公布日：2023.06.23
申請日：2023.03.13
分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/32(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發明公開了一種垂直流人工濕地池及組合式農村生活污水處理裝置，該污水處理裝置包括污水收集系統、排出管組件、垂直流人工濕地池、支撐座組件、厭氧處理系統、進排氣裝置、空氣進氣管、曝氣管組件和好氧處理系統，垂直流人工濕地池覆蓋層中的生物炭對生活污水中的污染物具有一定的吸附作用，對氮磷具有較好的去除效果，同時有利于除磷菌的附著，促進除磷菌的脫磷作用，同時除磷菌將磷元素傳遞給蘆葦，利于蘆葦的生長；然后生活污水經過好氧硝化層和兼氧反硝化層，通過硝化作用和反硝化作用，進一步降低了生活污水中的氨氮含量。
權利要求書
1.一種農村生活污水處理裝置，其特征在于，包括污水收集系統（100）、排出管組件（200）、垂直流人工濕地池（300）、支撐座組件（400）、厭氧處理系統（500）、進排氣裝置（600）、空氣進氣管（700）、曝氣管組件（800）和好氧處理系統（900）；所述垂直流人工濕地池（300）的四周及底部為防滲漏層（310），所述防滲漏層（310）內從下往上依次設置有排水層（320）、兼氧反硝化層（330）、好氧硝化層（340）和覆蓋層（350），所述覆蓋層（350）上種植有蘆葦（360），所述排水層（320）包括粒徑為20-28mm的礫石，所述兼氧反硝化層（330）包括生物炭、活性污泥和反硝化細菌，所述好氧硝化層（340）包括石灰石、沸石、谷殼和硝化細菌，所述覆蓋層（350）包括生物炭、除磷菌和土壤；所述排水層（320）的厚度為500-600mm，所述兼氧反硝化層（330）的厚度為400-420mm，所述好氧硝化層（340）的厚度為400-420mm，所述覆蓋層（350）的厚度為200-240mm；所述排出管組件（200）位于所述污水收集系統（100）的上部，所述垂直流人工濕地池（300）位于所述排出管組件（200）噴水口（201）的底部，所述垂直流人工濕地池（300）通過第一排水管（370）與所述厭氧處理系統（500）連通，所述厭氧處理系統（500）通過第二排水管（550）與所述好氧處理系統（900）連通，所述厭氧處理系統（500）與所述好氧處理系統（900）之間設置有所述進排氣裝置（600），所述進排氣裝置（600）的底部設置有所述支撐座組件（400），所述進排氣裝置（600）通過連通管（540）與所述厭氧處理系統（500）連通，所述進排氣裝置（600）右端上部與所述空氣進氣管（700）連通，所述進排氣裝置（600）右端下部與所述曝氣管組件（800）連通，所述曝氣管組件（800）伸入所述好氧處理系統（900）的底部，所述連通管（540）位于所述第二排水管（550）的上部；所述進排氣裝置（600）包括殼體（610）、左端蓋（620）、右端蓋（630）、彈簧（640）和活塞（650），所述殼體（610）為長方體內空結構，所述左端蓋（620）開設有與所述連通管（540）相對應的第一氣孔（621），所述右端蓋（630）開設有與所述曝氣管組件（800）相對應的第二氣孔（631），所述右端蓋（630）開設有與所述空氣進氣管（700）相對應的第三氣孔（632），所述活塞（650）位于所述殼體（610）內部并可沿所述殼體（610）左右移動，所述活塞（650）靠近所述右端蓋（630）的一端設置有柱形桿（651），所述右端蓋（630）靠近所述活塞（650）的一端設置有柱形座（633），所述柱形座（633）開設有圓孔，所述柱形座（633）所開設的圓孔內粒徑大于所述柱形桿（651）的外粒徑，所述柱形座（633）位于所述彈簧（640）的內部。
2.根據權利要求1所述的一種農村生活污水處理裝置，其特征在于，所述污水收集系統（100）包括污水收集罐（110）、進水管組件（120）、排廢料組件（130）、排水口組件（150），所述進水管組件（120）與所述污水收集罐（110）一側固定連接，所述排廢料組件（130）、所述排水口組件（150）與所述污水收集罐（110）另一側固定連接，所述進水管組件（120）的高度高于所述排廢料組件（130）的高度，所述排廢料組件（130）上設置有可拆卸的封板（131）。
3.根據權利要求2所述的一種農村生活污水處理裝置，其特征在于，所述污水收集罐（110）的底部設置有第一排污閥（111），所述污水收集罐（110）上設置有觀察窗（140），所述進水管組件（120）上設置有截止閥（121），所述截止閥（121）的后端設置有第二排污閥（122）。
4.根據權利要求1所述的一種農村生活污水處理裝置，其特征在于，所述厭氧處理系統（500）的底部設置有第三排污閥（510），所述厭氧處理系統（500）的頂部設置有沼氣罩，所述沼氣罩頂部設置有沼氣輸送管（520）和安全閥（530），所述第二排水管（550）中設置有第一單向閥（551）；所述空氣進氣管（700）中設置有第二單向閥（701）。
5.根據權利要求1所述的一種農村生活污水處理裝置，其特征在于，所述曝氣管組件（800）包括曝氣管（810）和若干曝氣盤（820），所述曝氣管（810）中設置有第三單向閥（811）；所述好氧處理系統（900）的底部設置有第四排污閥（910），所述第四排污閥（910）的頂部設置有第三排水管（920）。
6.一種利用權利要求1-5中任一項所述裝置處理農村生活污水的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：農村生活污水通過進水管組件（120）進入污水收集罐（110），其內部的固體顆粒沉淀在污水收集罐（110）的底部，固液分離后的農村生活污水通過排水口組件（150）進入排出管組件（200），由噴水口（201）噴向垂直流人工濕地池（300）；S2：農村生活污水由上而下流過覆蓋層（350）、好氧硝化層（340）、兼氧反硝化層（330）和排水層（320），再通過第一排水管（370）流入厭氧處理系統（500）；S3：隨著厭氧處理系統（500）的污水水位上升，污水通過第二排水管（550）流入好氧處理系統（900），同時在厭氧處理系統（500）產生沼氣，隨著發酵的進行，厭氧處理系統（500）的壓力不斷升高，較高壓力的沼氣推動活塞（650）向右運動，彈簧（640）被壓縮，原先通過空氣進氣管（700）進入進排氣裝置（600）B腔的空氣被壓縮,第三單向閥（811）打開，通過曝氣盤（820）對好氧處理系統（900）進行曝氣；S4：隨著厭氧處理系統（500）所產生的沼氣壓力不斷升高，達到連接在沼氣輸送管（520）上的壓力傳感器設定的壓力上限時，壓力傳感器信號被PLC控制系統的模擬量采集模塊檢測到，將電磁閥打開，厭氧處理系統（500）的高壓沼氣被排出到指定設備，當厭氧處理系統（500）內的沼氣壓力不斷下降，達到連接在沼氣輸送管（520）上的壓力傳感器設定的壓力下限時，壓力傳感器信號被PLC控制系統的模擬量采集模塊檢測到，將電磁閥關閉，此時進入進排氣裝置（600）A腔的沼氣壓力下降,在彈簧（640）彈力的作用下，活塞（650）向左運動，進排氣裝置（600）B腔壓力下降，空氣通過第二單向閥（701）進入進排氣裝置（600）B腔，恢復至初始狀態；S5：隨著好氧處理系統（900）的水位不斷上升，可通過第三排水管（920）將其排出到指定位置。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的提供一種垂直流人工濕地池及組合式農村生活污水處理裝置，農村生活污水通過垂直流人工濕地池進行處理，達到除磷除氮的目的，然后通過進排氣裝置的設置，利用厭氧過程中產生的沼氣實現對好氧過程的無動力曝氣，同時該裝置能實現沼氣的回收，結構簡單，便于推廣應用。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種垂直流人工濕地池，所述垂直流人工濕地池的四周及底部為防滲漏層，所述防滲漏層內從下往上依次設置有排水層、兼氧反硝化層、好氧硝化層和覆蓋層，所述覆蓋層上種植有蘆葦，所述排水層包括粒徑為20-28mm的礫石，所述兼氧反硝化層包括生物炭、活性污泥和反硝化細菌，所述好氧硝化層包括石灰石、沸石、谷殼和硝化細菌，所述覆蓋層包括生物炭、固氮菌、除磷菌和土壤。
優選的，所述排水層的厚度為500-600mm，所述兼氧反硝化層的厚度為400-420mm，所述好氧硝化層的厚度為400-420mm，所述覆蓋層的厚度為200-240mm。
本發明還提供一種農村生活污水處理裝置，包括污水收集系統、排出管組件、垂直流人工濕地池、支撐座組件、厭氧處理系統、進排氣裝置、空氣進氣管、曝氣管組件和好氧處理系統。
所述排出管組件位于所述污水收集系統的上部，所述垂直流人工濕地池位于所述排出管組件噴水口的底部，所述垂直流人工濕地池通過第一排水管與所述厭氧處理系統連通，所述厭氧處理系統通過第二排水管與所述好氧處理系統連通，所述厭氧處理系統與所述好氧處理系統之間設置有所述進排氣裝置，所述進排氣裝置的底部設置有所述支撐座組件，所述進排氣裝置通過連通管與所述厭氧處理系統連通，所述進排氣裝置右端上部與所述空氣進氣管連通，所述進排氣裝置右端下部與所述曝氣管組件連通，所述曝氣管組件伸入所述好氧處理系統的底部，所述連通管位于所述第二排水管的上部。
優選的，所述污水收集系統包括污水收集罐、進水管組件、排廢料組件、排水口組件，所述進水管組件與所述污水收集罐一側固定連接，所述排廢料組件、所述排水口組件與所述污水收集罐另一側固定連接，所述進水管組件的高度高于所述排廢料組件的高度，所述排廢料組件上設置有可拆卸的封板。
優選的，所述污水收集罐的底部設置有第一排污閥，所述污水收集罐上設置有觀察窗，所述進水管組件上設置有截止閥，所述截止閥的后端設置有第二排污閥。
優選的，所述厭氧處理系統的底部設置有第三排污閥，所述厭氧處理系統的頂部設置有沼氣罩，所述沼氣罩頂部設置有沼氣輸送管和安全閥。
優選的，所述進排氣裝置包括殼體、左端蓋、右端蓋、彈簧和活塞，所述殼體為長方體內空結構，所述左端蓋開設有與所述連通管相對應的第一氣孔，所述右端蓋開設有與所述曝氣管組件相對應的第二氣孔，所述右端蓋開設有與所述空氣進氣管相對應的第三氣孔，所述活塞位于所述殼體內部并可沿所述殼體左右移動，所述活塞靠近所述右端蓋的一端設置有柱形桿，所述右端蓋靠近所述活塞的一端設置有柱形座，所述柱形座開設有圓孔，所述柱形座所開設的圓孔內粒徑大于所述柱形桿的外粒徑，所述柱形座位于所述彈簧的內部。
優選的，所述第二排水管中設置有第一單向閥；所述空氣進氣管中設置有第二單向閥。
優選的，所述曝氣管組件包括曝氣管和若干曝氣盤，所述曝氣管中設置有第三單向閥。
優選的，所述好氧處理系統的底部設置有第四排污閥，所述第四排污閥的頂部設置有第三排水管。
本發明還提供了一種利用上述裝置處理農村生活污水的方法，包括以下步驟：
(1)農村生活污水通過進水管組件進入污水收集罐，其內部的固體顆粒沉淀在污水收集罐的底部，固液分離后的農村生活污水通過排水口組件進入排出管組件，由噴水口噴向垂直流人工濕地池；
(2)農村生活污水由上而下流過覆蓋層、好氧硝化層、兼氧反硝化層和排水層，再通過第一排水管流入厭氧處理系統；
(3)隨著厭氧處理系統的污水水位上升，污水通過第二排水管流入好氧處理系統，同時在厭氧處理系統產生沼氣，隨著發酵的進行，厭氧處理系統的壓力不斷升高，較高壓力的沼氣推動活塞向右運動，彈簧被壓縮，原先通過空氣進氣管進入進排氣裝置B腔的空氣被壓縮,第三單向閥打開，通過曝氣盤對好氧處理系統進行曝氣；
(4)隨著厭氧處理系統所產生的沼氣壓力不斷升高，達到連接在沼氣輸送管上的壓力傳感器設定的壓力上限時，壓力傳感器信號被PLC控制系統的模擬量采集模塊檢測到，將電磁閥打開，厭氧處理系統的高壓沼氣被排出到指定設備，當厭氧處理系統內的沼氣壓力不斷下降，達到連接在沼氣輸送管上的壓力傳感器設定的壓力下限時，壓力傳感器信號被PLC控制系統的模擬量采集模塊檢測到，將電磁閥關閉，此時進入進排氣裝置A腔的沼氣壓力下降,在彈簧彈力的作用下，活塞向左運動，進排氣裝置B腔壓力下降，空氣通過第二單向閥進入進排氣裝置B腔，恢復至初始狀態；
(5)隨著好氧處理系統的水位不斷上升，可通過第三排水管將其排出到指定位置。
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
(1)本發明提供的垂直流人工濕地池，覆蓋層中的生物炭對生活污水中的污染物具有一定的吸附作用，對氮磷具有較好的去除效果，同時有利于除磷菌的附著，促進除磷菌的脫磷作用，同時除磷菌將磷元素傳遞給蘆葦，利于蘆葦的生長；然后生活污水經過好氧硝化層和兼氧反硝化層，通過硝化作用和反硝化作用，進一步降低了生活污水中的氨氮含量。
(2)本發明提供的一種農村生活污水處理裝置，通過污水收集系統、排出管組件、垂直流人工濕地池、厭氧處理系統和好氧處理系統的設置，使農村生活污水經過沉淀并輸送至垂直流人工濕地池，利用垂直流人工濕地池除掉農村生活污水中的大部分氨氮，同時使污水通入垂直流人工濕地池后形成厭氧環境，再通過后續的厭氧處理系統和好氧處理系統，增加了脫氮除磷的效果，改善了出水水質。
(3)本發明提供的一種農村生活污水處理裝置，在污水收集系統中設置有排廢料組件，通過觀察窗方便地了解固體沉淀狀況，需要清理時關閉截止閥，打開第二截止閥將污水引流，引流完畢后打開可拆卸封板即可方便地將碎石細沙等固體顆粒清理，整個清理過程簡單快捷，對周邊基本無污染。
(4)本發明提供的一種農村生活污水處理裝置，在厭氧處理系統的頂部設置有沼氣罩，當厭氧處理系統內沼氣達到一定的壓力時，電磁閥打開，厭氧處理系統內的高壓沼氣通過沼氣輸送管將沼氣回收，保護了資源不被浪費。
(5)本發明提供的一種農村生活污水處理裝置，通過進排氣裝置的設置，充分利用厭氧過程中產生的沼氣和自然界的空氣來推動活塞來回往復運動，在好氧處理系統不增設外接設備的情況下高效地實現對好氧處理系統的連續曝氣。
（發明人：彭玲;姜成亮;肖先輝;伍中華;付穎）
