本发明涉及环保设备技术领域，更具体的说是涉及一种插板式生活污水净化槽生态处理装置及其工艺。
背景技术
农村生活污水收集治理工程是一项水污染处理和改善居住环境的工程，是通过将农村散户、居住区等污水产生单位内部的污水集中或分别纳入污水管道，并将其接入污水处理设施、设备中进行处理，生活污水主要为洗浴、冲厕、洗衣服和厨房用水等，其主要污染物为氮磷。
现有的分散式污水处理装置及工艺，主要针对有机污染物的去除，对氮磷的去除率不高，而且需要添加药剂辅助处理，设备成本较高；现有的a2o工艺流程，由于回流污泥中含氧，使得厌氧池中释磷菌不能充分厌氧释磷，从而影响后续好氧池中释磷菌好氧吸磷，影响总磷的去除；处理过程中还可能出现碳源不足的现象，影响总氮的去除；且脱氮除磷的过程是矛盾的，氮磷不能同时达到高效去除。
因此，如何提供一种操作方便、成本低且能同步脱氮除磷降解有机污染物的生活污水净化处理装置及其工艺，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种插板式生活污水净化槽生态处理装置及其工艺，能够同步降解cod、总磷和总氮等污染物，污水出水主要指标能够达到城镇污水排放一级a标准，且处理过程不添加药剂、不外加碳源，操作简单，成本低。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种插板式生活污水净化槽生态处理装置，包括预处理室和净化槽处理装置，所述预处理室与所述净化槽处理装置连接；所述净化槽处理装置包括：缺氧池、好氧池、控制器和清水池，所述缺氧池和所述好氧池分别通过缺氧池进水管和好氧池进水管与所述预处理室连接；所述缺氧池内设置有与所述控制器连接的缺氧池出水管、缺氧池搅拌棒、曝气头和缺氧池混合液回流管；所述好氧池内设置有与所述控制器连接的好氧池出水管、好氧池搅拌棒、曝气板和好氧池混合液回流管；所述好氧池出水管和所述缺氧池出水管均经所述控制器与所述清水池连接，所述清水池连接有水泵且一侧设置有净化槽出口。
本发明公开的插板式生活污水净化槽生态处理装置，缺氧池和好氧池在第一阶段同时作为厌氧-缺氧-好氧池存在，以时间区分，厌氧期长，释磷菌可以充分厌氧释磷，保证了高效生物除磷的可能性，整个周期运行有2个曝气过程，好氧厌氧交替，不会产生污泥膨胀。
优选的，所述预处理室包括：污水进水管、过滤桶一、过滤膜一、过滤板一和预处理出水口，所述污水进水管的下方设置有所述过滤桶一，所述过滤桶一内设置有所述过滤膜一和所述过滤板一，且所述过滤膜一设置于所述过滤板一上，所述预处理出水口与所述缺氧池进水管和所述好氧池进水管连接。
优选的，所述过滤膜一为草纸、卫生纸或废旧衣料，所述过滤板一为孔状板。
优选的，所述清水池的上部设有过滤桶二，所述过滤桶二经所述控制器与所述缺氧池出水管和所述好氧池出水管连接，所述过滤桶二底部设有过滤板二，所述过滤板二的顶部覆有过滤膜二，且所述过滤桶二的下方设置有消毒盒。
优选的，所述过滤膜二为草纸、卫生纸或废旧衣料，所述过滤板二为孔状板。
优选的，所述缺氧池和所述好氧池采用单个或多个插板间隔。当污水污染较轻时，缺氧池和好氧池之间的插板可以不用，回流过程同时省略。
优选的，多个所述插板由插板凹槽和凸起连接为一体，经净化槽凹槽固定在所述净化槽处理装置上，且所述插板上设置有v型缺口。单个插板由插板凹槽和凸起相互连接构成整个插板，手动调节时，可以增加或减少插板数目控制处理水量，也可以将插板做成中空套盒状自上而下套在一起，由控制板智能调节高度。v型缺口的设置便于混合液回流。
优选的，所述好氧池出水管和所述缺氧池出水管的吸水口均位于所处槽体有效高度中部，所述好氧池混合液回流管和所述缺氧池混合液回流管均位于所处槽体的靠近底端的部位。混合液回流比为50％，曝气量大小适中，保证污泥不沉淀。
优选的，所述净化槽处理装置上方设置有顶部盖板，所述顶部盖板上具有通风孔，且上部设有太阳能发电膜，所述太阳能发电膜与所述控制器连接。通风孔的设置能够避免厌氧期产生污泥膨胀。顶部盖板上覆盖有保温层或隔热层，配合太阳能发电膜使用。顶盖设计成多个方向的半开—全开式，便于净化槽通风及最大限度利用太阳能。
一种基于所述插板式生活污水净化槽生态处理装置的处理工艺，包括以下步骤：
s1、第一阶段的好氧过程：每日零时，缺氧池和好氧池同时曝气，缺氧池和好氧池活性污泥中的硝化细菌利用槽体中剩余有机物和氨氮进行硝化反应，将水中的氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，同时降解有机物；
s2、第一阶段的缺氧厌氧过程：早5-6点曝气停止，污水间歇通过缺氧池进水管和好氧池进水管同时进入所述缺氧池和所述好氧池，污水中氨氮含量较高，氨氮与所述缺氧池和所述好氧池中的硝酸盐和亚硝酸盐反应以氮气的形式从污水中脱除；经过一段时间，污水中氧气耗尽，硝酸盐和亚硝酸盐反应完全，污水进入厌氧阶段，释磷菌充分厌氧释磷；
s3、第二阶段的好氧缺氧过程：晚22点曝气板开始曝气，同时所述好氧池中的混合液回流至所述缺氧池，所述好氧池处于好氧状态，硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，同时降解有机物；含有硝酸盐和亚硝酸盐的混合液回流至所述缺氧池；所述缺氧池处于缺氧状态，其中的氨氮与回流的硝酸盐和亚硝酸盐反硝化脱氮，同时降解有机物；
s4、曝气停止，混合液继续回流缺氧池：25min后所述曝气板停止曝气，好氧池搅拌棒开始搅拌，所述好氧池中的混合液继续回流至缺氧池95min，脱氮反应完毕，停止回流和搅拌；
s5、静置出水并排出污泥：静置1-2min，由好氧池出水管和缺氧池出水管组成的处理水及污泥经控制器进入过滤桶二，其中少量污泥由过滤板二上覆盖的过滤膜二截留，截留污泥人工清理，处理水经消毒盒进入清水池贮存，通过水泵抽取回用或经净化槽出水口外排，且处理水出水量为净化槽生物池即缺氧池+好氧池有效容积的1/2；
s6、循环至步骤s1。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种插板式生活污水净化槽生态处理装置及其工艺，具有以下有益效果：
(1)、该装置及其工艺对cod和总磷有稳定高效的去除率，且处理过程不添加药剂，不受泥龄长短等因素的影响；
(2)、通过调整曝气及其回流时间，该装置及其工艺脱氮效果显著，且曝气及其回流时间的调整不会影响该装置及其工艺对cod和总磷的去除率；
(3)、该装置及其工艺设计简单，可操作性强，抗冲击力强，实用性强，非专业人员亦可操作维护；
(4)、该装置槽体位于浅层地下，深度适宜人工操作，顶板与地面平齐，四周掩埋，槽体材料使用普通塑料制作，制造成本低。
其中，该装置及其工艺运行第一阶段，反应池(即缺氧池+好氧池)同时作为厌氧-缺氧-好氧池存在，以时间区分，厌氧期长，释磷菌可以充分厌氧释磷，保证了高效生物除磷的可能性，虽然厌氧期长，由于顶盖有通风孔，而且整个周期运行有2个曝气过程，好氧厌氧交替，不会产生污泥膨胀。
a2o工艺运行过程中，硝化反应速度远远大于反硝化脱氮的速度。所以该装置及工艺第二阶段运行时曝气回流过程中减少曝气时间，硝化反应充分进行后即可停止曝气，继续回流脱氮，控制该工艺不进行超量的硝化反应而额外消耗掉原有的碳源，这样保证了脱氮过程有充分的碳源。第一阶段运行时，污水进水不断进入净化槽槽体，不会有碳源不足现象，因此整个过程碳源充足。
目前界定厌氧缺氧好氧过程的条件是：厌氧过程氧含量小于0.2mg/l，缺氧过程氧含量0.2～0.5mg/l，好氧过程氧含量大于0.5mg/l。或者定义为：厌氧过程既没有分子氧，也没有原子氧；缺氧过程有原子氧，没有分子氧；好氧过程既有分子氧，也有原子氧。而a2o工艺实际运行中的缺氧过程，即氧含量0.2～0.5mg/l时，由于混合液由好氧池回流至缺氧池，缺氧池中是可能存在分子氧的。
实验证明：只要没有分子氧存在，释磷菌即可厌氧释磷；经过充分释磷的释磷菌，只要有分子氧存在，即可好氧吸磷。即经过充分厌氧释磷的释磷菌，在缺氧过程中也能实现好氧吸磷，最终缺氧池含磷量甚至低于好氧池；所以只要经过充分厌氧，缺氧好氧过程的调整不会影响装置及工艺的除磷效果。而充分的厌氧过程，可以将大分子的有机氮降解为氨氮，有利于与好氧过程产生的硝酸盐、亚硝酸盐的脱氮反应。这样脱氮除磷达到统一，同时降解了有机污染物。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的插板式生活污水净化槽处理装置的侧视图。
图2附图为本发明提供的插板式生活污水净化槽处理装置的俯视图。
图3附图为本发明提供的顶盖俯视图。
图4附图为本发明提供的插板的剖面示意图。
图5附图为本发明提供的插板的正面连接示意图。
图6附图为本发明提供的插板的侧面连接示意图。
图7附图为本发明提供的插板式生活污水净化槽处理工艺流程图。
其中，附图标记为：1为预处理室，2为净化槽处理装置，3为缺氧池，4为好氧池，5为控制器，6为清水池，7为缺氧池进水管，8为好氧池进水管，9为缺氧池出水管，10为缺氧池搅拌棒，11为曝气头，12为缺氧池混合液回流管，13为好氧池出水管，14为好氧池搅拌棒，15为曝气板，16为好氧池混合液回流管，17为水泵，18为净化槽出口，19为污水进水管，20为过滤桶一，21为过滤膜一，22为过滤板一，23为预处理出水口，24为过滤桶二，25为过滤膜二，26为过滤板二，27为消毒盒，28为插板，29为插板凹槽，30为插板凸起，31为顶板，32为太阳能发电膜，33为v型缺口，34为通风孔，35为净化槽凹槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种插板式生活污水净化槽生态处理装置，包括预处理室1和净化槽处理装置2，预处理室1与净化槽处理装置2连接；净化槽处理装置2包括：缺氧池3、好氧池4、控制器5和清水池6，缺氧池3和好氧池4分别通过缺氧池进水管7和好氧池进水管8与预处理室2连接；缺氧池3内设置有与控制器5连接的缺氧池出水管9、缺氧池搅拌棒10、曝气头11和缺氧池混合液回流管12；好氧池4内设置有与控制器5连接的好氧池出水管13、好氧池搅拌棒14、曝气板15和好氧池混合液回流管16；好氧池出水管13和缺氧池出水管9均经控制器5与清水池6连接，清水池6连接有水泵17且一侧设置有净化槽出口18。
为了进一步地优化上述技术方案，预处理室1包括：污水进水管19、过滤桶一20、过滤膜一21、过滤板一22和预处理出水口23，污水进水管19的下方设置有过滤桶一20，过滤桶一20内设置有过滤膜一21和过滤板一22，且过滤膜一21设置于过滤板一22上，预处理出水口23与缺氧池进水管7和好氧池进水管8连接。
为了进一步地优化上述技术方案，过滤膜一21为草纸、卫生纸或废旧衣料，过滤板一为孔状板。
为了进一步地优化上述技术方案，清水池6的上部设有过滤桶二24，过滤桶二24经控制器5与缺氧池出水管9和好氧池出水管13连接，过滤桶二24底部设有过滤板二25，过滤板二25的顶部覆有过滤膜二26，且过滤板二25的下方设置有消毒盒27。
为了进一步地优化上述技术方案，过滤膜二26为草纸、卫生纸或废旧衣料，过滤板二为孔状板。
为了进一步地优化上述技术方案，缺氧池3和好氧池4采用多个插板28间隔。
为了进一步地优化上述技术方案，多个插板28由插板凹槽29和凸起30连接为一体，经净化槽凹槽35固定在净化槽处理装置2上，且插板28上设置有v型缺口33。插板可以单片或多片连接使用，污水污染程度低时也可以不用。插板不用时，也不需要回流，即不需要缺氧池混合液回流管12和好氧池混合液回流管16。
为了进一步地优化上述技术方案，好氧池出水管13和缺氧池出水管9的吸水口均位于所处槽体有效高度中部，好氧池混合液回流管16和缺氧池混合液回流管12均位于所处槽体的靠近底端的部位。
为了进一步地优化上述技术方案，净化槽处理装置2上方设置有顶板31，顶板31上设有通风孔34，且表面覆盖有太阳能发电膜32，太阳能发电膜32与控制器5连接。
本发明还公开了一种基于上述插板式生活污水净化槽生态处理装置的处理工艺--间歇式改良a2o工艺，包括以下步骤：
工艺运行以日(24h)为周期，分两个阶段，第一阶段为好氧缺氧厌氧过程以时间区分，运行时间为每日0时至22时；第二阶段为好氧缺氧过程以空间区分，运行时间为每日22时至24时。
每日凌晨时分，缺氧池出水、好氧池出水组成的处理水及部分污泥由控制器5从缺氧池出水管9、好氧池出水管13吸出，经过滤桶二24中过滤板二上的过滤膜二25及消毒盒27进入清水池6，其中污泥由过滤桶二24截留，人工清理，剩余混合液约占净化槽处理装置反应池(缺氧池3+好氧池4)有效容积的1/2.
首先，进行第一阶段的好氧过程：缺氧池3中的曝气头11和好氧池4中的曝气板15同时曝气，缺氧池3和好氧池4活性污泥中的硝化细菌利用槽体中剩余的有机物和氨氮进行硝化反应，将水中的氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，同时降解有机物；
然后，进行第一阶段的缺氧厌氧过程：早5-6点停止曝气，一直到晚22点，污水不断进入预处理室1，经放置于预处理室1的过滤桶一20内过滤板一22上的过滤膜一21过滤，将污水进水中颗粒状物截留。经过滤的预处理出水经预处理出水口23分别沿缺氧池进水管7和好氧池进水管8进入缺氧池3和好氧池4；污水进水中氨氮含量较高，缺氧池3和好氧池4很快进入缺氧状态，在活性污泥中反硝化细菌作用下，氨氮与硝酸盐、亚硝酸盐反应以氮气形式从污水中脱除。经过一段时间，污水中氧气耗尽，硝酸盐和亚硝酸盐反应完全，污水进入厌氧阶段。在厌氧阶段，释磷菌充分厌氧释磷，此时有预处理出水断断续续进入缺氧池3和好氧池4，由于污水进水中的氮主要是有机氮和氨氮，硝酸盐和亚硝酸盐含量很少，溶解氧含量也很低，少量的氧很快被消耗，因此不会影响释磷菌厌氧释磷。实验证明：只要混合液中不含分子氧，释磷菌就可以实现厌氧释磷，晚10点左右，污水产生的高峰期基本过去。
最后，进行第二阶段好氧缺氧过程：曝气板15曝气，同时好氧池4中的混合液经好氧池混合液回流管16、控制器5、缺氧池混合液回流管12回流至缺氧池3，此时好氧池4处于好氧状态，硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐氮，同时降解有机物。含有硝酸盐和亚硝酸盐的混合液回流至缺氧池3，缺氧池3处于缺氧状态，缺氧池3中的氨氮与回流的硝酸盐和亚硝酸盐反硝化脱氮，同时降解有机物。由于硝化反应速度远远高于反硝化作用，25min后停止曝气，只回流。第二阶段缺氧池搅拌棒10处于搅拌状态，好氧池搅拌棒14在曝气板15停止曝气后开启搅拌。继续回流至2h，脱氮反应完毕，停止回流和搅拌。静置1-2min左右，由缺氧池出水管9和好氧池出水管13组成的处理水及部分污泥经控制器5、过滤桶二20的过滤板二26上的过滤膜二25过滤、消毒盒27(盒中可以放置适量消毒剂)进入清水池6贮存，过滤膜二可以是草纸、卫生纸、废旧衣料等。
实验证明：释磷菌经过充分厌氧释磷，只要混合液中含有分子氧，释磷菌就可以好氧吸磷。第二阶段缺氧池3与好氧池4中一直存在分子氧，所以第二阶段整个过程释磷菌好氧吸磷，并且缺氧池6中释磷菌吸磷效率高于好氧池4。
第二天，清水池6中的处理水可以经水泵17抽取回用，或经净化槽出水口18外排。
缺氧池3与好氧池4的间隔采用n个插板28组成，用于调节处理水的水量。n个插板28由插板凹槽29和凸起30连接成一体，经净化槽凹槽35固定在净化槽槽体上，v型缺口33便于混合液回流。手动调节时，可以增加或减少插板28的数目控制处理水量，也可以将插板28做成中空套盒状自上而下套在一起，由控制器5智能调节高度。
缺氧池出水管9和好氧池出水管13的吸水口位于槽体有效高度中部，回流停止后，稍加静置，活性污泥沉降至槽体有效高度中部上方，此时处理水外排同时将部分污泥吸出，由过滤桶二24截留，截留的污泥人工清理，每次处理水出水量为净化槽处理装置2有效容量的1/2。
需要说明的是，对于普通分散式污水处理，该装置可以整槽设计3m3左右，每日处理出水1m3左右，具体有效体积由插板调节。该装置及工艺实验过程取的是日常生活污水，各项参数如下：cod含量50～300mg/l，实验温度为常温(15～40℃)，活性污泥含量15～25％，泥龄适当(目前普遍认为泥龄短有利于除磷、泥龄长有利于除氮，实验取用的活性污泥泥龄较长，但没有影响除磷效果，所以泥龄不特别要求)，混合液回流比50％，曝气量大小适中(活性污泥保持不沉)，实验装置反应池(缺氧池+好氧池)体积8～15l，缺氧池好氧池体积比为1：3，以及其他各项运行参数，是为了证明该装置及工艺运行的可行性，但不拘于这些参数。
对于集中式污水处理，可以将预处理室更换为预处理池，对污水起到过滤贮存和酸解的作用，装置去顶盖，把控制器连接智能平台，控制预处理池和该装置共同运行处理生活污水。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。