清水池8，在清水池底构建生物膜构造层并种植沉水植物，生物膜层材料为粒径0.6~1.2mm的细沙；厚度200mm；沉水植物为狐尾藻；在池坡岸边种植的坡岸植物为花叶芦竹。在各种植物和微生物的作用下，深度吸附、吸收处理水中的有机污染物、农药残留和氮、磷等营养物质，达到稳定水质的作用。在清水池出口设置的清水池出口阀8-1和压水管8-2和具有落差H=23.3m的水轮机导入管入口阀及导水管19-2连接。利用净化水的落差进行水力发电，向设计在山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统的用电设备提供电能。

实施例3

所述山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统的实施方法：

山脚下村庄居民生活污水处理系统污水首先经初沉调节池9前端池壁安装的进水管9-1进入初沉调节池9，由前端空间安装的提篮格栅9-2隔除大固体杂物后进入初沉调节池9，以初沉悬浮固体和对水质，水量调节后通过设置在初沉调节池后端池壁上部的孔洞进入厌氧池10。

进入厌氧池10的污水与从安装在沉淀池底部排泥泵14-2出口管道一端连接的污泥回流管10-2回流至厌氧池的回流污泥混合，在厌氧发酵菌的作用下，部分易于生物降解大分子有机物被转化为小分子的挥发性脂肪酸（VFA），聚磷菌吸收这些小分子有机物合成聚-β-羟基丁酸（PHB）并储存在细胞内，同时将细胞内的聚磷水解成正磷酸盐，释放到水中，释放的能量可供专性好氧的聚磷菌在厌氧的压抑环境下维持生成。厌氧池10的主要功能是去除部分有机物和好氧池配合除磷。厌氧池10中安装的桨式搅拌机甲10-1为间歇搅拌，以防污泥沉底。厌氧池10出水通过设置在厌氧池后端池壁上部孔洞进入缺氧池11。在厌氧池10中安装的1台桨式搅拌机甲10-1，其电机功率为0.37kw。

好氧池分为二段，即一段好氧池12和二段好氧池13，在一段好氧池中设置有弹性立体填料12-1，弹性立体填料单元直径150mm，在二段好氧池中设置有组合填料13-1，组合填料塑料环片直径75mm，单片填料直径150mm。在一段好氧池和二段好氧池底部分别设置有一段好氧池底部曝气组件12-2和二段好氧池底部曝气组件13-2。设置填料是为了增加微生物量，设置池底部的曝气组件是为了提供好氧微生物反应所需要的 2~4mg/L溶解氧。进入好氧池的污水，有机污染物浓度已很低，聚磷菌主要靠分解体内储存的PHB来获得能提供自身生长繁殖，同时超量吸收水中的溶解性磷以聚磷酸盐的形式储存在体内，污水排入沉淀池14后，经过沉淀将含磷高的污泥从水中分离出来，达到除磷效果。另外，有机污染物被氧化的同时，污水中的有机氮也被氧化成氨氮，氨氮在溶解氧充足，泥龄较长的情况下进一步转化成亚硝酸盐和硝酸盐氮。好氧池的主要功能是去除有机物和硝化氨氮。好氧微生物反应所需要的溶解氧由一、二段好氧池曝气风机12（13）-F通过一段好氧池底部曝气组件12-2和二段好氧池底部曝气组件13-2提供。好氧池出水通过设置在二段好氧池后端池壁下部孔洞进入沉淀池14。在一段好氧池12或二段好氧池13的外侧设置的2台一段、二段好氧池曝气风机12（13）-F，其单台电机功率为4.0kw。

进入安装有斜板组件14-1的沉淀池14的污水，即好氧池混合液在沉淀池14进行泥水分离，上清夜进入中间水池15由增压泵15-1泵入曝气生物滤池16。沉淀污泥一部分回流至厌氧池10，一部分作为剩余污泥经污泥池底部进泥管18-1排入污泥池18，由后续处理后进行处置。在沉淀池14底部安装的沉淀池底部排泥泵14-2，其电机功率为1.1kw。在中间水池15外侧安装的2名增压泵15-1，其单台电机功率为0.75kw。

由增压泵15-1泵入曝气生物滤池16的水经粒径2~4mm，厚度为900mm的农作物秸秆粉碎滤料层16-2过滤去除悬浮物后由滤板滤头组合件16-3，底部空间进入消毒池17，由消毒柜17-1产生的消毒液消毒后排放或资源化利用。曝气生物滤池16反冲洗水由反冲洗水泵17-2抽取消毒池17内的水提供。曝气生物滤池16所需要的空气由曝气生物滤池曝气风机16F提供。在曝气生物滤池16外侧安装的2台曝气生物滤池曝气风机16F，其单台电机功率为2.2kw。在消毒池17外侧安装的2台反冲洗水泵17-2，其单台电机功率为1.5kw。

实施例4

所述发电子系统的实施方法：

山脚下净化水子系统就是利用山丘区面源污染净化子系统与山脚下居民农村生活污水处理子系统之间的地形高差H=23.3m进行水力发电，所发电能供山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统的用电设备使用。

经山丘区面源污染子系统净化后的净化水贮存在清水池8内，通过清水池出口阀8-1和压水管8-2与设置在发电子系统的水轮发电机组工房19内的水轮机导入管入口阀及导水管19-2进入水轮机19-1。水轮机是利用山丘区面源污染净化后的水量和山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统的地形落差，将水能转换成机械能转换成电能。水轮发电机组发生的电能经自动电压调整装置及现场盘 19-5、电气控制装置19-6、控制分装置19-61、保护装置19-62后按山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统的用电设备[厌氧池10中安装的1台桨式搅拌机甲10-1，其中机功率为0.37kw。缺氧池11中安装的1台桨式搅拌机乙 11-1，其电机功率为0.37kw。在二段好氧池13后端底部安装的2台二段好氧池尾底部硝化液回流泵13-3，其单台电机功率为1.11kw（1台备用），在一段好氧池12或二段好氧池13的外侧设置的2台一、二段好氧池曝气风机12（13）F，其单台电机功率为4.0kw（其中1台备用）。在沉淀池14底部安装的1台沉淀池底部排泥泵14-2，其电机功率为1.1kw。在中间水池15外侧安装的2台增压泵15-1，其单台电机功率为0.75kw（其中1台备用）。在曝气生物滤池16外侧安装的2台曝气生物滤池曝气风机16F，其单台电机功率2.2kw（其中1台备用），在消毒池17外侧安装的2台反冲洗水泵17-2，其单台电机功率为1.5kw，（其中备用1台）]等需求负荷通过供电线路和各单体用电设备连接。

Claims (9)

1.利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水系统的方法，其特征是，该方法包括构建山丘区面源污染净化子系统，发电子系统以及山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统，使得所述山丘区面源污染净化子系统与山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统之间有20m以上的高度差，所述山丘区面源污染净化子系统的出水端与发电子系统的进水端连接，所述发电子系统的电输出端与山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统的用电设备连接；

所述山丘区面源污染净化子系统包括依次连通的生态集水沟渠（1）、生态塘池（2）、拦水坝（3）、生态沉淀池（5）、泄洪管（6）、生态净水库（7）、清水池（8）；所述山丘区面源污染净化子系统的处理过程包括以下步骤：

S1.通过生态集水沟渠收集山丘区农田径流水，初步拦截悬浮物；

S2. 生态集水沟渠出水进入生态塘池内进行初步过滤，生态塘池为兼性塘池，塘池底是厌氧层，中间是兼氧层，水面为好氧层，水面设置生态浮床，塘底种植柔性的沉水植物，塘池水深为2m-3m；

S3.生态塘池由拦水坝进行拦截，坝体为石灰岩+煤矸石，粒径均在16-64mm之间，然后通过沉淀进水控制机构把水流引导入生态沉淀池内；所述生态沉淀池的四周边坡铺设植物毯和种植坡生植物；

S4：生态沉淀池处理后的水会进入生态净水库内进行进一步的净化处理，水库库底种植的沉水植物狐尾藻，坡面种植的坡面水生植物千屈菜，在库内投放河蚌、螺蛳及鱼类，在水面布置20%-30%水面的生态浮床立体生态治理措施；

S5：生态净化床出水进入清水池，在清水池底构建生物膜构造层并种植沉水植物，生物膜层材料为粒径0.6~1.2mm的细沙；厚度200mm-300mm；沉水植物为狐尾藻；在池坡岸边种植的坡岸植物为花叶芦竹；

S6：利用清水池与水轮发电机房之间的高度差，开启清水出水阀把清水输送给发电子系统发电。

2.根据权利要求1所述具体利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水系统的方法，其特征是，在暴雨季节，洪水经设置在拦水坝上另一侧的泄洪进水控制机构进入生态泄洪通道内处理，污染物经坡边植物进行简捷生态拦截后排入受纳水体；非组织农田径流水及暴雨洪水经泄洪管排入生态泄洪通道。

3.根据权利要求1所述具体利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水系统的方法，其特征是，所述生态集水沟渠的两侧沟壁和沟渠底均由蜂窝状水泥板组成，梯形断面，两侧沟壁坡度为1:4-5，沟渠深1m-1.5 m，纵坡面为2%-3%，沟底种植水生植物。

4.根据权利要求1所述具体利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水系统的方法，其特征是，所述生态净水库的库底充分夯实，高差不得超过150mm，库顶宽度为2300-2500mm；边坡：库岸的外坡度为1:4-5，库岸的内坡度为1:2-3，

库深度为2500-2800mm。

5.根据权利要求1所述具体利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水系统的方法，其特征是，所述发电子系统包括水轮发电机组工房（19）和电气控制装置（19-6），所述水轮发电机组工房（19）的内部设置有水轮机（19-1），所述水轮机（19-1）分别连接有水轮机导水控制机构（19-2）、水轮机尾水管（19-3）和发电机（19-4），所述发电机（19-4）连接有电压自动调整机构（19-5），所述电气控制装置（19-6）的内部分别设置有控制分装置（19-61）和负荷机构（19-62），且分别与电压自动调整机构（19-5）连接。

6.根据权利要求5所述具体利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水系统的方法，其特征是，山丘区面源污染净化子系统的净化水进入水轮机导水控制机构进入水轮机本体内，然后配合发电机本体进行发电，电能经过电压自动调整机构、电气控制装置、控制分装置、负荷机构和保护装置传递给需要供电的装置，所述山丘区面源污染净化子系统的净化水端与水轮机导水控制机构之间的高度差大于20m。

7.根据权利要求1所述具体利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水系统的方法，其特征是，发电子系统输出的电供给山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统对山脚下村庄居民农村生活污水进行处理，所述山脚下村庄居民农村生活污水处理子系统包括依次连通的初沉调节池（9）、厌氧池（10）、缺氧池（11）、一段好氧池（12）、二段好氧池（13）、沉淀池（14）、中间水池（15）、曝气生物滤池（16）、消毒池（17）、污泥池（18）。

8.根据权利要求7所述具体利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水系统的方法，其特征是，所述初沉调节池（9）前端池壁安装有进水管（9-1），池前端空间安装有提篮格栅（9-2）；

所述厌氧池（10）中安装有桨式搅拌机甲（10-1），在厌氧池一侧底部安装有污泥回流管（10-2），污泥回流管（10-2）和沉淀池底部排泥泵（14-2）出口管道的一端连接；

所述缺氧池（11）中安装有桨式搅拌机乙（11-1），在缺氧池一侧底部安装有硝化液回流管（11-2），硝化液回流管（11-2）和二段好氧池尾底部硝化液回流泵（13-3）出口管道连接；

所述一段好氧池（12）中设置有弹性立体填料（12-1），在一段好氧池底设置有一段好氧池底部曝气组件（12-2）；

所述二段好氧池（13）中设置有组合填料（13-1），在二段好氧池底部设置有二段好氧池底部曝气组件（13-2）；在二段好氧池后端底部设置有二段好氧池尾底部硝化液回流泵（13-3），在一段好氧池（12）或二段好氧池（13）的外侧设置有一、二段好氧池曝气风机（12）；

所述沉淀池（14）内设置有斜板组件（14-1）；在沉淀池底部安装有沉淀池底部排泥泵（14-2）；

所述中间水池（15）外侧安装有增压泵（15-1），在增压泵（15-1）前端安装有增压泵进水管（15-11），在增压泵（5-1）末端安装有增压泵压水管（5-12）；

所述曝气生物滤池（16）侧壁顶部安装有曝气生物滤池进水管（16-1），曝气生物滤池进水管（16-1）和增压泵压水管（16-2）连接；曝气生物滤池从底部往上安装有滤板滤头组合件（16-3），滤板滤头组合件（16-3）上面设置有滤料层，滤料层材料为当地农作物秸秆粉碎料，粒径为2~4mm，厚度为900mm-1000mm；在曝气生物滤池外侧安装有曝气生物滤池曝气风机；

所述消毒池（17）外侧设置有消毒柜（17-1），反冲洗水泵（17-2），在反冲洗水泵前端安装有反冲洗水泵进水管（17-21），反冲洗水泵进水管（17-21）和消毒池一侧底部连接；在反冲洗水泵后端安装有反冲洗水泵压水管（17-22），反冲洗水泵压水管（17-22）和曝气生物滤池（16）底部连接，在消毒池另一侧底部安装有排放管（17-3）；

所述污泥池（18）底部安装有污泥池底部进泥管（18-1），污泥池底部进泥管和沉淀池底部排泥泵（14-2）出口管道另一端连接。

9.根据权利要求7所述具体利用山丘区面源污染净化水发电处理村庄生活污水系统的方法，其特征是，对山脚下村庄居民农村生活污水进行处理包括以下步骤

S1:农村污水通过污水进水管进入初沉调节池经过初步调节进入厌氧池内厌氧处理；

S2:然后进入缺氧池，进入厌氧池的污水与从安装在沉淀池底部排泥泵出口管道一端连接的污泥回流管回流至厌氧池的回流污泥混合，厌氧池出水进入缺氧池缺氧处理；进入缺氧池的污水与从安装在二段好氧池尾部硝化液回流泵出口管道和与之连接的安装在缺氧池一侧底部的硝化液回流管回流至缺氧池的回流硝化液混合后，反硝化菌利用污水中的有机物和回流混合液中的硝酸盐进行反硝化，同时去除有机物和氮；缺氧池出水通过设置在缺氧池后端池壁上部孔洞进入好氧池；

S3：缺氧池内污水通过缺氧处理进入好氧池去除有机物和硝化氨氮，控制2~4mg/L的溶解氧浓度；

S4.二段好氧池内污水由二段好氧池后端池壁下部孔洞进入污水沉淀池；

S5：污水沉淀池进行泥水分离，污泥排入污泥池内，上清液进入曝气生物滤池，进入安装有斜板组件的污水沉淀池的污水，即好氧池混合液在污水沉淀池进行泥水分离，上清夜进入中间水池由增压泵本体泵入曝气生物滤池，沉淀污泥一部分回流至厌氧池，一部分作为剩余污泥经污泥池底部进泥管排入污泥池，由后续处理后进行处置，在污水沉淀池底部安装排泥泵；

S6：曝气生物滤池内的水经过消毒柜产生的消毒液消毒后即可进行使用，由增压泵本体泵入曝气生物滤池的水经粒径2~4mm，厚度为900mm-100mm的农作物秸秆粉碎滤料层过滤除悬浮物后由过滤机构底部空间进入消毒池、由消毒柜产生的消毒液消毒后排放或资源化利用。

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