CN207294532U

CN207294532U - 一种农村生活污水处理系统

Info

Publication number: CN207294532U
Application number: CN201721303415.1U
Authority: CN
Inventors: 肖润林; 吴金水; 齐兰贵; 刘锋; 肖天齐; 戴岳洋; 李裕元
Original assignee: Jiangmen Huanyue Environmental Protection Technology Co ltd; Institute of Subtropical Agriculture of CAS
Current assignee: Guangdong Huanyue Environmental Protection Technology Co ltd; Institute of Subtropical Agriculture of CAS
Priority date: 2017-09-30
Filing date: 2017-09-30
Publication date: 2018-05-01
Anticipated expiration: 2027-09-30

Abstract

本实用新型公开了一种农村生活污水处理系统，通过管道依次连通沉砂池、格栅池、3级前端调节与生物基质净化池、潜流湿地、7级生态湿地及末端强化处理池，在3级前端调节与生物基质净化池添加稻草和微生物菌剂，潜流湿地的底部依次填充黏土、细沙、煤渣、膨润土、碎石并种植美人蕉，7级生态湿地的底部填充黏土并喷洒微生物菌剂、种植绿狐尾藻，末端强化处理池自底部依次为过水通道、功能单分子纳米复合材料层、粗沙层等，该系统不需要电力，维护管理简单方便，有效减控农村生活污水中COD、氮、磷等污染物，末端出水稳定低于国家生活污水治理一级标准控制指标值，适宜在广大亚热带丘陵地区应用，湿地维护过程能产生一定的经济效益。

Description

一种农村生活污水处理系统

技术领域

本实用新型属于农业环境领域，具体涉及一种农村生活污水处理系统，尤其适用于亚热带农村自然村落、集水区或小流域，利用村庄边角闲置地(荒地)处理日常生活污水，实现农村小水塘、小溪流的水质改善。

背景技术

随着农村生活水平提高和居住环境改善，农村卫生间、淋浴房、洗衣机等生活设施的普及应用，农村生活污水的随意排放致使农村的池塘、沟渠、溪流等水体中COD、氨氮、总氮、总磷污染物超标严重，导致农村水环境问题日渐突出。村镇生活污水、零散养殖废水和农产品加工排污成为重要的农业环境污染源。根据环保部调查数据，按中国村镇居民人均生活污水排放90升/人·天，生活污水中COD、总氮和总磷含量分别为205 mg/L、50mg/L和5.5mg/L计，目前中国有6.4亿村镇人口，每年排放的COD、总氮和总磷分别高达431.0、105.1和11.6万吨。由于农村水环境污染来源复杂、分布面广、治理难度大，与城市污水处理相比，难于集中收集，不适合采用过于集中的处理模式(农户居住分散，管网收集污水的成本太高)。农村污水处理模式和技术一般可分为集中处理、分散处理和就地处理模式。(1)集中处理模式：集中处理模式适合于人口多、人口密度大和污水产生量大的村镇；采用管网收集污水，建立污水处理厂，处理后污水可达标排放或回用。通常采用的污水处理技术有活性污泥法和SBR等方法。(2)分散处理模式：国内外分散式处理生活污水的主要技术有湿地处理系统、高效藻类塘技术、人工湿地处理系统和厌氧沼气池技术等。(3)传统的原位污水处理系统(化粪池)在去除氮、磷化合物和致病生物方面效果较差，只作为预处理设备为进一步治理做准备。现在推广农村污水处理工艺包括曝气池、生物滤池、活性污泥法(SBR)反应器、稳定塘、人工湿地等，使用频率最高的三种污水处理技术为：接触氧化、氧化沟和快速渗滤系统。接触氧化法是生物膜法的一种，氧化沟是应用成熟的人工系统，快速渗滤是成本很低的土地处理系统。可以看到，基于自然系统的快速渗滤和氧化塘技术建设、运行成本较低，其次是基于生物膜法的接触氧化和曝气生物滤池，而基于人工系统的SBR、氧化沟和传统的活性污泥法的建设费都较高，要消耗一定电能和絮凝剂等化学药剂，要安排专人管理维护，运行费用也比较高。从处理效果、抗冲击性能、运行管理、是否节能、占地面积等方面进行分析，可以看到，上述技术都存在一定技术问题，并且工程和运行经济投入负担仍超过用户承受能力。

中国农村生活污水治理必须从源头上减少污染的产生量，吸收国外先进经验，将农村生活污水治理与循环化、资源化利用相结合，在小流域(集水区)源头就地开展生态治理，研发具有建设成本少、维护管理简单、运行费用低等特点的分散型、生态型农村生活污水处理新技术和新模式。

发明内容

本实用新型的目的是在于提供了一种农村生活污水处理系统，生活污水在前端调节与生物基质净化池、潜流湿地、生态湿地之间自然流动过程，有效利用填充的黏土、煤渣、膨润土、碎石、功能单分子纳米复合材料等吸附污水中磷酸盐，种植的绿狐尾藻、美人蕉吸收污水中的氮磷，共生的微生物将氨氮转化为氮气，该系统结构简单(建设成本只有现行污水处理设施的三分之一左右)，维护管理方便，处理效果稳定，运行过程不需要消耗电力和絮凝剂等，维护运行费用低(只有现行污水处理设施的十分之一左右)，生态湿地中绿狐尾藻收割后可生产饲料喂食鸡、鸭、鹅、猪等，湿地维护过程能产生一定的经济效益。

为了实现上述的目的，本实用新型采用以下技术措施：

一种农村生活污水处理系统，由沉砂池通过管道依次与格栅池、一级前端调节与生物基质净化池、二级前端调节与生物基质净化池、三级前端调节与生物基质净化池、潜流湿地、一级生态湿地、二级生态湿地、三级绿生态湿地、四级生态湿地、五级生态湿地、六级生态湿地、七级生态湿地、末端强化处理池连通；所述的一级至三级前端调节与生物基质净化池分别添加稻草和含有硝化菌和反硝化菌的微生物的菌剂；所述的潜流湿地的底部自下而上依次填充黏土18-32cm、细沙18-22cm、煤渣18-42cm、膨润土18-42cm、碎石18-32cm，并在碎石上种植美人蕉；所述的一级至七级生态湿地分别在底部填充 18-62cm黏土并保持25-90cm水深度，喷洒含有硝化菌和反硝化菌的微生物菌剂，并种植绿狐尾藻；所述的末端强化处理池自底部10-20cm为过水通道，过水通道上方交替填充功能单分子纳米复合材料层20-40cm、粗沙层10-20cm，共填充4-8层。

进一步地，所述的一级至三级前端调节与生物基质净化池中的稻草首次添加量为每吨生活污水添加100-150Kg，以后每5-7个月按照首次添加量的50％添加一次稻草。

进一步地，所述的一级至三级前端调节与生物基质净化池的设计容积为生活污水日处理量的2-3倍。

进一步地，所述的一级至七级生态湿地的设计容积为生活污水日处理量的2-4倍。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和效果：

①在治理方法上具有一定的创新性：对于农村生活污水的治理目前已经有很多的方法，但主要以工程措施治理为主，采用瀑气、厌氧、生物膜、絮凝等技术。本实用新型针对亚热带丘陵区多水的特点，利用绿狐尾藻生态湿地为主要技术要素，通过绿狐尾藻生长拦截吸收水体中的氮磷，特别是绿狐尾藻和硝化反硝化微生物、厌氧氨氧化微生物共生，将水体中氨氮转化为氮气净化水体，绿狐尾藻再作为饲料资源化循环利用。

②建设成本低：本实用新型最主要的建设成本包括管网系统和处理系统两部分，处理系统包括3级前端调节和生物基质净化池、7级绿狐尾藻生态湿地、1级潜流湿地和1级末端强化池，合计成本8-15万元之间，农村乡镇、村组等集体均可以接受。

③运行成本低、操作简单：现有生活污水处理技术中多数需要电力等能源，而本处理方法主要利用自然坡降的驱动力，水体在生物基质处理池、绿狐尾藻湿地、潜流湿地内自流净化，不需要曝气，不需要添加化学絮凝剂等，也不需要专业的维护管理队伍。平常的日常管理和维护是生态湿地需要割草和清除杂草(每年4-5次)，前端调节与生物基质处理池需要添加稻草(间隔5-7个月添加1次)，操作十分简单。一套该农村生活污水处理系统1年的运行管理费用约1000-3000元。

④治理效果好：本农村生活污水处理方法前端调节与生物基质净化池调节生活污水中碳氮比、酸碱度和微生物种群，拦截细微颗粒物及一些影响植物生长的有害物质(如油脂等)、降解COD。多级生态湿地内绿狐尾藻吸收氮磷，附着在植物表面微生物的硝化反硝化作用可有效减控污染水体的氨氮、磷等污染物，末端高分子吸附净化池有效吸附污染水体的磷和色素，末端排水中主要污染物含量可稳定低于《中华人民共和国城市生活污水排放标准(GB18918-2002)》一级控制指标值(表1)。

⑤资源化利用：生态湿地植物绿狐尾藻是一种优质饲料资源，粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、维生素、氨基酸、矿物质等营养成分等含量高(见表2、3)，品质和苜蓿、三叶草相当，每公顷生态湿地可产绿狐尾150吨(干重)，在南方地区其产量是苜蓿和玉米6-8倍，应用该技术治理农村生活污水并将绿狐尾藻饲料化，可减少了养殖饲料对优质耕地的依赖，对解决我国的粮食安全具有十分重要意义。

附图说明

图1为一种生活污水处理系统示意图；

图2为一种生活污水处理系统水流平面示意图；

图3为一种生活污水生态处理系统水流截面示意图；

其中：A—沉砂池，B—格栅池，C—一级前端调节与生物基质净化池，D—二级前端调节与生物基质净化池，E—三级前端调节与生物基质净化池，F－潜流湿地，G—一级生态湿地，H－二级生态湿地，I－三级绿生态湿地，J－四级生态湿地，K－五级生态湿地，L－六级生态湿地，M－七级生态湿地，N－末端强化处理池。

具体实施方式

实施例1:

以广东省江门市新会区崖门镇南合村二组示范工程为例说明本实用新型所述的农村生活污水处理系统。新会区崖门镇南合村约2.5平方公里，6个村民小组，共304户，人口1100余人。该农村生活污水生态处理工程通过管网收集了该村600余人的日常生活污水，设计处理规模为50吨/天，利用该村一片面积为1300m²的半圆形荒地，因地制宜将该农村生活污水生态处理系统设计为半圆形(见图2)。2017年4月6日开始施工， 4月27-29日开始在一级、二级、三级前端调节与生物基质净化池添加稻草，在一级至七级生态湿地种植绿狐尾藻，在潜流湿地种植美人蕉；5月9日分别在前端调节与生物基质净化池、生态湿地喷洒微生物菌剂红菌保6号(无锡中科活力生物技术有限公司生产，下同)；5月21日开始往系统中接入生活污水，8月10日采集水样分析结果显示系统末端湿地排放水中COD、氨氮、总氮和总磷等污染物含量均低于国家环境保护总局于 2002颁布实施的《中华人民共和国城市生活污水排放标准(GB18918-2002)》一级控制指标值(表3)。

如图1所示，本实施例所述的农村生活污水处理系统，包括沉砂池A、格栅池B、一级前端调节与生物基质净化池C、二级前端调节与生物基质净化池D、三级前端调节与生物基质净化池E、潜流湿地F、一级生态湿地G、二级生态湿地H、三级生态湿地I、四级生态湿地J、五级生态湿地K、六级生态湿地L、七级生态湿地M、末端强化处理池 N，具体如下：

沉砂池A：沉砂池A的边框为钢筋水泥水池结构，设计规格为长800cm(长)×500cm(宽)×150cm(深)，待处理的农村生活污水通过管网引入沉砂池，以拦截生活污水中泥沙，定期清理沉砂池中沉淀的泥沙；

格栅池B：格栅池B的边框为钢筋水泥水池结构，设计规格为半径700cm的四分之一圆，深度150cm，将沉砂池A中的表面生活污水通过管网引入格栅池，以拦截生活污水中垃圾等大块悬浮物和漂浮物，定期清理格栅池拦截的垃圾；

一级前端调节与生物基质净化池C：通过沉砂池A和格栅池B过滤泥沙和垃圾的农村生活污水通过管道引入一级前端调节与生物基质净化池底部，该级前端调节与生物基质净化池边框为钢筋水泥水池结构，设计规格为1300cm(长)×600cm(宽)×150cm (深)，首次填充5吨稻草(每吨生活污水添加100-150Kg)，同时添加含硝化菌和反硝化菌的微生物菌剂红菌保6号1kg，以后每间隔5-7个月添加2.5吨稻草(首次添加量的50％)，该级净化池的主要功能是调节生活污水中碳氮比、酸碱度和微生物种群，并拦截细微颗粒物及一些影响植物生长的有害物质(如油脂等)、降解部分COD和氨氮；

二级前端调节与生物基质净化池D：一级前端调节与生物基质净化池表面出水通过管道引进入二级前端调节与生物基质净化池底部，该级前端调节与生物基质净化池边框为钢筋水泥水池结构，设计规格为长1300cm(长)×600cm(宽)×150cm(深)，稻草及微生物菌剂红菌保6号的添加量同上；

三级前端调节与生物基质净化池E：二级前端调节与生物基质净化池表面出水通过管道引入三级前端调节与生物基质净化池底部，该级前端调节与生物基质净化池边框为钢筋水泥水池结构，设计规格为长900cm(长)×800cm(宽)×150cm(深)，稻草及微生物菌剂红菌保6号的添加量同上；

潜流湿地F：三级前端调节与生物基质净化池表面出水通过管道引入潜流湿地底部，潜流湿地边框为水泥砖混水池结构(底部进行防渗处理)，设计规格为长5000cm(长) ×300cm(宽)×130cm(深)，底部填充五层材料，从下到上分别是：底部填充20cm黏土、在黏土上填充20cm细沙，在细沙上填充30cm煤渣，在煤渣上填充30cm膨润土，最上层填充30cm碎石，在碎石层种植美人蕉，填充的黏土、煤渣、膨润土等材料能有效吸附污水中磷酸盐，种植的美人蕉在江门一年四季可以旺盛生长、能吸大量收污水中的氮磷；

一级生态湿地G：潜流湿地表面出水通过管道引入一级生态湿地底部，该级生态湿地边框为水泥砖混水池结构(底部进行防渗处理)，设计规格为长2300cm(长)×600cm (宽)×100cm(深)，湿地底部填充60cm黏土(红壤细土)，种植绿狐尾藻15天后喷洒微生物菌剂红菌保6号1kg，保持水深度为35cm，10天后开始将前端调节与生物基质净化池处理后的生活污水导入生态湿地；

绿狐尾藻在COD含量达3000-5000mg/L、氨氮含量达500-900mg/L的高浓度污染水体中生长，生物量高达10000-12000kg/667m²，需要吸收大量的氮和磷(每m²湿地绿狐尾藻生长对氮的吸收量约为0.6kg/年，对磷的吸收约为0.1kg/年)；具有泌氧功能，可显著增加被污染水体中溶解氧含量，以利于水中动物和微生物生长繁衍，增强水体的生态自净能力；绿狐尾藻可与硝化微生物、反硝化微生物、厌氧氨氧化微生物等共生，将氨氮转化为氮气，每年每m²湿地绿狐尾藻通过与其共生微生物硝化反硝化、厌氧氨氧化等可将1.0-1.2kg氨氮转化为空气中的氮气；

二级生态湿地H：一级生态湿地表面出水通过管道引入二级生态湿地底部，该级生态湿地边框为水泥砖混水池结构(底部进行防渗处理)，设计规格为长2300cm(长)× 600cm(宽)×100cm(深)，湿地底部填充20cm黏土(红壤细土)，种植绿狐尾藻15天后喷洒微生物菌剂红菌保6号1kg，保持75cm水深度；

三级生态湿地I：二级生态湿地表面出水通过管道进入三级生态湿地底部，该级生态湿地边框为水泥砖混结构，设计规格为长2300cm(长)×600cm(宽)×100cm(深)，湿地底部填充60cm黏土(红壤细土)，种植绿狐尾藻15天后喷洒微生物菌剂红菌保6 号1kg，保持35cm水深度；

四级生态湿地J：三级生态湿地表面出水通过管道进入四级生态湿地底部，该级生态湿地边框为水泥砖混结构，设计规格为长2200cm，宽600cm，深100cm，湿地底部填充20cm黏土(红壤细土)，种植绿狐尾藻15天后喷洒微生物菌剂红菌保6号1kg，保持 75cm水深度；

五级生态湿地K：四级生态湿地表面出水通过管道引入五级生态湿地底部，该级生态湿地边框为水泥砖混结构，设计规格为长2200cm(长)×600cm(宽)×100cm(深)，湿地底部填充20cm黏土(红壤细土)，种植绿狐尾藻15天后喷洒微生物菌剂红菌保6 号1kg，保持75cm水深度；

六级生态湿地L：五级生态湿地表面出水通过管道引入六级生态湿地底部，该级生态湿地边框为水泥砖混结构，设计规格为长2000cm(长)×700cm(宽)×100cm(深)，湿地底部填充20cm黏土(红壤细土)，种植绿狐尾藻15天后喷洒微生物菌剂红菌保6 号1kg，保持75cm水深度；

七级生态湿地M：六级生态湿地表面出水通过管道引入七级生态湿地底部，该级生态湿地边框为水泥砖混结构，设计规格为1900cm(长)×700cm(宽)×100cm(深)，湿地底部填充20cm黏土(红壤细土)，种植绿狐尾藻15天后喷洒微生物菌剂红菌保6 号1kg，保持75cm水深度；

末端强化处理池N：七级生态湿地表面出水通过管道引入末端强化处理附池底部，该处理池的边框为水泥砖混结构，设计规格为600cm(长)×200cm(宽)×220cm(深)，自底部20cm为过水通道，过水通道上方自下从上依次填充功能单分子纳米复合材料层 (江西省萍乡市安源工业园格丰科技材料有限公司生产的“功能单分子纳米复合材料”，型号PA02B-3，颗粒状)30cm、粗沙层(4-6mm的粗河沙)20cm、功能单分子纳米复合材料层30cm、粗沙层20cm、功能单分子纳米复合材料层30cm，粗沙层20cm、功能单分子纳米复合材料层30cm、粗沙层20cm，过水通道和粗沙层主要防止吸附材料板结堵塞过水空间、保障待处理的生活污水在系统内部流动通畅并和吸附材料充分接触并吸附污水中磷酸盐、细颗粒悬浮物等，使水体进一步净化，水体更清澈，经处理的污水从末端强化处理池的表面排出。

生活污水在系统内由前端到末端(前后)、由表面至底部(上下)均匀流动，污水和生物基质(稻草与相关微生物)充分接触、污水和与绿狐尾藻植株及其附着在绿狐尾藻上的微生物充分接触，以利于绿狐尾藻对氮磷的吸收、微生物对氨氮的转化，获得相同对污染物稳定的处理效果。

8月10日分别采集一级前端调节与生物基质净化池入口、三级前端调节与生物基质净化池出口、潜流湿地出口、一级至七级生态湿地出口的水样，测定氨态氮、总氮、总磷及化学需氧量(COD)，如表1所示，系统末端强化处理池排放水中氨态氮、总氮和总磷和COD的含量均控制在国家环境保护总局于2002颁布实施的《中华人民共和国城市生活污水排放标准(GB18918-2002)》一级控制指标值以下。

表1农村生活污水主要污染物处理效果

生态湿地内种植的植物绿狐尾藻是一种优质饲料资源，粗蛋白含量高达19-23％，富含各种维生素、氨基酸、矿物质等(见表2、3)，经粉碎和部分脱水后发酵15-20天可加工成猪、牛、羊、鸡、鹅、鸭、鱼等动物饲料，用于开展生态养殖。

表1绿狐尾藻主要营养和矿物质成分含量(mg/g干重)

表2绿狐尾藻中主要氮基酸组成(mg/g干重)

谷氨酸	赖氨酸	丙氨酸	丝氨酸	缬氨酸	精氨酸	酪氨酸	天门冬氨酸
								2.684	0.217	0.399	0.381	0.320	0.344	0.195	0.163

Claims

1.一种农村生活污水处理系统，其特征在于，沉砂池（A）通过管道依次与格栅池（B）、一级前端调节与生物基质净化池（C）、二级前端调节与生物基质净化池（D）、三级前端调节与生物基质净化池（E）、潜流湿地（F）、一级生态湿地（G）、二级生态湿地（H）、三级绿生态湿地（I）、四级生态湿地（J）、五级生态湿地（K）、六级生态湿地（L）、七级生态湿地（M）、末端强化处理池（N）连通；所述的一级至三级前端调节与生物基质净化池分别添加稻草和含有硝化菌和反硝化菌的微生物的菌剂；所述的潜流湿地（F）的底部自下而上依次填充黏土18-32cm、细沙18-22cm、煤渣18-42cm、膨润土18-42cm、碎石18-32cm，并在碎石上种植美人蕉；所述的一级至七级生态湿地分别在底部填充18-62cm黏土并保持25-90cm水深度，喷洒含有硝化菌和反硝化菌的微生物菌剂，并种植绿狐尾藻；所述的末端强化处理池（N）自底部10-20cm为过水通道，过水通道上方交替填充功能单分子纳米复合材料层20-40cm、粗沙层10-20cm，共填充4-8层。

2.根据权利要求1所述的农村生活污水处理系统，其特征在于，所述的一级至三级前端调节与生物基质净化池中的稻草首次添加量为每吨生活污水添加100-150Kg，以后每5-7个月按照首次添加量的50%添加一次稻草。

3.根据权利要求1所述的农村生活污水处理系统，其特征在于，所述的一级至三级前端调节与生物基质净化池的设计容积为生活污水日处理量的2-3倍。

4.根据权利要求1所述的农村生活污水处理系统，其特征在于，所述的一级至七级生态湿地的设计容积为生活污水日处理量的2-4倍。