CN220845755U - 一种基于人工湿地技术的农村污水处理设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于人工湿地技术的农村污水处理设备，包括沿水流方向依次设置的厌氧生物池、快速渗滤湿地、模块化人工湿地和集水池；厌氧生物池对生活污水进行前端初级生物处理，快速渗滤湿地通过多层的碎石及沸石过滤及吸附污染物质，模块化人工湿地通过湿地介质、湿地微生物及湿地植物共同作用，最终将净水送至集水池储存。本实用新型农村污水处理设备，以人工湿地技术为核心，通过厌氧生物池‑人工湿地组合，能够有效地对农村污水进行净化处理，使出水水质达到再生水标准，可用于农田灌溉或花园浇灌，实现了污水资源化。此外，本实用新型设备的整个处理过程无需动力设备参与，水流均为自流，运行成本低廉，无需额外的费用支出。
Description
技术领域
本实用新型涉及环境保护技术领域，具体地说，涉及一种基于人工湿地技术的农村污水处理设备。
背景技术
污水处理是环保工作的重要组成部分，然而对于部分落后农村地区却出现了一些问题：污水管网建设费用较高、安装运行费用较高、维护困难、处理水量及水质不达标等，不仅污水得不到彻底的处理，资金浪费，或者出现晒太阳工程等，据统计，村级污水处理率只有43.24％，镇级污水处理率也只有56.76％。那么设计一套适合城镇化程度低、经济水平低、住户稀疏的偏远落后农村污水处理设施是非常必要的，满足污水处理需求的同时，还要满足运行费用低，符合美丽乡村建设的要求。
目前，对于污水管网未覆盖或者管网成本较高的农村，分散式污水处理方式比较受欢迎。一般是单个家庭或者相邻几个家庭为处理规模，利用生物接触氧化、A2O、净化槽、稳定塘、人工湿地、膜生物反应器等较成熟的处理工艺。这些工艺中除了人工湿地、净化槽、稳定塘外，其他的都需要动力设施，不仅成本高，而且后期运行费用(主要是电费)难以承受。净化槽安装运行费用过高，并且运行维护存在一定的困难；稳定塘后期的维护同样比较困难，同时稳定搪存在安全隐患，不适合农村家庭单独建造使用。
发明内容
本实用新型提出一种基于人工湿地技术的农村污水处理设备，以克服现有技术中农村污水处理设备安装及维护成本高、污水处理效果不佳等问题。
为实现上述目的，本实用新型提出的技术方案是：
一种基于人工湿地技术的农村污水处理设备，包括沿水流方向依次设置的厌氧生物池、快速渗滤湿地、模块化人工湿地和集水池；所述厌氧生物池设置于地下，包括三格相连的子池，分别为沉降子池、厌氧子池和粗滤子池；在所述沉降子池的近侧上部设置总进水口，总进水口与污水水源连通，沉降子池的远侧设置竖向集水管，竖向集水管的集水开口位于沉降子池的上部，竖向集水管的过水口位于沉降子池的下部，竖向集水管的过水口与厌氧子池下部连通；在厌氧子池内设置厌氧生物菌填料，厌氧子池远侧下部设置的过水口与粗滤子池下部连通，在粗滤子池底层设置碎石滤层，粗滤子池的远侧上部设置厌氧生物池出水孔。
进一步地，所述快速渗滤湿地设置在地下隔墙内，在快速渗滤湿地上端设置快渗布水管，下层设置快渗集水管，厌氧生物池出水孔通过管道连通快渗布水管；
所述快速渗滤湿地从上到下依次包括快渗第一碎石层、快渗第二沸石层、快渗第三碎石层、快渗第四碎石层、快渗第五碎石层、快渗第六中砂层和快渗第七防渗层，第七防渗层上方设置集水管；所述快渗第一碎石层、快渗第二沸石层、快渗第三碎石层、快渗第四碎石层、快渗第五碎石层、快渗第六中砂层的填料粒径依次为：0.5cm、0.5-1.0cm、0.5cm、2-4cm、0.5cm、0.5cm。
进一步地，所述快渗第一碎石层、快渗第二沸石层、快渗第三碎石层、快渗第四碎石层、快渗第五碎石层、快渗第六中砂层的厚度依次为：0.05m、0.05m、0.10m、0.30m、0.05m、0.05m。
进一步地，所述模块化人工湿地设置在地下隔墙内，在模块化人工湿地上层设置湿地布水管，下层设置湿地集水管，所述快渗集水管通过管道连通湿地布水管；
所述模块化人工湿地从上到下依次包括湿地第一种植土层、湿地第二碎石层、湿地第三碎石层、湿地第四介质层、湿地第五碎石层、湿地第六碎石层、湿地第七垫砂层和湿地第八防渗层，在第一种植土层上种植湿地植物。
进一步地，所述湿地第四介质层由碎石、沸石和陶粒的混合物构成。
进一步地，所述湿地第二碎石层、湿地第三碎石层、湿地第五碎石层、湿地第六碎石层的填料粒径依次为：5～10mm、20～40mm、5～10mm、20～40mm。
进一步地，所述第一种植土层、湿地第二碎石层、湿地第三碎石层、湿地第四介质层、湿地第五碎石层、湿地第六碎石层、湿地第七垫砂层的厚度依次为：0.20m、0.05m、0.25m、0.30m、0.05m、0.25m、0.05m。
进一步地，所述模块化人工湿地内设置湿地通气管，所述湿地植物可选芦苇、水烛、茭白、美人蕉、千屈菜、菖蒲、鸢尾的一种或几种的组合，种植密度为9株/m2。
进一步地，集水池设置在模块化人工湿地远侧，所述湿地集水管通过管道与集水池连通。
进一步地，所述沉降子池、厌氧子池和粗滤子池的体积比为3：3：2，沉降子池、厌氧子池和粗滤子池的顶部均设开口，开口设有可移动盖板。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供了一种独立式农村污水处理设备，以人工湿地技术为核心，通过厌氧生物池-人工湿地组合，能够有效地对农村污水进行净化处理，使出水水质达到再生水标准，可用于农田灌溉或花园浇灌，实现了污水资源化。此外，本设备的整个处理过程无需动力设备参与，水流均为自流，运行成本低廉，无需额外的费用支出。
当然地，实施本发明的各技术方案并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本实用新型实施例的整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例厌氧生物池的结构示意图；
图3为本实用新型实施快速渗滤湿地的分层示意图；
图4为本实用新型实施模块化人工湿地的分层示意图；
图中，1-厌氧生物池，101-沉降子池，102-厌氧子池，103-粗滤子池，104-总进水口，105-竖向集水管，106-厌氧生物菌填料，107-碎石滤层，108-厌氧生物池出水孔，109-可移动盖板；
2-快速渗滤湿地；
3-模块化人工湿地；
4-集水池。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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专利和简化描述，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专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。下面结合附图和实施例，对本实用新型做详细说明。
本实用新型提供一种独立式农村污水处理设备，以单个家庭的生活污水为处理规模，以人工湿地技术为核心，采用厌氧生物为污水的预处理手段；处理后的出水用于农田、菜地浇灌等，出水需达到《再生水水质标准》(SL368-2006)中《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)。
为了方便描述，定义本实用新型中近侧为进水侧，远侧为出水侧。
实施例：
本实施例提供一种基于人工湿地技术的农村污水处理设备，以一个独立家庭为单位(5口人)进行水量计算，参见表1：人口用水定额为120L/d/人，污水产生率为80％，污水收集率为100％，最终以设备的处理量1.0m3/d为例，进行本实施例相关参数的具体描述。
表1生活污水量预测表
由于污水来源主要为居民生活污水，进水水质参照《污水排入城市下水道水质标准》(CJ343-2010)中的A等级；本实施例设计出水水质执行《农田灌溉水质标准(GB 5084-2021)》中的各项指标，参见表2。
表2设计进出水质单位：mg/L
参见图1，本实施例提供的一种基于人工湿地技术的农村污水处理设备，包括沿水流方向依次设置的厌氧生物池1、快速渗滤湿地2、模块化人工湿地3和集水池4；厌氧生物池1中的厌氧生物对生活污水进行前端初级生物处理，然后经过快速渗滤湿地2过滤杂质后进行核心处理阶段，模块化人工湿地3对污水中的污染物质进行深度处理，出水暂存在集水池4中，最终供住户浇灌喷洒使用。
参见图2，厌氧生物池1设置于地下，包括三格相连的子池，分别为沉降子池101、厌氧子池102和粗滤子池103；在沉降子池101的近侧上部设置总进水口104，总进水口104与污水水源连通，沉降子池的远侧设置竖向集水管105，竖向集水管105的集水开口位于沉降子池101的上部，竖向集水管105的过水口位于沉降子池101的下部，竖向集水管105的过水口与厌氧子池102下部连通，沉降子池101对进入的污水进行自然沉降，上清液经过竖向集水管105的集水开口进入厌氧子池102。
在厌氧子池102内设置厌氧生物菌填料106，厌氧子池102远侧下部设置的过水口与粗滤子池下部连通，厌氧生物菌填料106对污水进行生物降解然后流入粗滤子池103。
在粗滤子池103底层设置碎石滤层107，碎石滤层107由若干袋装碎石构成，污水穿过碎石带后，通过粗滤子池103上部设置厌氧生物池出水孔108自流入快速渗滤湿地2。
本实施例中，厌氧生物池1的水处理设计规模为0.05m3/h，有效容积：1m3，厌氧生物池1的尺寸为1.0m×2.0m×1.0m，池内有效水深0.5m，水力停留时间24h；沉降子池101、厌氧子池102和粗滤子池103体积比为3：3：2，顶部均设开口，开口设有可移动盖板109，方便内部清理和更换厌氧生物菌填料106。
参见图3，快速渗滤湿地2的主要目的是过滤厌氧生物池中的固体悬浮物，避免堵塞后续的模块化人工湿地3，其主要通过多层的碎石及沸石过滤及吸附污染物质。快速渗滤湿地2设置在地下隔墙内，在快速渗滤湿地2上端设置快渗布水管，厌氧生物池出水孔108通过管道连通快渗布水管，快速渗滤湿地2的底部为防渗层，防渗层上设置快渗集水管，快渗集水管将处理后的水收集一起，通过管道连接下一级模块化人工湿地3。
本实施例中，快速渗滤湿地2为垂直自流式结构，其设计流量为1m3/d，水力负荷为1m3/m2·d，尺寸为1.0m×1.0m×0.6m。
本实施例中，快速渗滤湿地2的分层及参数具体参见下表3：
表3快速渗滤湿地填料参数
参见图4，模块化人工湿地3设置在地下隔墙内，在模块化人工湿地3上层设置湿地布水管，湿地布水管与快渗集水管通过管道连通，在模块化人工湿地3的下层设置湿地集水管，通过湿地介质、湿地微生物及湿地植物的共同作用去除水中的污染物质，湿地集水管用于将处理后的水收集一起，送至集水池4，集水池4的有效容积1m3。
本实施例中，模块化人工湿地3为垂直自流式结构，其设计流量为1m3/d，水力负荷为0.25m3/m2·d，尺寸为2.0m×2.0m×1.2m，模块化人工湿地3的整体基质高度为0.95m，整体填料孔隙率为40％。
介质是模块化人工湿地3的重要组成部分，对于净化污水中的污染物，特别是磷素污染物有着重要的作用。基质在去除污染物的作用上体现为三方面：(1)某些填料所具有的特殊理化性质(如吸附能力)，显著地提高了对污水中特定污染物的去除效果；(2)填料是微生物的载体，其表面提供了微生物生长的空间；(3)为植物根系提供稳定的根际微环境，维持植物的正常生长，保证植物和微生物的协同作用；本实施例中，模块化人工湿地3的分层及介质参数具体参见下表4：
表4模块化人工湿地分层参数
此外，湿地植物也是人工湿地的重要组成部分；在模块化人工湿地3净化污水过程中，湿地植物主要发挥三个方面的作用：(1)直接吸收利用污水中的营养物质，过滤、吸附和富集重金属和一些有毒有害物质；(2)为根区好氧微生物输送氧气，为各种生物化学反应的发生提供适宜的氧化还原环境；(3)根系为微生物提供栖息空间，并增强和维持湿地系统内的水力传输。
本实施例中，模块化人工湿地3湿地植物宜选用处理效果好的品种，综合对比，湿地植物为芦苇、水烛、茭白、美人蕉、千屈菜、菖蒲、鸢尾，种植密度为9株/m2，根据个人喜好搭配选择种植。
综上，本实施例提供的一种基于人工湿地技术的农村污水处理设备，以人工湿地技术为核心，其优点包括：功能方面，本实施例厌氧生物池结合人工湿地技术可以满足农村污水处理要求，出水水质达到《再生水水质标准》(SL368-2006)中《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)。成本方面，本实施例厌氧生物池、地下隔墙及集水池均采用预制玻璃钢制成，在工厂生产，现场安装，设备搭建成本低廉，运行过程无需动力设备参与，水流均为自流，无需额外的费用支出。经济效益，本实施例的出水可浇灌花草树木，亦可灌溉农田，营养物质N、P等可被植物所吸收利用。环境效益，本实施例模块化人工湿地中的湿地植物可以提升农村景观，实现家家有花园。社会效益，本实施例设备可以提升农村环境面貌，逐渐提高村民的环保意识。
对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所属原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于人工湿地技术的农村污水处理设备，其特征在于，包括沿水流方向依次设置的厌氧生物池、快速渗滤湿地、模块化人工湿地和集水池；所述厌氧生物池设置于地下，包括三格相连的子池，分别为沉降子池、厌氧子池和粗滤子池；在所述沉降子池的近侧上部设置总进水口，总进水口与污水水源连通，沉降子池的远侧设置竖向集水管，竖向集水管的集水开口位于沉降子池的上部，竖向集水管的过水口位于沉降子池的下部，竖向集水管的过水口与厌氧子池下部连通；在厌氧子池内设置厌氧生物菌填料，厌氧子池远侧下部设置的过水口与粗滤子池下部连通，在粗滤子池底层设置碎石滤层，粗滤子池的远侧上部设置厌氧生物池出水孔。
2.根据权利要求1所述基于人工湿地技术的农村污水处理设备，其特征在于，所述快速渗滤湿地设置在地下隔墙内，在快速渗滤湿地上端设置快渗布水管，下层设置快渗集水管，厌氧生物池出水孔通过管道连通快渗布水管；
所述快速渗滤湿地从上到下依次包括快渗第一碎石层、快渗第二沸石层、快渗第三碎石层、快渗第四碎石层、快渗第五碎石层、快渗第六中砂层和快渗第七防渗层，第七防渗层上方设置集水管；所述快渗第一碎石层、快渗第二沸石层、快渗第三碎石层、快渗第四碎石层、快渗第五碎石层、快渗第六中砂层的填料粒径依次为：0.5cm、0.5-1.0cm、0.5cm、2-4cm、0.5cm、0.5cm。
3.根据权利要求2所述基于人工湿地技术的农村污水处理设备，其特征在于，所述快渗第一碎石层、快渗第二沸石层、快渗第三碎石层、快渗第四碎石层、快渗第五碎石层、快渗第六中砂层的厚度依次为：0.05m、0.05m、0.10m、0.30m、0.05m、0.05m。
4.根据权利要求2所述基于人工湿地技术的农村污水处理设备，其特征在于，所述模块化人工湿地设置在地下隔墙内，在模块化人工湿地上层设置湿地布水管，下层设置湿地集水管，所述快渗集水管通过管道连通湿地布水管；
所述模块化人工湿地从上到下依次包括湿地第一种植土层、湿地第二碎石层、湿地第三碎石层、湿地第四介质层、湿地第五碎石层、湿地第六碎石层、湿地第七垫砂层和湿地第八防渗层，在第一种植土层上种植湿地植物。
5.根据权利要求4所述基于人工湿地技术的农村污水处理设备，其特征在于，所述湿地第二碎石层、湿地第三碎石层、湿地第五碎石层、湿地第六碎石层的填料粒径依次为：5～10mm、20～40mm、5～10mm、20～40mm。
6.根据权利要求5所述基于人工湿地技术的农村污水处理设备，其特征在于，所述第一种植土层、湿地第二碎石层、湿地第三碎石层、湿地第四介质层、湿地第五碎石层、湿地第六碎石层、湿地第七垫砂层的厚度依次为：0.20m、0.05m、0.25m、0.30m、0.05m、0.25m、0.05m。
7.根据权利要求4所述基于人工湿地技术的农村污水处理设备，其特征在于，所述模块化人工湿地内设置湿地通气管，所述湿地植物可选芦苇、水烛、茭白、美人蕉、千屈菜、菖蒲、鸢尾的一种或几种的组合，种植密度为9株/m2。
8.根据权利要求4所述基于人工湿地技术的农村污水处理设备，其特征在于，集水池设置在模块化人工湿地远侧，所述湿地集水管通过管道与集水池连通。
9.根据权利要求1所述基于人工湿地技术的农村污水处理设备，其特征在于，所述沉降子池、厌氧子池和粗滤子池的体积比为3：3：2，沉降子池、厌氧子池和粗滤子池的顶部均设开口，开口设有可移动盖板。
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