一种化粪池污水末端处理装置的制作方法

本发明涉及环保设备技术领域，特别涉及一种化粪池污水末端处理装置。

背景技术：

随着新农村、美丽乡村建设的发展和推广，整区整县农村环境综合治理正如火如荼。其中对农村化粪池的改造是其中一个重点。目前改造农村化粪池普遍采用的工艺为散户四格化粪池，四格化粪池的主要原理为：污水首先由进水口排到第一格，在第一格里比重较大的固体物及寄生虫卵等物沉淀下来，开始初步的发酵分解，经第一格处理过的污水可分为三层：糊状粪皮、比较澄清的粪液、和固体状的粪渣，经过初步分解的粪液流入第二格，而漂浮在上面的粪皮和沉积在下面的粪渣则留在第一格继续发酵；在第二格中，粪液继续发酵分解，虫卵继续下沉，病原体逐渐死亡，粪液得到进一步无害化，产生的粪皮和粪渣厚度比第一格显著减少，流入第三格的粪液一般已经腐熟，其中病菌和寄生虫卵已基本杀灭；第三格功能主要起暂时储存已基本无害的粪液的作用；第四格普遍为人工湿地，人工湿地包括防护壁、大碎石层、石灰石层、小碎石层、种植土壤层及植被，植被栽种在种植土壤层上。

这种四格化粪池实际运营相比于三格化粪池，形式上更美观，观赏功能更强，但实际使用中依旧存在如下问题。

第一，化粪池第三个污水出水与常规生活污水不同，很多农村化粪池是没有进日常生活排水的，所以化粪池出水污染物比较高，化学需氧量（cod），生化需氧量（bod），氨氮均平均分别能达到1000，500，40；但是很多四格化粪第四格湿地处理，依旧是采用常规生活污水进水标准，而且湿地处理实际处理负荷比较低的，造成水体感官比较差。

第二，因为进水污染物浓度高，由于没有动力供氧，第四格末端湿地基本为兼氧/厌氧状态，水体感官较差，实际出水色度差、有机污染物高、脱氮除磷效果差，很难达到综排二级出水标准；而由此造成这一格水体容易腐败，容易招引蚊虫等问题。

综上所述，目前化粪池污水末端处理后的污水的色度差、有机污染物高且脱氮除磷效果差。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种化粪池污水末端处理装置，能在有效去除污水中的色度、有机污染物的同时，强化脱氮除磷效果。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种化粪池污水末端处理装置，包括：外框体、生化反应机构、多层生物反应器与供氧设备，其中，外框体的中部设有一挡板，挡板将外框体分隔成第一容置腔体与第二容置腔体，生化反应机构包括：由第一容置腔体构成的ao反应池；设置于ao反应池内且与ao反应池底部连接的中心导流筒；设置于中心导流筒底部的第一出水分离器；穿设于外框体的第一侧壁上的进水管，进水管的一端外露于外框体的第一侧壁，另一端与中心导流筒的顶部相连通；设置于挡板上的第二出水分离器，第二出水分离器与ao反应池底部之间的距离大于第一出水分离器与ao反应池底部之间的距离；多层生物反应器包括：设置于第二容置腔体内的内框体，内框体的第一侧壁与挡板之间具有第一预设间隙，第一预设间隙通过第二出水分离器的溢流口与ao反应池相连通，内框体的底部与一内框底可拆卸连接，内框底的底部与外框体的底部之间具有第二预设间隙，内框体的第二侧壁与外框体的第二侧壁相贴合，内框体内从下至上依次设有好氧反应层、兼氧反应层与植物生长层，且好氧反应层分别与外框体和兼氧反应层相连通，植物生长层与兼氧反应层相连通，外框体的第一侧壁与外框体的第二侧壁为外框体的两相对侧壁，且外框体的第一侧壁所在平面与外框体的第二侧壁所在平面均与挡板所在平面平行，内框体的第一侧壁与内框体的第二侧壁为内框体的两相对侧壁；ao反应池内与第二预设间隙内均设有多个曝气结构，多个曝气结构均与供氧设备相连通；其中，设置于ao反应池内的多个曝气结构均位于ao反应池底部。

可选的，供氧设备包括：固定支架、太阳能组件、增氧泵以及气管；其中，太阳能组件设置于固定支架上，增氧泵与太阳能组件电连接，气管的一端与增氧泵的输出端相连通，另一端与ao反应池内以及第二预设间隙内的多个曝气结构相连通。

可选的，内框底上设有多个第一孔洞，好氧反应层通过多个第一孔洞与外框体相连通。

可选的，内框体内还设有中间层层板、第一支撑脚与第二支撑脚，中间层层板位于好氧反应层与兼氧反应层之间，第一支撑脚与第二支撑脚均位于好氧反应层内，且第一支撑脚的一端与中间层层板连接，另一端与内框体的第一侧壁连接，第二支撑脚的一端与中间层层板连接，另一端与内框体的第二侧壁连接；其中，中间层层板上设有多个第二孔洞，好氧反应层与兼氧反应层通过多个第二孔洞相连通。

可选的，内框体内还设有植物层层板、第三支撑脚与第四支撑脚，植物层层板位于兼氧反应层与植物生长层之间，第三支撑脚与第四支撑脚均位于兼氧反应层内，且第三支撑脚的一端与植物层层板连接，另一端与内框体的第一侧壁连接，第四支撑脚的一端与植物层层板连接，另一端与内框体的第二侧壁连接；其中，植物层层板上设有多个第三孔洞，兼氧反应层与植物生长层通过多个第三孔洞相连通。

可选的，内框体内还设有第一中部承重杆，第一中部承重杆的顶部与中间层层板抵接，另一端与内框底抵接。

可选的，内框体内还设有第二中部承重杆，第二中部承重杆的顶部与植物层层板抵接，另一端与中间层层板抵接，且第二中部承重杆的轴线与第一中部承重杆的轴线重合。

可选的，第二预设间隙内间隔的设置有多个支撑底座，支撑底座的一端与内框底抵接，另一端与外框体的底部抵接。

可选的，好氧反应层与兼氧反应层内均设有球型悬浮填料，且好氧反应层内的球型悬浮填料的密度大于兼氧反应层内的球型悬浮填料的密度。

可选的，植物生长层内设有卵石层与碎石层，卵石层位于植物生长层的底部，碎石层覆盖于卵石层上。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

在本发明的实施例中，化粪池第三格污水通过进水管进入中心导流筒，在中心导流筒内形成厌氧悬浮污泥层，进行厌氧生物反应，然后通过第一出水分离器对污水污泥进行厌氧/好氧分离，厌氧污泥留在中心导流筒内，污水从第一出水分离器缝隙流入ao反应池外圈的有氧区域内，由于有氧区域内有多个曝气结构曝气，通过曝气搅动，在有氧区域内形成混合活性污泥池，混合活性污泥池内好氧微生物群降解、氧化或吸附污水中的有机污染物，并在好氧反应进行一定时间后，污水通过第二出水分离器进行气液固分离，使污水中的氧气留在池内，同时污水中的污泥沉降落入池内，上清液通过第二出水分离器的溢流口进入多层生物反应器，污水依次流经多层生物反应器的好氧反应层、兼氧反应层与植物生长层，同时通过曝气结构控制溶解氧含量，构成移动床生物膜反应器式好氧厌氧生物反应单元，使得在多层生物反应器内形成同步硝化反硝化作用，进而高效去除污水中的色度、有机污染物和氨氮，强化脱氮除磷效果。

附图说明

图1为本发明实施例中外框体、生化反应机构与多层生物反应器的结构示意图之一；

图2为本发明实施例中外框体、生化反应机构与多层生物反应器的结构示意图之二；

图3为本发明实施例中固定支架与太阳能组件的结构示意图；

图4为本发明实施例中增氧泵与气管的结构示意图；

图5为本发明实施例中外框体与多层生物反应器的结构示意图。

附图标记说明：

1、ao反应池；2、中心导流筒；3、第一出水分离器；4、进水管；5、第二出水分离器；6、外框体；7、进水通孔；8、内框体；9、好氧反应层；10、兼氧反应层；11、植物生长层；12、固定支架；13、太阳能组件；14、增氧泵；15、气管；16、曝气结构；17、中间层层板；18、植物层层板；19、第一中部承重杆；20、第二中部承重杆；21、球型悬浮填料；22、湿地植物；23、支撑底座；24、内框底；25、第一支撑脚；26、第二支撑脚；27、第三支撑脚；28、第四支撑脚；29、挡板。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1至图5所示，本发明的具体实施例提供了一种化粪池污水末端处理装置，包括：外框体6、生化反应机构、多层生物反应器与供氧设备。

其中，外框体6的中部设有一挡板29，挡板29将外框体6分隔成第一容置腔体与第二容置腔体，生化反应机构包括：由第一容置腔体构成的ao反应池1；设置于ao反应池1内且与ao反应池1底部连接的中心导流筒2；设置于中心导流筒2底部的第一出水分离器3；穿设于外框体6的第一侧壁上的进水管4，进水管4的一端外露于外框体6的第一侧壁，另一端与中心导流筒2的顶部相连通；设置于挡板29上的第二出水分离器5，第二出水分离器5与ao反应池1底部之间的距离大于第一出水分离器3与ao反应池1底部之间的距离。作为一个优选的示例，上述第一容置腔体可以为一封闭式腔体，第二容置腔体可以为一开放式腔体。

其中，在本发明的具体实施例中，多层生物反应器包括：设置于第二容置腔体内的内框体8，内框体8的第一侧壁与挡板29之间具有第一预设间隙，第一预设间隙通过第二出水分离器5的溢流口与ao反应池相连通，内框体8的底部与一内框底24可拆卸连接，内框底24的底部与外框体6的底部之间具有第二预设间隙，内框体8的第二侧壁与外框体6的第二侧壁相贴合，内框体8内从下至上依次设有好氧反应层9、兼氧反应层10与植物生长层11，且好氧反应层9分别与外框体6和兼氧反应层10相连通，植物生长层11与兼氧反应层10相连通，外框体6的第一侧壁与外框体6的第二侧壁为外框体6的两相对侧壁，且外框体6的第一侧壁所在平面与外框体6的第二侧壁所在平面均与挡板29所在平面平行，内框体8的第一侧壁与内框体8的第二侧壁为内框体8的两相对侧壁。作为一个优选的示例，上述第二出水分离器5可以为出水三相分离器，便于进行气液固分离。

其中，在本发明的具体实施例中，上述第一预设间隙与第二预设间隙之间是连通的，且彼此连通形成一进水廊道，使从第二出水分离器5的溢流口进入多层生物反应器的污水能顺利进入好氧反应层9。

且在本发明的具体实施例中，ao反应池1内与第二预设间隙内均设有多个曝气结构16，多个曝气结构16均与供氧设备相连通；其中，设置于ao反应池1内的多个曝气结构16均位于ao反应池1底部。作为一个优选的示例，上述曝气结构16可以为具体为一气石或者一管道，需要说明的是，若曝气结构16为一管道，则要求该管道的管壁上设有多个通孔，便于向ao反应池1或者多层生物反应器内输出氧气。

其中，在本发明的具体实施例中，上述进水管4的一端与化粪池第三格的出水口连通，用于将化粪池第三格中的污水引至化粪池污水末端处理装置中，使化粪池污水末端处理装置对化粪池污水末端进行处理，去除污水中的色度、有机污染物和氨氮，强化脱氮除磷效果。且在本发明的具体实施例中，为便于设置上述进水管4，可在外框体6的第一侧壁上设一进水通孔7，使进水管4穿设于该进水通孔7中。

其中，在本发明的具体实施例中，上述供氧设备主要用于向生化反应机构与多层生物反应器中输送氧气。具体的，在本发明的具体实施例中，上述供氧设备包括：固定支架12；太阳能组件13；增氧泵14；以及气管15。其中，太阳能组件13设置于固定支架12上，增氧泵14与太阳能组件13电连接，气管15的一端与增氧泵14的输出端相连通，另一端与ao反应池1内以及第二预设间隙内的多个曝气结构16相连通。作为一个示例，上述太阳能组件13可以为一太阳能板。

其中，在本发明的具体实施例中，为便于向ao反应池1内以及第二预设间隙内的多个曝气结构16间歇式输送氧气，上述增氧泵14可以为无油永磁直流充气增氧泵，气管15可以为分布式气管。且在本发明的具体实施例中，上述太阳能组件13主要用于为增氧泵14提供直流驱动，从而使得不需要为增氧泵14额外提供供电组件，不需要后期维护，降低运营成本。需要说明的是，为便于太阳能组件13正常工作，上述固定支架12应固定于无遮挡区域的位置，例如农户无遮挡区域的位置。需要进一步说明的是，为确保多层生物反应器能很好的净化水质，第二预设间隙内的多个曝气结构16供给的微量的溶解氧在经过好氧反应层9后，溶解氧的浓度降低到小于0.5毫克/升。

可选的，在本发明的具体实施例中，上述内框底24上设有多个第一孔洞，好氧反应层9通过多个第一孔洞与外框体6相连通，从而便于从第二出水分离器5的溢流口进入多层生物反应器的污水能顺利进入好氧反应层9，以及第二预设间隙内的曝气结构16输出的氧气能进入好氧反应层9，使好氧反应层9能形成好氧环境。且作为一个示例，上述第一孔洞的直径可以为50毫米（mm），且上述多个第一孔洞可均匀布置于内框底24上，便于均匀布水。

可选的，在本发明的具体实施例中，上述内框体8内还设有中间层层板17、第一支撑脚25与第二支撑脚26，中间层层板17位于好氧反应层9与兼氧反应层10之间，第一支撑脚25与第二支撑脚26均位于好氧反应层9内，且第一支撑脚25的一端与中间层层板17连接，另一端与内框体8的第一侧壁连接，第二支撑脚26的一端与中间层层板17连接，另一端与内框体8的第二侧壁连接。其中，中间层层板17上设有多个第二孔洞，好氧反应层9与兼氧反应层10通过多个第二孔洞相连通，从而便于好氧反应层9的水体进入兼氧反应层10。作为一个优选的示例，上述第二孔洞的直径可以为50mm，且上述多个第二孔洞可均与布置于中间层层板17上，便于均匀布水。需要说明的是，上述第一支撑脚25与第二支撑脚26主要用于支撑中间层层板17，便于中间层层板17的固定。

可选的，在本发明的具体实施例中，上述好氧反应层9与兼氧反应层10内均设有球型悬浮填料21，且好氧反应层9内的球型悬浮填料21的密度大于兼氧反应层10内的球型悬浮填料21的密度。作为一个优选的示例，上述球型悬浮填料21可以为直径为80mm的多孔旋转球型悬浮填料，好氧反应层9内的球型悬浮填料21的密度约为此层空间的70%至85%，兼氧反应层10内的球型悬浮填料21的密度约为此层空间的40%至60%。

具体的，在本发明的具体实施例中，上述球型悬浮填料21可由聚丙烯材料注塑而成，分内外双层球体，外部为中空鱼网状球体，内部为旋转球体。且球型悬浮填料21主要起生物膜载体的作用，同时兼有载留悬浮物的作用，具有生物附着力强、表面积大、孔隙率高、化学和生物定性好、经久耐用、不溶出有害物、不引起二次污染、防紫外线、抗老化、亲水性能强等特点，从而便于好氧反应层9对流经好氧反应层9的污水进行净化处理，以及兼氧反应层10对流经兼氧反应层10的污水进行净化处理。

可选的，在本发明的具体实施例中，上述内框体8内还设有植物层层板18、第三支撑脚27与第四支撑脚28，植物层层板18位于兼氧反应层10与植物生长层11之间，第三支撑脚27与第四支撑脚28均位于兼氧反应层10内，且第三支撑脚27的一端与植物层层板18连接，另一端与内框体8的第一侧壁连接，第四支撑脚28的一端与植物层层板18连接，另一端与内框体8的第二侧壁连接；其中，植物层层板18上设有多个第三孔洞，兼氧反应层10与植物生长层11通过多个第三孔洞相连通，从而便于兼氧反应层10的水体进入植物生长层11，通过植物生长层11进一步净化水质。作为一个优选的示例，上述第三孔洞的直径可以为20mm，且上述多个第三孔洞可均匀布置于植物层层板18上，便于均匀布水。需要说明的是，上述第三支撑脚27与第四支撑脚28主要用于支撑植物层层板18，便于植物层层板18的固定。

可选的，在本发明的具体实施例中，上述植物生长层11内设有卵石层与碎石层，卵石层位于植物生长层11的底部，碎石层覆盖于卵石层上，从而使植物生长层11对进入植物生长层11的污水进行净化处理。需要说明的是，碎石层一半高度在水体（即处理过的污水）的液位高度内。

另外，在本发明的具体实施例中，为便于组合成潜流型湿地，更好的净化水质，可在植物生长层11内种植湿地植物22，但种植的湿地植物22的根系必须在水体的液位高度内。需要说明的是，植物生长层11内除了设置卵石层与碎石层外，还可设置其他的湿地填料。

作为一个优选的示例，在本发明的具体实施例中，上述碎石层的厚度可以为3厘米至5厘米，碎石层的厚度可以为2厘米至3厘米。

可选的，在本发明的具体实施例中，当植物生长层11内的水位过高时，需排出植物生长层11内的水，因此可在植物生长层11对应的内框体8的第二侧壁与外框体6的第二侧壁上设置一出水口，以便排出多余的水。

可选的，在本发明的具体实施例中，上述内框体8内还设有第一中部承重杆19，该第一中部承重杆19的顶部与中间层层板17抵接，另一端与内框底24抵接。此外，上述内框体8内还设有第二中部承重杆20，该第二中部承重杆20的顶部与植物层层板18抵接，另一端与中间层层板17抵接，且第二中部承重杆20的轴线与第一中部承重杆19的轴线重合。

其中，在本发明的具体实施例中，上述第一中部承重杆19的主要作用为支撑中间层层板17，便于中间层层板17的固定。类似的，上述第二中部承重杆20的主要作用为支撑植物层层板18，便于植物层层板18的固定。

可选的，在本发明的具体实施例中，上述第二预设间隙内间隔的设置有多个支撑底座23，支撑底座23的一端与内框底24抵接，另一端与外框体6的底部抵接。

其中，在本发明的具体实施例中，上述多个支撑底座23为内部结构支撑件，支撑内部结构（即内框体8）所有结构重量。且在本发明的具体实施例中，内框体8为可提取式多层结构，主要采用聚氯乙烯（pvc，polyvinylchloride）焊接结构或者玻璃钢防腐结构制成，且整个内框体8能从外框体6内提取出来，同时分层结构（即上述好氧反应层9、兼氧反应层10与植物生长层11）还能分步处理。作为一个优选的示例，为便于提取内框体8，可在内框体8的第一侧壁上设置一把手。

由此可见，在本发明的具体实施例中，化粪池第三格污水通过进水管4进入中心导流筒2，在中心导流筒2内形成厌氧悬浮污泥层，进行厌氧生物反应，降解污水中的大分子物质及难降解的有机物，然后通过第一出水分离器3对污水污泥进行厌氧/好氧分离，厌氧污泥留在中心导流筒2内，污水从第一出水分离器3缝隙流入ao反应池1外圈的有氧区域内，形成一个厌氧好氧（ao）系统，由于有氧区域内有多个曝气结构16曝气，通过曝气搅动，在有氧区域内形成混合活性污泥池，混合活性污泥池内好氧微生物群降解、氧化或吸附污水中的有机污染物，并在好氧反应进行一定时间后，污水通过第二出水分离器5进行气液固分离，使污水中的氧气留在池内，同时污水中的污泥沉降落入池内，上清液通过第二出水分离器5的溢流口进入多层生物反应器，污水依次流经多层生物反应器的好氧反应层9、兼氧反应层10与植物生长层11，同时通过第二预设间隙内的曝气结构16控制溶解氧含量，构成移动床生物膜反应器（mbbr）式好氧厌氧（oa）生物反应单元，使得在多层生物反应器内形成同步硝化反硝化作用，进而快速、高效去除污水中的色度、有机污染物和氨氮，强化脱氮除磷效果。其中，污水的流向如图1中的箭头所示。

需要说明的是，为确保化粪池污水末端处理装置能正常工作，化粪池污水末端处理装置在处理污水时，要求中心导流筒2内的液位高度比有氧区域内的液位高度高约10厘米至15厘米，多层生物反应器内的液位高度比有氧区域内的液位高度低约10厘米至20厘米。

此外，值得一提的是，当化粪池污水末端处理装置处理一段时间的污水后，多层生物反应器内会有一定的淤泥堆积，而由于内框体8为可提取式多层结构，这样，当提起内框体8后，外框体6内没有其他结构单元，淤泥能直接清除出来，且提出来的内框体8能分层拆卸，并且能冲洗，有效避免外框体6内发生堵塞清理不便的问题。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。