CN114804518B - 一种一站式农村分散污水处理设备及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一站式农村分散污水处理设备及其处理方法，属于污水处理技术领域。本发明包括进水预处理装置、多重逆循环泥膜耦合生化反应系统、沉淀池、消毒池、贮泥池及设备电控箱，所述的多重逆循环泥膜耦合生化反应系统包括非曝气池和曝气池，以及气动泥水循环装置、波轮循环曝气装置和气动间歇搅拌装置，非曝气池和曝气池、沉淀池、消毒池、贮泥池共同拼接组成圆筒状。本发明融合了多重逆循环泥膜耦合技术、波轮循环曝气技术、气动循环技术、气动排泥技术和气动搅拌技术，在强化了污水处理的生物脱氮除磷功能的同时，提高了有机物和氨氮的处理效果，设备全自动运行，日常无需人工干预，有效降低了人工运行成本。

Description

一种一站式农村分散污水处理设备及其处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种一站式农村分散污水处理设备及其处理方法。

背景技术

目前农村污水处理大多采用与城镇污水处理厂相同的集中收集处理模式，即以乡镇或村庄为单位，建设一座污水处理站，并配套敷设达到一定污水收集率要求的管网设施。由于农村污水处理规模较小，所以目前污水站的主处理工艺结构形式普遍采用一体化污水处理设备。

然而集中式处理模式并非适用于所有农村污水处理。首先，我国农村地域广阔，地形地貌差异大，人口密度也不同，从而造成有些农村地区污水收集难，管网投资成本高；另一方面，农村的道路等基础设施建设较为落后，山区或偏远农村更甚，由于集中式一体化污水处理设备尺寸较大，往往存在运输进场困难问题；再一方面，农村管网建设时，为了节省投资，往往利用现状雨水管道或沟渠，使得雨污难以严格分流，导致水量和水质变化大，对处理设施保持稳定运行非常不利；除此之外，农村土地性质一般为基本农田，建设用地少，导致建设集中式污水处理站还存在选址难问题。所以因地制宜地采用分布式处理或分户式处理，是对现有集中式处理模式的有效补充。

目前分布式污水处理设备一般采用活性污泥法或生物膜法。活性污泥法无法适应农村污水水质水量波动大的特点，脱氮除磷处理效果不稳定；生物膜法不具备生物除磷功能，需投加除磷药剂或采用电化学除磷，既增加运行成本，又使运行管理变得复杂。另外，现有的分布式污水处理设备大多配套搅拌机、回流泵、排泥泵等，使得设备成本高、故障点多、能耗高；而且设备内只包含主处理工艺反应池，污水站还需配套建设调节池、贮泥池、消毒池、设备间等附属构(建)筑物，造成基建投资高、施工周期长等问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种一站式农村分散污水处理设备及其处理方法，本发明采用一站式工艺设计，设备高度集成了将污水处理达到地方农污排放标准和回用标准的全处理流程，具备一座污水处理站的完整功能，无需调节池、贮泥池、消毒池、设备间等任何附属构筑物、建筑物的施工建设，也无需格栅、水泵等其他配套设备的采购安装，设备安装简单，大大降低了污水站的占地面积、施工成本和建设周期；另外，本发明采用分布式处理模式，既可多户联用，也可单户使用，能够有效降低污水管网的建设投资；此外，本发明融合了多重逆循环泥膜耦合技术、波轮循环曝气技术、气动循环技术、气动排泥技术和气动搅拌技术，在强化了污水处理的生物脱氮除磷功能的同时，提高了有机物和氨氮的处理效果，而且仅靠气动力实现污泥悬浮、泥水循环、剩余污泥外排，省去了机械搅拌设备和循环泵，能耗降低80％以上；再者，本发明设备全自动运行，日常无需人工干预，有效降低了人工运行成本，还有效解决了农村技术力量薄弱运维难的问题。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种一站式农村分散污水处理设备，包括进水预处理装置、多重逆循环泥膜耦合生化反应系统、沉淀池、消毒池、贮泥池及设备电控箱，其特征在于：所述的多重逆循环泥膜耦合生化反应系统包括非曝气池和曝气池，以及气动泥水循环装置、波轮循环曝气装置和气动间歇搅拌装置，非曝气池和曝气池、沉淀池、消毒池、贮泥池共同拼接组成圆筒状，设备电控箱内设置有全自动运行控制系统、曝气气泵、动力气泵、移动式气动清淤装置。

进一步地，所述的进水预处理装置包括进水管、箱式孔板格栅及格栅限位支架；箱式孔板格栅顶部设提升杆或提升链，用于定期取出格栅，清理箱内栅渣；格栅孔径3～10mm。

进一步地，所述的非曝气池被数块隔板分隔为串联的多个分格，分格数为不少于的偶数；单数格内呈下向流，双数格内呈上向流，下向流分格内设悬挂式填料，呈泥膜耦合态，填充率20％～50％；上向流分格内为活性污泥完全混合态；数块隔板依次在底部和顶部分别设有底部方形过水孔洞和顶部方形过水孔洞，相邻隔板的孔洞位置在平面上呈对角线关系，在竖向上呈上下交替关系，孔洞为正方形或矩形，长和宽均不小于80mm；

所述的曝气池被隔板分隔为串联的2格，池内设悬浮球填料和波轮循环曝气装置，呈泥膜耦合态，填充率5％～20％；所述的波轮循环曝气装置包括曝气气泵和曝气器，曝气器为纳米微孔曝气管或盘式微孔曝气器，曝气器设置于每格曝气池单侧底部；

所述的气动泥水循环装置包括泥水管路、空气管路和两套并联的空气分配阀组，利用气提原理实现泥水在非曝气池、曝气池和沉淀池之间多重逆循环；所述的多重逆循环包括在非曝气池内分格之间的泥水混合液逆循环、曝气池与非曝气池之间的硝化液逆循环、在沉淀池与非曝气池之间的污泥逆循环，用于实现高效地生物脱氮除磷；所述的空气管路一端连接泥水管路的入口，另一端依次连接空气分配阀组和动力气泵；所述的空气分配阀组包括分配器、手动阀及电磁阀，分配器的进气管依次连接电磁阀和动力气泵，出气管连接3根并联的空气管路，每根空气管上设手动阀，手动阀用于调节循环流量；所述的电磁阀由全自动运行控制系统控制切换循环策略；

所述的气动间歇搅拌装置，包括空气管路和空气分配阀组，空气管路一端安装于非曝气池内所有上向流分格底部，端头设五通接头，另一端连接空气分配器阀组，由全自动运行控制系统控制周期性运行，用于调控非曝气池内污泥浓度。

进一步地，所述的沉淀池包括布水导流筒、泥斗、集水导流管及气动排泥装置；

所述的布水导流筒设置于沉淀池一端，曝气池出水从布水导流筒顶部流入，从底部流出进入沉淀池；

所述的集水导流管设置于沉淀池中远离布水导流筒的另一端，集水导流管进水端设喇叭状集水口和排气管，出水端接至消毒池底部，沉淀池出水自上而下经过集水导流管进入消毒池；

所述的气动排泥装置包括排泥管和空气管路；排泥管的一端设置于泥斗底部，端头设五通接头，另一端设置于贮泥池顶部液面以上；气管一端依次连接电磁阀和动力气泵，另一端连接排泥管距离五通接头100mm～300mm处，连接角度采用90°或斜向上45°中的一种。

进一步地，所述的消毒池的进水口位于一端的池底，出水口位于消毒池另一端池顶；进水口处设氯片消毒器；氯片消毒器包括缓释氯片、塑料球笼及挂绳，消毒池外侧设置有出水管。

进一步地，所述的移动式气动清淤装置包括手动阀、空气软管、吸泥软管及负压吸泥头；整套装置盘卷收纳于设备电控箱中，用于定期抽吸清除消毒池底部的淤泥，也可取代水泵用于设备放空；负压吸泥头由异径三通、弯头和管道构成h状；空气软管一端依次与手动阀和动力气泵连接，另一端与负压吸泥头连接；吸泥软管与负压吸泥头连接，将淤泥排至贮泥池。

进一步地，所述的气动泥水循环装置、气动间歇搅拌装置、气动排泥装置及移动式气动清淤装置均连接至同一台动力气泵。

进一步地，所述的贮泥池顶部设挡泥板，挡泥板伸入液位以下200mm～500mm，将贮泥池顶部分隔为两个区域，排泥管出泥口设于其中一个区域的顶部，另一个区域的顶部设置有溢流管；排泥时沉淀池顶部的上清液溢流至非曝气池，经处理后达标排放；设置挡泥板可避免排泥与上清液混合造成污泥溢流。

进一步地，所述的全自动运行控制系统对气动泥水循环装置、气动排泥装置及气动间歇搅拌装置发出控制指令，使一站式农村分散污水处理设备以小时为单位周期性自动运行，运行周期和时长可实时调整，设备池体材质可采用玻璃钢、碳钢和PE中的一种，设备的进水方式采用重力自流，直接与污水管网连接，无需配套建设调节池等任何附属构筑物、建筑物，也无需任何其他配套设备的采购与安装，即可将污水处理达标。

一种一站式农村分散污水处理设备的处理方法，其步骤为：

步骤一：污水首先进入进水预处理装置，截留去除垃圾等漂浮物后进入多重逆循环泥膜耦合生化反应系统中；

步骤二：在多重逆循环泥膜耦合生化反应系统中，污水依次流经非曝气池和曝气池，并且通过气动泥水循环装置和全自动运行控制系统的控制，在非曝气池内的分格之间、曝气池与非曝气池之间、沉淀池与非曝气池之间进行多重逆循环；多重逆循环的作用，一方面使非曝气池内的活性污泥呈悬浮状态，以水力搅拌取代机械搅拌，达到活性污泥在整个反应系统中有效流通且使整个反应系统内保持有效污泥浓度的目的；另一方面使曝气池中富含硝态氮的泥水混合液与原污水汇合，利用非曝气池内呈泥膜耦合强化态的反硝化菌实现生物脱氮的目的；再一方面使富含聚磷菌的活性污泥实现厌氧和好氧状态交替，达到生物除磷的目的；

步骤三：非曝气池第一个分格为下向流，最后一个分格为上向流；污水依次流经非曝气池的下向流和上向流交替的数个分格后，进入曝气池；非曝气池的前2/3分格内呈缺氧和好氧交替状态，后续剩余分格内呈厌氧态；上向流分格中悬浮污泥浓度自下而上逐渐降低，随水质水量变化而变化，通过气动间歇搅拌装置调控污泥浓度梯度，进而达到调控整个反应系统内的污泥浓度的目的，确保污水处理效果稳定；下向流分格中设置悬挂式填料，增加了系统内固定微生物量，而且填料在水流带动下呈摇摆状，不断自动更新生物膜、保持微生物活性，从而强化了反硝化脱氮功能；

步骤四：曝气池分为串联的两格，第一分格为下向流，最后一个分格为上向流；曝气池内的悬浮球填料，在单边曝气形成的负压作用下，随水流和气流不停地上下翻滚呈波轮循环态，一方面使气液固三相充分接触，提高了传质效率，另一方面使填料不断受到冲刷，既防止球内积泥，又促进老化生物膜脱落更新；再一方面，还延长了实际水力停留时间，提高了容积效率和处理效果；

步骤五：沉淀池对来自曝气池的出水进行泥水分离，一部分污泥逆循环至非曝气池，一部分污泥通过气动排泥装置周期性自动排入贮泥池；排泥周期1～2次/日，排泥时长10～20s/ 次；出水通过集水导流管进入消毒池；

步骤六：消毒池采用缓释氯片消毒方式对沉淀池出水进行杀毒灭菌；氯片消毒器设置于集水导流管出口处，与进水充分混合，接触停留时间不少于30min；消毒池内推流的流态使得SS(悬浮物)进一步降低，出水可达标排放或回用；定期使用移动式气动清淤装置去除池底沉积物，周期1～3个月；

步骤七：贮泥池存储沉淀池排出的剩余污泥，存储能力不少于30天，定期将污泥清掏外运，从根本上实现总磷的去除。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明采用一站式工艺设计，设备高度集成了将污水处理达到地方农污排放标准和回用标准的全处理流程，具备一座污水处理站的完整功能，无需调节池、贮泥池、消毒池、设备间等任何附属构筑物、建筑物的施工建设，也无需格栅、水泵等其他配套设备的采购安装，设备安装简单，大大降低了污水站的占地面积、施工成本和建设周期；另外，本发明采用分布式处理模式，既可多户联用，也可单户使用，能够有效降低污水管网的建设投资；此外，本发明融合了多重逆循环泥膜耦合技术、波轮循环曝气技术、气动循环技术、气动排泥技术和气动搅拌技术，在强化了污水处理的生物脱氮除磷功能的同时，提高了有机物和氨氮的处理效果，而且仅靠气动力实现污泥悬浮、泥水循环、剩余污泥外排，省去了机械搅拌设备和循环泵，能耗降低80％以上；再者，本发明设备全自动运行，日常无需人工干预，有效降低了人工运行成本，还有效解决了农村技术力量薄弱运维难的问题。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为本发明的展开平面图；

图3为本发明的设备电控箱内部结构组成图。

图中：1、非曝气池；101、第一非曝气池；102、第二非曝气池；103、第三非曝气池；104、第四非曝气池；105、第五非曝气池；106、第六非曝气池；2、曝气池；201、第一曝气池；202、第二曝气池；3、沉淀池；4、消毒池；5、贮泥池；6、进水管；7、箱式孔板格栅； 8、底部方形过水孔洞；81、第一底部方形过水孔洞；82、第二底部方形过水孔洞；83、第三底部方形过水孔洞；84、第四底部方形过水孔洞；9、顶部方形过水孔洞；91、第一顶部方形过水孔洞；92、第二顶部方形过水孔洞；93、第三顶部方形过水孔洞；94、第四顶部方形过水孔洞；10、气动泥水循环装置；11、全自动运行控制系统；12、悬挂式填料；13、气动间歇搅拌装置；14、悬浮球填料；15、波轮循环曝气装置；151、第一波轮循环曝气装置；152、第二波轮循环曝气装置；16、布水导流筒；17、泥斗；18、气动排泥装置；19、挡泥板；20、溢流管；21、集水导流管；22、氯片消毒器；23、出水管；24、曝气气泵；25、动力气泵； 26、移动式气动清淤装置；27、设备电控箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1

从图1-3可以看出，本实施例的一种一站式农村分散污水处理设备，包括进水预处理装置、多重逆循环泥膜耦合生化反应系统、沉淀池3、消毒池4、贮泥池5及设备电控箱27，多重逆循环泥膜耦合生化反应系统包括非曝气池1和曝气池2，以及气动泥水循环装置10、波轮循环曝气装置15和气动间歇搅拌装置13，非曝气池1和曝气池2、沉淀池3、消毒池4、贮泥池5共同拼接组成圆筒状，设备电控箱27内设置有全自动运行控制系统11、曝气气泵 24、动力气泵25、移动式气动清淤装置26。

进水预处理装置包括进水管6、箱式孔板格栅7及格栅限位支架；格栅限位支架用于支撑箱式孔板格栅7，进水管6的来水端连接污水管网，出水端与箱式孔板格栅7的预制进水孔贴合，箱式孔板格栅7顶部设提升杆或提升链，用于定期取出格栅，清理箱内栅渣；格栅孔径3～10mm。

非曝气池1被数块隔板分隔为串联的多个分格，分格数为不少于4的偶数；单数格内呈下向流，双数格内呈上向流，下向流分格内设悬挂式填料12，呈泥膜耦合态，填充率20％～50％；上向流分格内为活性污泥完全混合态；数块隔板依次在底部和顶部分别设有底部方形过水孔洞8和顶部方形过水孔洞9，相邻隔板的孔洞位置在平面上呈对角线关系，在竖向上呈上下交替关系，孔洞为正方形或矩形，长和宽均不小于80mm；

曝气池2被隔板分隔为串联的2格，池内设悬浮球填料14和波轮循环曝气装置15，呈泥膜耦合态，填充率5％～20％；波轮循环曝气装置15包括曝气气泵24和曝气器，曝气器为纳米微孔曝气管或盘式微孔曝气器，曝气器设置于每格曝气池2单侧底部，填料随水流和气流不停地上下翻滚，一方面气液固三相充分接触，提高传质效率，另一方面时刻冲刷填料更新生物膜，保持生物膜活性；

气动泥水循环装置10包括泥水管路、空气管路和两套并联的空气分配阀组，利用气提原理实现泥水在非曝气池1、曝气池2和沉淀池3之间多重逆循环；多重逆循环包括在非曝气池1内分格之间的泥水混合液逆循环、曝气池2与非曝气池1之间的硝化液逆循环、在沉淀池3与非曝气池1之间的污泥逆循环，用于实现高效地生物脱氮除磷；空气管路一端连接泥水管路的入口，另一端依次连接空气分配阀组和动力气泵25；空气分配阀组包括分配器、手动阀及电磁阀，分配器的进气管依次连接电磁阀和动力气泵25，出气管连接3根并联的空气管路，每根空气管上设手动阀，手动阀用于调节循环流量；电磁阀由全自动运行控制系统11 控制切换循环策略，应对水质水量的季节性变化；

气动间歇搅拌装置13，包括空气管路和空气分配阀组，空气管路一端安装于非曝气池1 内所有上向流分格底部，端头设五通接头，另一端连接空气分配器阀组，由全自动运行控制系统11控制周期性运行，用于调控非曝气池1内污泥浓度，五通接头的功能为提高搅拌均匀性，缩短搅拌时间，降低空气对缺氧和厌氧环境的影响。

沉淀池3包括布水导流筒16、泥斗17、集水导流管21及气动排泥装置18；

布水导流筒16设置于沉淀池3一端，曝气池2出水从布水导流筒16顶部流入，从底部流出进入沉淀池3；

集水导流管21设置于沉淀池3中远离布水导流筒16的另一端，集水导流管21进水端设喇叭状集水口和排气管，出水端接至消毒池4底部，沉淀池3出水自上而下经过集水导流管 21进入消毒池4；

气动排泥装置18包括排泥管和空气管路；排泥管的一端设置于泥斗17底部，端头设五通接头，另一端设置于贮泥池5顶部液面以上；气管一端依次连接电磁阀和动力气泵25，另一端连接排泥管距离五通接头100mm～300mm处，连接角度采用90°或斜向上45°中的一种，五通接头的功能为提高吸泥范围和污泥浓度，缩短排泥时间，避免抽吸局部清水。

消毒池4的进水口位于一端的池底，出水口位于消毒池4另一端池顶；进水口处设氯片消毒器22；氯片消毒器22包括缓释氯片、塑料球笼及挂绳，消毒池4外侧设置有出水管23。

移动式气动清淤装置26包括手动阀、空气软管、吸泥软管及负压吸泥头；整套装置盘卷收纳于设备电控箱27中，使用方便灵活，用于定期抽吸清除消毒池4底部的淤泥，也可取代水泵用于设备放空；负压吸泥头由异径三通、弯头和管道构成h状；空气软管一端依次与手动阀和动力气泵25连接，另一端与负压吸泥头连接；吸泥软管与负压吸泥头连接，将淤泥排至贮泥池5。

气动泥水循环装置10、气动间歇搅拌装置13、气动排泥装置18及移动式气动清淤装置 26均连接至同一台动力气泵25。

贮泥池5顶部设挡泥板19，挡泥板19伸入液位以下200mm～500mm，将贮泥池5顶部分隔为两个区域，排泥管出泥口设于其中一个区域的顶部，另一个区域的顶部设置有溢流管20；排泥时沉淀池3顶部的上清液溢流至非曝气池1，经处理后达标排放；设置挡泥板19可避免排泥与上清液混合造成污泥溢流。

全自动运行控制系统11对气动泥水循环装置10、气动排泥装置18及气动间歇搅拌装置 13发出控制指令，使一站式农村分散污水处理设备以小时为单位周期性自动运行，运行周期和时长可实时调整，设备池体材质可采用玻璃钢、碳钢和PE中的一种，设备的进水方式采用重力自流，直接与污水管网连接，无需配套建设调节池等任何附属构筑物、建筑物，也无需任何其他配套设备的采购与安装，即可将污水处理达标。

一种一站式农村分散污水处理设备的处理方法，其步骤为：

步骤一：污水首先进入进水预处理装置，截留去除垃圾等漂浮物后进入多重逆循环泥膜耦合生化反应系统中；

步骤二：在多重逆循环泥膜耦合生化反应系统中，污水依次流经非曝气池1和曝气池2，并且通过气动泥水循环装置10和全自动运行控制系统11的控制，在非曝气池1内的分格之间、曝气池2与非曝气池1之间、沉淀池3与非曝气池1之间进行多重逆循环；多重逆循环的作用，一方面使非曝气池1内的活性污泥呈悬浮状态，以水力搅拌取代机械搅拌，达到活性污泥在整个反应系统中有效流通且使整个反应系统内保持有效污泥浓度的目的；另一方面使曝气池2中富含硝态氮的泥水混合液与原污水汇合，利用非曝气池1内呈泥膜耦合强化态的反硝化菌实现生物脱氮的目的；再一方面使富含聚磷菌的活性污泥实现厌氧和好氧状态交替，达到生物除磷的目的；

步骤三：非曝气池1第一个分格为下向流，最后一个分格为上向流；污水依次流经非曝气池1的下向流和上向流交替的数个分格后，进入曝气池2；非曝气池1的前2/3分格内呈缺氧和好氧交替状态，后续剩余分格内呈厌氧态；上向流分格中悬浮污泥浓度自下而上逐渐降低，随水质水量变化而变化，通过气动间歇搅拌装置13调控污泥浓度梯度，进而达到调控整个反应系统内的污泥浓度的目的，确保污水处理效果稳定；下向流分格中设置悬挂式填料12，增加了系统内固定微生物量，而且填料在水流带动下呈摇摆状，不断自动更新生物膜、保持微生物活性，从而强化了反硝化脱氮功能；

步骤四：曝气池2分为串联的两格，第一分格为下向流，最后一个分格为上向流；曝气池2内的悬浮球填料14，在单边曝气形成的负压作用下，随水流和气流不停地上下翻滚呈波轮循环态，一方面使气液固三相充分接触，提高了传质效率，另一方面使填料不断受到冲刷，既防止球内积泥，又促进老化生物膜脱落更新；再一方面，还延长了实际水力停留时间，提高了容积效率和处理效果；

步骤五：沉淀池3对来自曝气池2的出水进行泥水分离，一部分污泥逆循环至非曝气池 1，一部分污泥通过气动排泥装置18周期性自动排入贮泥池5；排泥周期1～2次/日，排泥时长10～20s/次；出水通过集水导流管21进入消毒池4；

步骤六：消毒池4采用缓释氯片消毒方式对沉淀池3出水进行杀毒灭菌；氯片消毒器22 设置于集水导流管21出口处，与进水充分混合，接触停留时间不少于30min；消毒池4内推流的流态使得SS(悬浮物)进一步降低，出水可达标排放或回用；定期使用移动式气动清淤装置26去除池底沉积物，周期1～3个月；

步骤七：贮泥池5存储沉淀池3排出的剩余污泥，存储能力不少于30天，定期将污泥清掏外运，从根本上实现总磷的去除。

以图1-2为例，图中非曝气池1被隔板分割为六格，分别为第一非曝气池101、第二非曝气池102、第三非曝气池103、第四非曝气池104、第五非曝气池105、第六非曝气池106；

曝气池2被隔板分隔为串联的2格，分别为第一曝气池201、第二曝气池202；

波轮循环曝气装置15设有两组，分别为第一波轮循环曝气装置151、第二波轮循环曝气装置152；

第一波轮循环曝气装置151置于第一曝气池201内，第二波轮循环曝气装置152置于第二曝气池202内。

一种一站式农村分散污水处理设备依次连接第一非曝气池101、第二非曝气池102、第三非曝气池103、第四非曝气池104、第五非曝气池105、第六非曝气池106、第一曝气池201、第二曝气池202、沉淀池3、消毒池4和贮泥池5，

污水通过进水管6进入箱式孔板格栅7，格栅孔径5mm，截留垃圾等漂浮物后进入第一非曝气池101；

第一非曝气池101与第二非曝气池102之间开设第一底部方形过水孔洞81；

第三非曝气池103与第四非曝气池104之间开设第二底部方形过水孔洞82；

第五非曝气池105与第六非曝气池106之间开设第三底部方形过水孔洞83；

第一曝气池201与第二曝气池202之间开设第四底部方形过水孔洞84；

第二非曝气池102与第三非曝气池103之间开设第一顶部方形过水孔洞91；

第四非曝气池104与第五非曝气池105之间开设第二顶部方形过水孔洞92；

第六非曝气池106与第一曝气池201之间开设有第三顶部方形过水孔洞93；

第二曝气池202与沉淀池3之间开设有第四顶部方形过水孔洞94；

污水依次流经第一非曝气池101、第二非曝气池102、第三非曝气池103、第四非曝气池 104、第五非曝气池105、第六非曝气池106和第一曝气池201、第二曝气池202，通过气动泥水循环装置10和全自动运行控制系统11的控制，在第三非曝气池103和第一非曝气池101 之间、曝气池2与非曝气池1之间、沉淀池3与非曝气池1之间进行多重逆循环；多重逆循环的作用，一方面使非曝气池1内的活性污泥呈悬浮状态，以水力搅拌取代机械搅拌，达到活性污泥在整个反应系统中有效流通且使整个反应系统内保持有效污泥浓度的目的；另一方面使曝气池2中富含硝态氮的泥水混合液与原污水汇合，利用非曝气池内呈泥膜耦合强化态的反硝化菌实现生物脱氮的目的；再一方面使富含聚磷菌的活性污泥实现厌氧和好氧状态交替，达到生物除磷的目的；

第一非曝气池101、第二非曝气池102、第四非曝气池104内部呈缺氧态，功能为反硝化脱氮；第三非曝气池103、内部呈好氧态，功能为消除硝态氮泥水混合液逆循环携带来的溶解氧对其前端和后端分格反硝化功能的抑制；第五非曝气池105、第六非曝气池106、内部呈严格厌氧态，功能为聚磷菌过量释磷，为生物除磷提供前提保障；

第一非曝气池101、第三非曝气池103、第五非曝气池105为下向流，内部设置悬挂式填料12，增加了系统内固定微生物量，而且填料在水流带动下呈摇摆状，不断自动更新生物膜、保持微生物活性，从而强化了反硝化脱氮功能。

第二非曝气池102、第四非曝气池104、第六非曝气池106为上向流，分格内悬浮污泥浓度自下而上逐渐降低，随水质水量变化而变化，通过气动间歇搅拌装置13调控污泥浓度梯度，进而达到调控整个反应系统内的污泥浓度的目的，确保污水处理效果稳定；

第一曝气池201为下向流、第二曝气池202为上向流曝气池2内的悬浮球填料14，在波轮循环曝气装置15形成的单测负压作用下，随水流和气流不停地上下翻滚呈波轮循环态，一方面使气液固三相充分接触，提高了传质效率，另一方面使填料不断受到冲刷，既防止球内积泥，又促进老化生物膜脱落更新；再一方面，还延长了实际水力停留时间，提高了容积效率和处理效果；

曝气池2出水从布水导流筒16顶部自上而下流入沉淀池，进行泥水分离；泥斗17内存积的污泥，一部分通过气动泥水循环装置10输送非曝气池分格1-3，一部分通过气动排泥装置18排入贮泥池5；排泥周期1～2次/日，排泥时长10～20s/次；

贮泥池5顶部设挡泥板19，目的是避免排泥与上清液混合造成污泥溢流；挡泥板19伸入液位以下500mm，将贮泥池5顶部分隔为两个区域，污泥排至其中一个区域的顶部，溢流管20设于另一个区域的顶部；排泥时沉淀池顶部的上清液溢流至非曝气池1-3，经处理后达标排放；贮泥池的污泥存储能力60天，定期将污泥清掏外运，从根本上实现总磷的去除。

沉淀池3出水通过集水导流管21进入消毒池4底部；集水导流管出水口处设置氯片消毒器22，使缓释氯片释放的有效氯与进水充分混合，接触停留时间30min；消毒池内推流式的流态使得SS(悬浮物)进一步降低，达标出水通过出水管23排放至受纳水体，也可回用。

全自动运行控制系统11对气动泥水循环装置10、气动排泥装置18及气动间歇搅拌装置 13发出控制指令，使所述一站式农村分散污水处理设备以小时为单位周期性自动运行，运行周期和时长可实时调整。

本发明采用一站式工艺设计，设备高度集成了将污水处理达到地方农污排放标准和回用标准的全处理流程，具备一座污水处理站的完整功能，无需调节池、贮泥池、消毒池、设备间等任何附属构筑物、建筑物的施工建设，也无需格栅、水泵等其他配套设备的采购安装，设备安装简单，大大降低了污水站的占地面积、施工成本和建设周期；另外，本发明采用分布式处理模式，既可多户联用，也可单户使用，能够有效降低污水管网的建设投资；此外，本发明融合了多重逆循环泥膜耦合技术、波轮循环曝气技术、气动循环技术、气动排泥技术和气动搅拌技术，在强化了污水处理的生物脱氮除磷功能的同时，提高了有机物和氨氮的处理效果，而且仅靠气动力实现污泥悬浮、泥水循环、剩余污泥外排，省去了机械搅拌设备和循环泵，能耗降低80％以上；再者，本发明设备全自动运行，日常无需人工干预，有效降低了人工运行成本，还有效解决了农村技术力量薄弱运维难的问题。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种一站式农村分散污水处理设备，包括进水预处理装置、多重逆循环泥膜耦合生化反应系统、沉淀池(3)、消毒池(4)、贮泥池(5)及设备电控箱(27)，其特征在于：所述的多重逆循环泥膜耦合生化反应系统包括非曝气池(1)和曝气池(2)，以及气动泥水循环装置(10)、波轮循环曝气装置(15)和气动间歇搅拌装置(13)，非曝气池(1)和曝气池(2)、沉淀池(3)、消毒池(4)、贮泥池(5)共同拼接组成圆筒状，设备电控箱(27)内设置有全自动运行控制系统(11)、曝气气泵(24)、动力气泵(25)、移动式气动清淤装置(26)；

所述的非曝气池(1)被数块隔板分隔为串联的多个分格，分格数为不少于4的偶数；单数格内呈下向流，双数格内呈上向流，下向流分格内设悬挂式填料(12)，呈泥膜耦合态，填充率20％～50％；上向流分格内为活性污泥完全混合态；数块隔板依次在底部和顶部分别设有底部方形过水孔洞(8)和顶部方形过水孔洞(9)，相邻隔板的孔洞位置在平面上呈对角线关系，在竖向上呈上下交替关系，孔洞为正方形或矩形，长和宽均不小于80mm；非曝气池(1)的前2/3分格内呈缺氧和好氧交替状态，后续剩余分格内呈厌氧态；

所述的曝气池(2)被隔板分隔为串联的2格，池内设悬浮球填料(14)和波轮循环曝气装置(15)，呈泥膜耦合态，填充率5％～20％；所述的波轮循环曝气装置(15)包括曝气气泵(24)和曝气器，曝气器为纳米微孔曝气管或盘式微孔曝气器，曝气器设置于每格曝气池(2)单侧底部；所述的气动泥水循环装置(10)包括泥水管路、空气管路和两套并联的空气分配阀组，利用气提原理实现泥水在非曝气池(1)、曝气池(2)和沉淀池(3)之间多重逆循环；所述的多重逆循环包括在非曝气池(1)内分格之间的泥水混合液逆循环、曝气池(2)与非曝气池(1)之间的硝化液逆循环、在沉淀池(3)与非曝气池(1)之间的污泥逆循环，用于实现高效地生物脱氮除磷；所述的空气管路一端连接泥水管路的入口，另一端依次连接空气分配阀组和动力气泵(25)；所述的空气分配阀组包括分配器、手动阀及电磁阀，分配器的进气管依次连接电磁阀和动力气泵(25)，出气管连接3根并联的空气管路，每根空气管上设手动阀，手动阀用于调节循环流量；所述的电磁阀由全自动运行控制系统(11)控制切换循环策略；所述的气动间歇搅拌装置(13)，包括空气管路和空气分配阀组，空气管路一端安装于非曝气池(1)内所有上向流分格底部，端头设五通接头，另一端连接空气分配器阀组，由全自动运行控制系统(11)控制周期性运行，用于调控非曝气池(1)内污泥浓度。

2.根据权利要求1所述的一种一站式农村分散污水处理设备，其特征在于：所述的进水预处理装置包括进水管(6)、箱式孔板格栅(7)及格栅限位支架；箱式孔板格栅(7)顶部设提升杆或提升链，用于定期取出格栅，清理箱内栅渣；格栅孔径3～10mm。

3.根据权利要求1所述的一种一站式农村分散污水处理设备，其特征在于：所述的沉淀池(3)包括布水导流筒(16)、泥斗(17)、集水导流管(21)及气动排泥装置(18)；

所述的布水导流筒(16)设置于沉淀池(3)一端，曝气池(2)出水从布水导流筒(16)顶部流入，从底部流出进入沉淀池(3)；

所述的集水导流管(21)设置于沉淀池(3)中远离布水导流筒(16)的另一端，集水导流管(21)进水端设喇叭状集水口和排气管，出水端接至消毒池(4)底部，沉淀池(3)出水自上而下经过集水导流管(21)进入消毒池(4)；

所述的气动排泥装置(18)包括排泥管和空气管路；排泥管的一端设置于泥斗(17)底部，端头设五通接头，另一端设置于贮泥池(5)顶部液面以上；气管一端依次连接电磁阀和动力气泵(25)，另一端连接排泥管距离五通接头100mm～300mm处，连接角度采用90°或斜向上45°中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种一站式农村分散污水处理设备，其特征在于：所述的消毒池(4)的进水口位于一端的池底，出水口位于消毒池(4)另一端池顶；进水口处设氯片消毒器(22)；氯片消毒器(22)包括缓释氯片、塑料球笼及挂绳，消毒池(4)外侧设置有出水管(23)。

5.根据权利要求1所述的一种一站式农村分散污水处理设备，其特征在于：所述的移动式气动清淤装置(26)包括手动阀、空气软管、吸泥软管及负压吸泥头；整套装置盘卷收纳于设备电控箱(27)中，用于定期抽吸清除消毒池(4)底部的淤泥，也可取代水泵用于设备放空；负压吸泥头由异径三通、弯头和管道构成h状；空气软管一端依次与手动阀和动力气泵(25)连接，另一端与负压吸泥头连接；吸泥软管与负压吸泥头连接，将淤泥排至贮泥池(5)。

6.根据权利要求1所述的一种一站式农村分散污水处理设备，其特征在于：所述的气动泥水循环装置(10)、气动间歇搅拌装置(13)、气动排泥装置(18)及移动式气动清淤装置(26)均连接至同一台动力气泵(25)。

7.根据权利要求3所述的一种一站式农村分散污水处理设备，其特征在于：所述的贮泥池(5)顶部设挡泥板(19)，挡泥板(19)伸入液位以下200mm～500mm，将贮泥池(5)顶部分隔为两个区域，排泥管出泥口设于其中一个区域的顶部，另一个区域的顶部设置有溢流管(20)；排泥时沉淀池(3)顶部的上清液溢流至非曝气池(1)，经处理后达标排放；设置挡泥板(19)可避免排泥与上清液混合造成污泥溢流。

8.根据权利要求1所述的一种一站式农村分散污水处理设备，其特征在于：所述的全自动运行控制系统(11)对气动泥水循环装置(10)、气动排泥装置(18)及气动间歇搅拌装置(13)发出控制指令，使一站式农村分散污水处理设备以小时为单位周期性自动运行，运行周期和时长可实时调整，设备池体材质可采用玻璃钢、碳钢和PE中的一种，设备的进水方式采用重力自流，直接与污水管网连接，无需配套建设调节池等任何附属构筑物、建筑物，也无需任何其他配套设备的采购与安装，即可将污水处理达标。

9.根据权利要求4所述的一种一站式农村分散污水处理设备的处理方法，其特征在于：其步骤为：

步骤一：污水首先进入进水预处理装置，截留去除垃圾等漂浮物后进入多重逆循环泥膜耦合生化反应系统中；

步骤二：在多重逆循环泥膜耦合生化反应系统中，污水依次流经非曝气池(1)和曝气池(2)，并且通过气动泥水循环装置(10)和全自动运行控制系统(11)的控制，在非曝气池(1)内的分格之间、曝气池(2)与非曝气池(1)之间、沉淀池(3)与非曝气池(1)之间进行多重逆循环；多重逆循环的作用，一方面使非曝气池(1)内的活性污泥呈悬浮状态，以水力搅拌取代机械搅拌，达到活性污泥在整个反应系统中有效流通且使整个反应系统内保持有效污泥浓度的目的；另一方面使曝气池(2)中富含硝态氮的泥水混合液与原污水汇合，利用非曝气池(1)内呈泥膜耦合强化态的反硝化菌实现生物脱氮的目的；再一方面使富含聚磷菌的活性污泥实现厌氧和好氧状态交替，达到生物除磷的目的；

步骤三：非曝气池(1)第一个分格为下向流，最后一个分格为上向流；污水依次流经非曝气池(1)的下向流和上向流交替的数个分格后，进入曝气池(2)；非曝气池(1)的前2/3分格内呈缺氧和好氧交替状态，后续剩余分格内呈厌氧态；上向流分格中悬浮污泥浓度自下而上逐渐降低，随水质水量变化而变化，通过气动间歇搅拌装置(13)调控污泥浓度梯度，进而达到调控整个反应系统内的污泥浓度的目的，确保污水处理效果稳定；下向流分格中设置悬挂式填料(12)，增加了系统内固定微生物量，而且填料在水流带动下呈摇摆状，不断自动更新生物膜、保持微生物活性，从而强化了反硝化脱氮功能；

步骤四：曝气池(2)分为串联的两格，第一分格为下向流，最后一个分格为上向流；曝气池(2)内的悬浮球填料(14)，在单边曝气形成的负压作用下，随水流和气流不停地上下翻滚呈波轮循环态，一方面使气液固三相充分接触，提高了传质效率，另一方面使填料不断受到冲刷，既防止球内积泥，又促进老化生物膜脱落更新；再一方面，还延长了实际水力停留时间，提高了容积效率和处理效果；

步骤五：沉淀池(3)对来自曝气池(2)的出水进行泥水分离，一部分污泥逆循环至非曝气池(1)，一部分污泥通过气动排泥装置(18)周期性自动排入贮泥池(5)；排泥周期1～2次/日，排泥时长10～20s/次；出水通过集水导流管(21)进入消毒池(4)；

步骤六：消毒池(4)采用缓释氯片消毒方式对沉淀池(3)出水进行杀毒灭菌；氯片消毒器(22)设置于集水导流管(21)出口处，与进水充分混合，接触停留时间不少于30min；消毒池(4)内推流的流态使得SS(悬浮物)进一步降低，出水可达标排放或回用；定期使用移动式气动清淤装置(26)去除池底沉积物，周期1～3个月；

步骤七：贮泥池(5)存储沉淀池(3)排出的剩余污泥，存储能力不少于30天，定期将污泥清掏外运，从根本上实现总磷的去除。