一种农村生活污水户式分散处理系统及处理方法

技术领域

本发明涉及农村生活污水处理技术，特别是一种农村生活污水户式分散处理系统及处理方法。

背景技术

近年来，随着乡村经济的发展，农民的生活水平有了很大的提高，乡镇基础设施和居住环境发生了很大的变化，与此同时乡镇居民生活污水的排放量不断增加，我国农村人口多，生活污水排放量大，处理率很低，绝大部分生活污水未经处理直接排放，对农村地区的生态环境造成了严重的污染，并对当地居民的饮用水安全构成威胁。2020年中国农村污水排放量约270亿吨，占全国水污染物排放量50%以上，这已成为中国主要流域水污染的重要因素，农村污水治理制约农村经济发展，需引起我们更多的关注。

农村生活污水治理根据污水收集模式的差异，可分为城市管网模式、集中处理模式和户式分散污水处理模式。城市管网模式具有易于管理、污染处理效果好的优点，但仅适合城市附近的村庄和平坦地形的村庄；集中处理模式是在农村地区通过建设污水处理设施集中收集农户产生的污水，处理达标后直接排放到自然水体中，其具有占地面积小、运行安全可靠、出水水质好等优点，该技术应用较为成熟，但仅适用于人口规模大、经济基础好的农村地区；户式分散污水处理是指服务于一户、几户或十几户的农村生活污水就近处理模式，主要是针对农村住户不集中、地势不平坦、污水收集难度大等现状问题提出的，该模式自20世纪80年代开始研究，研究最多的是厌氧沼气池、人工湿地、稳定塘、土地处理和膜生物反应器及其组合工艺，由于受管网经济性差、污染物去除效果差、运行费用高、需专业人士维护等因素制约，截至目前没有一种成熟的工艺被广泛接受，仍在不断探索和实践中。

针对日处理量5吨以下的农村生活污水户式分散处理，兼顾经济性、去污效果、运行费用、管护难易度等因素，亟需开发一种广谱适用的农村生活污水户式分散处理系统。

发明内容

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种农村生活污水户式分散处理系统及处理方法，可有效解决农村生活污水治理受管网经济性差、污染物去除效果差、运行费用高、没有成熟的工艺的问题。

本发明解决的技术方案是，该处理系统包括三格化粪池、水解酸化池、生物澄清池、两级水平潜流人工湿地和生态塘，三格化粪池、水解酸化池、生物澄清池、两级水平潜流人工湿地和生态塘通过管路串联且连通口的高度依次降低，两级水平潜流人工湿地为功能型湿地，串联运行，一级水平潜流人工湿地连接生物澄清池，二级水平潜流人工湿地连接生态塘。

利用处理系统的处理方法包括以下步骤：

1）三格化粪池：待处理的农村生活污水引入三格化粪池，依次通过截留沉淀与发酵池（第一池）、再次发酵池（第二池）和贮粪池（第三池），三个池的停留时间分别不低于20天、10天和30天，截留、发酵、贮存无害化粪污；

2）水解酸化池：贮粪池（第三池）的表层污水通过管道从底部自流入水解酸化池，通过系挂填料、运行参数调控等措施最大限度改良及去除水中污染物，利于后续单元处理；

3）生物澄清池：水解酸化池的表层污水通过管道自流入生物澄清池，生物澄清池内种植耐寒睡莲、菹草等水生植物，拦截水中悬浮物并通过植物光合作用为污水复氧，水力停留时间不大于24h；

4）两级水平潜流人工湿地：生物澄清池出水通过管道依次自流入两级水平潜流人工湿地，两级水平潜流人工湿地均为功能型湿地，基质孔隙率35~45%，水力停留时间1d~3d，湿地上表层种植西伯利亚鸢尾等耐寒挺水植物，种植密度30cm×30cm；

5）生态塘：二级水平潜流人工湿地出水通过管道自流入生态塘，生态塘内种植以狐尾藻为主的水生植物，水力负荷不高于0.07m

本发明以污水净化为目的，通过集成创新污水处理工艺和改良单体处理工艺，降低污水处理设施建设成本（将农作和建筑废弃物应用于污水处理）和运行成本（无需曝气），并且运行维护简单，是污水处理系统及处理方法上的创新。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1给出，利用本发明处理系统处理农村生活污水的处理方法具体包括以下步骤：

1）三格化粪池处理

a）三格化粪池包括截留沉淀与发酵池（第一池）、再次发酵池（第二池）和贮粪池（第三池），三个池的停留时间分别不低于20天、10天和30天，

b）分散农户产生的粪污水通过管道汇入三格化粪池，首先进入截留沉淀与发酵池，然后依次进入再次发酵池和贮粪池，对粪污进行无害化处理；

2）水解酸化池处理

a）水解酸化池内分污泥床区和清水层区，水力停留时间控制在6h以上，

b）贮粪池出水通过管路由水解酸化池底部自流入池内，依次通过污泥床区和清水层区，从清水层上表层流出，

c）水解酸化池污泥床区系挂有新型组合材料，填料区体积占比70%，泥龄控制在14-16d，最大限度改良及去除水中污染物；

3）生物澄清池处理

a）生物澄清池为砖混结构，水力停留时间不高于24h，

b）水解酸化池清水层出水通过管道自流入生物澄清池，为减缓冬季散热，加盖透光钢化盖板，

c）生物澄清池内种植耐寒睡莲、菹草等水生植物，种植密度25cm×25cm，最大限度拦截水中悬浮物、提升水体溶解氧浓度，利于后续单元处理；

4）两级水平潜流人工湿地处理

a）生物澄清池出水自流进入一级水平潜流人工湿地，砖混结构，基质床体单体长宽比例为2:1，床底铺设20cm素土夯实，然后上面辅以10cm粘土夯实，

b）一级水平潜流人工湿地基质孔隙率35~45%，水力停留时间1d~3d，表面水力负荷不高于0.5m

c）一级水平潜流湿地侧重除磷，为减缓基质床堵塞频率，在靠近进水管道的一侧纵向铺设5cm-10cm砾石，然后由下至上依次水平铺设砾石、火山岩、碎砖块、米石混合基质，粒径分别为砾石（粒径4cm-6cm）、火山岩（粒径2cm-4cm）、碎砖块（粒径1cm-3cm）、米石（粒径0.5cm-1cm）混合基质，

d）一级水平潜流湿地通过管道自流入二级水平潜流湿地，二级水平潜流湿地基质孔隙率35~45%，水力停留时间1d~3d，表面水力负荷不高于0.5m

e）二级水平潜流人工湿地侧重脱氮，由下至上水平铺设砾石、沸石、米石混合基质，粒径分别为砾石（粒径3cm-5cm）、沸石（粒径2cm-4cm）、米石（粒径0.5cm-1cm），在基质床的中断面纵向铺设纤维素碳源—玉米芯，玉米芯铺设量为基质总体积的5%-8%，粒径1cm-3cm，

f）湿地上表层种植西伯利亚鸢尾等耐寒挺水植物，种植密度30cm×30cm，其光合作用复氧防止水体中溶解氧浓度过低而发臭；

5）生态塘处理

a）二级水平潜流人工湿地出水进入生态塘，生态塘为土石结构，床底铺设20cm素土夯实，然后上面辅以10cm粘土夯实，

b）表面水力负荷不高于0.07m

c）生态塘底部铺设铁屑（还原基质）、活性钙混合基质，基质体积比2:8，通过铁碳微电解作用去除有机物，

d）在混合基质上种植以狐尾藻为主的水生植物，种植密度25cm×25cm，

e）出水可用于农田、绿地灌溉或排放至地表自然水体，收割的狐尾藻可生产饲料喂食鸡、鸭、鹅、猪等。

所述的新型组合材料为立体弹性填料和悬浮填料的组合填料。

所述的三格化粪池的设计容积为生活污水日处理量的30倍以上。

通过试验研究及工程验证，本发明的技术优势在于：

针对无法大面积集中收集处理的农村生活污水，集成创新了一种农村生活污水户式分散处理组合工艺，该组合工艺运行费用低，并且运行维护简单，出水可达到或优于《河南省农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB41/1820-2019）一级标准，满足农田、绿地灌溉等水质要求，收割的狐尾藻可生产饲料喂食鸡、鸭、鹅、猪等。

建筑废弃物（碎砖块）、农作废弃物（玉米芯）等材料应用于湿地构建当中，不但有利于废物资源化利用、降低湿地建设成本，而且提高了两级水平潜流人工湿地的脱氮除磷效果。并经实地实施，有效满足农田、绿地灌溉等水质要求，减轻农村地表及地下水环境污染，而且还可以方便地利用处理后的生物资源作肥料，节约了资源，相关实施例如下：

实施例1：

河南丘陵区的某个村庄由于地形复杂，村民居住比较分散，该村庄的生活污水治理选择了户式分散治理模式，其中10户居住相对集中，常住人口46人，10户农家在自己庭院内分别安装了三格化粪池，选择在地势较低处，建设了日处理水量3m

地方县环境监测站每月取样监测一次，从连续7个月的监测数据来看，该组合工艺出水COD≤56.76mg/L、氨氮≤3.42mg/L、TN≤14.23mg/L、TP≤0.97mg/L，水质指标优于《河南省农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB41/1820-2019）一级标准。

本发明实现农村生活污水户式分散处理与管理，不但低成本有效处理了生活污水，出水可达到或优于《河南省农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB41/1820-2019）一级标准，满足农田、绿地灌溉等水质要求，减轻农村地表及地下水环境污染，而且还可以方便地利用处理后的生物资源作肥料，节约了资源，运维过程中能产生一定的经济效益，是污水处理系统及处理方法上的创新，具有良好的经济和社会效益。