本实用新型属于污水处理的技术领域，尤其涉及一种基于监测与数值模拟的多模块分散式污水处理装置。
背景技术：
根据第六次全国人口普查结果显示，我国居住在农村的人口占全国总人口数的50.32％，随着农村生活水平的逐步提高，我国农村地区的用水量和污水量也显著提高，据不完全统计，截止到2010年末，我国村镇集中生活用水量达到170.29亿吨，接近城市生活用水量的50％；全国村镇污水总产量达136.2亿吨，占全国生活污水排放总量的22.9％。
2012年5月，住建部发布的《中国城镇排水与污水处理状况公报》中显示，我国60多万个行政村中，仅有6.7％的村庄对生活污水进行处理。我国大多数农村没有排水渠道和污水处理系统，农村污水以散排和直排为主，其中近65％的污水渗入地下，其余污水则直接排入河、湖等环境水体，成为河、湖富营养化元素N、P的重要来源。
基于大部分农村无集中式污水处理管网系统的现状及农村污水分散排放的特点，亟需小型分散型污水处理装置，能够就地处理污水，减少建设成本，缩短修建周期，处理见效快，占地面积小或不占用地表面积，运行能耗低，无需专人值守。
技术实现要素：
本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于监测与数值模拟的多模块分散式污水处理装置，其能够就地处理污水，减少建设成本，缩短修建周期，处理见效快，占地面积小或不占用地表面积，运行能耗低，无需专人值守。
本实用新型的技术解决方案是：这种基于监测与数值模拟的多模块分散式污水处理装置，该装置为多模块长方体箱式结构，相邻模块被垂直隔层隔断，这些模块包括依次设置在箱体内的污水过滤模块(A)、厌氧缺氧模块(B)、曝气好氧模块(C)、第一处理模块(D)、第二处理模块(E)、排水模块(F)；
水从污水过滤模块的上部的进水管(6)流入，从污水过滤模块的下部流入厌氧缺氧模块，在厌氧缺氧模块自下向上缓慢上升，从上部进入曝气好氧模块，从曝气好氧模块的底部进入第一处理模块，进水从第一处理模块下部流入，渗流自下而上，在第一处理模块填料层上面形成积水体，通过第一处理模块、第二处理模块上面的水力联系通道，水进入第二处理模块，并通过布水装置使水水平地均匀布落在第二处理模块填料层上面，在第二处理模块水流自上而下；
污水过滤模块上有滤网，下有卵石层；厌氧缺氧模块为水体；曝气好氧模块为水体中下装载曝气装置；第一处理模块的不同性质填料层中含慢性释氧颗粒紧密堆积体填料层，为氧化环境区域，其强化去除COD与加强硝化；第二处理模块的不同性质填料层为逐渐加强的还原条件环境，同时通过反硝化作用脱氮，而其中含高效磷吸附颗粒紧密堆积体填料层和/或针对性高效吸附颗粒紧密堆积体填料层，去除水中残余磷和/或针对性污染组分；当水流穿过颗粒紧密堆积体填料区后水中的氮磷及针对性污染物与颗粒填料发生吸附、共沉淀，被填料上附着的微生物代谢去除；
第一处理模块自上而下不同填料层的粒度大小为递增趋势，而第二处理模块自上而下不同填料层的粒度大小为递减趋势。
由于本装置为多模块长方体箱式结构，相邻模块被垂直隔层隔断，这些模块包括依次设置在箱体内的污水过滤模块A、厌氧缺氧模块B、曝气好氧模块C、第一处理模块D、第二处理模块E、排水模块F，所以其能够对农村分散型污水及其他分散型污水进行处理，能够就地处理污水，减少建设成本，缩短修建周期，处理见效快，占地面积小或不占用地表面积，运行能耗低，无需专人值守。
附图说明
图1示出了根据本实用新型的基于监测与数值模拟的多模块分散式污水处理装置的主视图；
图2示出了根据本实用新型的基于监测与数值模拟的多模块分散式污水处理装置的左视图；
图3示出了根据本实用新型的基于监测与数值模拟的多模块分散式污水处理装置的右视图；
图4示出了根据本实用新型的基于监测与数值模拟的多模块分散式污水处理装置的工艺流程图。
具体实施方式
如图1-3所示，这种基于监测与数值模拟的多模块分散式污水处理装置，该装置为多模块长方体箱式结构，相邻模块被垂直隔层隔断，这些模块包括依次设置在箱体内的污水过滤模块A、厌氧缺氧模块B、曝气好氧模块C、第一处理模块D、第二处理模块E、排水模块F；
水从污水过滤模块的上部的进水管6流入，从污水过滤模块的下部流入厌氧缺氧模块，在厌氧缺氧模块自下向上缓慢上升，从上部进入曝气好氧模块，从曝气好氧模块的底部进入第一处理模块，进水从第一处理模块下部流入，渗流自下而上，在第一处理模块填料层上面形成积水体，通过第一处理模块、第二处理模块上面的水力联系通道，水进入第二处理模块，并通过布水装置使水水平地均匀布落在第二处理模块填料层上面，在第二处理模块水流自上而下；
污水过滤模块上有滤网，下有卵石层；厌氧缺氧模块为水体；曝气好氧模块为水体中下装载曝气装置；第一处理模块的不同性质填料层中含慢性释氧颗粒紧密堆积体填料层，为氧化环境区域，其强化去除COD与加强硝化；第二处理模块的不同性质填料层为逐渐加强的还原条件环境，同时通过反硝化作用脱氮，而其中含高效磷吸附颗粒紧密堆积体填料层和/或针对性高效吸附颗粒紧密堆积体填料层，去除水中残余磷和/或针对性污染组分；当水流穿过颗粒紧密堆积体填料区后水中的氮磷及针对性污染物与颗粒填料发生吸附、共沉淀，被填料上附着的微生物代谢去除；
第一处理模块自上而下不同填料层的粒度大小为递增趋势，而第二处理模块自上而下不同填料层的粒度大小为递减趋势。最后，水经过排水模块上部的出水口8排出。
由于本装置为多模块长方体箱式结构，相邻模块被垂直隔层隔断，这些模块包括依次设置在箱体内的污水过滤模块A、厌氧缺氧模块B、曝气好氧模块C、第一处理模块D、第二处理模块E、排水模块F，所以其能够对农村分散型污水及其他分散型污水进行处理，能够就地处理污水，减少建设成本，缩短修建周期，处理见效快，占地面积小或不占用地表面积，运行能耗低，无需专人值守。
如果进水过多，可以从溢水口7流出。
优选地，进水通过水泵提升至污水过滤模块，或从地势高处引流至污水过滤模块，实现无能耗进水；排水模块自然排水到低处，实现无能耗自然排水。
优选地，曝气好氧模块为可间歇曝气的低能耗曝气装置，通过太阳能板供电。
优选地，该装置在地表之上构建或下沉地下一定深度。
优选地，如图4所示，在该装置之前还设置格栅11、沉淀池12、调节池13、地面储水调节池14，污水1依次进入格栅11、沉淀池12、调节池 13，通过调节池内的潜水泵2向上，经过定时开关3进入地面储水调节池 14，通过计量泵4获取水的流量后，再进入该装置，通过排水模块将出水5 排出。
优选地，第一处理模块D、第二处理模块E中的各填料层被网袋围包，在装置运行过程中，根据实际运行效果与数值模拟结果，分析装置运行状态，及时识别与更换净化能力不佳填料层，通过整层置换，修复该层及整体净化装置净化能力；
所述第一处理模块的颗粒紧密堆积体填料区里填充的颗粒填料层含生物陶粒层和卵石层和/或氧化铝颗粒层和/或其他慢性释氧颗粒材料层和/ 或沸石颗粒层；第二处理模块的颗粒紧密堆积体填料区里填充的颗粒填料层含生物陶粒层和卵石层和/或矿渣颗粒层和/或其他磷高效吸附颗粒层。
优选地，所述颗粒紧密堆积体填料区里填充的颗粒填料每层颗粒粒径大小相对均一。
优选地，所述颗粒紧密堆积体填料区里填充的颗粒填料是粒径为 0.1-80mm的颗粒填料。
优选地，所述颗粒紧密堆积体填料区里填充的颗粒填料除卵石层外，粒径为1-10mm的颗粒填料。
以下给出一个具体实施例，本例具体实施装置为六模块串联式折流不锈钢处理箱体，顶板为透气不锈钢孔板；左侧面上部由两排开关阀组成，上排阀门接进水管6，下排阀门接溢水口7；右侧上部由五排不同高低的出水阀门组成，根据不同的水力条件打开所需位置处阀门；正面可见主处理模块D、E均匀分布着16个取样口，C、E两模块底部以及D模块中部均设有10cm直径的观察阀(见图1)。
多模块长方体箱式装置尺寸为：长×宽×高＝1.5m×1m×1.4m。从进水至出水模块分别为A、B、C、D、E、F模块，A为污水过滤模块，B为厌氧缺氧模块，C为曝气好氧模块，D和E为主处理模块，F模块为排水模块，其长度分别为0.15m、0.1m、0.35m、0.4m、0.4m、0.1m；
A模块水流方向由上至下，A模块上部距顶板约30cm处有不锈钢孔板，孔板上覆有细丝网，起到过滤杂质作用，底部有15cm左右高的鹅卵石层， A模块右挡板下部0-15cm处为过水孔板，其他部分为不过水板。
B模块水流方向由下至上，右侧挡板上部距顶板5-13cm处为过水孔板，其他部分为不过水板。
C模块水流方向由上至下，距底部50cm处有不锈钢孔板，孔板上载有四个15cm直径的纳米曝气盘，C模块底部中心处设有10cm直径的观察阀， C模块右挡板下部距底板10-25cm处为过水孔板，其他部分为不过水板。
D模块水流方向由下至上，此模块正面有八个取样口，以矩阵形式标号如图1所示，该模块中间设有10cm直径的观察阀，D模块为颗粒紧密堆积体填料区，由上至下为3-4mm生物陶粒(25cm厚)、沸石(5cm厚)、3-5mm 活性氧化铝球(35cm厚)、4-5mm生物陶粒(40cm厚)、卵石(10cm)，右侧挡板上部距顶板5-18cm处为过水孔板，其他部分为不过水板。
E模块水流方向由上至下，E模块上部设有均匀布水装置，该模块正面有八个取样口，以矩阵形式标号如图1所示，该模块底部设有10cm直径的观察阀，E模块为颗粒紧密堆积体填料区，由上至下为4-5mm生物陶粒(18cm 厚)、3-4mm生物陶粒(14cm厚)、海绵铁(7cm厚)、铁矿渣(33cm厚)、 3-4mm生物陶粒(10cm厚)、卵石(10cm)，D模块右挡板下部距底板5-20cm 处为过水孔板，其他部分为不过水板。
F模块水流方向由下至上，右侧挡板上部距顶板10cm、12cm、15cm、 20cm、28cm处设有五排出水阀门，其他部分为不过水板。
本实用新型具体实施工艺流程如图4所示，污水1进入格栅11→沉淀池12→调节池13→地面储水箱14→进入本基于监测与数值模拟的多模块分散式污水处理装置→出水。其中实验前端格栅、沉淀池、调节池均取自北京市某高校已建成的生活污水集中处理站。实验进水是利用潜水泵将调节池中污水泵入地面储水箱中，潜水泵由定时开关控制，保证储水箱中污水量稳定，由计量泵以恒定流量将储水箱中污水泵入实验处理装置进水口中，计量泵流量范围0-240L/min，根据填料性质和所需水力停留时间灵活调整计量泵流量。
C模块中曝气装置采用小型家用制氧机，增氧机链接四个15cm直径纳米曝气圆盘，出气细腻均匀，额定排气量0-50L/min，可根据需求调节曝气阀门控制出气量大小。
本例颗粒填料平均孔隙率为34％，总填充体积为0.84m3，D、E模块的水力停留时间均约为8h，日处理量为0.53m3/d。经一个多月的连续运行，每星期取两次水样，原水水质和经过本系统处理后的出水水质中各污染物平均浓度见表1。
表1
如表1所示，生态型多模块复合介质箱式污水处理方法能够有效的去除水体中的氮、磷。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本实用新型技术方案的保护范围。