CN115490330B - 一种多功能模块化农村生活污水处理设备及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能模块化农村生活污水处理设备及处理方法，包括用于将污泥与污水分离的叠螺机，用于接收分离后的污水的调节池，以及用于对调节池内污水进行净化分解处理的处理装置，调节池内污水通过提升泵输送至处理装置的进口端；所述处理装置包括顺次设置的厌氧处理模块、好氧处理模块以及异养硝化‑好氧反硝化模块，在各处理模块内均设有生物巢，厌氧处理模块和异养硝化‑好氧反硝化模块内的不处于同一排的生物巢之间均通过隔板分隔；本发明模块化设计的处理装置，可根据水质处理需求灵活选取，灵活程度高，投入成本低，利用隔板实现微生物的相分离，提高处理效果。

Description

一种多功能模块化农村生活污水处理设备及处理方法

技术领域

本发明涉及生活污水处理技术领域，具体涉及一种多功能模块化农村生活污水处理设备及处理方法。

背景技术

农业农村中的水污染主要跟农业面源污染导致的地表径流污染和生活源导致的沟、渠、塘黑臭水体污染有关。农业源水污染物主要来自农业生产过程中流失的农药、化肥、处置不当的畜禽粪便以及不科学的水产养殖，这些污染物进入水体后产生的化学需氧量为1067.13万吨，总氮为141.49万吨，总磷为21.20万吨，分别占全国排放量的49.8%、46.5%、67.2%。生活源水污染主要是人、畜产生的黑水和灰水造成的。

目前农村污水处理模式可分为集中处理和分散处理。集中处理的项目包括污水处理站和大型人工湿地，其中污水处理站采用的工艺多借鉴市政污水处理工艺（包括传统活性污泥法、A/O法、氧化沟和A2/O、生物接触氧化和MBR法等）。这种处理模式适合在村镇结合部开展，处理的规模可在100～5000 m3/d之间；但对绝大多数自然村而言，它们远离规模较大的城镇，居民比较分散，产生的水质波动较大，污水不便收集，生活污水总量小于100 m3/d，更适合采用较为分散的处理方式。

目前常见的农村污水分散处理技术为小型人工湿地、土地处理、稳定塘、净化沼气池和其他小型污水处理装置等。由于运行条件可控性较差，前几种技术在实际运行中存在很大的局限性，相比之下，小型一体化污水处理装备，由于占地少、构筑物少、成本低、建设周期短、可操作性强、便于拆解，非常适合农村污水分散处理，成了农村污水处理的主流技术。

现有一体化污水处理设备的技术种类较多，却未能根据分散型污水的特点、当地经济发展水平开展有针对性的设计与制造，具体表现为：（一）大多数装备只是对常规污水处理工艺进行缩放，虽然结构紧凑、集成化程度高，但出现“高配低运行”的现象，例如有些装备将高效的A2/O与MBR技术结合在一起，却因运维资金不足、管护人员不专业长时间低效运行或停转；（二）装备的设计没有考虑到气温或水温的季节性变化或日变化，一旦装备内的水温偏低（如<15℃时）或波动，微生物的活性就会受到影响，导致装备的水处理效能降低；（三）污水没有做到分类收集、分质处理，黑水、灰水等混合加剧了污水处理的难度；（四）智能化程度普遍偏低，考虑到农村很难留住专业化的管护人员，需要在装备中安装性能稳定的自控系统和云平台，实现设备远程运维。

发明内容

技术目的：针对现有农村生活污水处理方面存在的不足，本发明公开了一种能够装备成本低，运行环境稳定，能够对生活污水进行有效分离净化处理的多功能模块化农村生活污水处理设备及处理方法。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种多功能模块化农村生活污水处理设备，包括用于将污泥与污水分离的叠螺机，用于接收分离后的污水的调节池，以及用于对调节池内污水进行净化处理的处理装置，调节池内污水通过提升泵输送至处理装置的进口端；所述处理装置包括顺次设置的厌氧处理模块、好氧处理模块以及异养硝化-好氧反硝化模块，在厌氧处理模块、好氧处理模块以及异养硝化-好氧反硝化模块内均沿污水流动方向设置生物巢，生物巢带有与当前污水处理阶段相对应的微生物菌群，厌氧处理模块和异养硝化-好氧反硝化模块内的不处于同一排的生物巢之间均通过隔板分隔。

优选地，本发明的生物巢包括芯材以及螺旋缠绕在芯材上的超细纤维填料，生物巢通过芯材竖直设置在对应的处理模块中，每束填料由超细纤维经包覆特氟龙管的双股钛丝绞缠而成，超细纤维填料的直径介于100-150mm，螺距介于10-30mm，螺纹长度介于1000-1200mm。

优选地，本发明的厌氧处理模块、好氧处理模块以及异养硝化-好氧反硝化模块均包括相应的处理池，依次为厌氧处理池、好氧处理池和异养硝化-好氧反硝化池，每个处理池上方均设有与池体通过密封条配合连接的盖板，在盖板上设有排气方向由内向外的单向排气孔；在处理池的外周包裹有聚氨酯保温材料，并在聚氨酯保温材料与池壁之间设有用于进行热损失补偿的低温发热电缆，低温发热电缆的通断由带有温度检测的控制箱控制。

优选地，本发明在厌氧处理池内，沿污水流动方向设有若干用于进行厌氧处理池分隔的第一隔板，在厌氧处理池的池壁上设有用于第一隔板滑动装入的卡槽，第一隔板将厌氧处理池内部空间分隔成若干独立的厌氧处理腔室，在每个厌氧处理腔室内，生物巢沿厌氧处理腔室的宽度方向等间距排布，相邻的生物巢之间间距为120-170mm；沿污水流动方向，相邻的厌氧处理腔室之间交替设有位于上部的溢流孔和位于下部的导流孔，厌氧处理腔室之间通过溢流孔、导流孔相互导通，位于最前端的厌氧处理腔室与厌氧处理池上的进水口连通，最后端的厌氧处理腔室通过出水口与好氧处理池连通；污水在厌氧处理模块内沿折线型流经生物巢。

优选地，本发明沿污水流动方向，位于最前方的第一个厌氧处理腔室下部设有用于对进入的污水进行预热的加热棒以及用于检测温度的温度传感器，温度传感器与厌氧处理池外部的动力箱电连接，通过动力箱向加热棒提供电能，污水从进水口流入第一个厌氧处理腔室，经过加热棒的加热后，污水从第一个厌氧处理腔室和第二个厌氧处理腔室之间的溢流孔流入第二个厌氧处理腔室。

优选地，本发明的好氧处理模块包括位于好氧处理池中部的曝气区以及位于曝气区前后两侧的填料布设区，生物巢设置在填料布设区内，在曝气区内设有曝气系统，曝气系统的数量为两组，对称设置在好氧处理池内，在好氧处理池的池体内围绕填料布设区形成相互对称的环流；好氧处理池上设置用于污水进出的第二进水口和第二出水口。

优选地，本发明的异养硝化-好氧反硝化池内设有第二隔板，第二隔板将异养硝化-好氧反硝化池分隔成若干异养硝化-好氧反硝化腔室，生物巢设置在异养硝化-好氧反硝化腔室内，异养硝化-好氧反硝化腔室之间通过交替设置的位于异养硝化-好氧反硝化腔室上部的第二溢流孔和位于异养硝化-好氧反硝化腔室下部的第二导流孔连通，在异养硝化-好氧反硝化池上设有第三进水口和第三出水口，沿污水流动方向，第三进水口与最前端的异养硝化-好氧反硝化腔室连通，第三出水口与最后端的异养硝化-好氧反硝化腔室连通；在每个异养硝化-好氧反硝化腔室的底部以及两侧均设有微米气泡发生器，微米气泡发生器的设置高度高于第二导流孔的高度。

优选地，本发明的厌氧处理池和好氧处理池上分别对应设有第一回流液进水口和第二回流液进水口，在异养硝化-好氧反硝化池上设有回流液出口，第一回流液进水口和第二回流液进水口均与回流液出口连通，异养硝化-好氧反硝化池连接水质检测设备，控制箱根据检测设备的检测结果控制处理后的污水排出、回流至厌氧处理池或者回流至好氧处理池。

本发明还提供基于上述生活污水处理设备的处理方法，包括步骤:

S01、通过叠螺机将收集的农村污水与污泥进行分离，污水进入调节池内，在调节池内进行存储；

S02、调节池内的提升泵将污水从调节池输送至厌氧处理池内，污水沿流通通道依次流经厌氧处理池内的生物巢，经过厌氧发酵、反硝化后进入好氧处理池；

S03、污水在好氧处理池内，曝气系统驱动水体形成两个对称的环流，为填料布设区内生物巢提供氧气，污水在生物巢完成除碳脱氮除磷过程，然后进入异养硝化-好氧反硝化池；

S04、位于异养硝化-好氧反硝化腔室内的微米气泡发生器形成气幕，为生物巢提供氧气，污水在异养硝化-好氧反硝化腔室内进行同步硝化/反硝化；

S05、异养硝化-好氧反硝化腔室内处理后的水质经检测设备检测合格后从异养硝化-好氧反硝化池排出，不合格，控制器根据水质情况将处理后的水质通过异养硝化-好氧反硝化池上的回流液出口回流至厌氧处理池或者好氧处理池。

优选地，本发明在步骤S05中，异养硝化-好氧反硝化池内的生物巢按照污水处理程度分成前段、中段和后段，前段部分的异养硝化-好氧反硝化腔室内的生物巢菌群为异养硝化-好氧反硝化菌，中段部分的异养硝化-好氧反硝化腔室内的生物巢菌群为自养硝化菌，后段部分异养硝化-好氧反硝化腔室内的生物巢菌群为厌氧氨氧化细菌。

有益效果：本发明所提供的一种多功能模块化农村生活污水处理设备及处理方法具有如下有益效果：

1、本发明处理装置的各个处理模块之间可以自由组合，能够根据收集的污水类型不同，选取不同组合的处理净化方式，工艺组合更加灵活，相较于小而全的一体化处理设备，灵活性更高，投入成本低。

2、本发明利用超细纤维填料构件用于微生物菌群聚集的生物巢，替代常规池体布局中A/O（缺氧/好氧）池或A/A/O（厌氧/缺氧/好氧）池，，结构更简单，空间利用效率极大提高。

3、本发明的厌氧处理模块和异养硝化-好氧反硝化模块内的不处于同一排的生物巢之间均通过隔板分隔，为微生物的相分离创造条件，使得污水在不同的处理阶段所对应的生物巢内的菌群与其生态位相匹配，微生物可以快速成长并对污水进行净化处理。

4、本发明采用螺旋绞缠在芯材上的超细纤维填料构建生物巢，螺旋状的设计，在污水流经生物巢时，由于超细纤维填料为微米级纤维，在水中易伸展，表面电位偏正、可快速截留、吸附水中的活性污泥能够更好的对污水中的活性污泥进行吸附，在水流扰动作用下，溶解氧（DO）和营养成分可扩散至生物巢内部。生物巢内的代谢产物（如氮气、挥发性脂肪酸等）可扩散到本体溶液中，不会对传质和生物活性造成影响。布设超细纤维填料有利于大量功能微生物的附着、生长，实现装备的高效处理。厌氧处理模块在厌氧环境下借助生物巢可处理高强度有机废水，通过厌氧发酵，将有机磷释放为无机磷，将大分子有机物降解为小分子有机物和二氧化碳，完成除碳过程。好氧处理模块在曝气状态下借助生物巢形成的丰富的缺氧/好氧（A/O）或厌氧/缺氧/好氧（A/A/O）环境，在功能上可以替代常规的A/O或A/A/O工艺。异养硝化-好氧反硝化模块在曝气状态下可以处理低C/N比污水，借助生物巢实现异养硝化-好氧反硝化功能。

5、本发明的处理池外部均包覆聚氨酯保温材料，可以减少处理池与外部环境之间的热量的交换，配合低温发热电缆可以在低温环境下维持处理池内部温度的稳定，保持微生物的活性。

6、本发明的厌氧处理池在第一个厌氧处理腔室内设置加热棒，并配合温度传感器实现对进入处理装置的污水温度控制，使其处于最佳的处理净化温度，利于后续通过生物巢进行处理净化的进程。

7、本发明厌氧处理池和异养硝化-好氧反硝化池对应的处理腔室之间均通过交替设置的溢流孔和导流孔连通，污水在流经时，沿折线方向流动，增加处理行程，处理效果能够得到保证。

8、本发明的曝气区设有对称设置的曝气系统，曝气系统不仅具有剪切气泡的作用，还有抽吸底部污泥的作用，保证氧气充分利用，避免池体底部出现“死区”，还可以在水体内形成相互对称的两个环流，保证多微生物菌群的氧气和营养物质供给。

9、本发明在异养硝化-好氧反硝化池上连通有用于检测处理水质的检测设备，并与控制器电连接，通过控制器可以实现达标水质的排放以及不达标的水质的回流再处理过程，实现了现场无人化值守，调控决策更快捷，降低运维成本。

10、本发明的生物巢的芯材通过位于上部的不锈钢横梁以及位于下部的挂钩进行悬挂，不锈钢横梁同时可以作为结构加强筋使用，保证各处理模块有足够的结构强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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介绍。

图1为本发明厌氧处理模块主视图；

图2为本发明厌氧处理模块立体图；

图3为本发明厌氧处理模块沿第一隔板板面方向剖视图；

图4为本发明好氧处理模块主视图；

图5为本发明好氧处理模块内部结构图；

图6为本发明异养硝化-好氧反硝化模块主视图；

图7为本发明异养硝化-好氧反硝化模块沿第二溢流孔所在板面方向剖视图；

图8为本发明异养硝化-好氧反硝化模块沿第二导流孔所在板面方向剖视图；

图9为本发明异养硝化-好氧反硝化模块立体图；

图10为本发明生物巢结构图；

其中，1-厌氧处理模块、2-好氧处理模块、3-异养硝化-好氧反硝化模块、4-生物巢、5-控制箱、6-芯材、7-超细纤维填料、8-厌氧处理池、9-好氧处理池、10-硝化处理池，11-盖板、12-单向排气孔、13-低温发热电缆、14-第一隔板、15-厌氧处理腔室、16-溢流孔、17-导流孔、18-进水口、19-出水口、20-加热棒、21-温度传感器、22-动力箱、23-曝气区、24-填料布设区、25-曝气系统、26-第二进水口、27-第二出水口、28-第二隔板、29-异养硝化-好氧反硝化腔室、30-第二溢流孔、31-第二导流孔、32-第三进水口、33-第三出水口、34-微米气泡发生器、35-第一回流液进水口、36-第二回流液进水口、37-回流液出口、38-不锈钢横梁、39-挂钩、40-固定钩、41-卡环、42-第二温度传感器。

具体实施方式

下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1-图10所示为本发明所公开的一种多功能模块化农村生活污水处理设备，用于将污泥与污水分离的叠螺机，用于接收分离后的污水的调节池，以及用于对调节池内污水进行净化处理的处理装置，调节池内污水通过提升泵输送至处理装置的进口端；所述处理装置包括顺次设置的厌氧处理模块1、好氧处理模块2以及异养硝化-好氧反硝化模块3，在厌氧处理模块1、好氧处理模块2以及异养硝化-好氧反硝化模块3内均沿污水流动方向设置生物巢4，生物巢4带有与当前污水处理阶段相对应的微生物菌群，厌氧处理模块1和异养硝化-好氧反硝化模块3内的不处于同一排的生物巢之间均通过隔板分隔。

如图10所示，本发明的生物巢4包括芯材6以及螺旋缠绕在芯材上的超细纤维填料7，生物巢4通过芯材6竖直设置在对应的处理模块中，每束填料由超细纤维经包覆特氟龙管的双股钛丝绞缠而成，超细纤维填料7的直径介于100-150mm，螺距介于10-30mm，螺纹长度介于1000-1200mm，超细纤维优选改性玄武岩纤维（MBF）；填料采用螺旋式设计，便于MBF在水中快速分散，快速吸附活性污泥，形成大尺寸的微生物聚集体；此外，螺纹间距便于生物巢与污水本体之间的传质保持通畅；生物巢沿竖向悬挂在对应的处理池内，在处理池内对应设有不锈钢横梁38，相邻不锈钢横梁38间距为270mm，芯材6的上端设置用于挂设在不锈钢横梁38上的挂钩39，在处理池的底部设有用于对芯材6下端限制的固定钩40，芯材6的下端通过卡环41与固定钩40连接，在进行生物巢4安装时，先将超细纤维填料螺旋绕制在芯材6上，将芯材6下端的卡环41与固定钩勾连，然后将挂钩39挂在不锈钢横梁38上，完成一个生物巢的安装，每根不锈钢横梁38上可以并排挂设若干生物巢，相邻间隔控制在120-170mm。

为了保证的低温环境下，仍然可以有效进行污水处理，本发明的厌氧处理模块1、好氧处理模块2以及异养硝化-好氧反硝化模块3均包括相应的处理池，依次为厌氧处理池8、好氧处理池9和异养硝化-好氧反硝化池10，每个处理池上方均设有与池体通过密封条配合连接的盖板11，在盖板11上设有排气方向由内向外的单向排气孔12；在处理池的外周包裹有聚氨酯保温材料，并在聚氨酯保温材料与池壁之间设有用于进行热损失补偿的低温发热电缆13，低温发热电缆13的通断由带有温度检测的控制箱5控制，控制箱5通过设置在对应处理池上的第二温度传感器42检测温度并反馈给控制箱5。

在一个具体的实施例中，如图1-图3所示，本发明的厌氧处理池8内，沿污水流动方向设有若干用于进行厌氧处理池8分隔的第一隔板14，在厌氧处理池8的池壁上设有用于第一隔板14滑动装入的卡槽，第一隔板14将厌氧处理池8内部空间分隔成若干独立的厌氧处理腔室15，在每个厌氧处理腔室15内，生物巢4沿厌氧处理腔室15的宽度方向等间距排布，相邻的生物巢之间间距为120-170mm；沿污水流动方向，相邻的厌氧处理腔室15之间交替设有位于上部的溢流孔16和位于下部的导流孔17，厌氧处理腔室15之间通过溢流孔16、导流孔17相互导通，位于最前端的厌氧处理腔室15与厌氧处理池8上的进水口18连通，最后端的厌氧处理腔室15通过出水口19与好氧处理池9连通；污水在厌氧处理模块1内沿折线型流经生物巢4。

沿污水流动方向，位于最前方的第一个厌氧处理腔室15下部设有用于对进入的污水进行预热的加热棒20以及用于检测温度的温度传感器21，温度传感器21与厌氧处理池8外部的动力箱22电连接，通过动力箱22向加热棒20提供电能，污水从进水口18流入第一个厌氧处理腔室15，经过加热棒20的加热后，污水从第一个厌氧处理腔室15和第二个厌氧处理腔室15之间的溢流孔16流入第二个厌氧处理腔室15。

如图6-图9所示，异养硝化-好氧反硝化池10的结构与厌氧处理池8的分隔结构相似，异养硝化-好氧反硝化池10内设有第二隔板28，第二隔板28将异养硝化-好氧反硝化池10分隔成若干异养硝化-好氧反硝化腔室29，生物巢4设置在异养硝化-好氧反硝化腔室29内，异养硝化-好氧反硝化腔室29之间通过交替设置的位于异养硝化-好氧反硝化腔室29上部的第二溢流孔30和位于异养硝化-好氧反硝化腔室29下部的第二导流孔31连通，在异养硝化-好氧反硝化池10上设有第三进水口32和第三出水口33，沿污水流动方向，第三进水口32与最前端的异养硝化-好氧反硝化腔室29连通，第三出水口33与最后端的异养硝化-好氧反硝化腔室29连通；在每个异养硝化-好氧反硝化29腔室的底部以及两侧均设有微米气泡发生器34，微米气泡发生器34的设置高度高于第二导流孔31的高度，通过微米气泡发生器34形成的“气幕”为超细纤维填料上形成的微生物聚合体供应氧气。

在厌氧处理模块1和异养硝化-好氧反硝化模块3中采用隔板式设计的主要目的是为功能微生物创造相分离的条件。污水在装备中逐段处理后，水质也相应出现梯度变化，而特定水质只适合特定微生物菌群生长。在这种状况下，隔板数越多，越有利于功能微生物在最佳生态位下发挥除碳脱氮除磷功能，厌氧处理模块，污水在隔板作用下，沿水流方向，在各个腔室完成梯度处理，功能微生物根据各腔室的水质情况完成相分离，主要分为水解细菌、发酵细菌、产氢型产乙酸菌、同型产乙酸菌、乙酸产乙酸菌、CO2还原型产甲烷菌等；超细纤维填料为微米级纤维，在水中易伸展，表面电位偏正、可快速截留、吸附水中的活性污泥，形成尺寸在10 cm以上的微生物聚集体即MBF生物巢。生物巢成熟后，平均体积密度可达到60 kg/m3左右，在水流扰动作用下，溶解氧DO和营养成分可扩散至生物巢内部。生物巢内的代谢产物如氮气、挥发性脂肪酸等可扩散到本体溶液中，不会对传质和生物活性造成影响。总之，布设超细纤维填料有利于大量功能微生物的附着、生长，实现装备的高效处理。

如图4-图5所示，本发明的好氧处理模块2包括位于好氧处理池9中部的曝气区23以及位于曝气区23前后两侧的填料布设区24，生物巢4设置在填料布设区24内，在曝气区23内设有曝气系统25，曝气系统25的数量为两组，对称设置在好氧处理池9内，在好氧处理池的池体内围绕填料布设区形成相互对称的环流；为填料上的生物聚合体生物巢提供充足的氧气和营养成分，同时不仅具有剪切气泡的作用，还有抽吸底部污泥的作用，保证氧气充分利用，避免池体底部出现“死区”；好氧处理池9上设置用于污水进出的第二进水口26和第二出水口27，通过第二出水口27与异养硝化-好氧反硝化池连通。

只有水质处理达标才能够排放处理，本发明还在异养硝化-好氧反硝化池10连接水质检测设备，控制箱5根据检测设备的检测结果控制处理后的污水排出、回流至厌氧处理池8或者回流至好氧处理池9，厌氧处理池8和好氧处理池9上分别对应设有第一回流液进水口35和第二回流液进水口36，在异养硝化-好氧反硝化池10上设有回流液出口37，第一回流液进水口35和第二回流液进水口36均与回流液出口37连通，可以在通路上设置电磁阀等电控设备，以便控制器能够自动进行排放或者回流的控制。

实施例2

本发明还提供一种基于实施例1中生活污水处理设备的处理方法，包括步骤:

S01、通过叠螺机将收集的农村污水与污泥进行分离，污水进入调节池内，在调节池内进行存储；

S02、调节池内的提升泵将污水从调节池输送至厌氧处理池内，污水沿流通通道依次流经厌氧处理池内的生物巢，经过厌氧发酵、反硝化后进入好氧处理池；

S03、污水在好氧处理池内，曝气系统驱动水体形成两个对称的环流，为填料布设区内生物巢提供氧气，污水在生物巢完成除碳脱氮除磷过程，然后进入异养硝化-好氧反硝化池；

S04、位于异养硝化-好氧反硝化腔室内的微米气泡发生器形成气幕，为生物巢提供氧气，污水在异养硝化-好氧反硝化腔室内进行同步硝化/反硝化；

S05、异养硝化-好氧反硝化腔室内处理后的水质经检测设备检测合格后从异养硝化-好氧反硝化池排出，不合格，控制器根据水质情况将处理后的水质通过异养硝化-好氧反硝化池上的回流液出口回流至厌氧处理池或者好氧处理池。

在步骤S05中，异养硝化-好氧反硝化池内的生物巢按照污水处理顺序分成前段、中段和后段，前段部分的异养硝化-好氧反硝化腔室内的生物巢菌群为异养硝化-好氧反硝化菌，中段部分的异养硝化-好氧反硝化腔室内的生物巢菌群为自养硝化菌，后段部分异养硝化-好氧反硝化腔室内的生物巢菌群为厌氧氨氧化细菌。

实施例3

农业农村常见的水质主要为畜禽养殖污水、生活污水、水产养殖污水等。以典型的养猪废水为例，处理工艺说明如下：

1、水泡粪或水冲粪污水经抽吸后进入养猪场外的预处理设施叠螺机+格栅+调节池，完成过滤和存储过程。

2、提升泵将污水从调节池输送至厌氧处理模块1位于最前端的第一个厌氧处理腔室，污水从进水口18进入，在该腔室利用加热棒20把污水温度提升到30℃左右大规模应用时，可利用太阳能、热泵等设备进行预热，以减少电力消耗，厌氧处理模块1池体水温的维持需要借助加密封圈的盖板11，池壁的低温发热电缆13和包覆在盖板4、底座、池壁四周的聚氨酯保温层实现。

3、由于进水口18位于下部，因此第一和第二个厌氧处理腔室之间通过溢流孔16连通，后续的厌氧处理腔室之间交替通过导流孔17、溢流孔16连通，直至最后一个厌氧处理腔15通过出水口19与好氧处理池9的第二进水口26连通；厌氧发酵过程中产生的生物气甲烷和二氧化碳等通过盖板上的单向排气孔12排出。

4、厌氧处理模块1的出水通过第二进水口26进入好氧处理池9。污水进入好氧处理池9后，曝气系统25驱动水体形成两个对称的环流系统，保证填料布设区24的生物巢完成除碳脱氮除磷过程，同样的好氧处理模块池体的水温的维持需要借助加密封圈的盖板11，池壁的低温发热电缆13和包覆在盖板4、底座、池壁四周的聚氨酯保温层实现。

5、好氧处理模块2的出水通过第三进水口32流入异养硝化-好氧反硝化模块3，位于异养硝化-好氧反硝化腔室29生物巢两侧的微米气泡发生器34形成的“气幕”为生物巢提供所需氧气，形成的超细气泡保证了氧气在水体中有足够的停留时间，有利于减少曝气能耗，污水随后按照与厌氧处理模块1内流动方式在硝化处理池10内沿折线型流动。

6、异养硝化-好氧反硝化模块3中的第二隔板28继续发挥相分离优势，进入异养硝化-好氧反硝化模块3的水为低C/N比污水，前段腔室非常适合异养硝化-好氧反硝化菌生长，实现同步硝化反硝化。随着C/N比的进一步降低，中段腔室非常适合自养硝化菌生长。后段腔室可以继续开启微米气泡发生器，也可以关闭发生器，前者继续在生物巢上富集培养硝化细菌，完成硝化过程，后者在生物巢上富集培养厌氧氨氧化细菌，处理前段和中段未处理的氨氮和生成的亚硝酸。

7、检测设备对异养硝化-好氧反硝化池处理水质进行检测，若出水水质若不理想，经回流液出口37回流至厌氧处理模块1或好氧处理模块2，再次进行处理。

根据分质处理原则，好氧处理模块2可以单独处理农村生活污水，本发明还提供使用好氧处理模块2单独进行生活污水处理的数据，进水水质如下表所示：

并对生活污水中化学需氧量（COD）、生物需氧量（BOD₅）、氨氮（NH₃-N）、总氮（TN）、总磷（TP）、悬浮固体（SS）的去除率进行监测，平均去除率分别为88.4%、85.8%、71.2 %、97.7%、86.1%，异养硝化-好氧反硝化模块3可以独立处理水产养殖废水，能够根据处理需求自由进行处理模块的选取。

厌氧处理模块1、好氧处理模块2以及异养硝化-好氧反硝化模块3内的pH变化以及好氧处理模块2以及异养硝化-好氧反硝化模块3模块内的溶解氧DO变化通过控制箱5监测和调控。当多个模块共同使用时，pH和DO的监测均不在池体内进行，可以在各处理模块出水管道上分出单独的管线，与装有pH和DO传感器的小型密闭装置相连，每根管线经由电磁阀周期循环进入该装置检测。由控制箱5调节曝气量，同时将信息上传自控系统和云平台供专业人员分析。当处理模块单独使用时，pH和DO检测可以选择在池体内进行，参数调节和上传的功能相同。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种多功能模块化农村生活污水处理设备，其特征在于，包括用于将污泥与污水分离的叠螺机，用于接收分离后的污水的调节池，以及用于对调节池内污水进行净化处理的处理装置，调节池内污水通过提升泵输送至处理装置的进口端；所述处理装置包括顺次设置的厌氧处理模块（1）、好氧处理模块（2）以及异养硝化-好氧反硝化模块（3），在厌氧处理模块（1）、好氧处理模块（2）以及异养硝化-好氧反硝化模块（3）内均沿污水流动方向设置生物巢（4），生物巢（4）带有与当前污水处理阶段相对应的微生物菌群，厌氧处理模块（1）和异养硝化-好氧反硝化模块（3）内的不处于同一排的生物巢之间均通过隔板分隔；所述生物巢（4）包括芯材6）以及螺旋缠绕在芯材上的超细纤维填料（7），超细纤维填料（7）为微米级纤维，超细纤维填料（7）为改性玄武岩纤维；生物巢（4）通过芯材（6）竖直设置在对应的处理模块中，每束填料由超细纤维经包覆特氟龙管的双股钛丝绞缠而成，超细纤维填料（7）的直径介于100-150mm，螺距介于10-30mm，螺纹长度介于1000-1200mm；

所述厌氧处理模块（1）、好氧处理模块（2）以及异养硝化-好氧反硝化模块（3）均包括相应的处理池，依次为厌氧处理池（8）、好氧处理池（9）和异养硝化-好氧反硝化池（10），每个处理池上方均设有与池体通过密封条配合连接的盖板（11），在盖板（11）上设有排气方向由内向外的单向排气孔（12）；在处理池的外周包裹有聚氨酯保温材料，并在聚氨酯保温材料与池壁之间设有用于进行热损失补偿的低温发热电缆（13），低温发热电缆（13）的通断由带有温度检测的控制箱（5）控制；

所述好氧处理模块（2）包括位于好氧处理池（9）中部的曝气区（23）以及位于曝气区（23）前后两侧的填料布设区（24），生物巢（4）设置在填料布设区（24）内，在曝气区（23）内设有曝气系统（25），曝气系统（25）的数量为两组，对称设置在好氧处理池（9）内，在好氧处理池的池体内围绕填料布设区形成相互对称的环流；好氧处理池（9）上设置用于污水进出的第二进水口（26）和第二出水口（27）；

所述异养硝化-好氧反硝化池（10）内设有第二隔板（28），第二隔板（28）将异养硝化-好氧反硝化池（10）分隔成若干异养硝化-好氧反硝化腔室（29），生物巢（4）设置在异养硝化-好氧反硝化腔室（29）内，异养硝化-好氧反硝化腔室（29）之间通过交替设置的位于异养硝化-好氧反硝化腔室（29）上部的第二溢流孔（30）和位于异养硝化-好氧反硝化腔室（29）下部的第二导流孔（31）连通，在异养硝化-好氧反硝化池（10）上设有第三进水口（32）和第三出水口（33），沿污水流动方向，第三进水口（32）与最前端的异养硝化-好氧反硝化腔室（29）连通，第三出水口（33）与最后端的异养硝化-好氧反硝化腔室（29）连通；在每个异养硝化-好氧反硝化（29）腔室的底部以及两侧均设有微米气泡发生器（34），微米气泡发生器（34）的设置高度高于第二导流孔（31）的高度；

异养硝化-好氧反硝化池（10）内的生物巢按照污水处理程度分成前段、中段和后段，前段部分的异养硝化-好氧反硝化腔室内的生物巢菌群为异养硝化-好氧反硝化菌，中段部分的异养硝化-好氧反硝化腔室内的生物巢菌群为自养硝化菌，后段部分异养硝化-好氧反硝化腔室内的生物巢菌群为厌氧氨氧化细菌。

2.根据权利要求1所述的一种多功能模块化农村生活污水处理设备，其特征在于，在厌氧处理池（8）内，沿污水流动方向设有若干用于进行厌氧处理池（8）分隔的第一隔板（14），在厌氧处理池（8）的池壁上设有用于第一隔板（14）滑动装入的卡槽，第一隔板（14）将厌氧处理池（8）内部空间分隔成若干独立的厌氧处理腔室（15），在每个厌氧处理腔室（15）内，生物巢（4）沿厌氧处理腔室（15）的宽度方向等间距排布，相邻的生物巢（4）之间间距为120-170mm；沿污水流动方向，相邻的厌氧处理腔室（15）之间交替设有位于上部的溢流孔（16）和位于下部的导流孔（17），厌氧处理腔室（15）之间通过溢流孔（16）、导流孔（17）相互导通，位于最前端的厌氧处理腔室（15）与厌氧处理池（8）上的进水口（18）连通，最后端的厌氧处理腔室（15）通过出水口（19）与好氧处理池（9）连通；污水在厌氧处理模块（1）内沿折线型流经生物巢（4）。

3.根据权利要求2所述的一种多功能模块化农村生活污水处理设备，其特征在于，沿污水流动方向，位于最前方的第一个厌氧处理腔室（15）下部设有用于对进入的污水进行预热的加热棒（20）以及用于检测温度的温度传感器（21），温度传感器（21）与厌氧处理池（8）外部的动力箱（22）电连接，通过动力箱（22）向加热棒（20）提供电能，污水从进水口（18）流入第一个厌氧处理腔室（15），经过加热棒（20）的加热后，污水从第一个厌氧处理腔室（15）和第二个厌氧处理腔室（15）之间的溢流孔（16）流入第二个厌氧处理腔室（15）。

4.根据权利要求1所述的一种多功能模块化农村生活污水处理设备，其特征在于，所述厌氧处理池（8）和好氧处理池（9）上分别对应设有第一回流液进水口（35）和第二回流液进水口（36），在异养硝化-好氧反硝化池（10）上设有回流液出口（37），第一回流液进水口（35）和第二回流液进水口（36）均与回流液出口（37）连通，异养硝化-好氧反硝化池（10）连接水质检测设备，控制箱（5）根据检测设备的检测结果控制处理后的污水排出、回流至厌氧处理池（8）或者回流至好氧处理池（9）。

5.根据权利要求1所述的一种多功能模块化农村生活污水处理设备的处理方法，其特征在于，包括步骤:

S01、通过叠螺机将收集的农村污水与污泥进行分离，污水进入调节池内，在调节池内进行存储；

S02、调节池内的提升泵将污水从调节池输送至厌氧处理池内，污水沿流通通道依次流经厌氧处理池内的生物巢，经过厌氧发酵、反硝化后进入好氧处理池；

S03、污水在好氧处理池内，曝气系统驱动水体形成两个对称的环流，为填料布设区内生物巢提供氧气，污水在生物巢完成除碳脱氮除磷过程，然后进入异养硝化-好氧反硝化池；

S04、位于异养硝化-好氧反硝化腔室内的微米气泡发生器形成气幕，为生物巢提供氧气，污水在异养硝化-好氧反硝化腔室内进行同步硝化/反硝化；

S05、异养硝化-好氧反硝化腔室内处理后的水质经检测设备检测合格后从异养硝化-好氧反硝化池排出，不合格，控制器根据水质情况将处理后的水质通过异养硝化-好氧反硝化池上的回流液出口回流至厌氧处理池或者好氧处理池。