一种自适应水量的分散式污水处理装置及利用该装置的厕所冲水系统的制作方法

本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种自适应水量的分散式污水处理装置及利用该装置的厕所冲水系统。

背景技术：

随着我国城市和工业污染控制向深部推进，农村水污染已迅速上升为我国水环境的第一大污染源，尤其是在常规污染方面。由于深层次的农村经济与社会背景，使得我国农村水污染治理的艰巨性远远超过城市与工业污染治理。

考虑人口城镇化趋势，未来我国仍将有约5亿人口居住在乡村地区。我国农村居民生活和劳动的方式正迅速地向城市居民看齐。根据中国科学院生态环境研究中心所开展的全国调查与测算，2008年全国(未包括西藏、台湾、香港、澳门)村镇生活污水排放所带来常规污染负荷约为城市污染排放的1.5倍。总体而言，我国当前农村水污染治理的水平十分低下，村庄生活污水处理设施拥有率不足10％，设施建设质量不高且正常运行率不足20％。

造成这一现象发生的原因主要有两点：其一，农村地区居住密度不高、用水时段性比较一致，导致污水排放总量小、时变化系数大，导致污水排放与设施处理能力很难匹配；其二，现有设施机械套用城市污水处理工艺与装置，没有考虑到二者的差异，导致污水处理设施未能正常、稳定运行。尤其是村庄零星住户，管道收集工程量大、施工质量难以保证、处理设施针对性不强，导致农村污水治理工作与措施很难发挥其真正的效用。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自适应水量的分散式污水处理装置及利用该装置的厕所冲水系统，通过在污水处理装置前端设置大体积的污水均质区用于缓冲水量、水质的波动；随后污水经导流区和污水提升管依次经过缺氧区、好氧反应区ⅳ、二沉区，经沉淀的处理水自上而下流过生物滤床区，并由滤床底部收集、经过紫外线杀菌后排放；好氧反应区ⅳ的混合液通过气提回流管进入缺氧区完成脱氮过程；二沉区沉淀的污泥定时气提至污水均质区。该装置可依靠前端的污水均质区以及污水提升管的作用，缓冲分散式污水排放量的波动，确保后续生物处理系统的稳定运行；此外，由于剩余污泥的排入，前置污水均质区亦具有水解酸化反应的作用，可提高污水中可生物降解有机物的比例，确保生物处理效果；并能延长处理装置剩余污泥清掏周期。本发明装置可自适应分散式农村生活污水的排放特征，抗冲击负荷能力强，且运行管理简便、设备维护简单。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种自适应水量的分散式污水处理装置，包括壳体1，在壳体1内自进水口2向出水口14依次设置有垂直于壳体1轴向的竖向隔板一3、竖向隔板二4、竖向隔板三6和竖向隔板四8，以及与竖向隔板一3垂直的竖向隔板五21和竖向隔板六5，其中竖向隔板二4、竖向隔板三6和竖向隔板四8的截面形状与壳体1内部截面形状一致且留有通道，竖向隔板一3有三条边，底部的边悬空，顶部的边连接壳体1的内壁，侧部的边通过竖向隔板五21与竖向隔板二4的一侧连接，进水口2、竖向隔板一3与竖向隔板二4的该侧之间形成污水均质区ⅰ，竖向隔板一3、竖向隔板五21与竖向隔板二4的另侧之间形成导流区ⅱ，竖向隔板六5带有过孔，连接在竖向隔板二4与竖向隔板三6之间分为两个空间，其中与导流区ⅱ连通的空间为缺氧反应区ⅲ，另一空间为好氧反应区ⅳ，竖向隔板三6与竖向隔板四8之间为二沉区ⅴ，竖向隔板四8与出水口14之间形成生物滤床区ⅵ，污水从进水口2进入，依次经污水均质区ⅰ、导流区ⅱ、缺氧反应区ⅲ、好氧反应区ⅳ、二沉区ⅴ和生物滤床区ⅵ，从出水口14排出。

所述竖向隔板二4、竖向隔板三6和竖向隔板四8的通道均位于上部，竖向隔板二4的通道连通导流区ⅱ和缺氧反应区ⅲ，竖向隔板三6通道连通好氧反应区ⅳ和二沉区ⅴ，竖向隔板四8的通道连通二沉区ⅴ和生物滤床区ⅵ。

所述导流区ⅱ设置有提升管18，提升管18穿过竖向隔板二4的顶部与缺氧反应区ⅲ连通，回流管11穿过竖向隔板六5连通缺氧反应区ⅲ和好氧反应区ⅳ，所述缺氧反应区ⅲ底部设置有气体吹扫管9，所述好氧反应区ⅳ底部设置有曝气头10。

所述气体吹扫管9上开1mm的圆孔，间距50mm，每5min开启曝气10s，将活性污泥吹扫起来与污水混合，所述曝气头10采用刚玉曝气盘，充氧量可使好氧反应区ⅳ溶解氧维持在1～1.5mg/l，所述回流管11硝化液回流量取设计处理能力的200～300％，回流管11排出口与提升管18的位置相对。

所述竖向隔板六5的底部开有横向通长的导流缝，将流入缺氧反应区ⅲ的混合液从底部导流至好氧反应区ⅳ完成硝化和有机物的去除过程。

所述二沉区ⅴ设置有上下悬空的竖向隔板七7，竖向隔板七7垂直连接在竖向隔板三6与竖向隔板四8之间将二沉区ⅴ分为两部分，一部分与好氧反应区ⅳ连通，另一部分与生物滤床区ⅵ连通。

所述竖向隔板七7竖向长度占二沉区ⅴ有效深度的1/2，对由好氧反应区ⅳ顶部进入二沉区ⅴ的混合液进行导流，使得沉淀后水从竖向隔板四8上部进入生物滤床区ⅵ，而不发生短流。

所述二沉区ⅴ设置有带污泥排放阀20的气提回流管12，气提回流管12穿过竖向隔板二4和竖向隔板三6与污水均质区ⅰ连通，且通过带有污泥回流阀19的支路与缺氧反应区ⅲ连通。

所述生物滤床区ⅵ内设置有滤床层17，滤床层17的底部设置穿孔集水管15对滤后水进行收集，穿孔集水管15连接上端敞口的竖向导流管13，横向处理水排放管连接在竖向导流管13上，横向处理水排放管的末端为出水口14。

所述滤床层17处理水滤速为2～3m/d，滤层厚度不小于500mm，滤料粒径8～10mm；所述滤床层17底部设置曝气装置10-1向水中间歇充氧，竖向导流管13内部设置有紫外消毒灯管16对处理水进行杀菌。

本发明还提供了一种利用所述自适应水量的分散式污水处理装置的厕所冲水系统，包括高位水箱23，高位水箱23通过供水管22与设置在竖向导流管13底部的潜水提升泵29连接，高位水箱23底部通过输水管25连接用于冲洗蹲便27的低位冲洗水箱26，所述高位水箱23中设置浮球液位计24控制潜水提升泵29的启停，控制条件为低开高停。

所述冲洗蹲便27的冲洗废水回接进水口2，所述进水口2同时接家庭洗浴、厨房废水。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.可自适应分散式农村生活污水的排放特征，抗冲击负荷能力强。

2.系统运行管理简便、设备维护简单。

附图说明

图1是本发明结构示意图(俯视图)。

图2是图1中aa视图。

图3是竖向隔板一的形状示意图。

图4是竖向隔板二的形状示意图。

图5是竖向隔板三的形状示意图。

图6是竖向隔板四的形状示意图。

图7是竖向隔板五的形状示意图。

图8是竖向隔板六的形状示意图。

图9是竖向隔板七的形状示意图。

图10是利用该分散式污水处理装置的厕所冲水系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

本发明中的顶部、底部，皆针对图1视角，即俯视图直接所见为顶部，其下为底部。

实施例1

如图1和图2所示，一种自适应水量的分散式污水处理装置，包括壳体1，壳体1是截面为圆形的筒状结构，一端有进水口2，另一端有出水口14，在壳体1内自进水口2向出水口14依次设置有垂直于壳体1轴向的竖向隔板一3、竖向隔板二4、竖向隔板三6和竖向隔板四8，以及与竖向隔板一3垂直的竖向隔板五21和竖向隔板六5，竖向隔板五21和竖向隔板六5可位于同一平面。

具体地，参考图4、图5和图6，竖向隔板二4、竖向隔板三6和竖向隔板四8的截面形状与壳体1内部截面形状一致且留有通道，且通道均位于各自的上部。

参考图3，竖向隔板一3有三条边，底部的边悬空，顶部的边(弧形边)连接壳体1的周向内壁，侧部的边通过竖向隔板五21与竖向隔板二4的一侧连接。进水口2、竖向隔板一3与竖向隔板二4的该侧之间形成污水均质区ⅰ。

参考图7，竖向隔板五21为矩形，顶部与壳体1轴向内壁连接，底部悬空，一个侧边与竖向隔板一3连接，另一侧边与竖向隔板二4连接。竖向隔板一3、竖向隔板五21与竖向隔板二4的另侧之间形成导流区ⅱ。

参考图8，竖向隔板六5带有过孔，连接在竖向隔板二4与竖向隔板三6之间，将竖向隔板二4与竖向隔板三6之间的空间分为两部分，其中与导流区ⅱ连通的部分为缺氧反应区ⅲ，另一部分为好氧反应区ⅳ，竖向隔板六5的导流缝将流入缺氧反应区ⅲ的混合液从底部导流至好氧反应区ⅳ完成硝化和有机物的去除过程。

竖向隔板三6与竖向隔板四8之间为二沉区ⅴ，竖向隔板四8与出水口14之间形成生物滤床区ⅵ。竖向隔板二4的通道连通导流区ⅱ和缺氧反应区ⅲ，竖向隔板三6通道连通好氧反应区ⅳ和二沉区ⅴ，竖向隔板四8的通道连通二沉区ⅴ和生物滤床区ⅵ。

在导流区ⅱ设置有提升管18，提升管18穿过竖向隔板二4的顶部与缺氧反应区ⅲ连通，竖向隔板二4将导流区ⅱ与后续的缺氧反应区ⅲ、分割，正常情况下污水只能通过提升管18定量的、持续的提升至缺氧反应区ⅲ，当污水排放量小于提升量时污水均质区ⅰ水位下降，当污水排放量大于提升量时污水均质区ⅰ水位上升，而生物反应区水位则保持恒定，以此实现污水处理装置的水量自调节。当提升管18出现堵塞时，污水均质区ⅰ液位抬高、污水从竖向隔板二4上部翻过，检修时对提升管18进行疏通，确保管道发生堵塞时仍可以不间断运行。

回流管11穿过竖向隔板六5连通缺氧反应区ⅲ和好氧反应区ⅳ，回流管11硝化液回流量取设计处理能力的200～300％，回流管11排出口与提升管18的位置相对，便于回流硝化液与原污水迅速混合，借助污水中的有机物完成硝态氮的反硝化脱除。缺氧反应区ⅲ底部设置有气体吹扫管9，气体吹扫管9上开1mm的圆孔，间距50mm，每5min开启曝气10s，将活性污泥吹扫起来与污水混合。好氧反应区ⅳ底部设置有曝气头10，曝气头10采用刚玉曝气盘，充氧量可使好氧反应区ⅳ溶解氧维持在1～1.5mg/l。

二沉区ⅴ设置有带污泥排放阀20的气提回流管12，气提回流管12穿过竖向隔板二4和竖向隔板三6与污水均质区ⅰ连通，且通过带有污泥回流阀19的支路与缺氧反应区ⅲ连通。

生物滤床区ⅵ内设置有滤床层17，滤床层17处理水滤速为2～3m/d，滤层厚度不小于500mm，滤料粒径8～10mm；滤床层17的底部设置穿孔集水管15对滤后水进行收集，穿孔集水管15穿孔孔径8mm，间距20mm，穿孔集水管15连接上端敞口的竖向导流管13，竖向导流管13内部设置有紫外消毒灯管16对处理水进行杀菌，紫外消毒灯管16的灯管长度不小于300mm，功率12～15w。横向处理水排放管连接在竖向导流管13上，横向处理水排放管的末端为出水口14。滤床层17底部设置曝气装置10-1向水中间歇充氧，在生物滤料层形成好氧/缺氧的交替运行环境，可进一步降低水中氮污染物浓度，并使得滤床层17生物膜处于活性良好的状态。

根据以上结构，污水从进水口2进入，依次经污水均质区ⅰ、导流区ⅱ、缺氧反应区ⅲ、好氧反应区ⅳ、二沉区ⅴ和生物滤床区ⅵ，从出水口14排出，具体过程为：

污水从进水口2首先进入到污水均质区ⅰ，并从竖向隔板一3底部进入导流区ⅱ以隔除来水中大的漂浮物，防止其影响后续处理区域的正常运行；随后污水经过提升管18穿过竖向隔板二4顶部流入缺氧反应区ⅲ，与通过回流管11回流的硝化液混合完成生物脱氮反应，并利用气体吹扫管9对缺氧反应区ⅲ内泥水混合搅拌；经过反硝化反应的泥水混合液从竖向隔板六5底部进入好氧反应区ⅳ，由底部设置的曝气头10供氧保障活性污泥完成水中有机物的降解和氨氮的硝化过程，硝化液通过回流管11进入缺氧反应区ⅲ，处理完的混合液从竖向隔板三6顶部进入二沉区ⅴ，二沉区ⅴ底部沉积的污泥经过气提回流管12输送、并经污泥排放阀20和污泥回流阀19的控制分别进入相应区域以维持生物系统正常运行，装置启动时污泥排放阀20完全关闭，当生物系统运行正常之后，则将阀门开启1/4～1/3的位置；在生物滤床区ⅵ内，水流自上而下流经滤床层17，并在其底部设置穿孔集水管15对滤后水进行收集，收集的滤后水通过竖向导流管13、横向处理水排放管14排出装置外，滤床层17底部设置曝气装置10-1向水中间歇充氧，竖向导流管13内部设置有紫外消毒灯管16对处理水进行杀菌，保障处理水质安全。

实施例2

与实施例1相比，在二沉区ⅴ设置了竖向隔板七7，竖向隔板七7的形状参考图9，为矩形板，上下悬空连接在竖向隔板三6与竖向隔板四8之间，竖向隔板七7竖向长度占二沉区ⅴ有效深度的1/2，顶部缝隙大于底部缝隙。

竖向隔板七7可与竖向隔板五21和竖向隔板六5位于同一平面，其将二沉区ⅴ分为连通的两部分，一部分与好氧反应区ⅳ连通，另一部分与生物滤床区ⅵ连通，竖向隔板七7对由好氧反应区ⅳ顶部进入二沉区ⅴ的混合液进行导流，使得沉淀后的水不会短流直接从竖向隔板四8的上部进入生物滤床区ⅵ，保障沉淀效果，延缓生物滤床的阻塞。

综上，本发明通过在污水处理装置前端设置大体积的污水均质区ⅰ(从图中看出均质区ⅰ可占到整个设备容积的三分之一)用于缓冲水量、水质的波动；随后污水经导流区ⅱ和污水提升管依次经过缺氧反应区ⅲ、好氧反应区ⅳ、二沉区ⅴ，经沉淀的处理水自上而下流过生物滤床区ⅵ，并由滤床底部收集、经过紫外线杀菌后排放；好氧反应区ⅳ的混合液通过气提回流管进入缺氧反应区ⅲ完成脱氮过程；二沉区ⅴ沉淀的污泥定时气提至污水均质区ⅰ。该装置可依靠前端的污水均质区ⅰ以及污水提升管的作用，缓冲分散式污水排放量的波动，确保后续生物处理系统的稳定运行；此外，由于剩余污泥的排入，前置污水均质区ⅰ亦具有水解酸化反应的作用，可提高污水中可生物降解有机物的比例，确保生物处理效果；并能延长处理装置剩余污泥清掏周期。

实施例3

参考图10，利用上述自适应水量的分散式污水处理装置，可构造一套厕所冲水系统，包括高位水箱23，高位水箱23通过供水管22与设置在竖向导流管13底部的潜水提升泵29连接，高位水箱23中设置浮球液位计24控制潜水提升泵29的启停，控制条件为低开高停。高位水箱23底部通过输水管25连接用于冲洗蹲便27的低位冲洗水箱26，冲洗废水回接进水口2，进水口2同时接家庭洗浴、厨房废水。

该系统中，通过潜水提升泵29将经过紫外消毒的处理水通过供水管22输送至高位水箱23，高位水箱上设置浮球液位计24控制潜水提升泵的启停，控制条件为低开高停；高位水箱底部连接输水管25将处理水送至低位冲洗水箱26，用于冲洗蹲便27中排放的粪便，冲洗废水最终经过排水管28和进水口2排入水处理装置进行处理，以实现生活污水处理、循环冲厕。该过程须同步收集家庭洗浴、厨房废水，并与冲厕废水一同排入分散式污水处理装置来确保循环水冲厕系统的正常运行。