公布日：2024.01.09
申請日：2023.08.28
分類號：C02F9/00(2023.01)I;A01C23/00(2006.01)I;A01G25/00(2006.01)I;G01W1/02(2006.01)I;G01N33/18(2006.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F3/12(2023.01)N;
C02F3/32(2023.01)N;C02F3/34(2023.01)N;C02F1/28(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/04(2023.01)N;C02F1/42(2023.01)N;C02F101/30(2006.01)N;
C02F1/32(2023.01)N;C02F1/50(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)及處理方法，屬于農(nóng)村污水治理技術(shù)領(lǐng)域。一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，包括預(yù)處理模塊、生物處理模塊、后處理模塊、循環(huán)利用模塊和檢測與控制模塊。本發(fā)明中，設(shè)置有氣象探測，在污水凈化排放前利用氣象探測檢測風(fēng)向、風(fēng)速以及進(jìn)行降雨，讓污水處理排放工作人員靈活判斷排水時間和排放量，從而有效利用凈化消毒處理后的水體，節(jié)約水資源，且通過循環(huán)利用模塊包括，農(nóng)田灌溉、農(nóng)田施肥、工業(yè)用水以及實驗農(nóng)田，使得經(jīng)過后處理模塊凈化的水體上實現(xiàn)多種循環(huán)利用，此外利用水體監(jiān)測對水體全方面檢測，有效確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)并無污染，并記錄確定水體各數(shù)值，適合用于實驗農(nóng)田的開發(fā)作物實驗，且不會影響正常農(nóng)田種植。
權(quán)利要求書
1.一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，包括預(yù)處理模塊、生物處理模塊、后處理模塊、循環(huán)利用模塊和檢測與控制模塊，其特征在于：所述預(yù)處理模塊通過在沉淀池上添加格柵設(shè)備，對污水進(jìn)行初步過濾和固液分離，所述生物處理模塊會對預(yù)處理的污水進(jìn)行有機物的降解，并利用所述固液分離將殘余的固體顆粒從水體中分離出來，經(jīng)過所述固液分離沉淀分離后的水體在所述后處理模塊中做進(jìn)一步凈化處理，所述后處理模塊凈化后的水體在所述循環(huán)利用模塊中設(shè)置有不同用途，包括農(nóng)田灌溉、農(nóng)田施肥、工業(yè)用水以及實驗農(nóng)田用水，且所述循環(huán)利用模塊結(jié)合所述檢測與控制模塊控制排水時間和排水量，所述檢測與控制模塊包括氣象探測、水體監(jiān)測和處理控制中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述預(yù)處理模塊包括格柵過濾和固液分離，所述格柵過濾設(shè)置在沉淀池的進(jìn)水口位置，所述沉淀池建造設(shè)置在所述生物處理模塊前，所述固液分離設(shè)置有均質(zhì)化裝置，且所述均質(zhì)化裝置基于基礎(chǔ)能源的基礎(chǔ)上利用風(fēng)能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述生物處理模塊包括活性污泥池子模塊、固定膜生物反應(yīng)器子模塊、人工濕地子模塊和生物濾池子模塊，所述活性污泥池子模塊設(shè)置有懸浮的活性污泥，所述固定膜生物反應(yīng)器子模塊設(shè)置有固定的生物膜，所述人工濕地子模塊種植培養(yǎng)濕地植物和微生物，所述生物濾池子模塊設(shè)置有微生物的附著介質(zhì)，包括沙子和礫石。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述后處理模塊包括吸附過程、高級氧化、降鹽、重金屬去除、消毒、pH值調(diào)節(jié)和氣體移除，所述吸附過程設(shè)置有多種吸附劑，包括活性炭和氧化鋁，所述高級氧化采用過氧化氫這類強氧化劑分解和降解難以降解的有機物，所述降鹽設(shè)置有蒸發(fā)方式和逆滲透方式，針對污水中的重金屬污染，所述重金屬去除采用離子交換去除這些有害物質(zhì)，且在所述后處理模塊中需要對水體進(jìn)行所述消毒處理，所述消毒包括使用紫外線照射、使用氯消毒以及使用臭氧氧化，所述pH值調(diào)節(jié)采用酸堿中和方法處理水體中出現(xiàn)不適宜pH值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述循環(huán)利用模塊包括農(nóng)田灌溉、農(nóng)田施肥、工業(yè)用水以及實驗農(nóng)田，所述農(nóng)田灌溉用于將凈化消毒處理后的水體引流排放至附近農(nóng)田，所述農(nóng)田施肥基于所述農(nóng)田灌溉將施肥液引流至附近農(nóng)田，所述工業(yè)用水用于將凈化消毒處理后的水輸送至加工工廠作為冷卻系統(tǒng)用水以及生產(chǎn)過程中的水源，存在科研實驗的地區(qū)將經(jīng)過所述水體檢測的水引流排放至所述實驗農(nóng)田進(jìn)行農(nóng)業(yè)研究以及試驗田種植。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述氣象探測設(shè)置有溫度傳感器、相對濕度傳感器、降雨傳感器以及風(fēng)速和風(fēng)向傳感器，所述溫度傳感器用于測量空氣溫度，所述相對濕度傳感器測量空氣中的濕度，所述降雨傳感器用于檢測降雨量，預(yù)測降雨事件對系統(tǒng)運行的影響，包括排水量的增加和排水時間調(diào)整，所述風(fēng)速和風(fēng)向傳感器用于測量風(fēng)的速度和方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述水體監(jiān)測設(shè)置有pH傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器、氨氮磷傳感器和微生物監(jiān)測，所述pH傳感器測量水體的酸堿度，判斷水體的酸堿性情況，利用所述溶解氧傳感器測量水中的溶解氧含量，利用所述濁度傳感器測量水體的渾濁度，所述氨氮磷傳感器監(jiān)測水體中氮和磷的含量，從而了解污染物的去除情況，且所述微生物監(jiān)測檢測水體中的微生物數(shù)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述處理控制中心設(shè)置有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析和處理算法、自動控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控和報警，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集來自氣象探測和水體監(jiān)測的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)分析和處理算法分析數(shù)據(jù)，檢測異常情況，并根據(jù)預(yù)設(shè)條件制定處理策略，所述自動控制系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，自動調(diào)整系統(tǒng)操作參數(shù)，如排水時間和攪拌強度，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控和報警設(shè)置有監(jiān)控攝像頭和報警裝置。
9.一種農(nóng)村污水處理方法，涉及權(quán)利要求1-8任意一項所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：S1、污水預(yù)處理：污水首先通過格柵物理設(shè)施進(jìn)行初步過濾，去除較大的懸浮物和固體顆粒；S2、沉淀：排出的污水進(jìn)入沉淀池，讓其中的懸浮物和重質(zhì)顆粒沉淀到污泥底部，從而進(jìn)一步凈化水質(zhì)；S3、人工濕地：沉淀后的水進(jìn)入人工濕地區(qū)域，人工濕地分為不同的植被帶，每一帶有特定的濕地植物，這些植物不僅能夠吸收營養(yǎng)物質(zhì)，還能夠通過其根系和周圍的微生物將污水中的有機物質(zhì)分解為無害的物質(zhì)；S4、生物降解：通過種植的濕地植物的根系提供一個適宜的生境，促進(jìn)了微生物的生長和活動，并有效降解有機廢物，將其分解為較簡單的化合物；S5、生物濾池：水流經(jīng)過濕地植物的根系后，利用生物濾池中添加的沙子和礫石，進(jìn)一步過濾和處理水流；S6、消毒：在經(jīng)過上述處理步驟后，水質(zhì)已經(jīng)得到顯著改善，但為了確保水的安全性，需要利用紫外線照射消毒；S7、水體凈化：通過后處理模塊進(jìn)一步提升處理后的水質(zhì)，使水能夠達(dá)到適合排放或可重復(fù)利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；S8、水體監(jiān)測：利用水體監(jiān)測對水體全方面的檢測有效確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)無污染，且對于測量后的水體各個參數(shù)進(jìn)行記錄；S9、實驗農(nóng)田試用：將記錄好的水體引入實驗農(nóng)田，并在實驗農(nóng)田中栽培實驗用的科研作物，并觀察記錄做種生長，結(jié)合記錄的水體各個數(shù)值得出實驗結(jié)論。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題：而目前的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)中經(jīng)過凈化消毒的水體，大多是定點定量的排放至附近農(nóng)田、工廠和用戶家中，但是有時候在下雨季節(jié)，尤其是突發(fā)的暴雨，在暴雨之前給農(nóng)田排放水源的話，對于即將面對降雨灌溉的農(nóng)田來說是沒必要的，反而造成水資源的浪費，介于此，應(yīng)當(dāng)對現(xiàn)有的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)做進(jìn)一步的優(yōu)化，以適應(yīng)天氣變化帶來的影響。
一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，包括預(yù)處理模塊、生物處理模塊、后處理模塊、循環(huán)利用模塊和檢測與控制模塊，所述預(yù)處理模塊通過在沉淀池上添加格柵設(shè)備，對污水進(jìn)行初步過濾和固液分離，所述生物處理模塊會對預(yù)處理的污水進(jìn)行有機物的降解，并利用所述固液分離將殘余的固體顆粒從水體中分離出來，經(jīng)過所述固液分離沉淀分離后的水體在所述后處理模塊中做進(jìn)一步凈化處理，所述后處理模塊凈化后的水體在所述循環(huán)利用模塊中設(shè)置有不同用途，包括農(nóng)田灌溉、農(nóng)田施肥、工業(yè)用水以及實驗農(nóng)田用水，且所述循環(huán)利用模塊結(jié)合所述檢測與控制模塊控制排水時間和排水量，所述檢測與控制模塊包括氣象探測、水體監(jiān)測和處理控制中心。
優(yōu)選地，所述預(yù)處理模塊包括格柵過濾和固液分離，所述格柵過濾設(shè)置在沉淀池的進(jìn)水口位置，所述沉淀池建造設(shè)置在所述生物處理模塊前，所述固液分離設(shè)置有均質(zhì)化裝置，且所述均質(zhì)化裝置基于基礎(chǔ)能源的基礎(chǔ)上利用風(fēng)能，在均質(zhì)化裝置中結(jié)合風(fēng)能利用不僅能夠?qū)崿F(xiàn)能源轉(zhuǎn)換，減少不可再生能源損耗，同時利用風(fēng)能攪拌污水，將固體均勻分散，避免堆積或聚集。
優(yōu)選地，所述生物處理模塊包括活性污泥池子模塊、固定膜生物反應(yīng)器子模塊、人工濕地子模塊和生物濾池子模塊，所述活性污泥池子模塊設(shè)置有懸浮的活性污泥，所述固定膜生物反應(yīng)器子模塊設(shè)置有固定的生物膜，所述人工濕地子模塊種植培養(yǎng)濕地植物和微生物，所述生物濾池子模塊設(shè)置有微生物的附著介質(zhì)，包括沙子和礫石，生物處理模塊是污水處理的核心部分，主要通過微生物將有機物質(zhì)分解為較簡單的物質(zhì)，從而減少處理水體中有害污染物的含量，有效促進(jìn)水質(zhì)的凈化處理。
優(yōu)選地，所述后處理模塊包括吸附過程、高級氧化、降鹽、重金屬去除、消毒、pH值調(diào)節(jié)和氣體移除，所述吸附過程設(shè)置有多種吸附劑，包括活性炭和氧化鋁，所述高級氧化采用過氧化氫這類強氧化劑分解和降解難以降解的有機物，所述降鹽設(shè)置有蒸發(fā)方式和逆滲透方式，針對污水中的重金屬污染，所述重金屬去除采用離子交換去除這些有害物質(zhì)，且在所述后處理模塊中需要對水體進(jìn)行所述消毒處理，所述消毒包括使用紫外線照射、使用氯消毒以及使用臭氧氧化，所述pH值調(diào)節(jié)采用酸堿中和方法處理水體中出現(xiàn)不適宜pH值，通過后處理模塊進(jìn)一步提升處理后的水質(zhì)，使水能夠達(dá)到適合排放或可重復(fù)利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，以確保對環(huán)境和人類健康的影響最小化。
優(yōu)選地，所述循環(huán)利用模塊包括農(nóng)田灌溉、農(nóng)田施肥、工業(yè)用水以及實驗農(nóng)田，所述農(nóng)田灌溉用于將凈化消毒處理后的水體引流排放至附近農(nóng)田，所述農(nóng)田施肥基于所述農(nóng)田灌溉將施肥液引流至附近農(nóng)田，所述工業(yè)用水用于將凈化消毒處理后的水輸送至加工工廠作為冷卻系統(tǒng)用水以及生產(chǎn)過程中的水源，存在科研實驗的地區(qū)將經(jīng)過所述水體檢測的水引流排放至所述實驗農(nóng)田進(jìn)行農(nóng)業(yè)研究以及試驗田種植，通過述循環(huán)利用模塊使得經(jīng)過后處理模塊凈化的水體上實現(xiàn)多種循環(huán)利用用途。
優(yōu)選地，所述氣象探測設(shè)置有溫度傳感器、相對濕度傳感器、降雨傳感器以及風(fēng)速和風(fēng)向傳感器，所述溫度傳感器用于測量空氣溫度，所述相對濕度傳感器測量空氣中的濕度，所述降雨傳感器用于檢測降雨量，預(yù)測降雨事件對系統(tǒng)運行的影響，包括排水量的增加和排水時間調(diào)整，所述風(fēng)速和風(fēng)向傳感器用于測量風(fēng)的速度和方向，通過氣象探測出的降雨時間以及預(yù)測的降水量，可以讓污水處理排放工作人員靈活判斷排水時間和排放量，從而有效利用凈化消毒處理后的水體，節(jié)約水資源。
優(yōu)選地，所述水體監(jiān)測設(shè)置有pH傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器、氨氮磷傳感器和微生物監(jiān)測，所述pH傳感器測量水體的酸堿度，判斷水體的酸堿性情況，利用所述溶解氧傳感器測量水中的溶解氧含量，利用所述濁度傳感器測量水體的渾濁度，所述氨氮磷傳感器監(jiān)測水體中氮和磷的含量，從而了解污染物的去除情況，且所述微生物監(jiān)測檢測水體中的微生物數(shù)量，利用水體監(jiān)測對水體全方面的檢測有效確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)并無污染，且經(jīng)過水體檢測的水體其中各元素含量都是確定的，適合用于實驗農(nóng)田的開發(fā)作物實驗，不會影響正常農(nóng)田種植。
優(yōu)選地，所述處理控制中心設(shè)置有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析和處理算法、自動控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控和報警，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集來自氣象探測和水體監(jiān)測的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)分析和處理算法分析數(shù)據(jù)，檢測異常情況，并根據(jù)預(yù)設(shè)條件制定處理策略，所述自動控制系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，自動調(diào)整系統(tǒng)操作參數(shù)，如排水時間和攪拌強度，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控和報警設(shè)置有監(jiān)控攝像頭和報警裝置。
優(yōu)選地，一種農(nóng)村污水處理方法，包括以下步驟：
S1、污水預(yù)處理：污水首先通過格柵物理設(shè)施進(jìn)行初步過濾，去除較大的懸浮物和固體顆粒；
S2、沉淀：排出的污水進(jìn)入沉淀池，讓其中的懸浮物和重質(zhì)顆粒沉淀到污泥底部，從而進(jìn)一步凈化水質(zhì)；
S3、人工濕地：沉淀后的水進(jìn)入人工濕地區(qū)域，人工濕地分為不同的植被帶，每一帶有特定的濕地植物，這些植物不僅能夠吸收營養(yǎng)物質(zhì)，還能夠通過其根系和周圍的微生物將污水中的有機物質(zhì)分解為無害的物質(zhì)；
S4、生物降解：通過種植的濕地植物的根系提供一個適宜的生境，促進(jìn)了微生物的生長和活動，并有效降解有機廢物，將其分解為較簡單的化合物；
S5、生物濾池：水流經(jīng)過濕地植物的根系后，利用生物濾池中添加的沙子和礫石，進(jìn)一步過濾和處理水流；
S6、消毒：在經(jīng)過上述處理步驟后，水質(zhì)已經(jīng)得到顯著改善，但為了確保水的安全性，需要利用紫外線照射消毒；
S7、水體凈化：通過后處理模塊進(jìn)一步提升處理后的水質(zhì)，使水能夠達(dá)到適合排放或可重復(fù)利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；
S8、水體監(jiān)測：利用水體監(jiān)測對水體全方面的檢測有效確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)無污染，且對于測量后的水體各個參數(shù)進(jìn)行記錄；
S9、實驗農(nóng)田試用：將記錄好的水體引入實驗農(nóng)田，并在實驗農(nóng)田中栽培實驗用的科研作物，并觀察記錄做種生長，結(jié)合記錄的水體各個數(shù)值得出實驗結(jié)論。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
(1)本發(fā)明中，設(shè)置有氣象探測，在污水凈化排放前利用氣象探測檢測風(fēng)向、風(fēng)速以及進(jìn)行降雨，讓污水處理排放工作人員靈活判斷排水時間和排放量，從而有效利用凈化消毒處理后的水體，節(jié)約水資源。
(2)本發(fā)明中，利用水體監(jiān)測對水體全方面檢測，有效確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)并無污染，且經(jīng)過水體檢測的水體其中各元素含量都是確定的，適合用于實驗農(nóng)田的開發(fā)作物實驗，不會影響正常農(nóng)田種植。
(3)本發(fā)明中，通過循環(huán)利用模塊包括，農(nóng)田灌溉、農(nóng)田施肥、工業(yè)用水以及實驗農(nóng)田，使得經(jīng)過后處理模塊凈化的水體上實現(xiàn)多種循環(huán)利用，最大化利用處理后的水資源。
（發(fā)明人：任松潔;郭葉玲）
