本实用新型涉及一种农村生活污水深度净化-杀菌反应器系统，属于农业污水净化领域。
背景技术：
农村低污染水
根据报道，生活污水和畜禽养殖废水是农村地区的两大污染源。其中太湖流域养殖废水TN一般在30～40mg/L，TP在2.5～3.5mg/L之间。但由于农村地区污水产生总量大、分布分散、间歇排放等特点，对农村生态环境和民众健康构成了显著的影响。本实用新型针对低污染生活污水尾水进行深度处理，这里我们将农村低污染水定义为农业生产或农民生活过程中产生的富含植物生长所需的氮、磷等养分与多种微量元素，但直接排放会造成污染的那部分水体。其水质不符合地表水环境质量标准但满足农田灌溉用水标准(GB 18918-2002一级B：TN≤20mg/L,TP≤1mg/L)。这种农村低污染水虽然氮磷等营养盐含量相对点源污染、未处理的生活污水等污染源较低，但是由于其分布广泛、产生量高，对水体环境的负面影响也非常显著。这类废水使用工程化措施处理经济性不高，特别是在排放较为分散的偏远农村地区，更加难以实现深度净化处理。因此，有必要针对这类低污染水设置低成本的、易于操作安装的、环境友好的处理体系，以便使相关低污染排水达到或接近地表水排放标准，实现良好的生态与经济效益。
光催化脱除氨氮技术
光催化是指光触媒在外界光的作用下发生催化作用。据报道，在适宜条件下，光催化技术几乎能将所有类型的有机污染物矿化为CO2，H2O以及其他简单低分子物质。因此光催化技术是一种绿色、高效、低能耗的水处理技术，对去除水中氨氮具有十分重要的意义。但目前光催化技术在稻田排水中还少有应用，主要原因是成本和效率。光催化反应需要紫外光进行作用，而太阳光的紫外线效率偏低，人造紫外灯需要额外的电力输入，田间通电困难且成本较高。光催化技术存在光响应范围窄、量子转换效率低和光催化剂难以粉末化等限制，一定程度上影响了该技术的推广。
紫外杀菌技术
紫外线是一种性能效果好，副作用较小，且维护成本较低的杀菌消毒技术。紫外线波长在240～280nm范围内，一方面可使核酸突变、阻碍其复制、转录封锁及蛋白质的合成；另一方面，产生自由基可引起光电离，从而导致细胞的死亡，达到杀菌消毒的效果。紫外线杀菌具有杀菌作用较强，但对物体的穿透能力较弱的特点，且需要稳定和持续的电力供给。虽然在试验室中有较广泛的应用，但目前尚未发现在农业环境上的应用。
技术实现要素：
为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种农村生活污水深度净化-杀菌反应器系统，通过本实用新型的农村低污染水净化系统，可以实现生物质资源化利用、农村生活污水减排、污水有害菌的杀灭等目标，具有绿色环保、应用潜力大、应该面广等特点。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种农村生活污水深度净化-杀菌反应器系统，其特征在于，包括一级反应器和二级反应器，一级反应器为基于人工湿地的低污染水净化系统；二级反应器为基于光伏发电的催化-杀菌深度净水系统；二级反应器位置低于一级反应器；
通过二级反应器的光伏发电为一级反应器上方的补充光源供电，在光照不足时光伏发电的电能用于为一级反应器的补充光源提供电能，以促进一级反应器土水界面自然生物膜的生长；一级反应器设有基质材料层，湿地植物生长于基质材料层上；一级反应器底层为吸附剂填料层，填料层厚度为5-30cm，填料层位于基质材料层下方；
二级反应器通过光伏发电为催化反应提供能源，设有紫外灯；二级反应器内壁涂布纳米TiO2涂层(涂层位于内壁底部及内壁侧面，且位于水面下方)，涂层厚度为0.2-1mm；催化反应使用的紫外灯外部设有石英玻璃管；紫外灯下方5-10cm处设有溢流孔(溢流孔设置于反应器侧壁)，防止水位过高淹没紫外灯。
一级反应器内壁侧面连接挡流板，挡流板宽度为3-10cm，挡流板与内壁的夹角为30-60°。
一级反应器底层吸附剂填料层的颗粒粒径大小控制在0.5cm-4cm。
所述的一级反应器的出水通过出水阀进入二级反应器内，污水位于二级反应器内，且位于紫外灯下方。
二级反应器中，通过光伏面板将太阳能转化为电能，可直接驱动紫外灯使之点亮，同时匹配蓄电池对富余电能进行储存，在太阳光照不足时继续为紫外灯提供电源；光伏面板下表面与角度可调支架连接，逆变器和蓄电池位于角度可调支架下方，逆变器和蓄电池的底部设有反光膜，紫外灯设置于逆变器和蓄电池下方；逆变器和蓄电池置于光伏面板下方；由紫外灯和纳米TiO2涂层对污水中的氨氮进行催化，将其转化为氮气。
所述的湿地植物为水芹或菱角。吸附剂填料层为沸石、凹凸棒石或粘土矿物。一级反应器的补充光源与二级反应器的蓄电池通过光敏开关连接。所述的基质材料层为土壤或含生物炭的土壤。
相对于现有技术，本实用新型实现以下有益效果：
1)本实用新型将多种水体净化技术的优点结合在了一起，实现了取长补短的作用：生物膜净化技术和水生植物净化技术对低污染水净化所需时间较久，营养盐浓度较低时净化效率不高，生物膜和水生植物生长受到影响；一级反应器通过湿地植物的吸收作用、湿地土水界面自然生物膜的净化作用、湿地自身的土地渗滤系统、湿地底层填料(沸石等)的吸附过滤作用等多层次、多方位的净化功能，实现对于农村生活污水的初步净化，再通过二级反应器实现深度净化，土壤内的生物炭对污染物质进一步吸附处理。
2)本实用新型使用太阳能作为能源为第一级反应器的补充光照、光敏元件，以及第二级反应器的紫外灯提供能源，符合绿色环保理念，实现了节能的目的。
3)本实用新型使用湿地植物在水体表面吸收营养盐，可以通过控制水生植物的种类，在一定条件下实现经济产出，如种植菱角；或实现生态景观效益，如种植荷花等。
4)本实用新型第二级反应器的催化过程，可以实现对微污染水氨氮的催化去除，最终转化为对环境无害的氮气；同时产生的紫外线可以实现对有害菌的杀灭，尾水可以直接用于浇灌可直接食用的蔬菜。
综上，本实用新型提出的一种农村生活污水深度净化-杀菌反应器系统，真正实现了变废为宝，循环利用，绿色环保，符合可持续发展的理念。
附图说明
图1为本实用新型的系统示意图；
其中，1一级反应器，2二级反应器，3角度可调支架，4光伏面板，5逆变器，6蓄电池，7反光膜，8紫外灯，9溢流孔，10石英玻璃管，11纳米二氧化钛涂层，12光敏开关，13LED灯，14湿地植物，15进水泵，16基质材料层，17土水界面自然生物膜，18挡流板，19填料层，20出水阀。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作更进一步的说明。
一种农村生活污水深度净化-杀菌反应器系统，通过将多种水体净化技术的优点结合在了一起，实现对农村低污染水绿色、高效和深度净化。可以实现绿色能源转化、降低面源污染等目标，具有成本较低(一次性投入)、环境友好、应用面广泛等特点。如图1所示。
(1)本实用新型提供的农村生活污水深度净化/杀菌反应器系统，包括两个子系统：一级反应器1为基于人工湿地的低污染水净化系统；二级反应器2为基于光伏发电的催化-杀菌深度净水系统。污水通过进水泵15从一级反应器上方进入一级反应器。出水阀设置于一级反应器底部。
(2)基于人工湿地的低污染水净化系统通过二级反应器的光伏发电为补充光源(位于一级反应器上方，可以是LED灯13)提供电能，通过光照感应器(光敏开关12)在光照较弱的时候使蓄电池向补充光源提供电能，以促进反应器土水界面自然生物膜17的生长，实现对生活污水氮磷的深度净化。基于人工湿地的低污染水净化系统所用基质材料层16为土壤或含生物炭的土壤，湿地植物14种植在基质材料层上，一级反应器底层为吸附剂填料层19(沸石、凹凸棒石、粘土矿物之一)，填料层厚度为5-30cm。填料层位于基质材料层下方，且与基质材料层连接。
(3)基于光伏发电的催化-杀菌深度净水系统通过光伏发电为催化反应提供能源，同时二级反应器内壁涂布催化剂材料，即纳米TiO2涂层11，涂布厚度为0.2-1mm。二级反应器使用的紫外灯8外部设有石英玻璃管10，对灯管起到防水和防污的作用。紫外灯管下方5-10cm处设有溢流孔9，防止水位过高淹没紫外灯管。光伏发电使用的逆变器5和蓄电池6置于光伏面板4下方，防止太阳照射温度过高导致损坏，也能避免雨水进入逆变器或蓄电池造成损坏。
一级反应器内壁连接挡流板18，挡流板宽度为3-10cm，挡流板与内壁的夹角为30-60°。一级反应器底层吸附剂填料层的颗粒粒径大小控制在0.5cm-4cm。所述的一级反应器的出水通过出水阀20进入二级反应器内，二级反应器的污水位于二级反应器内，且位于紫外灯下方。通过光伏面板4将太阳能转化为电能，可直接驱动紫外灯使之点亮，同时匹配蓄电池对富余电能进行储存，在太阳光照不足时继续为紫外灯提供电源；光伏面板下表面与角度可调支架3连接，逆变器和蓄电池位于角度可调支架下方，逆变器和蓄电池的底部设有反光膜7，紫外灯设置于逆变器和蓄电池下方；由紫外灯和纳米TiO2涂层对污水中的氨氮进行催化，将其转化为氮气。所述的湿地植物为水芹或菱角。一级反应器的补充光源与二级反应器的蓄电池通过光敏开关连接。
作为优选方案，所述一级反应器内壁具有挡流板，挡流板宽度为5cm，挡流板与内壁的夹角为45°。
作为优选方案，所述一级反应器底层过滤层滤料的颗粒粒径大小为0.5-1cm。
作为优选方案，所述一级反应器中的水生植物为水芹。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。