本实用新型涉及水处理领域，具体涉及一种模块化农户生活污水分散处理设备及使用方法。
背景技术：
分户式生活污水处理技术特别适合丘陵山地等地形复杂地区(如云南、贵州、湖南、广西等)农户生活污水处理，国外主要采用地埋式一体化处理设备，其中日本的净化槽技术为典型代表，净化槽组合了物理、化学和生物处理技术，构筑物中包括厌氧、好氧、沉淀和消毒等单元，应用较多的是厌氧滤床-接触氧化净化槽。净化槽技术对有机物的降解效果理想、安装方便且占地面积小，但对氮磷等富营养化元素的去除率相对较低，会产生剩余污泥，且投资和运行费用较高，在国内农村推广应用困难。
国内仿造日本净化槽技术厂家较多，其生产尚无国家和行业标准。以深圳市合续环境科技有限公司的“中国罐”为例，其工艺流程是生活污水首先自流至罐体中央的化粪槽进行预处理，并依次流过2、3级化粪池，然后被气提至罐体外围的多级同步A/O单元进行生物处理，最后经沉淀后流入清水箱达标排放或回用。罐体采用高密度聚乙烯HDPE，处理量为0.6m3/d，生化停留时间为42h，运行功率为18W，目前已在宁夏银川、四川眉山、云南大理等地建立了5个示范项目。中国罐的缺点是工艺流程复杂，且多级A/O法会产生大量的剩余污泥，剩余污泥的处置增加了其维护成本。
我国四川、云南等多地开展了分户式村镇污水的处理，主要采用一体式净化槽技术和庭院式人工湿地技术。其中庭院式“人工湿地”由一体化污水处理罐体和人工湿地两部分组成。处理后出水水质可达《农田灌溉水质标准》旱作标准，可用于浇洒庭院植物和农田灌溉。缺点是采用潜流式人工湿地充氧效果差，排水高峰期间污水停留时间短，最终出水水质较差。
中国专利号CN201720046833.0，公开日为2017.10.31的申请案公开了一种户用污水处理装置，该申请案的装置使用一种一体化污水处理设备，所述装置包括一个中心处理槽和10个处理槽，污水先后经过三格化粪池和6个好氧/缺氧同步槽、澄清槽、清水箱后，排放利用。该技术虽有较好的处理效果，但工艺运行复杂，投资及运行费用高。
中国专利号CN201620328849.6，公开日为2016.11.16的申请案公开了一种村镇污水处理装置，该申请案的装置适用于人均排放较少、经济落后地区使用，该装置包括：格栅、水解调节池、生物接触氧化池、多介质过滤器、紫外消毒设备、出水箱、曝气系统、反冲洗系统及自控装置所组成的一体化装置，其占地面积较小，但系统运行控制复杂，管理维护难度大。中国专利号CN201710221117.6，公开日为2017.07.18的申请案公开了一种污水净化池，该申请案的装置包括设置在地面下方的沉淀分离池、厌氧池、调节提升池和人工湿地，可有效降低污水中的SS和一定程度的BOD5、CODCr等指标，出水稳定，但人工湿地的缺点仍然无法克服。
现有分户式农村生活污水处理技术主要有地埋式一体化处理设备和厌氧罐+人工湿地技术两类解决方案，前者结构紧凑，占地面积小，集约化程度高，但运行设备较多，鼓风曝气能耗较高，产生剩余污泥，管理维护费用较高。而厌氧罐+人工湿地技术虽然设备少能耗低，但处理效果不理想，人工湿地受季节条件影响大且容易堵塞。
中国专利申请号CN201420023790.0，公开日为2014.08.20的申请案公开了一种新型风力生物滤池，包括筒体，生物填料滤池，布水器，滤池筒体的上方安装有通风装置，滤池桶体内沿其内测壁纵向分布数根第一通风管，第一通风管间隔设有通气孔，该申请案的装置结构简单，供氧充足。但此申请案在滤池筒体上方安装的强制通风装置，需要消耗电能，且存在不同高度生物填料风阻差异造成其对应通风量的巨大差异，可能造成底部填料无法通风从而无法正常供氧的问题。
技术实现要素：
1.要解决的问题
针对现有分户式生活处理方法和设备过于复杂，成本较高、处理效果不理想的问题，本实用新型提供了一种能够同时满足无机械、无动力、处理效果好、经济实用的模块化农户生活污水分散处理设备。
2.技术方案
为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
本实用新型提供了一种模块化农户生活污水分散处理设备，包括充氧装置、配水装置、复合生物滤池、进水口、出水口，其特征在于：所述的配水装置与设备的进水口相连通，复合生物滤池安装在配水装置下部；所述的充氧装置包括风力充氧模块和自然充氧模块；所述的风力充氧模块安装在设备中心并贯穿设备底部，所述的自然充氧模块包括与复合生物滤池相连通的导气分隔层；污水从进水口进入配水装置，由配水装置进入复合生物滤池处理，经出水口排出。
作为本实用新型更进一步的改进，所述的风力充氧模块包括中心通风管、无动力风球、进风管，所述的无动力风球安装在中心通风管上部，进风管安装在设备外侧并贯穿设备底部。
作为本实用新型更进一步的改进，所述的复合生物滤池为双层复合结构，其上层和下层分别包括泥炭纤维层和腐殖填料层，所述的导气分隔层包括第一导气分隔层和第二导气分隔层；所述的第一导气分隔层与泥炭纤维层底部相连通，所述的第二导气分隔层与腐殖填料层底部相连通。
作为本实用新型更进一步的改进，所述的配水装置包括一级配水槽、水力控制配水箱、水力控制出水阀、配水管、二级配水槽，所述的一级配水槽与进水口相连通，水力控制配水箱安装在一级配水槽下部，所述的水力控制配水箱上安装有水力控制出水阀，所述的水力控制配水箱箱体底部安装有配水管，所述配水管和下部的二级配水槽位置对应。
作为本实用新型更进一步的改进，所述的设备还包括泥炭过滤器，所述的泥炭过滤器安装在水力控制配水箱中，所述的一级配水槽出水直接进入泥炭过滤器，由泥炭过滤器过滤后出水进入水力控制配水箱中。
作为本实用新型更进一步的改进，所述配水管顶部高度相同。
作为本实用新型更进一步的改进，所述的中心通风管至少高出地面1m。
作为本实用新型更进一步的改进，所述的进风管包括4个。
3.有益效果
相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型的模块化农户生活污水分散处理设备，设置风力充氧模块和自然充氧模块相互配合的充氧装置为微生物提供氧气来源；其中风力充氧模块保证在有风状态下氧气的充足供应，自然充氧模块通过设置与复合生物滤池相连通的导气分隔层在无风状态下进行自然充氧，因此本实用新型的设备在两种状态下都能保证较好的氧气供应，达到微生物的生长需求，经本实用新型的设备处理出水水质(除TN外)可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》；本实用新型的设备可以在无动力无机械条件下自动运行，取代了鼓风曝气充氧系统，减少了能耗，节约了能源；本实用新型的装置运行可靠，维护简便，节约大量运行和管理成本。
(2)本实用新型的模块化农户生活污水分散处理设备，风力充氧模块由中心通风管和无动力风球组成，拆卸维护均较为方便，成本低廉；此外还设置进风管，可以进一步促进通风效果，在有风状态下处理后出水溶解氧浓度大于5mg/L，进风管顶部设计成弯管，在不影响通风的前提下可以有效防止雨水进入通气管道系统，在自然状态下处理后出水溶解氧浓度大于3mg/L。
(3)本实用新型的模块化农户生活污水分散处理设备，其复合生物滤池设置为双层复合结构，上层和下层分别为泥炭纤维层和腐殖填料层，导气分隔层包括第一导气分隔层和第二导气分隔层；第一导气分隔层与泥炭纤维层底部相连通，第二导气分隔层与腐殖填料层底部相连通，该设置方式可以使复合生物滤池与导气分隔层具有更大的接触面积，从而使泥炭纤维层和腐殖填料层均具有较好的充氧效果，使复合生物滤池中的微生物系统运行更稳定，进一步加强处理效果。
(4)本实用新型的模块化农户生活污水分散处理设备，水力控制出水阀、配水管和水力控制配水箱的设置可以使少量污水储存至水力控制配水箱中，达到一定水量再进行集中处理，可以使污水处理更加方便，处理效率更高；此外，该条件下形成的采用进水、落干交替的间歇运行方式可以使复合生物滤池内的微生物达到生长平衡，实现更优异的去除效率，而且减少剩余污泥的排放，节省了相应的设备投资和运行费用。
(5)本实用新型的模块化农户生活污水分散处理设备，本实用新型设置的泥炭过滤器可以有效截留去除进水中残留的悬浮物以及大分子胶体物质，能明显降低后续模块化处理的污染物负荷；所述的泥炭过滤器安装在水力控制配水箱中，可以使经过泥炭过滤器处理后出水自流进入到水力控制配水箱，这种复合式的结构能够充分利用空间，减少占地面积。
(6)本实用新型的模块化农户生活污水分散处理设备，可实现农户生活污水的就地收集、就地处理和就地回用，投入和运行均较低，运行工艺简单，可实现无机械无动力自动运行，可以以灵活组装形式应用于丘陵山地等地形复杂地区，缓解特殊地区水资源短缺的矛盾。
附图说明
图1为本实用新型设备的主视图；
图2为本实用新型设备的俯视图。
图中标号说明：
1、无动力风球；2、中心通风管；3、进风管；4、水力控制配水箱；5、泥炭过滤器；6、水力控制出水阀；7、配水管；8、二级配水槽；9、泥炭纤维层；10、第一导气分隔层；11、腐殖填料层；12、第二导气分隔层；13、进水口；14、出水口；15、一级配水槽，16、盲板。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。
实施例1
结合图1，本实施例的风力充氧模块包括中心通风管2、无动力风球1、进风管3，所述的无动力风球1安装在中心通风管2上部，进风管3顶部形状为弯管，在不影响通风的前提下可以有效防止雨水进入通气管道系统。当有风时，无动力风球1转动形成抽吸作用，促进中心通风管2内的空气通过无动力风球1向外运动，进而促进气体通道系统的强制通风，实现充氧。
结合图2，中心通风管2安装在设备的箱体中部，贯穿箱体底部，进风管3安装在设备的箱体上并贯穿箱体底部，进风管3个数为4个，分别安装在箱体4个面；所述的中心通风管2高出地面1m。
所述的配水装置包括一级配水槽15、水力控制配水箱4、水力控制出水阀6、配水管7、二级配水槽8，所述的一级配水槽15与进水口13相连通，水力控制配水箱4安装在一级配水槽15下部，所述的水力控制配水箱4上安装有水力控制出水阀6，所述的水力控制配水箱4箱体底部安装有配水管7，所述配水管7和下部的二级配水槽8位置对应。所述的泥炭过滤器5安装在水力控制配水箱4中，接收一级配水槽15的出水，其可以有效截留去除进水中残留的悬浮物以及大分子胶体物质，能明显降低后续模块化处理的污染物负荷，经过泥炭过滤器5处理后出水自流进入到水力控制配水箱4，这种复合式的结构能够充分利用空间，减少占地面积。
所述的一级配水槽15和二级配水槽8均为明渠三角堰配水槽，采用两级配水槽结合堰流配水实现小水头配水，取代了传统管式布水方式的压力作用水头，使配水更加均匀。所述装置外侧一级配水槽15对应的管道出口处安装有盲板16，所述盲板16起到管道堵头的作用。
水力控制出水阀6、配水管7和水力控制配水箱4可实现自动配水过程：水力控制配水箱4中的水一旦达到水力控制配水箱4设定水位时，水力控制出水阀6开启，进行变水头自流出水，水力控制配水箱4中的水通过箱体底部的配水管7均匀地流入二级配水槽8，当水位降低至水力控制配水箱4的最低水位，水力控制出水阀6自动关闭，完成一次自动配水过程。
水力控制出水阀6、配水管7和水力控制配水箱4的设置可以使少量污水储存至水力控制配水箱4中，达到一定水量再进行集中处理，可以使污水处理更加方便，处理效率更高，此外，该条件下形成的采用进水、落干交替的间歇运行方式可以使复合生物滤池内的微生物达到生长平衡，进而实现更优异的去除效率。由于复合生物滤池内的微生物在落干期间自身氧化速率大于增殖速率，从而被消耗，最终达到微生物增长速率与衰减速率的动态平衡，还可以大量减少剩余污泥产生，节省了相应的设备投资和运行费用。
所述的水力控制配水箱4使用低成本、高性能的玻纤增强复合塑料板材生产的箱体结构，利用卯榫结构高效拼装工艺和粘合剂密封技术，形成低成本的模块化箱体成型技术。
复合生物滤池为双层复合结构，其上层为泥炭纤维层9，下层为腐殖填料层11，所述的导气分隔层包括第一导气分隔层10和第二导气分隔层12；所述的第一导气分隔层10与泥炭纤维层9底部相连通，所述的第二导气分隔层12与腐殖填料层11底部相连通。
中心通风管2和进风管3贯穿整个箱体可使通风状态下复合生物滤池内获得充足的氧气供应，当有风时，无动力风球1转动形成抽吸作用，促进中心通风管2内的空气通过无动力风球1向外运动，进而促进气体通道系统的强制通风，实现充氧，在该条件下，复合生物滤池处理后出水溶解氧浓度大于5mg/L；无动力风球1不具备转动条件时，复合生物滤池内的微生物消耗氧气，滤池内外形成氧气浓度梯度，氧气通过气体通道进入复合生物滤池的导气分隔层，为系统内的微生物提供氧气，通过氧气浓度梯度作用下的分子扩散，实现自然充氧，在该条件下，复合生物滤池处理后出水溶解氧大于3mg/L。由此可知，两种状态下均能够形成较好的氧气供应。
所述的复合生物滤池使用低成本、高性能的玻纤增强复合塑料板材生产的箱体结构，利用卯榫结构高效拼装工艺和粘合剂密封技术，形成低成本的模块化箱体成型技术，采用玻纤增强复合塑料材质矩形箱体地埋式结构。
本实施例设备的使用方法为：
a)、初步处理：向进水管通入待处理的生活污水，生活污水进入到一级配水槽15中，通过一级配水槽15均匀地流入配水槽下方的泥炭过滤器5，生活污水经过泥炭过滤器5进行物理生物过滤。
b)、自动配水：经过泥炭过滤器5处理后出水进入水力控制配水箱4，当达到水力控制配水箱4设定水位时，水力控制出水阀6开启，进行变水头自流出水，水力控制配水箱4中的水流入二级配水槽8，当水位降低至水力控制配水箱4的最低水位，水力控制出水阀6自动关闭，完成一次自动配水过程。
c)、步骤b)中流入到二级配水槽8的水通过均匀配水进入复合生物滤池进行处理。
d)、有风条件下，通过风力作用由风力充氧模块对复合生物滤池进行充氧，无风条件下氧气由导气分隔层的气体通道进入腐殖填料生物滤池，实现自然充氧。
本实施例设备的复合生物滤池模块化单元体积为600×600×1000mm，日处理能力为0.3t/d，适用单户人家；其制造成本在3000元以下。
在进水为常规生活污水三格式化粪池出水水质条件下，COD浓度在100～500mg/L，TN浓度在30～150mg/L，TP浓度在3～10mg/L，出水水质(除TN以外)达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级B排放标准。由于TN处理需要微生物硝化与反硝化，反硝化所需的碳源不足，所以反硝化效果较差，所以TN去除效果不能达到上述规定标准。
实施例2
结合图1，本实施例的风力充氧模块包括中心通风管2、无动力风球1、进风管3，所述的无动力风球1安装在中心通风管2上部，进风管3顶部形状为弯管，在不影响通风的前提下可以有效防止雨水进入通气管道系统。
结合图2，中心通风管2安装在设备的箱体中部，贯穿箱体底部，进风管3安装在设备的箱体上并贯穿箱体底部，进风管3个数为4个，分别安装在箱体4个面；所述的中心通风管2高出地面1m。
所述的配水装置包括一级配水槽15、水力控制配水箱4、水力控制出水阀6、配水管7、二级配水槽8，所述的一级配水槽15与进水口13相连通，水力控制配水箱4安装在一级配水槽15下部，所述的水力控制配水箱4上安装有水力控制出水阀6，所述的水力控制配水箱4箱体底部安装有配水管7，所述配水管7和下部的二级配水槽8位置对应。所述的泥炭过滤器5安装在水力控制配水箱4中，接收一级配水槽15的出水，其可以有效截留去除进水中残留的悬浮物以及大分子胶体物质，能明显降低后续模块化处理的污染物负荷，经过泥炭过滤器5处理后出水自流进入到水力控制配水箱4，这种复合式的结构能够充分利用空间，减少占地面积。
所述的一级配水槽15和二级配水槽8均为明渠三角堰配水槽，采用两级配水槽结合堰流配水实现小水头配水，取代了传统管式布水方式的压力作用水头，使配水更加均匀。
水力控制出水阀6、配水管7和水力控制配水箱4可实现自动配水过程：水力控制配水箱4中的水一旦达到水力控制配水箱4设定水位时，水力控制出水阀6开启，进行变水头自流出水，水力控制配水箱4中的水通过箱体底部的配水管7均匀地流入二级配水槽8，当水位降低至水力控制配水箱4的最低水位，水力控制出水阀6自动关闭，完成一次自动配水过程。
水力控制出水阀6、配水管7和水力控制配水箱4的设置可以使少量污水储存至水力控制配水箱4中，达到一定水量再进行集中处理，可以使污水处理更加方便，处理效率更高，此外，该条件下形成的采用进水、落干交替的间歇运行方式可以使复合生物滤池内的微生物达到生长平衡，进而实现更优异的去除效率。由于复合生物滤池内的微生物在落干期间自身氧化速率大于增殖速率，从而被消耗，最终达到微生物增长速率与衰减速率的动态平衡，还可以大量减少剩余污泥产生，节省了相应的设备投资和运行费用。
所述的水力控制配水箱4使用低成本、高性能的玻纤增强复合塑料板材生产的箱体结构，利用卯榫结构高效拼装工艺和粘合剂密封技术，形成低成本的模块化箱体成型技术。
复合生物滤池为双层复合结构，其上层为泥炭纤维层9，下层为腐殖填料层11，所述的导气分隔层包括第一导气分隔层10和第二导气分隔层12；所述的第一导气分隔层10与泥炭纤维层9底部相连通，所述的第二导气分隔层12与腐殖填料层11底部相连通。
中心通风管2和进风管3贯穿整个箱体可使通风状态下复合生物滤池内获得充足的氧气供应，当有风时，无动力风球1转动形成抽吸作用，促进中心通风管2内的空气通过风球向外运动，进而促进气体通道系统的强制通风，实现充氧，复合生物滤池处理后出水溶解氧浓度大于5mg/L；无动力风球1不具备转动条件时，复合生物滤池内的微生物消耗氧气，滤池内外形成氧气浓度梯度，氧气通过气体通道进入复合生物滤池的导气分隔层，为系统内的微生物提供氧气，通过氧气浓度梯度作用下的分子扩散，实现自然充氧，复合生物滤池处理后出水溶解氧大于3mg/L。
所述的复合生物滤池使用低成本、高性能的玻纤增强复合塑料板材生产的箱体结构，利用卯榫结构高效拼装工艺和粘合剂密封技术，形成低成本的模块化箱体成型技术，采用玻纤增强复合塑料材质矩形箱体地埋式结构。
本实施例中所述设备的使用方法为：
a)、初步处理：向进水管通入待处理的生活污水，生活污水进入到一级配水槽15中，通过一级配水槽15均匀地流入配水槽下方的泥炭过滤器5，生活污水经过泥炭过滤器5进行物理生物过滤。
b)、自动配水：经过泥炭过滤器5处理后出水进入水力控制配水箱4，当达到水力控制配水箱4设定水位时，水力控制出水阀6开启，进行变水头自流出水，水力控制配水箱4中的水流入二级配水槽8，当水位降低至水力控制配水箱4的最低水位，水力控制出水阀6自动关闭，完成一次自动配水过程。
c)、步骤b)中流入到二级配水槽8的水通过均匀配水进入复合生物滤池进行处理。
d)、有风条件下，通过风力作用由风力充氧模块对复合生物滤池进行充氧，无风条件下氧气由导气分隔层的气体通道进入腐殖填料生物滤池，实现自然充氧。
本实施例设备的复合生物滤池模块化单元体积为1000×1000×1000mm，日处理能力为1t/d，适用2～3户人家，其制造成本在5000元以下。
在进水为常规生活污水三格式化粪池出水水质条件下，COD浓度在100～500mg/L，TN浓度在30～150mg/L，TP浓度在3～10mg/L，出水水质(除TN以外)达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的一级B排放标准。
以上示意性地对本实用新型创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。