CN206069524U - 集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统，包括污水汇流管线、真空收集井、真空输送管线、真空泵站和人工湿地；污水经污水汇流管线进入真空收集井，当井内污水收集达到一定量时，污水沿着真空输送管线进入真空泵站，当污水在真空污水贮槽内的液位达到预定液位时，污水输送泵启动，将污水输送至人工湿地进行净化处理。本实用新型通过真空收集系统对各家各户的污水进行收集，具有能耗小，适用范围广，收集方便等优点，并通过人工湿地对污水进行处理，经济高效，可广泛应用于污水收集处理领域。

Description

集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，尤其是涉及一种集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统。

背景技术

随着我国城镇化进程的加快，小城镇和农村污水处理的压力越来越大，很多村镇住户之间位置相对分散，特别是在农村地形变化较大、河流多的情况下，如依靠传统的重力管道收集方式，管道敷设难度较大，管道实施较困难，有的根本无法实施，导致很多数村庄的污水只能采取的随意排放方式，污水直接排入周边河道水沟，对周围环境卫生和地表景观造成较大影响。此外，农村污水量小，污水输送管道长，管道内污水在旱流时流速小，管道易堵塞且渗漏严重，旱天污水大多直接渗入地下，收集不到污水，而在雨天时由于雨水渗入，污水溢流严重，农村河流普遍遭到污染，还严重威胁到地下水，严重影响周围环境，给居民的健康带来较大威胁。

究其原因，现有的小城镇和农村污水处理工艺设计并未结合其污水收集量及处理量小的特点，而仍然是沿用和照搬大、中型规模城市污水处理工艺和设计参数，造成工程投资和运行费用整体过高。除此以外，传统的重力排污系统还存在众多弊端：

1、易受地形限制，不适合有许多起伏、岩石层浅的地方或土壤不稳定的地区，不适合周围水域水位高的居民区或地坑不宜挖掘过深的地区；

2、不能灵活与其他专业管线进行整体协调，不适合居民居住比较分散地区或地下已埋设了其他市政等公共设施的地方；

3、需较大的坡度和埋深，在地势平坦的地区需设置大量污水检查井，提升泵站或倒虹吸管等附属构筑物，管径较大，工程开挖量大，致使施工难度、建设和维护成本大幅增加。

人工湿地技术是一项经济，环保，可持续的污水处理方法，但由于其占地面积广，更适合城郊和广大农村使用。而传统污水收集系统污水收集困难，成本高，不能为人工湿地提供持续的污水来源，因此，人工湿地的效能不能得到充分的发挥。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统，解决现有集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统污水来源不稳定，造价高，人工湿地的效能不能得到充分发挥的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统，其特征在于：包括污水汇流管线、真空收集井、真空输送管线、真空泵站和人工湿地；其中，所述污水汇流管线将从用户端排出的污水引至真空收集井中；真空收集井包括阀井，从阀井内部向上延伸的排污管，以及与排污管相连的真空阀门，真空输送管线安装在该真空阀门上；所述真空阀门包括工作腔，与排污管相对接的介质进口，与真空输送管线相连接的介质出口，以及与工作腔相通、用于控制介质进口和介质出口通断的先导阀；在真空输送管线上还设有取气口，所述先导阀上设置有与该取气口相对接的真空接口，与大气相通的大气接口，以及用于感应阀井内部液位的压力接口，在压力接口上还装设有向下延伸至阀井的敏感元件，该敏感元件包括安装在压力接口上的气压传导管，以及与该气压传导管相连用于感应井内液位的感应管；所述真空泵站一方面提供负压系统的动力，另一方面将从真空输送管线中排出的污水输送至人工湿地中。

为改善进入人工湿地的水质，使其中的营养成分便于植被的吸收，所述真空泵站与人工湿地间还顺次设置有化粪池、氧化池和沉淀池。

作为本实用新型的进一步改进，所述阀井中部设有密封板，该密封板将阀井分成上下两层，由上层的真空阀室和下层的污水暂存罐组成；上下层严实密封，更好的控制臭气，进而改善周边环境。在真空阀室的侧壁上开有用于安置真空输送管线的穿插口，密封板上开设有排污管穿插口和感应管穿插口，将阀门和污水隔绝，便于维护。

为了防止较大漂浮物穿过过滤格栅进入系统造成管路的堵塞，所述污水暂存罐内还设置有过滤装置；该过滤装置底部沉入井底，上部镶嵌在密封板上可活动部位，过滤装置的上部2/3处为过滤区域，由一定间隔的不锈钢网围制，过滤装置下部1/3处为拦截区域，用于将污水中混入的沉积物阻隔在污水暂存罐的外侧。

本实用新型的其中一个技术难点在于，如何在保证密封性的条件下，将UPVC材料的真空输送管线中的取气口接入先导阀中来。具体采用的技术方案如下，所述真空输送管线的取气口处安装有第一T形连接件，该第一T形连接件的左右两个出口密封连接至真空输送管线，上方出口密封连接有第一管道，该第一管道的另一端安装有变径，该变径通过第一接头连接有第二T形连接件，该第二T形连接件的一个出口连接有丝堵或压力仪表，另一个出口通过第二接头装设有软管，该软管的另一端连接至所述先导阀的真空接口。

为了方便管路检查与维修，所述真空输送管线上还装设有备用管路，该备用管路包括安装在真空输送管线上的三通阀，以及连接在三通阀上的钢丝软管；该钢丝软管的端部可延伸至阀井底部，在钢丝软管上还设有二通阀门，阀井侧壁上设有拉钩，该二通阀门由拉钩固定在井壁上沿。

所述真空泵站包含真空泵、真空污水贮槽、污水输送泵、电气控制系统和发电机；其中，真空泵用于提供负压系统的动力，真空污水贮槽用于收集来自真空收集井的污水，其上分别连接有真空泵和污水输送泵，在真空污水贮槽上还设有液位检测器，电气控制系统根据液位检测器检测的液位情况控制开启污水输送泵以排送污水；污水输送泵用于排放真空污水贮槽内的污水，并将该污水输送至污水处理器中进行净化。

所述人工湿地包括混凝土浇筑的湿地池体，在湿地池体的底部铺设有土工布防渗膜，在湿地池体内从下往上依次设置有碎砖层，碎石层和黄沙层，在黄少层上种植有绿色植被。

优选的，所述碎砖层的厚度为53～58mm，所述碎石层的厚度为13～16mm，所述黄沙层的厚度为9～11mm；其中，碎砖层中碎砖的粒径在45-55mm之间，所述碎石层中碎石的粒径在10-20mm之间，所述黄沙层中黄沙的粒径在4-8mm之间。

为了达到更好的处理效果，所述绿色植被优选芦苇、菰米、菖蒲和美人蕉中的一种或多种，种植密度为每平方米15棵。

为提高废水在人工湿地内的停留时间，所述湿地池体内还设置有将池体隔开的隔墙，所述隔墙的底部水平设置有一排水流孔。

本实用新型与现有技术相比，其优点在于：

1、本实用新型将生活污水的收集方法由传统的重力收集改为真空收集，污水处理由排入污水管网集中处理改为采用小型一体化膜处理设备就地处理工艺，并将收集和处理整合为成套系统，系统不受基本配套设施限制，无需依赖城市排水设施，集高效收集和高效处理功能的生态环保技术于一体，将改变目前污水处理收集系统的单一性，特别适合小城镇、农村等不适宜建污水处理厂的地区。

2、本实用新型通过在阀井前接各用户端用水处，后连真空系统中铺设的真空输送管线，用户污水通过短距离的重力管道流入阀井，当液位达到预定高度时，迫使管内气压升高，管内气压通过气压传导管传递到真空阀门的先导阀，先导阀切换到真空接口，将真空阀门与真空输送管线的取气口相连接，工作腔内空气被吸走，在介质入口大气压下，真空阀门打开，由于真空阀门阻隔开的管道两端空气压力不同，阀门一经开启，污水便被高速吸入真空输送管线。当阀井内的污水被吸走过程中，水位逐渐下降，感应管内的气压也随之下降。当感应管内液位降到预定高度时，先导阀恢复至大气接口，切断真空阀门与真空输送管线的连通，真空阀门关闭，污水停止排放。可见，本实用新型中真空阀门开闭的动力来自于真空系统，不需增加额外的动力设备就可实现，降低了系统的动力损耗，且安全性更高。

3、阀井采用分层设计，阀井上层为真空阀室，保持干净、清爽；下层为污水暂存罐，用于短时间储存污水。将阀门和污水隔绝，上下层严实密封，便于控制臭气和设备维护，同时大大改善周边环境。此外，在污水连通口处设置过滤格栅，污水暂存罐内设置过滤装置，通过两次过滤达到防止较大漂浮物进入系统，造成管路堵塞的目的。

5、本实用新型在真空输送管线上还装设有备用管路，方便管路的检查与维修，当系统出现故障时，备用管路开启，作为临时排污管道保持系统正常运行。

6、本实用新型在污水进入人工湿地前还还顺次经过化粪池、氧化池和沉淀池进行处理，使有机物进一步的分解，改善进入人工湿地的水质，使其中的营养成分便于植被的吸收。

7、本实用新型中的人工湿地，通过进水携带、大气复氧以及植物根系输氧等多种充氧形式，湿地床体内形成许多好氧微区域。湿地植物根系周围连续呈现好氧、缺氧及厌氧状态，相当于许多串联或并联的处理单元，使硝化和反硝化反应可以同时进行。在这些微区域硝酸细菌将氨氮转化成硝态氮，硝态氮在厌氧区域进行反硝化作用生成N2排出系统，同时也可作为植物的营养成分被吸收。

以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中真空收集井的剖视图。

图3为图2的局部放大图。

图4为本实用新型中阀井的半剖视图。

图5为本实用新型中先导阀上真空接口至真空输送管线取气口的连接结构示意图。

图6为本实用新型中高度调节装置的结构示意图。

图7为本实用新型中高度调节装置的立体图。

图8为本实用新型中污水输送泵之后的工艺流程图。

图9为本实用新型中人工湿地池体的结构示意图。

图中，101、污水汇流管线；102、真空收集井；103、真空输送管线；104、真空泵站；105、污水处理器；1、阀井；2、排污管；3、真空阀门；5、敏感元件；11、真空阀室；12、污水暂存罐；13、穿插口；14、空气过滤器；15、凸台；16、密封板；17、井盖；18、井壁；19、井底；10、沤肥井；20、污水连通口；21、过滤格栅；22、格栅拉杆；31、真空接口；32、大气接口；33、压力接口；34、取气口；51、气压传导管；52、感应管；61、第一T形连接件；62、第一管道；63、变径；65、第二T形连接件；66、压力仪表；67、软管；68、第一接头；69、第二接头；7、过滤装置；8、高度调节装置；81、支撑板；82、安装孔；83、连接件；84、弯曲部；85、固定部；9、备用管路；91、三通阀；92、钢丝软管；93、二通阀门；94、拉钩；41、化粪池；42、氧化池；43、沉淀池；4、人工湿地；44、湿地池体；45、碎砖层；46、碎石层；47、黄沙层，48、隔墙；49、水流孔；71、真空污水贮槽；72、真空泵；73、污水输送泵；74、液位检测器。

具体实施方式

实施例，请参阅图1，一种污水真空收集处理系统，包括污水汇流管线101、真空收集井102、真空输送管线103、真空泵站104和污水处理器105。

其中，污水汇流管线101将从用户端排出的污水引至真空收集井102中。一个真空收集井102可对应若干个从用户端引出的污水汇流管线101。真空输送管线103的一端从真空收集井102引出，另一端延伸至真空泵站104的真空污水贮槽71。

真空泵站104包含真空污水贮槽71、真空泵72、污水输送泵73、电气控制系统和发电机。所述真空污水贮槽71用于收集来自真空收集井的污水，其上分别连接有真空泵72和污水输送泵73，该真空污水贮槽采用不锈钢材料制成，表面作防蚀处理。真空泵72用于提供负压系统的动力，其使用水环式真空泵，真空度可达-0.097MPa。在真空污水贮槽71上还设有液位检测器74，电气控制系统根据液位检测器检测的液位情况控制开启污水输送泵以排送污水。污水输送泵73用于排放真空污水贮槽内的污水，并将该污水输送至污水处理器中进行净化。电气控制系统用于控制真空系统的工作，控制对象包括液位检测器、马达启动控制开关及过载保护装置、泵自动交替运转设施、运转计时器、故障警报、真空度自动记录系统、停电时自动切换紧急发电机供电系统。

本实用新型的工作原理如下：污水在重力作用下经污水汇流管线101流入真空收集井102，当真空收集井102中污水收集达到一定量时，真空阀门3自动打开，将污水吸至真空输送管线103，接着污水进入真空泵站104的真空污水贮槽71内，真空泵72运转或停止维持系统内一个稳定负压度，以利于污水输送。当污水在真空污水贮槽71内的液位达到预定液位时，污水输送泵73启动，将污水输送至污水处理器进行净化处理。

请参阅图2至4，真空收集井102包括阀井1，从阀井1内部向上延伸的排污管2，与排污管2相连的真空阀门3，以及与真空阀门3连接且向下延伸至阀井的敏感元件5。真空输送管线103安装在该真空阀门3上。

阀井1由钢筋混泥土浇筑而成，包括井盖17、井壁18和井底19。阀井1中部设有凸台15，凸台15上安装密封板16，将阀井分为上下两层，该密封板16上开设有排污管穿插口和感应管穿插口。阀井上层为真空阀室11，上层井壁开有用于安置真空输送管线103的穿插口13。阀井下层设有污水暂存罐12，用于短时间储存污水，在污水暂存罐12的侧壁上设有用于安置污水汇流管线101的开口。

污水汇流管线101连接每家每户用水处，一户或者几户共用一个阀井，具体根据住户的用水量、住户之间分散程度灵活确定。住户污水通过倾斜向下铺设的污水汇流管线进入阀井中。污水汇流管线101采用PVC材料制得。污水暂存罐12采用SBS改性沥青防水卷材做好防水措施。根据实际情况，阀井也可采用玻璃钢、不锈钢、碳钢防腐等制作而成，形状可圆形或方形。

污水暂存罐12内还设置有过滤装置7。过滤装置底部沉入井底，上部镶嵌在密封板16上可活动部位，过滤装置的上部2/3处为过滤区域，由一定间隔的不锈钢网围制，过滤装置下部1/3处为拦截区域，用于将污水中混入的沉积物阻隔在污水暂存罐的外侧。

此外，真空阀门3包括工作腔，与排污管2相对接的介质进口，与真空输送管线相连接的介质出口，以及与工作腔相通、用于控制介质进口和介质出口通断的先导阀。

请参阅图3，图5，在真空输送管线103上还设有取气口34，上述先导阀上设置有与该取气口相对接的真空接口31，真空接口31处连接有软管67。在取气口34处安装有第一T形连接件61，该第一T形连接件61左边出口连接至真空阀门的介质出口，右边出口连接至真空输送管线，上部出口密封连接有第一管道62，该第一管道62的端部连接有变径63，该变径63通过第一接头68螺纹连接至第二T形连接件65，该第二T形连接件65的上部出口连接有压力仪表66，左侧出口安装有与软管67相连接的第二接头69。

上述真空输送管线103采用UPVC材料制成，其公称压力大于1.0MPa。第一T形连接件61、第一管道62和变径63均采用UPVC材料制得，第二T形连接件65、第一接头68和第二接头69采用不锈钢或铜质材料制得。

在先导阀上还设置有与大气相通的大气接口32，该大气接口32通过管道连接有空气过滤器14。

先导阀上还设置有用于感应阀井内部液位的压力接口33。在压力接口33下部还装设有敏感元件5。其中，敏感元件5包括安装在压力接口上的气压传导管51，以及与该气压传导管51相连用于感应井内液位的感应管52。

请参阅图6至7，阀井1内还设有用于防止排污管2轴向窜动的高度调节装置8。高度调节装置8包括支撑板81，沿支撑板81高度方向垂直开设的一组安装孔82，以及通过螺栓固定在安装孔内的连接件83。该连接件83包括与排污管2相适配的弯曲部84，以及从弯曲部84的两端分别向安装孔延伸的固定部85。

真空输送管线103上还装设有备用管路9，该备用管路9包括安装在真空输送管线103上的三通阀91，以及连接在三通阀91上的钢丝软管92。钢丝软管92上还设有二通阀门93，阀井侧壁上设有拉钩94，该二通阀门93由拉钩94固定在井壁上沿。该钢丝软管92的端部可延伸至阀井底部。

请参阅图8、图9，污水收集系统出来的污水经污水输送泵73输送至化粪池41，在化粪池41中停留12h时间，进行厌氧反应，使污水中的大分子有机物水解；然后将化粪池41出来的污水输送至氧化池42，通过活性污泥中的好氧微生物，进一步氧化降解污水中的有机污染物，将污水中的有机污染物转变成为对环境无害的二氧化碳和水。反应时间为14h。经氧化池42处理后的污水进入沉淀池43中沉淀，沉淀池43出水通过水泵打入人工湿地4中。

所述人工湿地4包括混凝土浇筑的湿地池体44，在湿地池体44的底部铺设有土工布防渗膜，在湿地池体44内从下往上依次设置有碎砖层45，碎石层46和黄沙层47，所述碎砖层45的厚度为53～58mm，所述碎石层46的厚度为13～16mm，所述黄沙层47的厚度为9～11mm；其中，碎砖层45中碎砖的粒径在45-55mm之间，所述碎石层46中碎石的粒径在10-20mm之间，所述黄沙层47中黄沙的粒径在4-8mm之间。在黄少层47上种植有绿色植被，所述绿色植被优选芦苇、菰米、菖蒲和美人蕉中的一种或多种，种植密度为每平方米15棵。

为提高废水在人工湿地内的停留时间，所述湿地池体44内还设置有将池体隔开的隔墙48，所述隔墙48的底部水平设置有一排水流孔49。通过进水携带、大气复氧以及植物根系输氧等多种充氧形式，湿地床体内形成许多好氧微区域。湿地植物根系周围连续呈现好氧、缺氧及厌氧状态，相当于许多串联或并联的处理单元，使硝化和反硝化反应可以同时进行。在这些微区域硝酸细菌将氨氮转化成硝态氮，硝态氮在厌氧区域进行反硝化作用生成N2排出系统，同时也可作为植物的营养成分被吸收。

本实用新型的人工湿地处理系统具有耗能小，污水收集方便，处理过程中无添加剂，是一种经济高效，绿色环保的污水处理系统。

以上对本实用新型进行详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，并非对本实用新型的范围进行限定，同时在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型所述的构造、特征及原理所做的等效变化，均应落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统，其特征在于：包括污水汇流管线、真空收集井、真空输送管线、真空泵站和人工湿地；其中，所述污水汇流管线将从用户端排出的污水引至真空收集井中；真空收集井包括阀井，从阀井内部向上延伸的排污管，以及与排污管相连的真空阀门，真空输送管线安装在该真空阀门上；所述真空阀门包括工作腔，与排污管相对接的介质进口，与真空输送管线相连接的介质出口，以及与工作腔相通、用于控制介质进口和介质出口通断的先导阀；在真空输送管线上还设有取气口，所述先导阀上设置有与该取气口相对接的真空接口，与大气相通的大气接口，以及用于感应阀井内部液位的压力接口，在压力接口上还装设有向下延伸至阀井的敏感元件，该敏感元件包括安装在压力接口上的气压传导管，以及与该气压传导管相连用于感应井内液位的感应管；所述真空泵站一方面提供负压系统的动力，另一方面将从真空输送管线中排出的污水输送至人工湿地中。

2.如权利要求1所述的集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统，其特征在于：所述真空泵站与人工湿地间还顺次设置有化粪池、氧化池和沉淀池。

3.如权利要求1所述的集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统，其特征在于：所述阀井中部设有密封板，该密封板将阀井分成上下两层，由上层的真空阀室和下层的污水暂存罐组成；所述污水暂存罐内还设置有过滤装置；该过滤装置底部沉入井底，上部镶嵌在密封板上可活动部位，过滤装置的上部2/3处为过滤区域，由一定间隔的不锈钢网围制，过滤装置下部1/3处为拦截区域，用于将污水中混入的沉积物阻隔在污水暂存罐的外侧。

4.如权利要求1所述的集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统，其特征在于：所述真空输送管线的取气口处安装有第一T形连接件，该第一T形连接件的左右两个出口密封连接至真空输送管线，上方出口密封连接有第一管道，该第一管道的另一端安装有变径，该变径通过第一接头连接有第二T形连接件，该第二T形连接件的一个出口连接有丝堵或压力仪表，另一个出口通过第二接头装设有软管，该软管的另一端连接至所述先导阀的真空接口。

5.如权利要求1所述的集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统，其特征在于：所述真空输送管线上还装设有备用管路，该备用管路包括安装在真空输送管线上的三通阀，以及连接在三通阀上的钢丝软管；该钢丝软管的端部可延伸至阀井底部，在钢丝软管上还设有二通阀门，阀井侧壁上设有拉钩，该二通阀门由拉钩固定在井壁上沿。

6.如权利要求1所述的集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统，其特征在于：所述真空泵站包含真空泵、真空污水贮槽、污水输送泵、电气控制系统和发电机；其中，真空泵用于提供负压系统的动力，真空污水贮槽用于收集来自真空收集井的污水，其上分别连接有真空泵和污水输送泵，在真空污水贮槽上还设有液位检测器，电气控制系统根据液位检测器检测的液位情况控制开启污水输送泵以排送污水；污水输送泵用于排放真空污水贮槽内的污水，并将该污水输送至污水处理器中进行净化。

7.如权利要求1所述的集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统，其特征在于：所述人工湿地包括混凝土浇筑的湿地池体，在湿地池体的底部铺设有土工布防渗膜，在湿地池体内从下往上依次设置有碎砖层，碎石层和黄沙层，在黄少层上种植有绿色植被。

8.如权利要求7所述的集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统，其特征在于：所述碎砖层的厚度为53～58mm，所述碎石层的厚度为13～16mm，所述黄沙层的厚度为9～11mm；其中，碎砖层中碎砖的粒径在45-55mm之间，所述碎石层中碎石的粒径在10-20mm之间，所述黄沙层中黄沙的粒径在4-8mm之间。

9.如权利要求7所述的集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统，其特征在于：所述绿色植被为芦苇、菰米、菖蒲和美人蕉中的一种或多种，种植密度为每平方米15棵。

10.如权利要求7所述的集真空污水收集和人工湿地处理于一体的节能治污系统，其特征在于：所述湿地池体内还设置有将池体隔开的隔墙，所述隔墙的底部水平设置有一排水流孔。