公布日：2023.06.23
申请日：2023.03.13
分类号：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/32(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种垂直流人工湿地池及组合式农村生活污水处理装置，该污水处理装置包括污水收集系统、排出管组件、垂直流人工湿地池、支撑座组件、厌氧处理系统、进排气装置、空气进气管、曝气管组件和好氧处理系统，垂直流人工湿地池覆盖层中的生物炭对生活污水中的污染物具有一定的吸附作用，对氮磷具有较好的去除效果，同时有利于除磷菌的附着，促进除磷菌的脱磷作用，同时除磷菌将磷元素传递给芦苇，利于芦苇的生长；然后生活污水经过好氧硝化层和兼氧反硝化层，通过硝化作用和反硝化作用，进一步降低了生活污水中的氨氮含量。
权利要求书
1.一种农村生活污水处理装置，其特征在于，包括污水收集系统（100）、排出管组件（200）、垂直流人工湿地池（300）、支撑座组件（400）、厌氧处理系统（500）、进排气装置（600）、空气进气管（700）、曝气管组件（800）和好氧处理系统（900）；所述垂直流人工湿地池（300）的四周及底部为防渗漏层（310），所述防渗漏层（310）内从下往上依次设置有排水层（320）、兼氧反硝化层（330）、好氧硝化层（340）和覆盖层（350），所述覆盖层（350）上种植有芦苇（360），所述排水层（320）包括粒径为20-28mm的砾石，所述兼氧反硝化层（330）包括生物炭、活性污泥和反硝化细菌，所述好氧硝化层（340）包括石灰石、沸石、谷壳和硝化细菌，所述覆盖层（350）包括生物炭、除磷菌和土壤；所述排水层（320）的厚度为500-600mm，所述兼氧反硝化层（330）的厚度为400-420mm，所述好氧硝化层（340）的厚度为400-420mm，所述覆盖层（350）的厚度为200-240mm；所述排出管组件（200）位于所述污水收集系统（100）的上部，所述垂直流人工湿地池（300）位于所述排出管组件（200）喷水口（201）的底部，所述垂直流人工湿地池（300）通过第一排水管（370）与所述厌氧处理系统（500）连通，所述厌氧处理系统（500）通过第二排水管（550）与所述好氧处理系统（900）连通，所述厌氧处理系统（500）与所述好氧处理系统（900）之间设置有所述进排气装置（600），所述进排气装置（600）的底部设置有所述支撑座组件（400），所述进排气装置（600）通过连通管（540）与所述厌氧处理系统（500）连通，所述进排气装置（600）右端上部与所述空气进气管（700）连通，所述进排气装置（600）右端下部与所述曝气管组件（800）连通，所述曝气管组件（800）伸入所述好氧处理系统（900）的底部，所述连通管（540）位于所述第二排水管（550）的上部；所述进排气装置（600）包括壳体（610）、左端盖（620）、右端盖（630）、弹簧（640）和活塞（650），所述壳体（610）为长方体内空结构，所述左端盖（620）开设有与所述连通管（540）相对应的第一气孔（621），所述右端盖（630）开设有与所述曝气管组件（800）相对应的第二气孔（631），所述右端盖（630）开设有与所述空气进气管（700）相对应的第三气孔（632），所述活塞（650）位于所述壳体（610）内部并可沿所述壳体（610）左右移动，所述活塞（650）靠近所述右端盖（630）的一端设置有柱形杆（651），所述右端盖（630）靠近所述活塞（650）的一端设置有柱形座（633），所述柱形座（633）开设有圆孔，所述柱形座（633）所开设的圆孔内粒径大于所述柱形杆（651）的外粒径，所述柱形座（633）位于所述弹簧（640）的内部。
2.根据权利要求1所述的一种农村生活污水处理装置，其特征在于，所述污水收集系统（100）包括污水收集罐（110）、进水管组件（120）、排废料组件（130）、排水口组件（150），所述进水管组件（120）与所述污水收集罐（110）一侧固定连接，所述排废料组件（130）、所述排水口组件（150）与所述污水收集罐（110）另一侧固定连接，所述进水管组件（120）的高度高于所述排废料组件（130）的高度，所述排废料组件（130）上设置有可拆卸的封板（131）。
3.根据权利要求2所述的一种农村生活污水处理装置，其特征在于，所述污水收集罐（110）的底部设置有第一排污阀（111），所述污水收集罐（110）上设置有观察窗（140），所述进水管组件（120）上设置有截止阀（121），所述截止阀（121）的后端设置有第二排污阀（122）。
4.根据权利要求1所述的一种农村生活污水处理装置，其特征在于，所述厌氧处理系统（500）的底部设置有第三排污阀（510），所述厌氧处理系统（500）的顶部设置有沼气罩，所述沼气罩顶部设置有沼气输送管（520）和安全阀（530），所述第二排水管（550）中设置有第一单向阀（551）；所述空气进气管（700）中设置有第二单向阀（701）。
5.根据权利要求1所述的一种农村生活污水处理装置，其特征在于，所述曝气管组件（800）包括曝气管（810）和若干曝气盘（820），所述曝气管（810）中设置有第三单向阀（811）；所述好氧处理系统（900）的底部设置有第四排污阀（910），所述第四排污阀（910）的顶部设置有第三排水管（920）。
6.一种利用权利要求1-5中任一项所述装置处理农村生活污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：农村生活污水通过进水管组件（120）进入污水收集罐（110），其内部的固体颗粒沉淀在污水收集罐（110）的底部，固液分离后的农村生活污水通过排水口组件（150）进入排出管组件（200），由喷水口（201）喷向垂直流人工湿地池（300）；S2：农村生活污水由上而下流过覆盖层（350）、好氧硝化层（340）、兼氧反硝化层（330）和排水层（320），再通过第一排水管（370）流入厌氧处理系统（500）；S3：随着厌氧处理系统（500）的污水水位上升，污水通过第二排水管（550）流入好氧处理系统（900），同时在厌氧处理系统（500）产生沼气，随着发酵的进行，厌氧处理系统（500）的压力不断升高，较高压力的沼气推动活塞（650）向右运动，弹簧（640）被压缩，原先通过空气进气管（700）进入进排气装置（600）B腔的空气被压缩,第三单向阀（811）打开，通过曝气盘（820）对好氧处理系统（900）进行曝气；S4：随着厌氧处理系统（500）所产生的沼气压力不断升高，达到连接在沼气输送管（520）上的压力传感器设定的压力上限时，压力传感器信号被PLC控制系统的模拟量采集模块检测到，将电磁阀打开，厌氧处理系统（500）的高压沼气被排出到指定设备，当厌氧处理系统（500）内的沼气压力不断下降，达到连接在沼气输送管（520）上的压力传感器设定的压力下限时，压力传感器信号被PLC控制系统的模拟量采集模块检测到，将电磁阀关闭，此时进入进排气装置（600）A腔的沼气压力下降,在弹簧（640）弹力的作用下，活塞（650）向左运动，进排气装置（600）B腔压力下降，空气通过第二单向阀（701）进入进排气装置（600）B腔，恢复至初始状态；S5：随着好氧处理系统（900）的水位不断上升，可通过第三排水管（920）将其排出到指定位置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的提供一种垂直流人工湿地池及组合式农村生活污水处理装置，农村生活污水通过垂直流人工湿地池进行处理，达到除磷除氮的目的，然后通过进排气装置的设置，利用厌氧过程中产生的沼气实现对好氧过程的无动力曝气，同时该装置能实现沼气的回收，结构简单，便于推广应用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种垂直流人工湿地池，所述垂直流人工湿地池的四周及底部为防渗漏层，所述防渗漏层内从下往上依次设置有排水层、兼氧反硝化层、好氧硝化层和覆盖层，所述覆盖层上种植有芦苇，所述排水层包括粒径为20-28mm的砾石，所述兼氧反硝化层包括生物炭、活性污泥和反硝化细菌，所述好氧硝化层包括石灰石、沸石、谷壳和硝化细菌，所述覆盖层包括生物炭、固氮菌、除磷菌和土壤。
优选的，所述排水层的厚度为500-600mm，所述兼氧反硝化层的厚度为400-420mm，所述好氧硝化层的厚度为400-420mm，所述覆盖层的厚度为200-240mm。
本发明还提供一种农村生活污水处理装置，包括污水收集系统、排出管组件、垂直流人工湿地池、支撑座组件、厌氧处理系统、进排气装置、空气进气管、曝气管组件和好氧处理系统。
所述排出管组件位于所述污水收集系统的上部，所述垂直流人工湿地池位于所述排出管组件喷水口的底部，所述垂直流人工湿地池通过第一排水管与所述厌氧处理系统连通，所述厌氧处理系统通过第二排水管与所述好氧处理系统连通，所述厌氧处理系统与所述好氧处理系统之间设置有所述进排气装置，所述进排气装置的底部设置有所述支撑座组件，所述进排气装置通过连通管与所述厌氧处理系统连通，所述进排气装置右端上部与所述空气进气管连通，所述进排气装置右端下部与所述曝气管组件连通，所述曝气管组件伸入所述好氧处理系统的底部，所述连通管位于所述第二排水管的上部。
优选的，所述污水收集系统包括污水收集罐、进水管组件、排废料组件、排水口组件，所述进水管组件与所述污水收集罐一侧固定连接，所述排废料组件、所述排水口组件与所述污水收集罐另一侧固定连接，所述进水管组件的高度高于所述排废料组件的高度，所述排废料组件上设置有可拆卸的封板。
优选的，所述污水收集罐的底部设置有第一排污阀，所述污水收集罐上设置有观察窗，所述进水管组件上设置有截止阀，所述截止阀的后端设置有第二排污阀。
优选的，所述厌氧处理系统的底部设置有第三排污阀，所述厌氧处理系统的顶部设置有沼气罩，所述沼气罩顶部设置有沼气输送管和安全阀。
优选的，所述进排气装置包括壳体、左端盖、右端盖、弹簧和活塞，所述壳体为长方体内空结构，所述左端盖开设有与所述连通管相对应的第一气孔，所述右端盖开设有与所述曝气管组件相对应的第二气孔，所述右端盖开设有与所述空气进气管相对应的第三气孔，所述活塞位于所述壳体内部并可沿所述壳体左右移动，所述活塞靠近所述右端盖的一端设置有柱形杆，所述右端盖靠近所述活塞的一端设置有柱形座，所述柱形座开设有圆孔，所述柱形座所开设的圆孔内粒径大于所述柱形杆的外粒径，所述柱形座位于所述弹簧的内部。
优选的，所述第二排水管中设置有第一单向阀；所述空气进气管中设置有第二单向阀。
优选的，所述曝气管组件包括曝气管和若干曝气盘，所述曝气管中设置有第三单向阀。
优选的，所述好氧处理系统的底部设置有第四排污阀，所述第四排污阀的顶部设置有第三排水管。
本发明还提供了一种利用上述装置处理农村生活污水的方法，包括以下步骤：
(1)农村生活污水通过进水管组件进入污水收集罐，其内部的固体颗粒沉淀在污水收集罐的底部，固液分离后的农村生活污水通过排水口组件进入排出管组件，由喷水口喷向垂直流人工湿地池；
(2)农村生活污水由上而下流过覆盖层、好氧硝化层、兼氧反硝化层和排水层，再通过第一排水管流入厌氧处理系统；
(3)随着厌氧处理系统的污水水位上升，污水通过第二排水管流入好氧处理系统，同时在厌氧处理系统产生沼气，随着发酵的进行，厌氧处理系统的压力不断升高，较高压力的沼气推动活塞向右运动，弹簧被压缩，原先通过空气进气管进入进排气装置B腔的空气被压缩,第三单向阀打开，通过曝气盘对好氧处理系统进行曝气；
(4)随着厌氧处理系统所产生的沼气压力不断升高，达到连接在沼气输送管上的压力传感器设定的压力上限时，压力传感器信号被PLC控制系统的模拟量采集模块检测到，将电磁阀打开，厌氧处理系统的高压沼气被排出到指定设备，当厌氧处理系统内的沼气压力不断下降，达到连接在沼气输送管上的压力传感器设定的压力下限时，压力传感器信号被PLC控制系统的模拟量采集模块检测到，将电磁阀关闭，此时进入进排气装置A腔的沼气压力下降,在弹簧弹力的作用下，活塞向左运动，进排气装置B腔压力下降，空气通过第二单向阀进入进排气装置B腔，恢复至初始状态；
(5)随着好氧处理系统的水位不断上升，可通过第三排水管将其排出到指定位置。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供的垂直流人工湿地池，覆盖层中的生物炭对生活污水中的污染物具有一定的吸附作用，对氮磷具有较好的去除效果，同时有利于除磷菌的附着，促进除磷菌的脱磷作用，同时除磷菌将磷元素传递给芦苇，利于芦苇的生长；然后生活污水经过好氧硝化层和兼氧反硝化层，通过硝化作用和反硝化作用，进一步降低了生活污水中的氨氮含量。
(2)本发明提供的一种农村生活污水处理装置，通过污水收集系统、排出管组件、垂直流人工湿地池、厌氧处理系统和好氧处理系统的设置，使农村生活污水经过沉淀并输送至垂直流人工湿地池，利用垂直流人工湿地池除掉农村生活污水中的大部分氨氮，同时使污水通入垂直流人工湿地池后形成厌氧环境，再通过后续的厌氧处理系统和好氧处理系统，增加了脱氮除磷的效果，改善了出水水质。
(3)本发明提供的一种农村生活污水处理装置，在污水收集系统中设置有排废料组件，通过观察窗方便地了解固体沉淀状况，需要清理时关闭截止阀，打开第二截止阀将污水引流，引流完毕后打开可拆卸封板即可方便地将碎石细沙等固体颗粒清理，整个清理过程简单快捷，对周边基本无污染。
(4)本发明提供的一种农村生活污水处理装置，在厌氧处理系统的顶部设置有沼气罩，当厌氧处理系统内沼气达到一定的压力时，电磁阀打开，厌氧处理系统内的高压沼气通过沼气输送管将沼气回收，保护了资源不被浪费。
(5)本发明提供的一种农村生活污水处理装置，通过进排气装置的设置，充分利用厌氧过程中产生的沼气和自然界的空气来推动活塞来回往复运动，在好氧处理系统不增设外接设备的情况下高效地实现对好氧处理系统的连续曝气。
（发明人：彭玲;姜成亮;肖先辉;伍中华;付颖）