CN114685010A

CN114685010A - 农村污水收集及处理系统

Info

Publication number: CN114685010A
Application number: CN202210330075.0A
Authority: CN
Inventors: 李骏飞; 杨磊三; 李德强; 周炜峙; 余涛; 梁怿祯; 马少博
Original assignee: Architectural Design and Research Institute of Guangdong Province
Current assignee: Architectural Design and Research Institute of Guangdong Province
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2022-07-01

Abstract

本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种农村污水收集及处理系统。该系统利用边渠收集雨水和生活污水，并设置截污管与边渠内的排污口连通，生活污水及初期雨水通过排污口进入截污管内，避免含污量较大的生活污水和初期雨水进入河道污染受纳水体。再设置污水处理装置对经截污管截留的污水进行处理，利用厌氧微生物消解处理有机物，利用厌氧、好氧交替处理去除COD、BOD₅及大部分的氮素污染物，磷与剩余的氮则作为养分被人工湿地内的植物吸收，出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB1891802002)一级排放B标准的要求。该污水收集及处理系统工艺简单，基建及运维成本低、管理方便，能够满足农村污水的收集及处理需求。

Description

农村污水收集及处理系统

技术领域

本发明属于水处理技术领域，更具体地说，是涉及一种农村污水收集及处理系统。

背景技术

水环境的质量是影响居民生活舒适度至关重要的因素之一，而农村地区的水处理一直以来都是水处理领域的难题，在许多农村地区，污水随意排入河道，河道内污水横流，臭气冲天，严重影响周边居民的正常生活。

对于农村污水收集及处理系统的构建，一方面，从排水角度来看，农村地区污水水量较小、排放分散、收集处理困难，城市排水系统的设计经验难以适用于农村地区；另一方面，从水处理角度来看，农村地区经济基础相对较差、运行管理资金缺乏、维护管理水平较低，对于农村污水的处理，无法将城镇污水处理模式及技术照搬至农村地区。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种农村污水收集及处理系统，以解决现有技术中农村污水收集处理难度大、城镇排水系统及水处理技术无法满足农村实际需求的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种农村污水收集及处理系统，包括污水收集装置和污水处理装置，其中

污水收集装置，污水收集装置包括边渠和截污管，边渠布设于排水片区内并用于收集排水片区内的雨水和污水，边渠的出水口用于延伸至与河道的排口相连，截污管设于边渠的旁侧，边渠设有排污口，截污管与排污口连通；

污水处理装置，包括调节池、第一厌氧池、好氧池、第二厌氧池和人工湿地，调节池的进水口与截污管连通，第一厌氧池的进水口与调节池的出水口连通，好氧池的进水口与第一厌氧池的出水口连通，第二厌氧池的进水口与好氧池的出水口连通，第二厌氧池的出水口与人工湿地连通。

在一些实施例中，污水收集装置还包括第一格栅，边渠内设有至少一沉砂槽，排污口设于沉砂槽的位置处，且排污口的内顶面与沉砂槽的槽顶齐平，第一格栅竖向布设于边渠内并位于排污口的前侧。

在一些实施例中，沉砂槽的槽体深度为400mm～1200mm，排污口的开口直径为200mm～600mm，沉砂槽的槽体长度为1m～2m，沉砂槽的深度随排污口的开口尺寸增加而增大、沉砂槽的长度随沉砂槽的深度增加而增大。

在一些实施例中，沿边渠的长度方向，边渠内间隔设有多个沉砂槽，排污口设于最靠近河道的排口的沉砂槽处，且至少最靠近河道的排口的沉砂槽与其前一沉砂槽之间设有第一格栅。

在一些实施例中，调节池的水力停留时间为2.5h～3.6h；

和/或，第一厌氧池的水力停留时间为1h～2h；

和/或，好氧池的水力停留时间为1.5h～3h；

和/或，第二厌氧池的水力停留时间为1.5h～4h。

在一些实施例中，好氧池为生物膜池。

在一些实施例中，人工湿地为潜流式人工湿地。

在一些实施例中，人工湿地包括填料床、种植于填料床的湿地植物，以及布水管组和集水管组；

布水管组包括布水干管和多根与布水干管连通的布水支管，布水干管与第二厌氧池的出水口连通，多根布水支管均匀布设于填料床的下层；

集水管组包括集水干管和多根与集水干管连通的集水支管，多根集水支管均匀布设于填料床的上层，集水干管用于与河道或者灌溉渠连通。

在一些实施例中，填料床从下至上依次包括第一砂层、碎石层、瓜子片层和第二砂层，布水支管布设于碎石层，集水支管布设于瓜子片层。

在一些实施例中，集水管组还包括设于集水干管上方的上翻保水管，上翻保水管的进水口与各集水支管的出水口及集水干管的进水口连通，集水干管上设有阀门。

本发明提供的农村污水收集及处理系统中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：本申请的农村污水收集及处理系统，利用边渠收集雨水和生活污水，并设置截污管与边渠侧壁的排污口连通，生活污水及初期雨水通过排污口进入截污管内，避免含污量较大的生活污水和初期雨水进入河道污染受纳水体。再设置污水处理装置对经截污管截留的污水进行处理，污水处理装置沿污水的流动方向依序设置调节池、第一厌氧池、好氧池、第二厌氧池和人工湿地，污水经调节池调节后均匀流出至第一厌氧池内，第一厌氧池、好氧池、第二厌氧池和人工湿地组合成多级的厌氧-好氧处理体系，利用第一厌氧池和第二厌氧池内的厌氧微生物消解处理有机物，再利用厌氧、好氧交替处理去除COD、BOD₅以及大部分的氮素污染物，污染物P则经第二厌氧池释放后进入人工湿地，与剩余的N一同作为养分被人工湿地内的植物吸收去除，最后从人工湿地排出的处理后的出水可以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB1891802002)的一级排放B标准的要求，可以用于灌溉农田或用于河道补充水源等。整个污水收集及处理系统工艺简单，基建投资成本低，维护管理简单，无需专业技术人员长时间值守，运维成本低、管理方便，能够满足农村污水的收集及处理需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一实施例提供的农村污水收集及处理系统的工艺流程图；

图2为图1所示的农村污水收集及处理系统的污水收集装置的剖视图；

图3为图1所示的农村污水收集及处理系统的污水收集装置的平面示意图；

图4为沿图3中A-A线的剖切示意图；

图5为图1所示的农村污水收集及处理系统的污水处理装置的平面示意图；

图6为图5所示的污水处理装置的立体结构示意图；

图7为图5所示的污水处理装置的人工湿地的结构示意图；

图8为图7中A处的放大视图；

图9为图5所示的污水处理装置的人工湿地的布水管组和集水管组的布设示意图；

图10为沿图9中B-B线的剖切示意图。

其中，图中各附图标记：

10、污水收集装置；11、边渠；111、沉砂槽；112、排污口；12、连接管；13、截污管；131、污水检查井；14、第一格栅；15、第一槽闸；16、检查井；17、转输管；171、第二槽闸；

20、污水处理装置；21、调节池；211、第一输水管；22、第一厌氧池；221、第二输水管；23、好氧池；231、第三输水管；232、曝气管；24、第二厌氧池；241、第四输水管；25、人工湿地；251、第五输水管；252、进水侧；253、排水侧；254、填料床；2541、第一砂层；2542、碎石层；2543、瓜子片层；2544、第二砂层；255、布水管组；2551、布水干管；2552、布水支管；2553、布水横管；2554、排气孔；256、集水管组；2561、集水干管；2562、集水支管；2563、集水横管；2564、上翻保水管；2565、阀门；2566、连接三通；257、进水渠；258、排水渠；26、格栅井；261、第二格栅；200、填料。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1至图10及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当结构被称为“固定于”或“设置于”另一个结构，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个结构被称为是“连接于”另一个结构，它可以是直接连接到另一个结构或间接连接至该另一个结构上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1至图10所示，本发明的一实施例提供了一种农村污水收集及处理系统，该农村污水收集及处理系统适用于收集和处理农村地区的污水，其中，污水包括生活污水和初期雨水。具体地，如图1所示，本实施例的农村污水收集及处理系统包括污水收集装置10和污水处理装置20，其中，污水收集装置10用于收集排水片区内的生活污水和初期雨水，并用于将除初期雨水外的雨水收集后排放至河道内，污水处理装置20用于处理由污水收集装置10收集的生活污水和初期雨水。

在本实施例中，如图2至图4所示，污水收集装置10包括边渠11和截污管13，边渠11布设于排水片区内，用于收集排水片区内的雨水和生活污水。具体地，边渠11布设于对应排水片区内的道路的两侧，路面以一定的坡度坡向边渠11，从而确保路面雨水能够顺利流入边渠11内。在具体实施例中，一排水片区内可以布设一个边渠11对应收集雨水和污水，比如在道路的一侧设置边渠11，或者也可以设置多个边渠11用于收集雨水和污水，比如在道路的两侧分别设置边渠11等。

进一步地，如图2至图4所示，沿水流方向，边渠11的出水口延伸至与河道的排口相连，使进入边渠11内的水体能够通过河道的排口排入河道内。截污管13设于边渠11的旁侧，比如可以设置在路面以下，边渠11的侧壁设有排污口112，截污管13与排污口112连通，在本实施例中，排污口112通过连接管12与截污管13相连，流入边渠11内的污水从排污口112流入连接管12后再进入截污管13内，截污管13与污水处理装置20连通，从而将污水输送至污水处理装置20进行集中处理，具体使用时，可在排污口112设置第一槽闸15，用于控制排污口112开启或关闭，从而根据边渠11内水体流量的变化，通过第一槽闸15控制调整排污口112的开启度，控制排入截污管13内的水体流量，提高排水的灵活性和实用性。

具体地，如图2和图3所示，本实施例的污水收集装置10，其在具体使用时，一般包括如下情况：

(1)晴天截流，即在晴天时用于截留生活污水；使用时，打开第一槽闸15，生活污水进入边渠11，水位达到一定高度后，再通过排污口112排出进入截污管13；

(2)初雨截流，即在雨天时用于截留生活污水和初期雨水；使用时，打开第一槽闸15，初期雨水和生活污水进入边渠11内，水位达到一定高度后，再通过排污口112排出进入截污管13内。

(3)雨季直排，即在雨天时，初期雨水被截留后，随着降雨量的增加，边渠11水位持续上升，当水位超过排污口112时，关闭第一槽闸15，此时，雨水及生活污水不再通过排污口112进入截污管13，而是直接通过边渠11的出水口经河道排口排入河道内，即未被截留的雨水和生活污水直排进入河道。

进一步地，在中本实施例，如图1、图5和图6所示，污水处理装置20包括调节池21、第一厌氧池22、好氧池23、第二厌氧池24和人工湿地25。调节池21的进水口与截污管13连通，经边渠11收集的污水从截污管13流出后进入调节池21内，第一厌氧池22的进水口与调节池21的出水口连通，好氧池23的进水口与第一厌氧池22的出水口连通，第二厌氧池22的进水口与好氧池23的出水口连通，第二厌氧池24的出水口与人工湿地25连通。

其中，调节池21用于对截污管13排放的污水的水量和水质进行调节，使从调节池21流出的污水水量及水质不受高峰流量和高峰污染物浓度变化的影响，保持出水水量及水质稳定。污水经调节池21调节后流出至第一厌氧池22内，第一厌氧池22内的厌氧微生物通过厌氧生物反应，降解污水中的有机物，从而大幅降低污水中的有机污染物质，同时将部分难降解的长链有机物进行水解，为后续处理提供条件。污水经第一厌氧池22厌氧处理后进入好氧池23内，好氧池23内的好氧微生物在有氧的调节下进行好氧生物反应，去除污水中的COD、BOD₅等污染物质，同时将氨氮转化成硝态氮。第二厌氧池24的进水口与好氧池23的出水口连通，污水经好氧池23好氧处理后再进入第二厌氧池24内进行二级厌氧处理，第二厌氧池24内的厌氧微生物再在厌氧条件下厌氧反应进一步消解污水中剩余的有机物，从而进一步降低出水的有机物浓度。最后，经第二厌氧池24厌氧处理后的污水再流入人工湿地25内，人工湿地25利用土壤、人工滤料介质、植物及微生物的物理、化学及生物三重协同作用，从而进一步降低污水中的有机物、N、P以及悬浮物等的浓度，使出水的各项指标能够达到污染物的排放标准。

本发明实施例提供的污水收集及处理系统，利用边渠11收集农村地区排水片区内的雨水和生活污水，并设置截污管13与边渠11侧壁的排污口112连通，生活污水及初期雨水通过排污口112进入截污管13内，避免含污量较大的生活污水和初期雨水进入河道，污染受纳水体。进一步地，再设置污水处理装置20对经截污管13截留的污水进行处理，污水处理装置20沿污水的流动方向依序设置调节池21、第一厌氧池22、好氧池23、第二厌氧池24和人工湿地25，污水经调节池21调节后均匀流出至第一厌氧池22内，随后，第一厌氧池22、好氧池23、第二厌氧池24和人工湿地25组合成多级的厌氧-好氧处理体系，利用第一厌氧池22和第二厌氧池24内的厌氧微生物消解处理有机物，再利用厌氧、好氧交替处理去除COD、BOD₅以及大部分的氮素污染物，污染物P则经第二厌氧池24释放后进入人工湿地25，与剩余的N一同作为养分被人工湿地25内的植物吸收去除，最后从人工湿地25排出的处理后的出水可以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB1891802002)的一级排放B标准的要求，可以用于灌溉农田或用于河道补充水源等。整个污水收集及处理系统工艺简单，基建投资成本低，维护管理简单，无需专业技术人员长时间值守，运维成本低、管理方便，能够满足农村污水的收集及处理需求。

在一些实施例中，如图2至图4所示，本实施例的污水收集装置10还包括第一格栅14，边渠11内设有至少一个沉砂槽111，排污口112设于边渠11的侧壁位于沉砂槽111的位置处，并且，排污口112的内顶面与沉砂槽111的槽顶齐平，即排污口112设于沉砂槽111的槽顶位置处，第一格栅14竖向布设于边渠11内，具体地，第一格栅14可以垂直渠底设置，也可以相对渠底有一定的倾斜角度，且第一格栅14沿边渠11宽度方向的两侧分别与边渠11的两侧边相抵或者仅留有很小的安装间隙，避免漂浮物未经第一格栅14过滤便从间隙内直接流出。进一步地，沿水流方向(如图2至图4中箭头F所示)第一格栅14位于排污口112的前侧，水体流经第一格栅14后方可进入沉砂槽111内。这样，由雨水冲入边渠11内的树枝及泥土砂石等，以及混入生活污水内的生活垃圾等，流入边渠11后沿边渠11流动经过沉砂槽111时，泥土砂石、生活垃圾、树枝等大型的悬浮物及漂浮物被第一格栅14拦截，并沉淀至沉砂槽111内，从而使水体中的固体物质与水体分离，水体再从沉砂槽111顶部位置处的排污口112排出，通过连接管12排入截污管13内，再通过截污管13输送至污水处理装置20处进行集中处理。

如此，通过在边渠11内设置沉砂槽111，砂石泥土等能够沉淀至沉砂槽111内，能够有效的减少泥砂等随水体流入截污管13，避免管道淤堵，影响截污管13的截污能力，同时还能避免砂石磨损管道，有助于延长截污管13的使用寿命。此外，在排污口112的前侧设置第一格栅14，第一格栅14能够拦截进入边渠11内的如生活垃圾等的大型悬浮物及漂浮物，便于生活垃圾的集中清理，减少生活垃圾进入截污管13内，避免生活垃圾在管道内腐化发酵，避免腐蚀管道引发二次污染。此外，如图2和图4所示，沉砂槽111由边渠11的渠底向下凹陷形成，充分利用了边渠11的位置设置沉砂槽111，无需新增占地，具有良好的实用性。

在具体实施例中，如图2和图4所示，沿水流方向，排污口112设置于沉砂槽111的中后段位置处，这样，能够保证固体物质有充足的时间完成沉淀，减少水流过急导致物体物质无法有效沉淀，提高沉砂槽111的沉淀效果。

在一些实施例中，如图3所示，结合农村排水的水质特性，设置第一格栅14的栅条宽度为8mm～12mm，相邻两栅条之间的间隔距离(即间隙宽度)为8mm～12mm，以实现漂浮物及大型悬浮物的有效拦截。在具体实施例中，第一格栅14的栅条的宽度可以为8mm、9mm、10mm、11mm或者12mm等，相邻两栅条之间的间隔距离可以为8mm、9mm、10mm、11mm或者12mm等，具体的数值可以结合具体使用环境通过水力计算进行选择。

可以理解地，在另一些实施例中，第一格栅14的栅条宽度，以及第一格栅14相邻两栅条之间的间隔距离也还可以选择其他的数值，上述范围的限定仅为示例性的，并不构成唯一限定，设计时通过具体的使用环境进行设计选择即可。

在一些实施例中，水体在沉砂槽111内的水力停留时间不小于45s，沉砂槽111内的水流速度为0.15m/s～0.3m/s，如此，确保沉砂槽111能够通过沉降去除水体中粒径大于0.2mm、密度大于2.65×10³kg/m³的砂粒，避免砂粒进入连接管12及截污管13，导致管道磨损。具体地，沉砂槽111的水力停留时间及沉砂槽111内的水流速度，可以通过水力计算进行设计，此处不做具体限定。

在具体实施例中，如图2所示，在沉砂槽111的水力停留时间以及槽内水体流速满足上述条件的前提下，根据边渠11内水体流量变化，设计沉砂的槽体深度H₁为400mm～1200mm，排污口112(圆形口)的开口尺寸为200mm～600mm，即连接管12的管径为200mm～600mm，沉砂槽111的槽体长度L为1m～2m，并且，使沉砂槽111的深度随排污口112的开口尺寸增加而增大、沉砂槽111的长度随沉砂槽111的深度增加而增大，从而降低水体流量对水流速度的影响，保证有效沉淀。

比如，在具体实施例中，沉砂槽111的槽体深度、连接管12的管径，以及沉砂槽111的槽体长度的取值，可以参考下表取值。

管径(mm)	槽体深度(mm)	槽体长度(m)
			d200	400	1
d300	600	1.25
			d400	800	1.5
d500	1000	1.75
			d600	1200	2

在一些实施例中，如图3所示，本实施例的污水收集装置10还包括检查井16和转输管17，连接管12连接排污口112和检查井16的进水口，转输管17连接检查井16的排水口和截污管13。设置检查井16便于对连接管12、截污管13及其他相关构筑物进行检修及维护。并且，在本实施例中，检查井16仅设置一个排水口，用于连接截污管13排放截留的初期雨水和生活污水，而未被截留的水体则直接通过边渠11的出水口流入河道的排口，直接排入河道，这样，检查井16不用做截留分流，只用于该管道等构筑物的检修维护。

在具体实施例中，如图3所示，转输管17接入截污管13的角度α大于或者等于90°，以降低排水阻力，优化排水的水力条件，具体地，转输管17通过污水检查井131接入截污管13，转输管17接入截污管13的角度是指沿水流方向(如图3中箭头F所示的方向)，转输管17的管道与截污管13的管道之间的夹角，即如图3中角α所示。

在具体实施例中，如图3所示，检查井16的排水口处设有第二槽闸171，第二槽闸171活动安装于检查井16内，第二槽闸171的闸板能够相对检查井16的排水口上下移动，从而使第二槽闸171能够用于调节检查井16的排水口的开启度，控制截污管13的管道流量。如此，第一槽闸15和第二槽闸171相互配合，控制截留流量，同时为管道维护检修提供条件。

在具体实施例中，连接管12和转输管17的管径相同且均为200mm～600mm，连接管12和转输管17内水流速度均在0.7m³/s～1.5m³/s之间。在上述范围内选择连接管12及转输管17的管径和水流速度，以此来计算截污管13的截留流量，在保证截污管13的截污量的同时，确保截污管13内水流速度大于不淤流速，避免淤积，此外，确保截污管13内水流速度小于冲刷速度，避免冲刷管道。

比如，在具体实施例中，当连接管12和转输管17中的水流速度为1.0m³/s时，不同的连接管12和转输管17的管径与截污管13的截留流量的取值，可以参考下表取值。

在一些实施例中，如图2和图3所示，沿边渠11的长度方向(即水体行进方向)，边渠11内间隔设有多个沉砂槽111，排污口112设于最靠近河道的排口的沉砂槽111处，如此，水体流入边渠11后，流经多个沉砂槽111后，再从设置最后一个沉砂槽111的排污口112排出，多个沉砂槽111形成多级沉淀，从而进一步地提高沉淀效果。

进一步地，在本实施例中，至少最靠近河道的排口的沉砂槽111与其前一沉砂槽111之间设有第一格栅14，即在最靠近河道的排口的倒数两个沉砂槽111之间设置第一格栅14，用于拦截漂浮物和大型的悬浮物，避免堵塞排污口112。

当然，在另外的实施例中，沿水流方向，也可以间隔设置多个第一格栅14，通过设计各个第一格栅14的栅条的间隙大小(相邻两栅条之间的间距)，来对不同尺寸的漂浮物或大型悬浮物进行逐级拦截，从而进一步提高对不同尺寸漂浮物及大型悬浮物的拦截能力。具体地，沿水流方向，可以在前方设置栅条间隙相对较大的粗第一格栅14，后方设置栅条间隙相对较小的细第一格栅14。

在本实施例中，如图2和图3所示，沿边渠11的长度方向(即水体行进方向)，边渠11内设有两个沉砂槽111，第一格栅14设于两沉砂槽111之间。如此，在对现有的边渠11系统进行改造时，在边渠11靠近河道排口的末端设置两个沉砂槽111，在保证能够通过沉淀有效去除泥砂的同时，尽可能的降低工程造价。

在一些实施例中，如图1、图5和图6所示，调节池21的调节水量为污水处理装置20的处理规模的10％～15％，确保调节池21能够满足水量、水质的调节要求。进一步地，调节池21的水力停留时间为2.5h～3.6h在具体实施例中，调节池21的调节水量可以为污水处理装置20的处理规模的10％、11％、12％、13％、14％或者15％等，调节池21的水力停留时间可以为2.5h、2.8h、3.0h、3.2h、3.4h或者3.6h等，可以在具体设计时进行选择。

进一步地，如图1、5和图6所示，调节池21的前面还可以设置格栅井26，格栅井26内设有第二格栅261，第二格栅261的栅条间隙小于边渠11内第一格栅14的栅条间隙，格栅用于拦截截污管13内污水携带的漂浮物和悬浮物，避免堵塞调节池21的进水管。

在一些实施例中，如图5和图6所示，第一厌氧池22内填充有填料200，填料200作为厌氧微生物的载体供厌氧微生物附着繁殖，从而提高第一厌氧池22内厌氧微生物的活性及种类。第一厌氧池22的水力停留时间为1h～2h，以保证提供足够的时间进行厌氧生物反应，有效降解污水中的有机物。具体实施例中，第一厌氧池22的水力停留时间可以为1h、1.2h、1.4h、1.5h、1.6h、1.8h或者2h等，可以在具体设计时进行选择。

在一些实施例中，如图5和图6所示，好氧池23内同样也填充有填料200，填料200作为好氧微生物的载体供好氧微生物附着繁殖，从而提高好氧池23内好氧微生物的活性及种类。具体地，好氧池23可以为生物膜池，其中，“生物膜池”是指以生物膜法为主体，复合活性污泥法的复合处理池。如此，相比单纯仅采用活性污泥法的处理池，使用以生物膜法为主体的生物膜池进行好氧处理，处理过程产泥量更少，无需设置排泥设施，从而能够更好的简化好氧池23的结构，降低运行维护及管理难度。

进一步地，好氧池23的水力停留时间为1.5h～3h，以保证提供足够的时间进行好氧生物反应，有效去除污水中的COD和BOD₅等。具体实施例中，第一厌氧池22的水力停留时间可以为1.5h、1.6h、1.8h、2.0h、2.2h、2.5h、2.8h或者3h等。

更进一步地，好氧池23内的溶解氧的含量为2.5mg/L～3.5mg/L，碳氧化宜为2gBOD₅/(m³·d)～5gBOD₅/(m³·d)，碳氧化/硝化宜为0.2gBOD₅/(m³·d)～2.0gBOD₅/(m³·d)，气水比宜为6：1，曝气强度宜为10m³/(m²·h)～20m³/(m²·h)，以满足污染物的处理需求。在具体实施例中，如图6所示，好氧池233可以采用曝气管232等进行曝气，好氧池23内溶解氧的含量可以为2.5mg/L、2.6mg/L、2.8mg/L、3.0mg/L、3.2mg/L或者3.5mg/L等，可以在具体设计时进行选择。

在一些实施例中，第二厌氧池24的水力停留时间为1.5h～4h，利用长时间的厌氧生物反应消解有机物，完成污水的二级厌氧生物处理，进一步地降低污水中的有机物浓度。具体实施例中，第二厌氧池24的水力停留时间可以为1.5h、1.8h、2.0h、2.5h、2.8h、3.0h、3.5h、3.8h或者4h等，可以在具体设计时进行选择。

在本实施例中，如图6所示，第二厌氧池24内同样填充有填料200，填料200作为厌氧微生物的载体供厌氧微生物附着繁殖，从而提高第二厌氧池24内厌氧微生物的活性及种类。

在具体实施例中，如图6所示，上述第一厌氧池22、好氧池23以及第二厌氧池24内的填料200均可以设置为弹性填料，弹性填料挂膜迅速，比表面积提高，微生物附着生长面积增加，填充弹性填料还能避免出现水流短路现象，使气、水、生物膜得到充分的混渗接触交换，使生物膜不仅能均匀地附着在填料200表面，而且还能保持良好的活性，使游离于水体中的有机物得到充分的降解。

在具体实施例中，如图5和图6所示，调节池21与格栅井26之间设有第一输水管211，调节池21与第一厌氧池22之间设有第二输水管221，第一厌氧池22与好氧池23之间设有第三输水管231，好氧池23与第二厌氧池24之间设有第四输水管241，第二厌氧池24与人工湿地25之间设有第五输水管251。

其中，第一输水管211的进水口设于调节池21的顶部位置处，第一输水管211的出水口延伸至靠近调节池21的池底，这样，污水从较高的位置进入第一输水管211，经第一输水管211跌水后从调节池21底部排出，水体排出时能够扰动调节池21内的水体，起到混合调节池21内污水的作用，避免污水淤积出现死水，更好的提高调节池21的水质调节作用。第二输水管221、第三输水管231、第四输水管241及第五输水管251的进水口分别设于调节池21、第一厌氧池22、好氧池23和第二厌氧池24的顶部位置处，且各输水管的出水口分别延伸至对应处理池内的填料200的下方，这样，污水从填料200的下方进入各处理池，向上流动与填料200上的微生物充分接触后再从顶部位置流出，污水向上流动混合更加均匀，与微生物的接触更加充分，处理效果更好。

在一些实施例中，如图5至图7所示，上述的人工湿地25为潜流式人工湿地。潜流式人工湿地利用填料床254内滤料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料床254截留作用来净化污水，其处理污水时，污水在填料床254的内部流动，由于水流在地表以下流动，卫生条件更好，同时还具有一定的保温性能，能够减小温度变化对污水处理的影响，提高污水处理的稳定性。

在具体实施例中，人工湿地25的水力负荷小于或者等于0.5m³/(m²·d)，以满足处理需求。

在具体实施例中，如图6和图7所示，人工湿地25包括填料床254、种植于填料床254的湿地植物(图未示)，以及布水管组255和集水管组256。其中，布水管组255通过第五输水管251与第二厌氧池24连通，布水管组255用于将从第二厌氧池24流出的污水输入至填料床254内，集水管组256用于将经人工湿地25处理后的水体进行收集，其可以与渠道、边沟或者管道等连通，将出水排放至灌溉农田或者排入河道等。

具体地，如图6和图7所示，人工湿地25靠近第二厌氧池24的一侧为进水侧252，沿水流方向背离第二厌氧池24的一侧为出水侧，人工湿地25的进水侧252设有进水渠257用于收集从第二厌氧池24流出的污水，第五输水管251的出水口与进水渠257相连。布水管组255包括布水干管2551和多根布水支管2552，布水干管2551的进水口与进水渠257相连，多根布水支管2552均匀布设于填料床254沿高度方向的下层，各布水支管2552分别与布水干管2551连通，布水干管2551将从第二厌氧池24流出的污水输送至各布水支管2552，再通过布水支管2552将污水输送至填料床254内进行处理。人工湿地25的排水侧253设有排水渠258收集处理后的出水，集水管组256包括集水干管2561和多根集水支管2562，集水支管2562均匀布设于填料床254沿高度方向的上层，各集水支管2562分别与集水干管2561相连，集水干管2561的出水口伸入排水渠258内，集水支管2562在填料床254的上层收集净化后的水体，经人工湿地25处理后的水体流入排水渠258内最后再通过排水渠258排放至灌溉农田或者进入河道。

这样，布水支管2552沿填料床254的高度方向向上布水，污水向上渗透至填料床254的上部的过程中与植物根系、微生物以及填料床254的滤料接触，从而实现净化，净化后的水体渗透至上层后再通过集水支管2562被收集，最后汇入集水干管2561被排出。通过将布水支管2552布设于填料床254的下层，将集水支管2562布设于填料床254的上层，布水支管2552沿填料床254的高度方向向上流动布水，布水支管2552采用上向流布水，在布水的同时能够作用给填料床254向上的冲力，上向流水体冲击填料床254内的滤料翻动，从而有助于避免填料床254堵塞，防止料层板结。

在本实施例中，布水支管2552为穿孔管，以实现布水，集水支管2562同样也为穿孔管，以实现集水。

在一些实施例中，如图6至图8所示，集水管组256还包括上翻保水管2564，上翻保水管2564沿填料床254的高度方向设于集水干管2561的上方，上翻保水管2564的进水口与各集水支管2562的出水口及集水干管2561的进水口相连通，且集水干管2561上设有阀门2565，该阀门2565用于控制集水干管2561的导通和关断。在实际使用过程中，集水干管2561上的阀门2565打开时，集水干管2561导通，集水支管2562收集的水体经集水干管2561排出，阀门2565关闭时，集水干管2561关断，集水支管2562收集的水体流入上翻保水管2564内，经上翻保水管2564排出。

这样，通过在集水干管2561的上方设置上翻保水管2564，由于上翻保水管2564的设置高度高于集水干管2561，水流进入上翻保水管2564所需的压力大于进入集水干管2561所需的压力，水体经上翻保水管2564流出时能够憋高填料床254内的水位，从而使填料床254内的最高水位上升。如此，通过设置上翻保水管2564使填料床254内的最高水位上升，在人工湿地25构建初期，较高的水位能够用于确保人工湿地25内植物根系获取足够的水分，从而加快人工湿地25内植物的生长；而在人工湿地25稳定运行过程中，一方面，通过提高水位，能够增加对填料床254内滤料的冲击，有助于缓解料层堵塞，避免填料床254滤料板结，另一方面，上翻保水管2564与集水干管2561交替运行，能够使填料床254的上层滤料轮流处于有水和无水的状态下，形成好氧、厌氧间歇运行的工作模式，从而能够增加微生物的种类多样性，提高人工湿地25对污水的脱氮除磷效果，强化人工湿地25的污水处理效果。

具体地，实际使用时，在人工湿地25构建的初期至植物种植末期，关闭集水干管2561上的阀门2565，通过上翻保水管2564排水，使填料床254内的水位能够渗透至填料床254的滤料表面，保持该水位运行一段时间。待植物生长趋于稳定后，开启集水干管2561上的阀门2565，使水位逐渐降低至设计水位，其中，设计水位是指通过集水干管2561排水时填料床254内水位能够达到的高度，该水位高度通过设计计算获得。

在具体实施例中，如图7、图8和图9所示，集水管组256还包括集水横管2563和连接三通2566，其中，各集水支管2562分别与集水横管2563连通，集水横管2563垂直集水支管2562和集水干管2561设置，连接三通2566的进水口与集水横管2563的出水口连通，连接三通2566的一出水口与集水干管2561的进水口连通，连接三通2566的另一出水口与上翻保水管2564的进水口连通。这样，集水支管2562将收集的水体汇入集水横管2563内，集水横管2563再转输至集水干管2561或上翻保水管2564排出，连接三通2566连接集水横管2563、集水干管2561和上翻保水管2564，确保水流相通，通过控制阀门2565启闭即可改变水体的流出路径。

在一些实施例中，如图7和图8所示，上翻保水管2564平行集水干管2561设置，便于进行水力计算，从而根据上翻保水管2564的上翻高度准确的计算填料床254内最高水位能够的上升高度。实际使用时，可以将各集水支管2562设置于同一高度，将集水干管2561也同样在同样的高度位置处，再设置上翻保水管2564与集水干管2561保持平行。

在一些实施例中，如图7和图8所示，上翻保水管2564的中心线与集水干管2561的中心线之间的间隔距离H₂为5cm～10cm，即上翻保水管2564的上翻高度为5cm～10cm。当处理后的出水从上翻保水管2564流出时，相比从集水干管2561流出，填料床254内的水体至少需多提供5cm～10cm的压力水头，以将水体压送至从上翻保水管2564流出，从而确保能够有效的使填料床254内的水位升高。具体设计时，上翻保水管2564的中心线与集水干管2561的中心线之间的间隔距离可以5cm、5.5cm、6cm、6.5cm、7cm、7.5cm、8cm、8.5cm、9cm或者10cm等，具体可以根据实际需要进行设置。

在本实施例中，如图6和图9所示，布水干管2551设置于人工湿地25的进水侧252，布水管组255还包括布水横管2553，布水横管2553垂直布水干管2551和布水支管2552设置，各布水支管2552分别与布水横管2553连通，各布水支管2552分别自填料床254的进水侧252向出水侧延伸，待处理的污水从布水干管2551流出后进入布水横管2553内，再通过布水横管2553均匀转输至各布水支管2552内。集水干管2561和上翻保水管2564均设置于人工湿地25的出水侧，各集水支管2562分别自填料床254的出水侧向进水侧252延伸，集水横管2563垂直集水干管2561和集水支管2562设置。同时设置填料床254以一定的坡度比如1％等自进水侧252坡向出水侧，水体流出布水支管2552后向填料床254的出水侧水平流动，水平流动同时向上渗透，渗透至布设有集水支管2562的位置处时再进入集水支管2562内，由集水支管2562收集后输出。

在一些实施例中，如图9所示，多根布水支管2552等间距间隔布设，多根集水支管2562等间距间隔布设，且布水支管2552与集水支管2562交错布设，相比沿竖直方向集水支管2562设置于布水支管2552正上方的设置方式，布水支管2552与集水支管2562交替布设能够延长污水在填料床254内的水力停留时间，提高污水的处理效果。

在一些实施例中，如图9所示，各布水支管2552上还设置有若干排气孔2554，污水流经布水支管2552时会产生气体，设置排气孔2554用于将污水产生的气体及时排出，避免布水支管2552管内压力过大，损坏布水支管2552。

在一些实施例中，如图7和图10所示，填料床254从下至上依次包括第一砂层2541、碎石层2542、瓜子片层2543和第二砂层2544，布水支管2552布设于碎石层2542的底部，集水支管2562布设于瓜子片层2543的顶部。这样，从布水支管2552流出的污水向上渗透穿过碎石层2542和瓜子片层2543进入集水支管2562内，碎石层2542和瓜子片层2543作为填料床254的核心处理层，主要用于过滤净化污水。第一砂层2541作为防渗层设置于布水支管2552的下方，能够减小污水向下渗透，同时还能起承托布水支管2552的作用，避免布水支管2552下陷；而第二砂层2544则作为覆盖层设置于集水支管2562的上方，避免表面冲蚀。

在具体实施例中，如图10所示，第一砂层2541的厚度可以为25mm～35mm，碎石层2542的厚度可以为400mm～600mm，瓜子片层2543的厚度可以为400mm～600mm，第二砂层2544的厚度可以为50mm～15mm。进一步地，第一砂层2541铺设0.5mm～2mm的粗砂，碎石层2542铺设30mm～50mm的碎石，瓜子片层2543铺设10mm～15mm的瓜子片，第二砂层2544铺设0.5mm～2mm的粗砂。

以下结合具体的设计示例对本申请的农村污水收集及处理系统的污水处理装置进行说明：

1、进水水质和出水水质

设计进水水质指标(单位：mg/L)

水质指标	BOD<sub>5</sub>	COD<sub>cr</sub>	SS	氨氮	总磷
						进水水质指标	60～120	150～200	100～150	10～25	1.0～2.5

出水水质采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准的B标准，具体涉及指标如下。

设计出水水质指标(单位：mg/L)

水质指标	BOD5	CODcr	SS	氨氮	总磷
						进水水质指标	≤20	≤60	≤20	≤15	≤1

2、调节池设计

有效容积：V₁＝QT₁；

式中，Q——设计流量，m³/h；T₁——调节池停留时间，宜为2.5～3.6h。

池面积：A₁＝V₁/h；

式中h——有效水深，取2.2m。

3、第一厌氧池设计

有效容积：V₂＝QT₂；

式中，Q——设计流量，m³/h；T₂——厌氧池停留时间，宜为1～2h。

池面积：A₂＝V₂/H；

式中，H——填料高度，取2.0m；

填料：填料采用直径150mm中密度立体弹性填料，布置行距为200mm，间距为200mm，固定在

圆钢管上。

4、好氧池设计

有效容积：V₃＝Q(L_o-L_e)/M；

式中，Q——设计流量，m³/d，L_o——进水BOD₅浓度，mg/L，L_e——出水BOD₅浓度，mg/L，M——填料容积负荷，gBOD₅/(m³·d)，碳氧化宜为2～5gBOD₅/(m³·d)，碳氧化/硝化宜为0.2～2.0gBOD₅/(m³·d)；

有效接触时间校核：T₃＝V₃/Q；

式中，T₃——有效接触时间，宜为1.5～3h；

池面积：A₃＝V₃/H

式中，H——填料高度,取2.0m。

溶解氧含量：2.5～3.5mg/L；

气水比：宜为6:1；

曝气强度：10～20m³/(m²·h)。

圆钢管上。

5、第二厌氧池

有效容积：V₄＝QT₄；

式中，Q——设计流量，m³/h；T₄——沉淀时间，宜为1.5～4小时；

池面积：A₄＝V₄/H

式中，H——填料高度,取2.0m。

圆钢管上。

6、人工湿地

土地面积估算：F＝0.0365Q/(L·P)(10⁴m²)

式中，F——土地面积，10⁴m²；Q——平均污水流量，m³/d；L——水力负荷，m/周；

P——运行时间，周/a；

水力负荷：0.5m³/(m²·d)以下。

深度：1.5m。

湿地植物种植：湿地植物采用芦苇、花叶芦荻、再力花、菖蒲、香根草、鸢尾、梭鱼草、千屈菜、水蜡烛、纸沙草，以及美人蕉等，种植密度约为12株/m²，套种3～4种挺水植物。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种农村污水收集及处理系统，其特征在于，包括污水收集装置和污水处理装置，其中

所述污水收集装置包括边渠和截污管，所述边渠布设于排水片区内并用于收集所述排水片区内的雨水和污水，所述边渠的出水口用于延伸至与河道的排口相连，所述截污管设于所述边渠的旁侧，所述边渠设有排污口，所述截污管与所述排污口连通；

所述污水处理装置包括调节池、第一厌氧池、好氧池、第二厌氧池和人工湿地，所述调节池的进水口与所述截污管连通，所述第一厌氧池的进水口与所述调节池的出水口连通，所述好氧池的进水口与所述第一厌氧池的出水口连通，所述第二厌氧池的进水口与所述好氧池的出水口连通，所述第二厌氧池的出水口与所述人工湿地连通。

2.根据权利要求1所述的农村污水收集及处理系统，其特征在于，所述污水收集装置还包括第一格栅，所述边渠内设有至少一沉砂槽，所述排污口设于所述沉砂槽的位置处，且所述排污口的内顶面与所述沉砂槽的槽顶齐平，所述第一格栅竖向布设于所述边渠内并位于所述排污口的前侧。

3.根据权利要求2所述的农村污水收集及处理系统，其特征在于，所述沉砂槽的槽体深度为400mm～1200mm，所述排污口的开口直径为200mm～600mm，所述沉砂槽的槽体长度为1m～2m，所述沉砂槽的深度随所述排污口的开口尺寸增加而增大、所述沉砂槽的长度随所述沉砂槽的深度增加而增大。

4.根据权利要求3所述的农村污水收集及处理系统，其特征在于，沿所述边渠的长度方向，所述边渠内间隔设有多个所述沉砂槽，所述排污口设于最靠近所述河道的排口的所述沉砂槽处，且至少最靠近所述河道的排口的所述沉砂槽与其前一所述沉砂槽之间设有所述第一格栅。

5.根据权利要求1～4任一项所述的农村污水收集及处理系统，其特征在于，所述调节池的水力停留时间为2.5h～3.6h；

和/或，所述第一厌氧池的水力停留时间为1h～2h；

和/或，所述好氧池的水力停留时间为1.5h～3h；

和/或，所述第二厌氧池的水力停留时间为1.5h～4h。

6.根据权利要求5所述的农村污水收集及处理系统，其特征在于，所述好氧池为生物膜池。

7.根据权利要求1～4任一项所述的农村污水收集及处理系统，其特征在于，所述人工湿地为潜流式人工湿地。

8.根据权利要求7所述的农村污水收集及处理系统，其特征在于，所述人工湿地包括填料床、种植于所述填料床的湿地植物，以及布水管组和集水管组；

所述布水管组包括布水干管和多根与所述布水干管连通的布水支管，所述布水干管与所述第二厌氧池的出水口连通，多根所述布水支管均匀布设于所述填料床的下层；

所述集水管组包括集水干管和多根与所述集水干管连通的集水支管，多根所述集水支管均匀布设于所述填料床的上层，所述集水干管用于与所述河道或者灌溉渠连通。

9.根据权利要求8所述的农村污水收集及处理系统，其特征在于，所述填料床从下至上依次包括第一砂层、碎石层、瓜子片层和第二砂层，所述布水支管布设于所述碎石层，所述集水支管布设于所述瓜子片层。

10.根据权利要求8所述的农村污水收集及处理系统，其特征在于，所述集水管组还包括设于所述集水干管上方的上翻保水管，所述上翻保水管的进水口与各所述集水支管的出水口及所述集水干管的进水口连通，所述集水干管上设有阀门。