两段式农村生活污水处理系统的制作方法

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体来说，涉及一种两段式农村生活污水处理系统，尤其是涉及一种多级土壤渗滤系统与传统分流土壤渗滤系统组合的高负荷污水处理工艺。

背景技术：

以土地处理系统为代表的分散式污水自然生态处理技术因其较好的污染物去除性能和较低的基建、运行费用等优点，被广泛应用于农村及其它经济条件落后地区。其中，土壤渗滤系统因其设计简单、污染物去除效率高等优点，在世界各国应用广泛。

传统土壤渗滤系统是利用地表下土壤中的动物、植物、微生物及土壤本身所具有的物理、化学、生物特性来去除水体中的污染物，传统土壤渗滤系统对有机物、氨氮及磷均具有优越的去除效果，在分流措施为反硝化提供充足的碳源的情况下，土壤渗滤系统对总氮也有很好的去除效果，但受水力负荷影响较大，随着水力负荷的增大污染物去除率会大幅降低，且易发生堵塞，占地面积也较大。

多级土壤渗滤系统是一种创新型的土壤渗滤系统，它以土壤砖块层和渗滤交错层的结构替代传统土壤渗滤系统的均一土壤基质，使得进入污水的分散性得到提升，有效减少系统的堵塞，大大增强系统的水力负荷承受能力，减小了系统的占地面积，且对水体中固体悬浮物、有机物等易造成堵塞的污染物的去除效率优越；但是在氮污染物的去除上，由于系统以吸附和硝化作用为主，脱氮不彻底，氮去除率偏低。

因农村生活污水面广、分散，水质、水量波动性大等特点，造成常规的城镇污水处理技术较难满足处理要求，而以土地处理系统为代表的分散式污水自然生态处理技术虽然对农村生活污水具有一定的处理效果，且相对而言投资较小、运维简便、二次污染少，但也存在高水力负荷、长运行周期与优处理效果不可兼得的局面，水力负荷的提升容易引起处理系统的填料堵塞而缩短运行周期，污染物去除效率也会大幅降低；若保证处理系统在高水力负荷条件下的长期运行，系统的占地面积和建设成本又会大大增加，这也大大限制了其在农村落后及土地资源紧缺的地区推广应用。

因此，本实用新型针对现有农村污水处理技术存在的上述不足，特别是传统土壤渗滤系统存在的易堵塞、占地面积大等缺点和多级土壤渗滤系统存在的脱氮效率低等劣势，提供一种高负荷两段式农村生活污水处理系统，以增强对水力负荷的承受力，减小占地面积，延长运行周期，提高处理效率。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种两段式农村生活污水处理系统。

根据本实用新型提供的一种两段式农村生活污水处理系统，包括污水预处理系统、前段系统以及后段系统；

所述污水预处理系统为厌氧调节池；

所述前段系统包括进水管层、砾石层、土壤砖块层、渗滤层、集水管层；

所述后段系统包括进水管层、砾石层、混合填料层、植物层、出水管层；

污水预处理系统与前段系统通过第一连接管连接，第一连接管的一端连接污水预处理系统的出水处，第一连接管的另一端连接前段系统的进水管层；

前段系统与后段系统通过第二连接管连接，第二连接管的一端连接前段系统的集水管层，第二连接管的另一端连接后段系统的进水管层；

污水预处理系统与后段系统通过第三连接管连接，第三连接管的一端连接污水预处理系统的出水处，第三连接管的另一端连接后段系统的进水管层。

优选地，前段系统的进水管层包括多个进水管；前段系统的集水管层包括多个集水管；前段系统的多个砾石层中的两个砾石层分别记为第一砾石层、第二砾石层；进水管层分布在第一砾石层中，集水管层分布在第二砾石层中；

第一砾石层位于第二砾石层的上方，土壤砖块层和渗滤层分布于第一砾石层至第二砾石层的流道空间内。

优选地，在所述前段系统中：

填料深度为0.65m；

砾石层的砾石粒径为1～3cm，第一砾石层、第二砾石层的厚度均为5cm；

渗滤层主要由粒径为1～3cm的沸石组成，所述土壤砖块层主要由红粘土、煤渣、生物陶粒按照6:3:1的质量比混合后装填的生态袋，相间分布于渗滤层中，生态袋的水平间隔、垂直间隔均为5cm。

优选地，在所述后段系统中：

前段系统的进水管层包括多个进水管；

后段系统的一个砾石层记为第三砾石层，进水管层分布在第三砾石层中；

混合填料层分布在第三砾石层的上方，植物层分布在混合填料层的上方，出水管层包括第二出水管，分布在混合填料层的一侧，以供出水。

优选地，在所述后段系统中：

填料深度为0.65m；

砾石层的砾石粒径为1～3cm，第三砾石层的厚度为10cm；

混合填料层主要由红粘土、煤渣、生物陶粒按照7：2：1的质量比混合制成。

优选地，所述第二出水管置于距后段系统的表层10cm处。

优选地，所述第三连接管与第二连接管相连通，第三连接管与第二连接管连通后通过第四连接管与后段系统的进水管层相连通。

优选地，所述植物层种植有耐涝型的景观或经济性植物。

根据本实用新型提供的一种两段式农村生活污水处理方法，利用上述的两段式农村生活污水处理系统对污水进行处理，包括如下步骤：

通过污水预处理系统对污水进行预处理，得到预处理水；

将预处理水的一部分通过前段系统进行处理，得到前段处理水；

将预处理水的另一部分、前段处理水通过后段系统进行处理，得到后段处理水。

优选地，所述预处理水的总水力负荷为0.30m³/m²·d，其中，第一连接管(2)的水力负荷为0.10-0.23m³/m²·d，第三连接管(8)的水力负荷为0.07-0.20m³/m²·d；预处理水进入前段系统、后段系统的运行方式采用间歇运行方式。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、采用两段式农村生活污水处理系统，将多级土壤渗滤系统与传统分流土壤渗滤系统结合使用，使得二者在发挥自身作用的同时功能互补，达到不易堵塞、占地面积小、水力负荷承受力强以及运行周期长的优点，从而提高污水处理的整体效果。进行串联后，各单元在发挥自身作用同时，可功能互补，从而提高整体效果。

2、多级土壤渗滤系统作为前段系统，因其由土壤砖块层和渗滤层相间分布构成，能够有效削减污水中的固体悬浮物、有机物、磷等污染物，大幅度增强后续由均质传统土壤渗滤系统构成的后段系统的水力负荷承受能力，降低整个系统的占地面积和建设成本，其中占地面积能有效减少到传统土地处理系统的二分之一到三分之一。

3、传统分流土壤渗滤系统作为后段系统，在污水中容易造成堵塞的污染物被前段系统去除后，获得了较强的水力负荷承受力，在分流污水为反硝化提供了充足的碳源的情况下，利用其表面植物吸收、填料介质物化吸附以及微生物转化等作用，能够高效去除水体中的氮，并对其它污染物进行深度净化，是整个系统的运行效率得到提升。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为高负荷两段式农村生活污水处理系统结构示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型提供一种高负荷两段式农村生活污水处理系统，包括污水预处理系统、前段系统和后段系统；所述污水预处理系统为厌氧调节池；所述前段系统包括进水管层、砾石层、土壤砖块层、渗滤层、集水管层；所述后段系统包括进水管层、砾石层、混合填料层、植物层、出水管；污水预处理系统与前段系统通过第一连接管2连接，优选地，厌氧调节池内预处理后的生活污水用泵经第一连接管2提升至前段系统；第一连接管2的一端连接污水预处理系统的出水处，另一端连接前段系统的进水管层；前段系统与后段系统通过第二连接管6连接，第二连接管6的一端连接前段系统的集水管层，另一端连接后段系统的进水管层；污水预处理系统与后段系统通过第三连接管8连接，第三连接管8的一端连接污水预处理系统的出水处，另一端连接后段系统的进水管层。优选地，前段系统的结构可采用多级土壤渗滤系统的结构，后段系统的结构可采用传统土壤渗滤系统的结构，结构上采用多级土壤渗滤系统与传统土壤渗滤系统串联，利用多级土壤渗滤系统去除污水中的固体悬浮物、有机物等易造成土壤渗滤系统物理堵塞和生物堵塞的污染物，利用传统分流土壤渗滤系统优越的净化性能强化整体脱氮效率，并对经多级土壤渗滤系统处理后污水中其他残留污染物进行深度处理。

具体地，所述前段系统的进水管层分布于前段系统的顶部，进水管层铺设多个进水管，优选地，进水管均匀分布于前段系统的顶部，集水管层分布于前段系统的底部，集水管层铺设多个集水管，优选地，集水管均匀分布于前段系统的底部；砾石层包括第一砾石层3、第二砾石层7；进水管层分布在第一砾石层3中，集水管层分布在第二砾石层7中；土壤砖块层和渗滤层分布于第一砾石层3与第二砾石层7形成的空间内，优选地，土壤砖块层和渗滤层在所述空间内相间分布，砾石层填充砾石，土壤砖块层填充土壤砖块，渗滤层填充沸石。

具体地，所述前段系统的填料深度为0.65m；所述前段系统的填料深度是指第一砾石层3的厚度、土壤砖块层4的厚度、渗滤层5的厚度、第二砾石层7的厚度的总合，其中，砾石层的砾石粒径为1～3cm，第一砾石层3、第二砾石层7的厚度为5cm；渗滤层由粒径为1～3cm的沸石组成，所述土壤砖块层主要由红粘土、煤渣、生物陶粒按照6:3:1的质量比混合后装填入生态袋中，相间分布于渗滤层中，优选地，红粘土为产地为大理的红粘土，所述煤渣、生物陶粒经过2mm的筛选，粒径小于2mm的颗粒混合后形成的土壤砖块层过滤效果较佳，渗滤层和土壤砖块层水平间隔、垂直间隔为5cm。在所述渗滤层和土壤砖块层的交互作用下，水体中的固体悬浮物、有机物、磷等污染物被拦截、降解或吸附，使得系统不易堵塞。

具体地，后段系统中装填有砾石的砾石层和主要由红粘土、煤渣及生物陶粒配比均匀混合而成的土壤介质混合填料层，所述后段系统的进水管层分布于后段系统的底部，铺设多个进水管；砾石层包括第三砾石层10，进水管层分布在第三砾石层10中，优选地，进水管均匀地铺设在第三砾石层10中；混合填料层分布在第三砾石层10的上方，植物层分布在混合填料层的上方，出水管包括第二出水管12，分布在混合填料层的一侧，以供出水。优选地，红粘土为产地为大理的红粘土，第二出水管12置于距后段系统的表层10cm处，增加污水的停留时间，保证反硝化反应充分进行。

具体地，后段系统的填料深度为0.65m；所述后段系统的填料深度是指混合填料层11厚度、第三砾石层10的厚度的总合，其中，砾石层主要由第三砾石层10构成，砾石粒径为1～3cm，第三砾石层10的厚度为10cm；混合填料层主要由红粘土、煤渣和生物陶粒按照7：2：1的质量比混合制成，优选地，红粘土为产地为大理的红粘土，所述煤渣、生物陶粒经过2mm的筛选，粒径小于2mm的颗粒混合后形成的土壤砖块层过滤效果较佳。

具体地，所述第二出水管12置于距后段系统的表层10cm处。

具体地，所述第三连接管8与第二连接管6相连通，第三连接管8与第二连接管6连通后通过第四连接管9与后段系统的进水层相连通。

具体地，所述植物层种植有耐涝型的景观或经济性植物13。

具体地，所述第一连接管2、第二连接管6、第三连接管8、第四连接管9、第二出水管12均为PVC材质管。第一连接管2作为进水管使用，将污水引流到前段系统中。第二连接管6作为出水管使用，将经过前段系统处理过的污水引流到后段系统中进一步的处理。第三连接管8作为分流污水进水管使用，将污水预处理系统中碳源提供给后段系统，以供后段系统内的反硝化反应，强化系统的脱氮效率。第四连接管9作为后段系统的进水管使用，在实施例中，为了获取更好的硝化反硝化反应，讲前段系统的出水与从厌氧调节池获得的分流污水进行混合，由第四连接管9作为进水管进入到后段系统，在较好的厌氧环境条件下，为反硝化提供碳源，同时保证污水和前段系统的出水混合供给后段系统，强化全系统的脱氮效率，处理后的水由第二出水管12排出。优选地，具有进水管和出水管功能的连接管均为PVC材质的穿孔管，例如，第一连接管2、第二连接管6、第四连接管9、第二出水管12，具有分流进水管功能的第三连接管8为PVC材质管。

一种农村污水系统的处理方法，采用本实用新型的一种两段式农村生活污水处理系统进行处理，总水力负荷为0.30m³/m²·d，其中，第一连接管2的水力负荷为0.10-0.23m³/m²·d，第三连接管8的水力负荷为0.07-0.20m³/m²·d，采用间歇运行方式，进水时间12h，落干12h。所述总水力负荷是指从污水预处理系统流出水量的水力负荷值，总水力负荷的值是污水预处理系统分流给前段系统的水力负荷值和污水预处理系统分流给后段系统的水力负荷值的总合。

在具体实施里中，本实用新型的高负荷两段式农村生活污水处理系统装置具体的运行方式如下：预处理水的总水力负荷为0.30m³/m²·d，其中，第一连接管(2)的水力负荷为0.10-0.23m³/m²·d，优选为0.20m³/m²·d，第三连接管(8)的水力负荷为0.07-0.20m³/m²·d，优选为0.10m³/m²·d；预处理水进入前段系统、后段系统的运行方式采用间歇运行方式，污水通过进水管将污水送到前段系统，经初步净化后与分流污水混合送入后段系统，然后排出。所述间歇运行是指通过间歇继电器的通电、断电来分别控制污水预处理系统中用于输送污水的泵的启动、停止，优选地，所述间歇继电器可以设置定时开关，以此控制污水处理系统的运行时间。例如，间歇继电器控制通电后，用于输送污水的泵启动，预处理水进入前段系统、后段系统，污水预处理系统正常运行，此过程称为进水过程；间歇继电器控制断电后，用于输送污水的泵停止运行，预处理水停止进入前段系统、后段系统，污水预处理系统内部水分落干，恢复氧气状态，此过程称为落干过程。优选地，通过间歇继电器操作早上8点通电、晚上8点断电，即泵运行时间为8:00-20:00，时长为12小时(系统进水)；停止运行时间为20:00-次日8:00，时长12h(系统落干)。

通过这样的方式，污染物去除效率高，运行效果稳定，可以很好的完成硝化反硝化反应，显著提高氮磷污染物的去除效率。经实验验证：对于浓度为COD浓度为125-181mg/L，氨氮浓度为15-25mg/L，总氮浓度为30-40mg/L，总磷浓度为2.5-4.5mg/L的污水，经处理之后COD、氨氮、总氮及总磷平均去除率分别为92％、80％、79％及97％。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。