CN117361769A - 一种农村污水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农村污水处理系统及处理方法，属于农村污水治理技术领域。一种农村污水处理系统，包括预处理模块、生物处理模块、后处理模块、循环利用模块和检测与控制模块。本发明中，设置有气象探测，在污水净化排放前利用气象探测检测风向、风速以及进行降雨，让污水处理排放工作人员灵活判断排水时间和排放量，从而有效利用净化消毒处理后的水体，节约水资源，且通过循环利用模块包括，农田灌溉、农田施肥、工业用水以及实验农田，使得经过后处理模块净化的水体上实现多种循环利用，此外利用水体监测对水体全方面检测，有效确保水质达标并无污染，并记录确定水体各数值，适合用于实验农田的开发作物实验，且不会影响正常农田种植。

Description

一种农村污水处理系统及方法

技术领域

本发明涉及农村污水治理技术领域，更具体地说，涉及一种农村污水处理系统及方法。

背景技术

农村污水处理系统是一种用于处理农村地区产生的污水和废水的设施，旨在将污水中的污染物和有害物质去除或降低到符合环境排放标准或可重复利用要求的水质水平。农村污水处理系统的设计和实施旨在解决农村地区因污水排放而引发的环境污染、卫生问题，同时也有助于合理利用水资源，促进可持续发展。

而目前的农村污水处理系统中经过净化消毒的水体，大多是定点定量的排放至附近农田、工厂和用户家中，但是有时候在下雨季节，尤其是突发的暴雨，在暴雨之前给农田排放水源的话，对于即将面对降雨灌溉的农田来说是没必要的，反而造成水资源的浪费，介于此，应当对现有的农村污水处理系统做进一步的优化，以适应天气变化带来的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种农村污水处理系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题：而目前的农村污水处理系统中经过净化消毒的水体，大多是定点定量的排放至附近农田、工厂和用户家中，但是有时候在下雨季节，尤其是突发的暴雨，在暴雨之前给农田排放水源的话，对于即将面对降雨灌溉的农田来说是没必要的，反而造成水资源的浪费，介于此，应当对现有的农村污水处理系统做进一步的优化，以适应天气变化带来的影响。

一种农村污水处理系统，包括预处理模块、生物处理模块、后处理模块、循环利用模块和检测与控制模块，所述预处理模块通过在沉淀池上添加格栅设备，对污水进行初步过滤和固液分离，所述生物处理模块会对预处理的污水进行有机物的降解，并利用所述固液分离将残余的固体颗粒从水体中分离出来，经过所述固液分离沉淀分离后的水体在所述后处理模块中做进一步净化处理，所述后处理模块净化后的水体在所述循环利用模块中设置有不同用途，包括农田灌溉、农田施肥、工业用水以及实验农田用水，且所述循环利用模块结合所述检测与控制模块控制排水时间和排水量，所述检测与控制模块包括气象探测、水体监测和处理控制中心。

优选地，所述预处理模块包括格栅过滤和固液分离，所述格栅过滤设置在沉淀池的进水口位置，所述沉淀池建造设置在所述生物处理模块前，所述固液分离设置有均质化装置，且所述均质化装置基于基础能源的基础上利用风能，在均质化装置中结合风能利用不仅能够实现能源转换，减少不可再生能源损耗，同时利用风能搅拌污水，将固体均匀分散，避免堆积或聚集。

优选地，所述生物处理模块包括活性污泥池子模块、固定膜生物反应器子模块、人工湿地子模块和生物滤池子模块，所述活性污泥池子模块设置有悬浮的活性污泥，所述固定膜生物反应器子模块设置有固定的生物膜，所述人工湿地子模块种植培养湿地植物和微生物，所述生物滤池子模块设置有微生物的附着介质，包括沙子和砾石，生物处理模块是污水处理的核心部分，主要通过微生物将有机物质分解为较简单的物质，从而减少处理水体中有害污染物的含量，有效促进水质的净化处理。

优选地，所述后处理模块包括吸附过程、高级氧化、降盐、重金属去除、消毒、pH值调节和气体移除，所述吸附过程设置有多种吸附剂，包括活性炭和氧化铝，所述高级氧化采用过氧化氢这类强氧化剂分解和降解难以降解的有机物，所述降盐设置有蒸发方式和逆渗透方式，针对污水中的重金属污染，所述重金属去除采用离子交换去除这些有害物质，且在所述后处理模块中需要对水体进行所述消毒处理，所述消毒包括使用紫外线照射、使用氯消毒以及使用臭氧氧化，所述pH值调节采用酸碱中和方法处理水体中出现不适宜pH值，通过后处理模块进一步提升处理后的水质，使水能够达到适合排放或可重复利用的水质标准，以确保对环境和人类健康的影响最小化。

优选地，所述循环利用模块包括农田灌溉、农田施肥、工业用水以及实验农田，所述农田灌溉用于将净化消毒处理后的水体引流排放至附近农田，所述农田施肥基于所述农田灌溉将施肥液引流至附近农田，所述工业用水用于将净化消毒处理后的水输送至加工工厂作为冷却系统用水以及生产过程中的水源，存在科研实验的地区将经过所述水体检测的水引流排放至所述实验农田进行农业研究以及试验田种植，通过述循环利用模块使得经过后处理模块净化的水体上实现多种循环利用用途。

优选地，所述气象探测设置有温度传感器、相对湿度传感器、降雨传感器以及风速和风向传感器，所述温度传感器用于测量空气温度，所述相对湿度传感器测量空气中的湿度，所述降雨传感器用于检测降雨量，预测降雨事件对系统运行的影响，包括排水量的增加和排水时间调整，所述风速和风向传感器用于测量风的速度和方向，通过气象探测出的降雨时间以及预测的降水量，可以让污水处理排放工作人员灵活判断排水时间和排放量，从而有效利用净化消毒处理后的水体，节约水资源。

优选地，所述水体监测设置有pH传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、氨氮磷传感器和微生物监测，所述pH传感器测量水体的酸碱度，判断水体的酸碱性情况，利用所述溶解氧传感器测量水中的溶解氧含量，利用所述浊度传感器测量水体的浑浊度，所述氨氮磷传感器监测水体中氮和磷的含量，从而了解污染物的去除情况，且所述微生物监测检测水体中的微生物数量，利用水体监测对水体全方面的检测有效确保水质达标并无污染，且经过水体检测的水体其中各元素含量都是确定的，适合用于实验农田的开发作物实验，不会影响正常农田种植。

优选地，所述处理控制中心设置有数据采集系统、数据分析和处理算法、自动控制系统和远程监控和报警，所述数据采集系统收集来自气象探测和水体监测的数据，所述数据分析和处理算法分析数据，检测异常情况，并根据预设条件制定处理策略，所述自动控制系统根据数据分析结果，自动调整系统操作参数，如排水时间和搅拌强度，所述远程监控和报警设置有监控摄像头和报警装置。

优选地，一种农村污水处理方法，包括以下步骤：

S1、污水预处理：污水首先通过格栅物理设施进行初步过滤，去除较大的悬浮物和固体颗粒；

S2、沉淀：排出的污水进入沉淀池，让其中的悬浮物和重质颗粒沉淀到污泥底部，从而进一步净化水质；

S3、人工湿地：沉淀后的水进入人工湿地区域，人工湿地分为不同的植被带，每一带有特定的湿地植物，这些植物不仅能够吸收营养物质，还能够通过其根系和周围的微生物将污水中的有机物质分解为无害的物质；

S4、生物降解：通过种植的湿地植物的根系提供一个适宜的生境，促进了微生物的生长和活动，并有效降解有机废物，将其分解为较简单的化合物；

S5、生物滤池：水流经过湿地植物的根系后，利用生物滤池中添加的沙子和砾石，进一步过滤和处理水流；

S6、消毒：在经过上述处理步骤后，水质已经得到显著改善，但为了确保水的安全性，需要利用紫外线照射消毒；

S7、水体净化：通过后处理模块进一步提升处理后的水质，使水能够达到适合排放或可重复利用的水质标准；

S8、水体监测：利用水体监测对水体全方面的检测有效确保水质达标无污染，且对于测量后的水体各个参数进行记录；

S9、实验农田试用：将记录好的水体引入实验农田，并在实验农田中栽培实验用的科研作物，并观察记录做种生长，结合记录的水体各个数值得出实验结论。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本发明中，设置有气象探测，在污水净化排放前利用气象探测检测风向、风速以及进行降雨，让污水处理排放工作人员灵活判断排水时间和排放量，从而有效利用净化消毒处理后的水体，节约水资源。

(2)本发明中，利用水体监测对水体全方面检测，有效确保水质达标并无污染，且经过水体检测的水体其中各元素含量都是确定的，适合用于实验农田的开发作物实验，不会影响正常农田种植。

(3)本发明中，通过循环利用模块包括，农田灌溉、农田施肥、工业用水以及实验农田，使得经过后处理模块净化的水体上实现多种循环利用，最大化利用处理后的水资源。

附图说明

图1为本发明的系统组成示意图；

图2为本发明的整体方法流程示意图。

具体实施方式

实施例1：请参阅图1，一种农村污水处理系统，包括预处理模块、生物处理模块、后处理模块、循环利用模块和检测与控制模块，预处理模块通过在沉淀池上添加格栅设备，对污水进行初步过滤和固液分离，生物处理模块会对预处理的污水进行有机物的降解，并利用固液分离将残余的固体颗粒从水体中分离出来，经过固液分离沉淀分离后的水体在后处理模块中做进一步净化处理，后处理模块净化后的水体在循环利用模块中设置有不同用途，包括农田灌溉、农田施肥、工业用水以及实验农田用水，且循环利用模块结合检测与控制模块控制排水时间和排水量，检测与控制模块包括气象探测、水体监测和处理控制中心。

作为本发明的进一步方案：预处理模块包括格栅过滤和固液分离，格栅过滤设置在沉淀池的进水口位置，格栅通常由金属或塑料制成，具有不同大小的间隙，当污水通过格栅时，大颗粒、杂物和树叶会被拦截在格栅上，防止它们进入后续处理单元，沉淀池建造设置在生物处理模块前，在沉淀池中，污水停留一段时间，使悬浮物和固体颗粒沉淀到污泥底部，从而进一步净化水质，固液分离设置有均质化装置，且均质化装置基于基础能源的基础上利用风能，有时，污水中的固体颗粒可能会因密度不同而沉降或浮升，在均质化装置中结合风能利用不仅能够实现能源转换，减少不可再生能源损耗，同时利用风能搅拌污水，将固体均匀分散，避免堆积或聚集。

作为本发明的进一步方案：生物处理模块包括活性污泥池子模块、固定膜生物反应器子模块、人工湿地子模块和生物滤池子模块，活性污泥池子模块设置有悬浮的活性污泥，用来降解有机物，固定膜生物反应器子模块设置有固定的生物膜，用于增加微生物附着表面，提高有机物的降解效率，人工湿地子模块种植培养湿地植物和微生物，和活性污泥池子模块同样用于降解有机物，生物滤池子模块设置有微生物的附着介质，包括沙子和砾石，通过让微生物有附着地点，进而促进微生物对污水中有机物的降解，生物处理模块是污水处理的核心部分，主要通过微生物将有机物质分解为较简单的物质，从而减少处理水体中有害污染物的含量，有效促进水质的净化处理。

作为本发明的进一步方案：后处理模块包括吸附过程、高级氧化、降盐、重金属去除、消毒、pH值调节和气体移除，吸附过程设置有多种吸附剂，包括活性炭和氧化铝，通过将污水中的污染物吸附到活性炭和氧化铝上，从而净化水质，高级氧化采用过氧化氢这类强氧化剂分解和降解难以降解的有机物，这种方法可以有效地去除有机废物和颜色，降盐设置有蒸发方式和逆渗透方式，通过蒸发方式或逆渗透方式降低水中的盐分浓度，从而辅助水体达到可接受的水质标准，针对污水中的重金属污染，重金属去除采用离子交换去除这些有害物质，且在后处理模块中需要对水体进行消毒处理，消毒包括使用紫外线照射、使用氯消毒以及使用臭氧氧化，pH值调节采用酸碱中和方法处理水体中出现不适宜pH值，且在后处理模块中，还可以结合生物处理模块的生物滤池子模块用来进一步降解有机物质和氮化合物，微生物附着在滤材表面，通过降解有机物和氮化合物来提高水质，通过后处理模块进一步提升处理后的水质，使水能够达到适合排放或可重复利用的水质标准，以确保对环境和人类健康的影响最小化。

具体的，预处理是最初的处理步骤，旨在去除大颗粒、悬浮物和固体杂质，而生物处理是污水处理的核心部分，主要通过微生物将有机物质分解为较简单的物质，在生物处理后，可能仍有一些固体颗粒或悬浮物，此时需要利用固液分离，包括采用沉淀、过滤以及离心，将残余的固体颗粒分离出来，接着对处理后的水进行消毒，以杀灭病原体和微生物，确保出水质量达标，最后经过后处理模块进一步提高水质标准。

请参阅图1，循环利用模块包括农田灌溉、农田施肥、工业用水以及实验农田，农田灌溉用于将净化消毒处理后的水体引流排放至附近农田，为作物提供水分和养分，从而增加农作物的产量和质量，由于处理后的水中可能含有一些营养物质，可以用于作为农田的施肥液，提供植物所需的养分，农田施肥基于农田灌溉将施肥液引流至附近农田，工业用水用于将净化消毒处理后的水输送至加工工厂作为冷却系统用水以及生产过程中的水源，存在科研实验的地区将经过水体检测的水引流排放至实验农田进行农业研究以及试验田种植，通过述循环利用模块使得经过后处理模块净化的水体上实现多种循环利用用途。

作为本发明的进一步方案：气象探测设置有温度传感器、相对湿度传感器、降雨传感器以及风速和风向传感器，温度传感器用于测量空气温度，有助于了解环境温度对系统运行的影响，相对湿度传感器测量空气中的湿度，帮助判断空气湿度对水体蒸发和脱水的影响，降雨传感器用于检测降雨量，预测降雨事件对系统运行的影响，包括排水量的增加和排水时间调整，风速和风向传感器用于测量风的速度和方向，从而了解判断风对水体蒸发和水面搅拌的影响，气象探测部分用于监测环境气象条件，这些条件可能会影响污水处理系统的运行和水体质量，此外通过气象探测出的降雨时间以及预测的降水量，可以让污水处理排放工作人员灵活判断排水时间和排放量，从而有效利用净化消毒处理后的水体，节约水资源。

作为本发明的进一步方案：水体监测设置有pH传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、氨氮磷传感器和微生物监测，pH传感器测量水体的酸碱度，判断水体的酸碱性情况，利用溶解氧传感器测量水中的溶解氧含量，以此反映水体中微生物活动和水体健康状况，利用浊度传感器测量水体的浑浊度，用于评估水体中悬浮颗粒的含量，氨氮磷传感器监测水体中氮和磷的含量，从而了解污染物的去除情况，且微生物监测检测水体中的微生物数量，判断水体卫生状况，利用水体监测对水体全方面的检测有效确保水质达标并无污染，且经过水体检测的水体其中各元素含量都是确定的，适合用于实验农田的开发作物实验，不会影响正常农田种植。

作为本发明的进一步方案：处理控制中心设置有数据采集系统、数据分析和处理算法、自动控制系统和远程监控和报警，数据采集系统收集来自气象探测和水体监测的数据，数据分析和处理算法分析数据，检测异常情况，并根据预设条件制定处理策略，自动控制系统根据数据分析结果，自动调整系统操作参数，如排水时间和搅拌强度，远程监控和报警设置有监控摄像头和报警装置，通过远程监控和报警实现远程监控系统状态，收到异常情况时发出报警，可以实时提醒人们。

具体的，在经过水体检测后水体的各项指标均被记录，可以用于农田灌溉、农田施肥、工业用水以及实验农田，之后通过观察气象探测的相关数据，并根据探测到的数据判断接下来的排水量和排放时间。

一种农村污水处理方法，包括以下步骤：

S1、污水预处理：污水首先通过格栅物理设施进行初步过滤，去除较大的悬浮物和固体颗粒；

S2、沉淀：排出的污水进入沉淀池，让其中的悬浮物和重质颗粒沉淀到污泥底部，从而进一步净化水质；

S3、人工湿地：沉淀后的水进入人工湿地区域，人工湿地分为不同的植被带，每一带有特定的湿地植物，这些植物不仅能够吸收营养物质，还能够通过其根系和周围的微生物将污水中的有机物质分解为无害的物质；

S4、生物降解：通过种植的湿地植物的根系提供一个适宜的生境，促进了微生物的生长和活动，并有效降解有机废物，将其分解为较简单的化合物；

S5、生物滤池：水流经过湿地植物的根系后，利用生物滤池中添加的沙子和砾石，进一步过滤和处理水流；

S6、消毒：在经过上述处理步骤后，水质已经得到显著改善，但为了确保水的安全性，需要利用紫外线照射消毒；

S7、水体净化：通过后处理模块进一步提升处理后的水质，使水能够达到适合排放或可重复利用的水质标准；

S8、水体监测：利用水体监测对水体全方面的检测有效确保水质达标无污染，且对于测量后的水体各个参数进行记录；

S9、实验农田试用：将记录好的水体引入实验农田，并在实验农田中栽培实验用的科研作物，并观察记录做种生长，结合记录的水体各个数值得出实验结论。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种农村污水处理系统，包括预处理模块、生物处理模块、后处理模块、循环利用模块和检测与控制模块，其特征在于：所述预处理模块通过在沉淀池上添加格栅设备，对污水进行初步过滤和固液分离，所述生物处理模块会对预处理的污水进行有机物的降解，并利用所述固液分离将残余的固体颗粒从水体中分离出来，经过所述固液分离沉淀分离后的水体在所述后处理模块中做进一步净化处理，所述后处理模块净化后的水体在所述循环利用模块中设置有不同用途，包括农田灌溉、农田施肥、工业用水以及实验农田用水，且所述循环利用模块结合所述检测与控制模块控制排水时间和排水量，所述检测与控制模块包括气象探测、水体监测和处理控制中心。

2.根据权利要求1所述的一种农村污水处理系统，其特征在于：所述预处理模块包括格栅过滤和固液分离，所述格栅过滤设置在沉淀池的进水口位置，所述沉淀池建造设置在所述生物处理模块前，所述固液分离设置有均质化装置，且所述均质化装置基于基础能源的基础上利用风能。

3.根据权利要求1所述的一种农村污水处理系统，其特征在于：所述生物处理模块包括活性污泥池子模块、固定膜生物反应器子模块、人工湿地子模块和生物滤池子模块，所述活性污泥池子模块设置有悬浮的活性污泥，所述固定膜生物反应器子模块设置有固定的生物膜，所述人工湿地子模块种植培养湿地植物和微生物，所述生物滤池子模块设置有微生物的附着介质，包括沙子和砾石。

4.根据权利要求1所述的一种农村污水处理系统，其特征在于：所述后处理模块包括吸附过程、高级氧化、降盐、重金属去除、消毒、pH值调节和气体移除，所述吸附过程设置有多种吸附剂，包括活性炭和氧化铝，所述高级氧化采用过氧化氢这类强氧化剂分解和降解难以降解的有机物，所述降盐设置有蒸发方式和逆渗透方式，针对污水中的重金属污染，所述重金属去除采用离子交换去除这些有害物质，且在所述后处理模块中需要对水体进行所述消毒处理，所述消毒包括使用紫外线照射、使用氯消毒以及使用臭氧氧化，所述pH值调节采用酸碱中和方法处理水体中出现不适宜pH值。

5.根据权利要求1所述的一种农村污水处理系统，其特征在于：所述循环利用模块包括农田灌溉、农田施肥、工业用水以及实验农田，所述农田灌溉用于将净化消毒处理后的水体引流排放至附近农田，所述农田施肥基于所述农田灌溉将施肥液引流至附近农田，所述工业用水用于将净化消毒处理后的水输送至加工工厂作为冷却系统用水以及生产过程中的水源，存在科研实验的地区将经过所述水体检测的水引流排放至所述实验农田进行农业研究以及试验田种植。

6.根据权利要求1所述的一种农村污水处理系统，其特征在于：所述气象探测设置有温度传感器、相对湿度传感器、降雨传感器以及风速和风向传感器，所述温度传感器用于测量空气温度，所述相对湿度传感器测量空气中的湿度，所述降雨传感器用于检测降雨量，预测降雨事件对系统运行的影响，包括排水量的增加和排水时间调整，所述风速和风向传感器用于测量风的速度和方向。

7.根据权利要求1所述的一种农村污水处理系统，其特征在于：所述水体监测设置有pH传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、氨氮磷传感器和微生物监测，所述pH传感器测量水体的酸碱度，判断水体的酸碱性情况，利用所述溶解氧传感器测量水中的溶解氧含量，利用所述浊度传感器测量水体的浑浊度，所述氨氮磷传感器监测水体中氮和磷的含量，从而了解污染物的去除情况，且所述微生物监测检测水体中的微生物数量。

8.根据权利要求1所述的一种农村污水处理系统，其特征在于：所述处理控制中心设置有数据采集系统、数据分析和处理算法、自动控制系统和远程监控和报警，所述数据采集系统收集来自气象探测和水体监测的数据，所述数据分析和处理算法分析数据，检测异常情况，并根据预设条件制定处理策略，所述自动控制系统根据数据分析结果，自动调整系统操作参数，如排水时间和搅拌强度，所述远程监控和报警设置有监控摄像头和报警装置。

9.一种农村污水处理方法，涉及权利要求1-8任意一项所述的一种农村污水处理系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1、污水预处理：污水首先通过格栅物理设施进行初步过滤，去除较大的悬浮物和固体颗粒；

S2、沉淀：排出的污水进入沉淀池，让其中的悬浮物和重质颗粒沉淀到污泥底部，从而进一步净化水质；

S3、人工湿地：沉淀后的水进入人工湿地区域，人工湿地分为不同的植被带，每一带有特定的湿地植物，这些植物不仅能够吸收营养物质，还能够通过其根系和周围的微生物将污水中的有机物质分解为无害的物质；

S4、生物降解：通过种植的湿地植物的根系提供一个适宜的生境，促进了微生物的生长和活动，并有效降解有机废物，将其分解为较简单的化合物；

S5、生物滤池：水流经过湿地植物的根系后，利用生物滤池中添加的沙子和砾石，进一步过滤和处理水流；

S6、消毒：在经过上述处理步骤后，水质已经得到显著改善，但为了确保水的安全性，需要利用紫外线照射消毒；

S7、水体净化：通过后处理模块进一步提升处理后的水质，使水能够达到适合排放或可重复利用的水质标准；

S8、水体监测：利用水体监测对水体全方面的检测有效确保水质达标无污染，且对于测量后的水体各个参数进行记录；

S9、实验农田试用：将记录好的水体引入实验农田，并在实验农田中栽培实验用的科研作物，并观察记录做种生长，结合记录的水体各个数值得出实验结论。