農村汙水集中處理系統的製作方法
2023-06-12 06:42:56
專利名稱：農村汙水集中處理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及汙水生物處理技術領域，特別是一種農村汙水集中處理系統。
背景技術：
隨著經濟的迅速發展，農村地區逐漸富裕起來，特別是我國東部、東南部經濟較發達的農村地區，城鎮化進程日益加快，人民生活水平不斷提高，農村用水量也逐漸加大，使得汙水的排放量也隨之驟增。由於汙水處理設施建設滯後，大量沒有經過處理的生活汙水直接排入農村的小河道、水塘，最終進入湖泊、河流等受納水體，加重了水環境的富營養化， 對農村生活汙水進行收集處理已經迫在眉睫。當前農村汙水處理主要存在以下問題1. 一家一戶的汙水量較小，與之配套的沼氣池產氣量較小，不能滿足4 口人左右一家人的生活需要，建成的沼氣池成了擺設，缺少維護與管理；2.沼氣池及其管道的建設需要一定的資金成本，大部分農村家庭不具有所需的財力；3.汙水處理多是採用針對一家一戶的一體化汙水處理設施，建造、運營和維護成本較高；4.沼氣池或汙水處理設施佔用宅基地；5.沼氣池、化糞池的上清液或處理後的汙水沒有排放出路，造成二次汙染；6.垃圾房(池)的滲濾液沒有收集處理，汙水四溢，臭氣較大。
發明內容
本發明要解決的技術問題是為了解決上述技術問題，本發明提供一種既節能環保，又增加農林業產值；結構簡單、安裝操作方便，能減輕農民負擔，減少佔地，能解決農村汙水汙染問題的農村汙水集中處理系統。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種農村汙水集中處理系統，其包括管路連接的均化池、上流式厭氧反應器、多層好氧活動濾塔、作物溼地系統和沼氣收集利用系統，均化池設於地下，上流式厭氧反應器、多層好氧活動濾塔和作物溼地系統的安裝高度依次遞減；均化池通過汙水管路網連通各家農戶生活汙水的排放口以及垃圾滲濾液的排放口，均化池通過汙水管連通上流式厭氧反應器、且之間設有水泵，上流式厭氧反應器通過汙水管連通多層好氧活動濾塔，多層好氧活動濾塔通過汙水管通往作物溼地系統；上流式厭氧反應器和多層好氧活動濾塔通過汙泥管通往作物溼地系統；上流式厭氧反應器通過沼氣管連通沼氣收集利用系統。本發明取消了一家一戶的沼氣池、化糞池或一體化汙水處理設施，以自然村為單位鋪設汙水管網，沿村內主幹道布設幹管，入戶管採用管徑較小的支管。垃圾房(池)底部也埋設滲濾液和衝洗水的收集管。如果該村建有小型垃圾填埋場也把其滲濾液集中收集。 各家農戶生活汙水的排放口用於收集排放每家每戶的廚房、洗浴和衝廁等汙水，垃圾滲濾液的排放口用於收集排放垃圾房(池)或該村的小型垃圾填埋場的滲濾液，各家農戶生活汙水的排放口和垃圾滲濾液的排放口排放的汙水通過汙水管集中收集至村外的均化池，均化池的大小根據該村人口數量設計建造。均化池建在地下，厭氧反應池和多層好氧活動濾塔建在樹林中，既少佔用土地，又避免影響美觀。均化池的汙水由水泵送至上流式厭氧反應器；由於上流式厭氧反應器、多層好氧活動濾塔和作物溼地系統的安裝高度依次遞減，因此在重力作用下，上流式厭氧反應器排出的汙水自流到多層好氧活動濾塔，汙水經多層好氧活動濾塔過濾後自流到作物溼地系統，作物溼地系統用於種植經濟林或苗圃。因為只有一次汙水提升，只需少量電量，運行費用很低。本系統的維護管理可與經濟林(或苗圃、花木) 的承包經營結合在一起，既實現了科學管理，又創造了經濟效益。上流式厭氧反應器和多層好氧活動濾塔產生的少量剩餘汙泥通過汙泥管排放於作物溼地系統，作為作物的肥料。綜上所述，該農村汙水集中處理系統既合理利用了農村汙水，保護了自然環境，又增加了農林業產值；結構簡單、安裝操作方便，省卻了一家一戶的沼氣池、化糞池或一體化汙水處理設施，減輕了農民負擔，減少了佔地，解決了農村汙水的汙染問題。沼氣自上流式厭氧反應器頂部通過沼氣管導出至沼氣收集利用系統。由於沼氣收集利用系統集中收集的汙水量較大，沼氣產量也大，農戶使用沼氣做飯、燒水也可節省家庭開支。進一步地，為了節能環保，均化池和上流式厭氧反應器之間的水泵通過太陽能裝
置驅動。具體地，如圖2所示的上流式厭氧反應器包括三相分離器，三相分離器安裝於上流式厭氧反應器內的頂部，三相分離器呈倒置的漏鬥狀，三相分離器上方的出口連通有沼氣收集管，上流式厭氧反應器的下部設有第一進水管和汙泥排放管，第一進水管的位置高於汙泥排放管，上流式厭氧反應器的上側設有第一出水管。均化池的汙水由水泵送至上流式厭氧反應器，上流式厭氧反應器內存留大量厭氧汙泥，具有良好的凝聚和沉澱性能。廢水從上流式厭氧反應器下部的第一進水管流入，與顆粒汙泥混合接觸，汙泥中的微生物分解有機物，經水解、酸化、產乙酸、產甲烷四階段厭氧生化反應而轉化成以CH4為主要成分的沼氣，產生的微小沼氣氣泡不斷放出，微小氣泡上升過程中不斷合併，逐漸形成較大的氣泡。在顆粒汙泥層的上部，由於沼氣的攪動，形成一個汙泥濃度較小的懸浮汙泥層。上流式厭氧反應器內的頂部設有三相分離器，用以分離沼氣、水和汙泥顆粒。沼氣自上流式厭氧反應器上部的沼氣收集管導出，由於集中收集的汙水量較大，沼氣產量也大。汙泥顆粒滑落沉降，厭氧消化處理後的汙水由第一出水管流出。當池內汙泥濃度較高時，可由汙泥排放管適量排出，排放的汙泥通過汙泥管自流排放至作物溼地系統，可作為林木的肥料掩埋施用，避免釋放臭氣。上流式厭氧反應器可根據汙水的水質、 水量和汙泥負荷設計建造。汙水在上流式厭氧反應器內的水力停留時間較短，因此所需反應器容積較小。上流式厭氧反應器內不需設汙泥回流裝置、填料和機械攪拌裝置，造價相對較低，便於管理，且不存在堵塞問題，能適應較大幅度的負荷衝擊、溫度和PH變化。作為優選，上流式厭氧反應器的下部呈漏鬥狀；這樣，減少上流式厭氧反應器內壁上的汙泥粘附，易於汙泥沉降。進一步地，為了用於阻擋懸浮汙泥層進入上流式厭氧反應器的死角，三相分離器的下方設有擋殼，擋殼環向安裝於上流式厭氧反應器的內壁上，擋殼與上流式厭氧反應器
4內壁的截面形狀為等腰三角形，截面形狀的兩條等邊交於上流式厭氧反應器的內壁上。具體地，如圖3所示的多層好氧活動濾塔包括液體分布器、濾料、至少四層濾料支撐架和濾塔頂蓋；濾塔頂蓋安裝於多層好氧活動濾塔的塔頂，濾塔頂蓋與多層好氧活動濾塔的塔體之間設有多個用於通風的缺口 ；濾料支撐架均安裝於多層好氧活動濾塔的內部， 各層濾料支撐架中放置濾料；液體分布器安裝於多層好氧活動濾塔內的上部、且設於濾料支撐架的上方，液體分布器的汙水進口連通第二進水管，第二進水管內伸於多層好氧活動濾塔的上部；進風口和第二出水管設於多層好氧活動濾塔的下部，進風口的位置高於第二出水管。該多層好氧活動濾塔採用液體分布器使汙水均勻灑下，且從上到下採用多層濾料支撐架設置濾料，過濾效果良好。進一步地，為了優化多層好氧活動濾塔的過濾效果，提高過濾效率，各層濾料支撐架上的濾料的粒徑由上向下依次減小。進一步地，各層濾料支撐架抽屜式設置於多層好氧活動濾塔內；這樣，一方面加強通風，避免產生臭氣，另一方面便於觀察和更換濾料，當該層濾料堵塞嚴重，濾速很低時，只需把該層濾料抽出更換即可，更換下的濾料可在林木中翻曬再生，產生的剩餘汙泥作為林木肥料。具體地，作物溼地系統具有作物、土壤層和礫石層，作物種植於土壤層和礫石層上，礫石層設於土壤層下方、且均布有多個用於灌溉作物的布水管，第二出水管通過汙水管連通各布水管；這樣，每個作物都能充分吸收汙水中的礦物質及少量尿素分子、胺基酸分子等有機營養，利於茁壯成長，且進一步地保護了環境。本發明的有益效果是該農村汙水集中處理系統的均化池建在地下，厭氧反應池和多層好氧活動濾塔建在樹林中，既少佔用土地，又避免影響美觀。上流式厭氧反應器內不需設汙泥回流裝置、填料和機械攪拌裝置，造價相對較低，便於管理，且不存在堵塞問題，能適應較大幅度的負荷衝擊、溫度和PH變化。多層好氧活動濾塔的過濾效果良好，過濾效率高，且通風良好，能避免產生臭氣，另一方面便於觀察和更換濾料。由於沼氣收集利用系統集中收集的汙水量較大，沼氣產量也大，農戶使用沼氣做飯、燒水也可節省家庭開支。本系統的維護管理可與經濟林(或苗圃、花木)的承包經營結合在一起，既實現了科學管理，又創造了經濟效益；既合理利用了農村汙水，節能環保，又增加了農林業產值；結構簡單、安裝操作方便，省卻了一家一戶的沼氣池、化糞池或一體化汙水處理設施，減輕了農民負擔， 減少了佔地，解決了農村汙水的汙染問題。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖1是本發明的農村汙水集中處理系統最優實施例的工藝流程框圖；圖2是本發明的上流式厭氧反應器的結構示意圖；圖3是本發明的多層好氧活動濾塔的結構示意圖。圖中1、第一進水管，2、三相分離器，3、沼氣收集管，4、第一出水管，5、汙泥排放管，6、擋殼，7第二進水管，8、液體分布器，9、濾料，10、濾料支撐架，11、進風口，12、第二出水管，13、濾塔頂蓋，實線箭頭表示汙水管，虛線箭頭表示汙泥管，點劃線箭頭表示沼氣管。
具體實施例方式現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。如圖1所示的本發明的農村汙水集中處理系統的最優實施例，其包括管路連接的均化池、上流式厭氧反應器、多層好氧活動濾塔、作物溼地系統和沼氣收集利用系統，均化池設於地下，上流式厭氧反應器、多層好氧活動濾塔和作物溼地系統的安裝高度依次遞減； 均化池通過汙水管路網連通各家農戶生活汙水的排放口以及垃圾滲濾液的排放口，均化池通過汙水管連通上流式厭氧反應器、且之間設有水泵，上流式厭氧反應器通過汙水管連通多層好氧活動濾塔，多層好氧活動濾塔通過汙水管通往作物溼地系統；上流式厭氧反應器和多層好氧活動濾塔通過汙泥管通往作物溼地系統；上流式厭氧反應器通過沼氣管連通沼氣收集利用系統。本發明取消了一家一戶的沼氣池、化糞池或一體化汙水處理設施，以自然村為單位鋪設汙水管網，沿村內主幹道布設幹管，入戶管採用管徑較小的支管。垃圾房(池)底部也埋設滲濾液和衝洗水的收集管。如果該村建有小型垃圾填埋場也把其滲濾液集中收集。 各家農戶生活汙水的排放口用於收集排放每家每戶的廚房、洗浴和衝廁等汙水，垃圾滲濾液的排放口用於收集排放垃圾房(池)或該村的小型垃圾填埋場的滲濾液，各家農戶生活汙水的排放口和垃圾滲濾液的排放口排放的汙水通過汙水管集中收集至村外的均化池，均化池的大小根據該村人口數量設計建造。均化池建在地下，厭氧反應池和多層好氧活動濾塔建在樹林中，既少佔用土地，又避免影響美觀。均化池的汙水由水泵送至上流式厭氧反應器；由於上流式厭氧反應器、多層好氧活動濾塔和作物溼地系統的安裝高度依次遞減，因此在重力作用下，上流式厭氧反應器排出的汙水自流到多層好氧活動濾塔，汙水經多層好氧活動濾塔過濾後自流到作物溼地系統，作物溼地系統用於種植經濟林或苗圃。因為只有一次汙水提升，只需少量電量，運行費用很低。本系統的維護管理可與經濟林(或苗圃、花木) 的承包經營結合在一起，既實現了科學管理，又創造了經濟效益。上流式厭氧反應器和多層好氧活動濾塔產生的少量剩餘汙泥通過汙泥管排放於作物溼地系統，作為作物的肥料。綜上所述，該農村汙水集中處理系統既合理利用了農村汙水，保護了自然環境，又增加了農林業產值；結構簡單、安裝操作方便，省卻了一家一戶的沼氣池、化糞池或一體化汙水處理設施，減輕了農民負擔，減少了佔地，解決了農村汙水的汙染問題。沼氣自上流式厭氧反應器頂部通過沼氣管導出至沼氣收集利用系統。由於沼氣收集利用系統集中收集的汙水量較大，沼氣產量也大，農戶使用沼氣做飯、燒水也可節省家庭開支。進一步地，為了節能環保，均化池和上流式厭氧反應器之間的水泵通過太陽能裝
置驅動。具體地，如圖2所示的上流式厭氧反應器包括三相分離器2，三相分離器2安裝於上流式厭氧反應器內的頂部，三相分離器2呈倒置的漏鬥狀，三相分離器2上方的出口連通有沼氣收集管3，上流式厭氧反應器的下部設有第一進水管1和汙泥排放管5，第一進水管 1的位置高於汙泥排放管5，上流式厭氧反應器的上側設有第一出水管4。均化池的汙水由水泵送至上流式厭氧反應器，上流式厭氧反應器內存留大量厭氧汙泥，具有良好的凝聚和沉澱性能。廢水從上流式厭氧反應器下部的第一進水管1流入， 與顆粒汙泥混合接觸，汙泥中的微生物分解有機物，經水解、酸化、產乙酸、產甲烷四階段厭氧生化反應而轉化成以CH4為主要成分的沼氣，產生的微小沼氣氣泡不斷放出，微小氣泡上升過程中不斷合併，逐漸形成較大的氣泡。在顆粒汙泥層的上部，由於沼氣的攪動，形成一個汙泥濃度較小的懸浮汙泥層。上流式厭氧反應器內的頂部設有三相分離器2，用以分離沼氣、水和汙泥顆粒。沼氣自上流式厭氧反應器上部的沼氣收集管3導出，由於集中收集的汙水量較大，沼氣產量也大。汙泥顆粒滑落沉降，厭氧消化處理後的汙水由第一出水管4 流出。當池內汙泥濃度較高時，可由汙泥排放管5適量排出，排放的汙泥通過汙泥管自流排放至作物溼地系統，可作為林木的肥料掩埋施用，避免釋放臭氣。上流式厭氧反應器可根據汙水的水質、水量和汙泥負荷設計建造。汙水在上流式厭氧反應器內的水力停留時間較短，因此所需反應器容積較小。上流式厭氧反應器內不需設汙泥回流裝置、填料和機械攪拌裝置，造價相對較低，便於管理，且不存在堵塞問題，能適應較大幅度的負荷衝擊、溫度和PH 變化。作為優選，上流式厭氧反應器的下部呈漏鬥狀；這樣，減少上流式厭氧反應器內壁上的汙泥粘附，易於汙泥沉降。進一步地，為了用於阻擋懸浮汙泥層進入上流式厭氧反應器的死角，三相分離器 2的下方設有擋殼6，擋殼6環向安裝於上流式厭氧反應器的內壁上，擋殼6與上流式厭氧反應器內壁的截面形狀為等腰三角形，截面形狀的兩條等邊交於上流式厭氧反應器的內壁上。具體地，如圖3所示的多層好氧活動濾塔包括液體分布器8、濾料9、五層濾料支撐架10和濾塔頂蓋13 ；濾塔頂蓋13安裝於多層好氧活動濾塔的塔頂，濾塔頂蓋13與多層好氧活動濾塔的塔體之間設有多個用於通風的缺口 ；濾料支撐架10均安裝於多層好氧活動濾塔的內部，各層濾料支撐架10中放置濾料9 ；液體分布器8安裝於多層好氧活動濾塔內的上部、且設於濾料支撐架10的上方，液體分布器8的汙水進口連通第二進水管7，第二進水管7內伸於多層好氧活動濾塔內的上部；進風口 11和第二出水管12設於多層好氧活動濾塔的下部，進風口 11的位置高於第二出水管12。該多層好氧活動濾塔採用液體分布器8 使汙水均勻灑下，且從上到下採用多層濾料支撐架10設置濾料9，過濾效果良好。進一步地，為了優化多層好氧活動濾塔的過濾效果，提高過濾效率，各層濾料支撐架10上的濾料9的粒徑由上向下依次減小。進一步地，各層濾料支撐架10抽屜式設置於多層好氧活動濾塔內；這樣，一方面加強通風，避免產生臭氣，另一方面便於觀察和更換濾料9，當該層濾料9堵塞嚴重，濾速很低時，只需把該層濾料9抽出更換即可，更換下的濾料9可在林木中翻曬再生，產生的剩餘汙泥作為林木肥料。具體地，作物溼地系統具有作物、土壤層和礫石層，作物種植於土壤層和礫石層上，礫石層設於土壤層下方、且均布有多個用於灌溉作物的布水管，第二出水管12通過汙水管連通各布水管；這樣，每個作物都能充分吸收汙水中的礦物質及少量尿素分子、胺基酸分子等有機營養，利於茁壯成長，且進一步地保護了環境。以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。
權利要求
1.一種農村汙水集中處理系統，其特徵在於包括管路連接的均化池、上流式厭氧反應器、多層好氧活動濾塔、作物溼地系統和沼氣收集利用系統，所述均化池設於地下，上流式厭氧反應器、多層好氧活動濾塔和作物溼地系統的安裝高度依次遞減；均化池通過汙水管路網連通各家農戶生活汙水的排放口以及垃圾滲濾液的排放口，均化池通過汙水管連通上流式厭氧反應器、且之間設有水泵，上流式厭氧反應器通過汙水管連通多層好氧活動濾塔，所述多層好氧活動濾塔通過汙水管通往作物溼地系統；上流式厭氧反應器和多層好氧活動濾塔通過汙泥管通往作物溼地系統；上流式厭氧反應器通過沼氣管連通沼氣收集利用系統。
2.如權利要求1所述的農村汙水集中處理系統，其特徵在於所述均化池和上流式厭氧反應器之間的水泵通過太陽能裝置驅動。
3.如權利要求1所述的農村汙水集中處理系統，其特徵在於所述上流式厭氧反應器包括三相分離器O)，所述三相分離器(2)安裝於上流式厭氧反應器內的頂部，三相分離器 (2)呈倒置的漏鬥狀，三相分離器( 上方的出口連通有沼氣收集管(3)，上流式厭氧反應器的下部設有第一進水管(1)和汙泥排放管(5)，第一進水管(1)的位置高於汙泥排放管 (5)，上流式厭氧反應器的上側設有第一出水管0)。
4.如權利要求1或3所述的農村汙水集中處理系統，其特徵在於所述上流式厭氧反應器的下部呈漏鬥狀。
5.如權利要求1或3所述的農村汙水集中處理系統，其特徵在於所述三相分離器(2) 的下方設有擋殼(6)，擋殼(6)環向安裝於上流式厭氧反應器的內壁上，擋殼(6)與上流式厭氧反應器內壁的截面形狀為等腰三角形，所述截面形狀的兩條等邊交於上流式厭氧反應器的內壁上。
6.如權利要求1所述的農村汙水集中處理系統，其特徵在於所述多層好氧活動濾塔包括液體分布器(8)、濾料(9)、至少四層濾料支撐架(10)和濾塔頂蓋(1 ；濾塔頂蓋(13) 安裝於多層好氧活動濾塔的塔頂，濾塔頂蓋(1 與多層好氧活動濾塔的塔體之間設有多個用於通風的缺口 ；所述濾料支撐架(10)均安裝於多層好氧活動濾塔的內部，所述各層濾料支撐架(10)中放置濾料(9)；所述液體分布器(8)安裝於多層好氧活動濾塔內的上部、 且設於所述的濾料支撐架(10)的上方，液體分布器(8)的汙水進口連通第二進水管(7)，第二進水管(7)內伸於多層好氧活動濾塔的上部；所述進風口(11)和第二出水管(12)設於多層好氧活動濾塔的下部，進風口(11)的位置高於第二出水管(12)。
7.如權利要求1或6所述的農村汙水集中處理系統，其特徵在於所述各層濾料支撐架(10)中的濾料(9)的粒徑由上向下依次減小。
8.如權利要求1或6所述的農村汙水集中處理系統，其特徵在於所述各層濾料支撐架(10)抽屜式設置於多層好氧活動濾塔內。
9.如權利要求1所述的農村汙水集中處理系統，其特徵在於所述作物溼地系統具有作物、土壤層和礫石層，所述作物種植於土壤層和礫石層上，礫石層設於土壤層下方、且均布有多個用於灌溉作物的布水管，所述第二出水管(1 通過汙水管連通各布水管。
全文摘要
本發明涉及一種農村汙水集中處理系統，包括均化池、上流式厭氧反應器、多層好氧活動濾塔、作物溼地系統和沼氣收集利用系統，均化池設於地下，上流式厭氧反應器、多層好氧活動濾塔和作物溼地系統的高度遞減；均化池通過汙水管連通各汙水排放口，均化池通過汙水管連通上流式厭氧反應器、且之間設有水泵，上流式厭氧反應器通過汙水管連通多層好氧活動濾塔，多層好氧活動濾塔通過汙水管通往作物溼地系統；上流式厭氧反應器和多層好氧活動濾塔通過汙泥管通往作物溼地系統；上流式厭氧反應器通過沼氣管連通沼氣收集利用系統。本發明既節能環保，又增加農林業產值；結構簡單、安裝操作方便，能減輕農民負擔，減少佔地，解決了農村汙水的汙染問題。
文檔編號C02F9/14GK102531293SQ20121001645
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月19日 優先權日2012年1月19日
發明者萬玉山, 王莉 申請人:常州大學