申请日2013.04.15
公开(公告)日2013.06.19
IPC分类号C02F11/04; C02F9/14
摘要
一种农村生活污水生物处理系统，涉及污水处理技术领域，尤其是一种基建和运行费用低，占用空间小，操作管理方便、污水处理效率高，排放达标的农村生活污水生物处理系统。本发明的农村生活污水生物处理系统，与农村生活污水排污管道连接，其特征在于该处理系统包括生态敞开式化粪池、微曝气氧化塘、悬浮物生物滤池、人工湿地和观景塘，生态敞开式化粪池、微曝气氧化塘、悬浮物生物滤池、人工湿地和观景塘从高至低顺序排列，之间用管道或沟渠连通，利用污水自身的重力进行流动，生态敞开式化粪池的进水口与农村生活污水排污管道连接。本发明的农村生活污水生物处理系统，解决了其他村落污水处理方法中的占地较大、投资和维护费用高等问题。
权利要求书
1.一种农村生活污水生物处理系统，该处理系统与农村生活污水排污管道连接，其特征在于该处理系统包括生态敞开式化粪池、微曝气氧化塘、悬浮物生物滤池、人工湿地和观景塘，生态敞开式化粪池、微曝气氧化塘、悬浮物生物滤池、人工湿地和观景塘从高至低顺序排列，之间用管道或沟渠连通，利用污水自身的重力进行流动，生态敞开式化粪池的进水口与农村生活污水排污管道连接，其中：
(1)、生态敞开式化粪池的进水口处设置简易格栅，用于初步拦截污染物，防止堵塞后续管道和滤料;生态敞开式化粪池液面上设置生态浮床，生态浮床上种植水生植物，拦截悬浮物及有效地将水中污染物去除，有效提高出水的能见度和水质，同时隔绝大气与水体的交换，促进污染物的厌氧发酵，并且有效吸收分解臭气;
(2)、微曝气氧化塘内设置有解层式曝气机，采用解层式曝气技术，避免水体表面产生泡沫;
(3)、悬浮物生物滤池内设置有生物绳，生物绳表面附着好氧性微生物形成的生物膜，使水中的有机物充分氧化，起到过滤和有效除磷的作用;
(4)、人工湿地的湿地基质其高度低于人工湿地的进水口，人工湿地分为三层，下层为粒径16～32mm粗砾石，中层为粒径8～16mm中砾石，上层为粒径4～8cm粗砂填料，湿地基质上种植植物，利用湿地基质过滤、截留、吸附和生化降解等作用以及水生植物根系对水中污染物的净化作用，以及湿地基质内微生物的硝化及反硝化作用，强化人工湿地的脱氮除磷效果;
(5)、观景塘内设置生物浮床，种植沉水植物与水生植物，并且养殖鱼类，在观景塘内形成一个稳定的生态系统。
2.如权利要求1所述的农村生活污水生物处理系统，其特征在于所述的处理系统还包括太阳能发电装置或/和风能发电装置，发电装置产生的电能供解层式曝气机使用。
3.如权利要求1所述的农村生活污水生物处理系统，其特征在于所述的处理系统是通过以下工艺步骤实现：
(1)、农村生活污水进入生态敞开式化粪池, 经过多级简易格栅拦截污染物，厌氧发酵48h;
(2)、经生态敞开式化粪池初步处理过的污水进入微曝气氧化塘，采用解层式曝气机进行微曝气处理24h，使水体上下循环，消除温差和自然分层，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化;
(3)、经过微曝气处理的污水进入悬浮物生物滤池，利用生物绳吸附、去除水中悬浮物;
(4)、之后水进入人工湿地，通过滤滴技术作进一步生物降解，强化人工湿地的脱氮除磷效果;
(5)、最后水流入观景塘，利用塘内种植的植物去除水中氮、磷的含量，同时会分泌絮凝物质，使悬浮物得到絮凝沉淀，快速改善水体的透明度，使水体看起来自然清爽。
说明书
农村生活污水生物处理系统
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是一种基建和运行费用低，占用空间小，操作管理方便、污水处理效率高，排放达标的农村生活污水生物处理系统。
背景技术
随着经济发展，我国环境污染出现了一个新趋势：环境污染从城市迅速扩散到农村。农村环境污染的主要表现是污水污染，农村污水造成的环境污染不仅是农村水源地潜在的安全隐患，还会加剧淡水资源的危机，使耕地灌溉得不到有效保障，危害农民的生存发展。
农村污水的主要特点包括:
1、农村生活污水主要为生活污水和以农产品为原料的加工污水的混合体,基本上不含重金属和有毒有害物质,含有一定量的氮和磷,可生化性好,但水质水量变化较大;
2、农村地区人口居住分散,大部分没有排水管网,污水集中收集处理难度较大。
全国农村每年产生生活污水约80多亿吨，而96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统。生活污水随意排放，严重污染了农村的生态环境，直接威胁广大农民群众的身体健康以及农村的经济发展。一方面，未经处理的生活污水自流到地势低洼的河流、湖泊和池塘等地表水体中，严重污染各类水源;另一方面，生活污水也是疾病传染扩散的源头、容易造成部分地区传染病、地方病和人畜共患疾病的发生与流行。目前全国农村的自来水普及率只有34%左右，还有3亿多农民存在饮水安全问题。水源地水质低的状况与农村生活污水未经处理直接排放有直接因果关系。
与城市生活污水相比较，农村生活污水具有自身特色：
1、农村人口居住相对分散;
2、无统一污水收集管网;
3、以家庭生活污水为主;
4、部分地区存在小型工厂和作坊。
目前这部分农村生活污水，以及部分混有工业废水的生活污水不经处理均直排入周边河道中，对农村周边水环境造成严重污染，造成水体发黑发臭，对周边农村居民的身体健康造成巨大的威胁，严重影响了周边农村居民的正常生活与农耕，直接阻碍了农村经济的快速发展。
分散式污水处理已成为农村生活污水处理的方法，目前处理农村生活污水常用的技术为;
1、厌氧沼气池处理技术，该技术将污水中的大部分有机物经厌氧发酵后产生沼气，发酵后的污水被去除了大部分有机物，达到净化目的，产生的沼气可作为浴室和家庭用炊能源，厌氧发酵处理后的污水可用作浇灌用水，但该技术受温度影响较大，一般适合于常年气温较高的地区，而且处理后水还需进一步处理才能排放;
2、氧化塘处理技术，该技术存在占地大，速度慢，氧化塘周围卫生条件差等问题;
3、人工湿地处理技术，该技术存在去除能力有限，且表面流湿地夏季蚊蝇孳生，臭味飘散等问题;
4、土壤渗滤技术，该技术存在脱氮效果差、运行不稳定、土壤孔隙易堵塞等问题。
同时，目前实施的分散污水处理，仅仅只是初步实现了分散污水的收集、处理和排放，远未实现处理的真正目的：再利用，即将污水就地处理和就地回用，实现污水资源化。
发明内容
本发明所要解决的就是现有农村生活污水处理技术上的不足及缺陷，提供一种基建和运行费用低，占用空间小，操作管理方便、污水处理效率高，排放达标的农村生活污水生物处理系统。
本发明的农村生活污水生物处理系统，该处理系统与农村生活污水排污管道连接，其特征在于该处理系统包括生态敞开式化粪池、微曝气氧化塘、悬浮物生物滤池、人工湿地和观景塘，生态敞开式化粪池、微曝气氧化塘、悬浮物生物滤池、人工湿地和观景塘从高至低顺序排列，之间用管道或沟渠连通，利用污水自身的重力进行流动，生态敞开式化粪池的进水口与农村生活污水排污管道连接，其中：
(1)、生态敞开式化粪池的进水口处设置简易格栅，用于初步拦截污染物，防止堵塞后续管道和滤料;生态敞开式化粪池液面上设置生态浮床，生态浮床上种植水生植物，拦截悬浮物及有效地将水中污染物去除，有效提高出水的能见度和水质，同时隔绝大气与水体的交换，促进污染物的厌氧发酵，并且有效吸收分解臭气;
(2)、微曝气氧化塘内设置有解层式曝气机，采用解层式曝气技术，避免水体表面产生泡沫;
(3)、悬浮物生物滤池内设置有生物绳，生物绳表面附着好氧性微生物形成的生物膜，使水中的有机物充分氧化，起到过滤和有效除磷的作用;
(4)、人工湿地的湿地基质其高度低于人工湿地的进水口，人工湿地分为三层，下层为粒径16～32mm粗砾石，中层为粒径8～16mm中砾石，上层为粒径4～8cm粗砂填料，湿地基质上种植植物，利用湿地基质过滤、截留、吸附和生化降解等作用以及水生植物根系对水中污染物的净化作用，以及湿地基质内微生物的硝化及反硝化作用，强化人工湿地的脱氮除磷效果;
(5)、观景塘内设置生物浮床，种植沉水植物与水生植物，并且养殖鱼类，在观景塘内形成一个稳定的生态系统。
所述的处理系统还包括太阳能发电装置或/和风能发电装置，发电装置产生的电能供解层式曝气机使用。
所述的处理系统是通过以下工艺步骤实现：
(1)、农村生活污水进入生态敞开式化粪池, 经过多级简易格栅拦截污染物，厌氧发酵48h;
(2)、经生态敞开式化粪池初步处理过的污水进入微曝气氧化塘，采用解层式曝气机进行微曝气处理24h，使水体上下循环，消除温差和自然分层，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化;
(3)、经过微曝气处理的污水进入悬浮物生物滤池，利用生物绳吸附、去除水中悬浮物;
(4)、之后水进入人工湿地，通过滤滴技术作进一步生物降解，强化人工湿地的脱氮除磷效果;
(5)、最后水流入观景塘，利用塘内种植的植物去除水中氮、磷的含量，同时会分泌絮凝物质，使悬浮物得到絮凝沉淀，快速改善水体的透明度，使水体看起来自然清爽。
农村生活污水通过排污管道进入生态敞开式化粪池，经过多级简易格栅拦截污染物，以清除水中的部分悬浮物，防止堵塞后续管道和滤料，利用生态敞开式化粪池液面上设置的生态浮床的植物的根系，以吸收营养的方式固定水中的氮和磷，同时覆盖的植物使生态敞开式化粪池处于相对厌氧的环境，促进污染物的厌氧发酵，并且有效的将其产生的臭气经生态浮床吸收分解，生态浮床上的植物也构成一道景观;经初步处理过的污水进入微曝气氧化塘，采用解层式曝气技术，将塘中表面水体中具有饱和溶解氧的水交换注入到深层水体中，使水体上下层交换都能够用较高的溶解氧，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化，并且解层式曝气机采用太阳能作为动力;之后污水进入悬浮物生物滤池，采用生物绳作为滤料和填料，对污水进行净化，可有效去除悬浮物，防止堵塞人工湿地;从悬浮物生物滤池出来的水在人工湿地作进一步生物降解，人工湿地采用滤滴技术，强化人工湿地的脱氮除磷效果，同时进一步提高出水水质和体现处理系统的景观性，保证出水水质达标;最后水流入观景塘，塘内种植去除能力强、耐污性能好、经济价值高的物种，通过植物自身的生长，快速改善水体的透明度。
经检测，从观景塘内流出的水，SS去除率为89-94%，CODcr去除率为87-92%，BOD5去除率为93-97%，NH3-N去除率为91-95%，TP去除率为72-86%。出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标。
本发明进出水指标
序号 项 目 设计进水 出水(一级A 标) 1 P H 6.0—9.0 6.0—9.0 2 色 度 50 ≤30 3 CODcr(mg/L) 80-250 ≤50 4 SS(mg/L) 30-100 ≤10 5 五日生化需氧量(BOD5)(mg/L) 50-120 ≤10 6 氨氮(mg/L) 20-30 ≤5 7 磷酸盐(mg/L) 2-4 ≤0.5 8 动植物油(mg/L) 10-20 ≤1 9 肠菌群(个/L) ≤103
本发明在设计时始终保持以下五个原则：
1、创新与传统结合原则：在自身技术优势和经验基础上，结合村落农村生活污水运行管理的特殊性，借鉴芬兰技术与经验，开发处理效率高，操作管理方便的工艺流程;
2、注重功能性与景观观赏性结合原则：采用生态治理理念，注重环境效益与社会效益的结合，结合水处理设施建设农村小型生态园，体现农村适居住人文理念;
3、生态节能原则：采用全生态治理技术，合理选用高新设备，提高动力效率，降低能耗，采用清洁太阳能源，适应农村运行管理机制和管理特点，最大限度降低运行费用，从根源上解决农村污水运行费用问题;
4、环保优先、节约占地原则：严格控制臭味及其他有碍感官的副产品产生，消除二次污染;水处理系统的设置，应无噪音，不扰民，占地少、投资低、运行费用低、管理方便，避免工业化操作管理模式，适应农村设施管理特点;
5、资源化原则：环保的根本处理在污染物资源化，通过生态治理模式，污水处理后变成清洁水，用于农村环境景观构造，形成农村生态湿地休闲园;清洁水用于生态鱼养殖，把污水资源化，形成环境效益、经济效益、社会效益的有机结合。
本发明的农村生活污水生物处理系统，具有以下优点：
1、解决了其他村落污水处理方法中的占地较大、投资和维护费用高等问题，设备完全使用清洁能源，一次性投资适中，管理维护运行费用较低;
2、采用自然生态处理手段，将化粪池、氧化塘、滤池、湿地、景观塘等通过多种方式进行优化后，将其有机的组合在一起，形成一套了在有效去除有机物的同时，还能达到高效的脱氮除磷效果的强化生态塘处理系统;
3、采用生态处理系统，在工艺处理满足水质要求的同时，通过处理单元中种植各种类型的植物，氧化塘、人工湿地等处理单元的池体轮廓自然圆弧形设计，在景观塘中配置观赏鱼、喷泉，构建一个很好的自然生态景观环境;
4、出水水质好，具有脱氮除磷效果，出水稳定达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标;
5、运行稳定，能长期稳定运行，不会出现系统堵塞情况;
6、运行费用低，解层式曝气机采用太阳能转换的电能运行，污水在整个处理过程中，依靠自身重力流动，整个净化过程中，只需要简单人工维护，不需要电耗;
7、耐冲击负荷强，适用范围广，特别适应农村污水水质水量变化大特点，能适应农村雨污混合排水体制;
8、无二次污染，污泥产量少，无噪声、无臭味。