农村综合污水处理系统及方法
【专利摘要】一种水处理【技术领域】的农村综合污水处理系统及方法，依次连接的用于过滤水中悬浮物的预处理系统、集装箱式一体化水处理系统、土壤渗滤系统、向集装箱式一体化水处理系统提供电能的太阳能供电系统和流程控制系统。本发明能够将农村生活污水分散分质与集中一体化处理，运行管理方便，适合农村家庭污水以及养殖污水水质、水量及居住分布特点，克服了现有农村污水混合处理和家庭分散处理的不足。
【专利说明】农村综合污水处理系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种水处理【技术领域】的装置及方法，具体是一种适用于水质水量 变化较大的农村地区的农村综合污水处理系统及方法。
【背景技术】
[0002] 在新农村建设中，农村生活污水的处理一直是一个十分棘手的问题。目前全国农 村每年产生生活污水约80多亿吨，而96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统，未经处理 的生活污水肆意排放。长期以来，农村生活污水已成为目前农村水体污染及江河湖库的主 要污染源之一。
[0003] 生活污水处理在工艺及设备上来说是十分成熟的。导致生活污水污染问题最主要 原因是该工艺设备难应用于农村的环境。村落建立污水处理厂存在很多局限性，如居住分 散、不够稳定（另建新居），管网铺设耗资巨大，难于普遍建立集中污水处理设施等。采用分 散式小型污水处理装置可以解决这些难题。但现有的污水处理装置又存在以下局限性：① 能耗较大，需要配套电力设施；②施工工艺复杂，施工周期长；③效率低，产生的废弃物容 易再次污然环境；④维护成本大等。
[0004] 西南地区农村农户生活污水包括农户牲畜养殖废水、农户冲厕粪便废水和厨房洗 涤及日常盥洗废水，其成分估算如下：
【权利要求】
1. 一种农村综合污水处理系统，其特征在于，包括：依次连接的用于过滤水中悬浮物 的预处理系统、集装箱式一体化水处理系统、带有出水井的土壤渗滤系统、向集装箱式一体 化水处理系统提供电能的太阳能供电系统和流程控制系统，其中： 所述的太阳能供电系统包括：太阳能电池阵列和与之相连的最大功率点跟踪器、太阳 能逆变器、电能分配器和市电补给器，其中：用于吸收日照辐射能量并将其转化为电能的太 阳能电池阵列由多块太阳电池板串并联组成，最大功率点跟踪器通过扰动控制使得太阳能 电池阵列向太阳能逆变器提供稳定功率输出，太阳能逆变器将来自太阳能电池的低压直流 电能升压并转换成正弦交流电能并输出至电能分配器，电能分配器另外还接收来自最大功 率点跟踪器计算所得到的当前最大功率数据信号并确定当前最优水泵数量，市电补给器在 无法获取太阳能的情况下向集装箱式一体化水处理系统提供备用电能； 所述的集装箱式一体化水处理系统，包括：依次串联连接的用于调节水质水量的调节 池、带有缺氧填料和加复合性微生物制剂的缺氧池、生物接触氧化池和沉淀池，其中：调节 池与预处理系统相连并将预处理后的污水进行水质和水量的调节，缺氧池对污水进行降解 处理后由生物接触氧化池进行曝气，最后通过设置于沉淀池上方的输出管将处理水输出至 土壤渗滤系统； 所述的坑洞结构的土壤渗滤系统设置于低于集装箱式一体化水处理系统的地表，其由 上而下依次包括：表层、布水层、复合渗滤层、底层和防渗层，其中：表层和布水层之间、底 层和防渗层之间分别设有用于均匀布水的布水管和与出水井相连的集水管，复合渗滤层至 地表之间设有若干通气管。
2. 根据权利要求1所述的农村综合污水处理系统，其特征是，所述的预处理系统包括： 用于去除大颗粒悬浮物质的砖混结构制成的格栅井。
3. 根据权利要求1所述的农村综合污水处理系统，其特征是，所述的扰动控制是指： i) 采集当前太阳能电池阵列最大输出功率时的供电电流，以此为中心电流，先增加 1%的供电电流，同时检测当前太阳能电池阵列的输出电压；再将后得到的电流值与电压相 乘生成当前的太阳能电池阵列输出功率；将当前的太阳能电池阵列输出功率与最大输出率 功相比较，如果当前太阳能输出功率大于最大输出功率则表明太阳光正在增强，将当前太 阳能输出功率做为当前最大功率值，并重复步骤i)直至当前太阳能电池阵列输出功率不 再大于最大输出率功值，当最大功率值保持不变时执行步骤ii); ii) 将当前最大功率值对应的电流减少1%作为的供电电流，同时检测当前太阳能电 池阵列的输出电压；再将后得到的电流值与电压相乘生成当前的太阳能电池阵列输出功 率；将当前的太阳能电池阵列输出功率与最大输出功率相比较，如果最大输出率功值小于 太阳能电池阵列输出功率则表明太阳光正在减弱，将当前太阳能输出功率作为大输出率功 数据保存并重复步骤ii)的操作，并重复步骤ii)的操作直至当前太阳能电池阵列输出功 率不再小于最大输出率功值，当最大功率值保持不变时执行步骤i)。
4. 根据权利要求1所述的农村综合污水处理系统，其特征是，还包括污水处理控制系 统，该污水处理控制系统包括：流程控制器、设置于调节池、缺氧池、生物接触氧化池、沉淀 池以及出水井内的若干利用太阳能所产生的电能驱动的扬水泵及其水位控制器，其中：水 位控制器将对应安装位置处的水位信号输出至流程控制器，流程控制器向对应扬水泵发出 启停指令，使各处理单元内的水位不止于溢出或过低。
5. 根据权利要求1所述的农村综合污水处理系统，其特征是，所述的生物接触氧化池 内设有作为微生物的载体的接触填料、布水装置和曝气装置，其中：曝气装置的出口与生 物接触氧化池的底部相连并输出混合富氧气水，接触填料设置于生物接触氧化池的池体上 部，布水装置设置于生物接触氧化池的底部。
6. 根据权利要求1所述的农村综合污水处理系统，其特征是，所述的曝气装置包括：强 磁涡旋式超微细气泡发生腔、文丘理管、控制器以及分别与之电连接的带有流量调节阀的 氧气气源和自吸式水泵，其中：文丘理管的输入端分别与氧气气源和自吸式水泵相连，文丘 理管的输出端与强磁涡旋式超微细气泡发生腔的入水口相连。
7. 根据权利要求6所述的农村综合污水处理系统，其特征是，所述的强磁涡旋式超微 细气泡发生腔的出水口设有与控制器相连的释放头，该强磁涡旋式超微细气泡发生腔的进 水压力传感器和出水压力传感器分别与控制器相连；控制器的控制输出线分别与释放头的 控制输出线和氧气流量调节阀的控制输出线相连构成闭环式控制回路。
8. 根据权利要求6或7所述的农村综合污水处理系统，其特征是，所述的强磁涡旋式超 微细气泡发生腔，包括：罐体和设置于其内部的强磁涡旋管、螺旋叶片以及若干对强磁磁钢 组，其中：罐体的内壁紧贴着强磁涡旋管的最外层外壁与螺旋叶片的外缘； 所述的强磁涡旋管为涡旋状方管结构，所述强磁磁钢组固定设置于方管结构上； 所述的强磁涡旋管上的强磁磁钢带有固定孔，并通过固定孔与涡旋管壁铆接在一起， 再用环氧树脂封闭固定； 所述的螺旋叶片为等半径等螺距的连续螺旋状结构，所述的强磁磁钢组固定设置于叶 片的外缘； 所述的强磁涡旋管的两端分别设有进水口和出水口，在进、出水口上分别设有进水压 力传感器和出水压力传感器。
9. 根据权利要求1所述的农村综合污水处理系统，其特征是，所述的表层的厚度为 400_，由普通土壤与粗砂3:1混合组成； 所述的布水层的厚度200mm，由瓜子片组成； 所述的复合渗滤层的厚度为900mm，其上层为6450cm是用由粗砂和海砺壳体积比2:1 组成；下层为7450cm由粗砂和炉渣按体积比1:1组成； 所述的通气管为PVC管穿孔结构，管道上端通往地面大气，下端通至复合渗滤层中部； 所述的底层的厚度为300mm，由不同粒径的石子组成，起承托渗滤层和使污水均匀分布 的作用； 所述的防渗层由防渗土工膜构成。
10. -种根据上述任一权利要求所述系统的污水处理方法，其特征在于，包括以下步 骤： 步骤1、农户粪便污水首先进入化粪池，污水经厌氧发酵作用，其中的有机物得到部分 分解，降低了污染物负荷，提高了污水中速效养分的含量； 步骤2、经化粪池后的粪便污水汇同其它综合污水经过重力管道输送至格栅井，格栅拦 截污水中粗大的漂浮物，保护后面处理池中的水泵不受损害； 步骤3、污水通过太阳能供电系统提升进入调节池，调节池具有将污水中大分子有机物 降解为小分子有机物、N、P去除、调节水量的预处理作用，调节池出水进入缺氧池； 步骤4、污水在缺氧池反应后再溢流到生物接触氧化池，生物接触氧化池内装弹性填料 及曝气装置，污水中的有机物大部分在此得以去除；氧化池处理后的污水溢流到沉淀池，此 沉淀池兼做后续土地渗滤池配水井作用； 步骤5、沉淀池出水进入深度处理阶段，即土壤渗滤系统，在这一阶段，污水经过池内五 层滤料的过滤、吸附净化以及微生物对氨氮、磷、有机污染物进一步去除等，最终达标排放。
【文档编号】C02F9/14GK104150719SQ201410429268
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】章永泰 申请人:上海佛欣流域环境治理有限公司