一种农村废水生态化处理的塔式反应器及处理方法与流程

本发明涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种农村废水生态化处理的塔式反应器及处理方法。

背景技术：

粪便污水主要有cod、nh3-n、tp等物质，且含有细菌、寄生虫卵和传染病病原体等污染物质。如果粪污不经处理直接排放至水体中，会导致水体发黑发臭，且其中含有的氨、硫化氢和硫酸等具有恶臭分子的有害气体会导致污染加重的问题。有研究表明，生活污水中有51％的cod、91％的氮元素、78％的磷元素都来源于粪便污水，一吨的粪便污水会造成220吨的干净水源受到污染，对环境和人类健康造成严重影响。

由于农村配套生活设施的局限性，导致农村污水没有独立的生活污水排放区域。目前，农村污水的处理方式一般采用生活污水与粪便污水混合处理的方式，统一采用二级、三级处理方式。所使用的一体化处理设备往往处理方式单一，多为脱氮除磷设备或膜处理设备。同时此类设备结构复杂占地面积较大，导致运输和维护难度大以及易腐蚀寿命短的问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种农村废水生态化处理的塔式反应器及处理方法。

本发明提供了一种农村废水生态化处理的塔式反应器，该塔式反应器包括：

调节池，其与缺氧反应池连通；

沉淀池，其与所述缺氧反应池连通，所述沉淀池的上部设有溢流堰；

跌水充氧台阶，其与所述溢流堰连通；

人工湿地，其与所述跌水充氧台阶连通。

作为本发明进一步的改进，所述跌水充氧台阶和所述人工湿地设于所述塔式反应器的上部；所述调节池和所述缺氧反应池设于所述塔式反应器的中部；所述沉淀池设于所述塔式反应器的下部。

作为本发明进一步的改进，所述调节池通过缺氧池进水管与所述缺氧反应池连通，所述缺氧池进水管的入口端与设于所述调节池内的潜水泵连接，所述缺氧池进水管的出口端设于所述缺氧反应池中。

作为本发明进一步的改进，所述缺氧反应池通过沉淀池进水管与所述沉淀池连接。

作为本发明进一步的改进，所述沉淀池的外部设有第一集水槽，所述溢流堰通过沉淀池出水管与所述第一集水槽连通。

作为本发明进一步的改进，所述跌水充氧台阶的一侧设有集水渠，所述跌水充氧台阶的另一侧设有第二集水槽，所述第一集水槽通过提升泵水管与所述集水渠连通，所述人工湿地通过穿孔配水管与所述第二集水槽连通。

作为本发明进一步的改进，所述提升泵水管的入口端与设于所述第一集水槽中的提升泵连接，所述提升泵水管的出口端设于所述集水渠中。

作为本发明进一步的改进，所述沉淀池设有排泥管，所述人工湿地设有穿孔集水管。

作为本发明进一步的改进，所述人工湿地填充有湿地填料，所述湿地填料的粒径从上至下逐渐增大。

作为本发明进一步的改进，所述人工湿地种植有湿地植物，所述湿地植物包括沉水类和/或挺水类。

本发明还提供了一种农村废水生态化处理方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、通过调节池对农村污水的水质进行预处理；

步骤2、将预处理后的污水输送至缺氧反应池中进行脱氮处理；

步骤3、将脱氮后的污水输送至沉淀池中进行固液分离，并将沉淀的污泥排出；

步骤4、将固液分离后的上清液输送至人工湿地中进行生态化处理。

作为本发明进一步的改进，所述步骤1中的预处理包括水温调节、水量调节、ph调节和预曝气中的一个或多个处理。

本发明的有益效果为：通过生物处理和生态处理结合的方法对农村污水进行处理，克服了传统处理设备处理方式单一的问题；同时本申请所述农村污水反应器采用塔式设置，结构紧凑集中节省了安装空间，降低了运行和维护难度；人工湿地在处理污水的同时还带来了一定的经济效益、生态效益和景观效益。

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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的一种农村废水生态化处理的塔式反应器结构示意图；

图2为本发明实施例所述的一种农村废水生态化处理方法流程图。

图中，

1、进水管；2、调节池；3、潜水泵；4、缺氧池进水管；5、缺氧反应池；6、沉淀池进水管；7、溢流堰；8、沉淀池；9、排泥管；10、沉淀池出水管；11、第一集水槽；12、提升泵；13、提升泵水管；14、集水渠；15、跌水充氧台阶；16、第二集水槽；17、穿孔配水管；18、湿地填料；19、湿地植物；20、穿孔集水管；21、人工湿地。

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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明的描述中，所用术语仅用于说明目的，并非旨在限制本发明的范围。术语“包括”和/或“包含”用于指定所述元件、步骤、操作和/或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他元件、步骤、操作和/或组件的情况。术语“第一”、“第二”等可能用于描述各种元件，不代表顺序，且不对这些元件起限定作用。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个及两个以上。这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。结合以下附图，这些和/或其他方面变得显而易见，并且，本领域普通技术人员更容易理解关于本发明所述实施例的说明。附图仅出于说明的目的用来描绘本发明所述实施例。本领域技术人员将很容易地从以下说明中认识到，在不背离本发明所述原理的情况下，可以采用本发明所示结构和方法的替代实施例。

实施例1，如图1所示，本发明实施例所述的一种农村废水生态化处理的塔式反应器，该塔式反应器包括：

调节池2，其与缺氧反应池5连通；

沉淀池8，其与缺氧反应池5连通，沉淀池8的上部设有溢流堰7；

跌水充氧台阶15，其与溢流堰7连通；

人工湿地21，其与跌水充氧台阶15连通。

本发明所述的塔式反应器通过进水管1将所需处理的农村污水输送至调节池2中，调节池2用于对污水的水量、水质等进行调节以满足后续处理设备对于污水水质的要求，同时也可以产生预曝气的效果，提高污水的处理效果。优选的，调节池2内设有过滤层、投料装置、ph值检测装置和温度传感器，以便调节池2对污水进行过滤并对其水温、ph值等进行调节。本申请中不对过滤层的层数及过滤孔的尺寸做具体限定，过滤层的层数和过滤孔大小可以根据所需处理污水中所含颗粒物的量及其大小进行选择。温度传感器用于检测所需处理温水的温度，工作人员可以根据温度传感器测得的数据适时调整污水的温度，以便满足后续处理设备对污水处理温度的要求。ph值检测装置用于检测调节池2中污水的ph值，工作人员可根据ph检测装置所测得的数据，通过投料装置向调节池2中投加适当的酸性物质或碱性物质，以便满足后续处理设备对污水ph值的要求。

缺氧反应池5用于去除污水中所含的硝态氮。在缺氧状态下，污水中所含的反硝化细菌开始与污水中的有机物和硝酸盐反应，并将硝酸盐转化为氮气进入大气中，在减少污水中氮含量的同时还能去除部分bod。优选的，在缺氧反应池5内设置有搅拌器和布水器，搅拌器用于对缺氧反应池5中的污水进行搅拌，提高生物反应效率并避免污水中的污泥沉积，可以选择将搅拌器设置于缺氧反应池5的中间位置以便取得更好的搅拌效果，也可以选择将搅拌器设置于缺氧反应池5中的其他位置，不仅限于缺氧反应池5的中间；布水器用于对缺氧反应池5中的污水发挥扰流作用，布水器包括布水管和设于布水管上的多个布水孔，布水管与缺氧池进水管4连接，布水管围绕缺氧反应池5的内壁设置，其中，布水管可在缺氧反应池5的内壁设置多层，提高扰流效果，多个布水孔均匀布置于布水管上，布水管和布水孔也可以采用其他设置方式，本申请不对布水管和布水孔的设置方式做具体限定。

沉淀池8用于对污水进行固液分离，避免污水中的污泥堵塞后续处理设备，分离出的上清液会通过沉淀池8中的中心溢流管进入溢流堰7予以汇集，沉淀出的污泥通过排泥管9予以排出。优选的，沉淀池8的底部设有漏斗状污泥槽，以收集沉淀出的污泥；优选的，漏斗状污泥槽靠近出口的位置处设置有刮泥板，以便在排出污泥过程中对沉积在沉淀池8底部的污泥进行彻底清除，降低了人工清除的工作量；可选的，排泥管9与漏斗状污泥槽连通，并通过阀门控制排泥管9的开断；优选的，溢流堰7的底部设有锯齿状的槽，以便对上清液进行二次沉淀，上清液中夹杂的污泥或颗粒物会沉积于锯齿状的凹槽中，进一步提高了固液分离效果。本实施例中漏斗状污泥槽设置有两个且相互连通。本申请中对于漏斗状污泥槽的数量不做具体限定，可以根据处理污水的量来确定漏斗状污泥槽的数量。

跌水充氧台阶15用于对固液分离后的上清液进行好氧处理。上清液从上至下依次流经跌水充氧台阶15各个台阶面，相邻台阶面的高度落差使上清液在逐级跌落过程中自然充氧，在降低污水中有机物的同时，去除氮、磷等污染物。优选的，在跌水充氧台阶15的每级台阶面上设有曝气装置，以进一步提高污水的充氧量，使好氧处理更加充分。本实施例中跌水充氧台阶15设置有五级，曝气装置沿台阶面的长度方向布置。跌水充氧台阶15的级数可以根据处理污水的量进行确定，本申请中不做具体限定。同时曝气装置也可采用其他设置方式而不仅限于上述设置方式。

进一步的，跌水充氧台阶15和人工湿地21设于塔式反应器的上部；调节池2和缺氧反应池5设于塔式反应器的中部；沉淀池8设于塔式反应器的下部。如此设置方式不仅使得反应器结构更加紧凑，节约安装空间；同时还能够充分利用地势优势，将需要利用高地势的跌水充氧台阶15设于塔式反应器的上部，将需要利用低地势的沉淀池8设于塔式反应器的下部，有效减少了提升泵的使用量，达到低能耗的效果。

进一步的，调节池2通过缺氧池进水管4与缺氧反应池5连通，缺氧池进水管4的入口端与设于调节池2内的潜水泵3连接，缺氧池进水管4的出口端设于缺氧反应池5中。潜水泵3用于将调节池2经过预处理的污水输送至缺氧反应池5中，优选的，潜水泵3设置于调节池2的底部，以便调节池2中的污水能够被完全输送至缺氧反应池5中。

进一步的，缺氧反应池5通过沉淀池进水管6与沉淀池8连接。沉淀池进水管6用于将缺氧反应池5中经过脱氮处理的污水输送至沉淀池8中。优选的，沉淀池进水管6的入口端设置于缺氧反应池5的下部，沉淀池进水管6的出口端设置于沉淀池8的上部并处于溢流堰7的下方，避免污水中的污泥沉淀于溢流堰7中。

进一步的，沉淀池8的外部设有第一集水槽11，溢流堰7通过沉淀池出水管10与第一集水槽11连通。汇集于溢流堰7中的上清液会通过沉淀池出水管10输送至第一集水槽11中予以收集。优选的，沉淀池出水管10的入口端设有滤网，以便对溢流堰7中的上清液进行过滤处理，避免上清液中的颗粒物或污泥进入下一级处理设备，造成后续处理设备的堵塞。

进一步的，跌水充氧台阶15的一侧设有集水渠14，跌水充氧台阶15的另一侧设有第二集水槽16，第一集水槽11通过提升泵水管13与集水渠14连通，人工湿地21通过穿孔配水管17与第二集水槽16连通。

进一步的，提升泵水管13的入口端与设于第一集水槽11中的提升泵12连接，提升泵水管13的出口端设于集水渠14中。

提升泵12用于将第一集水槽11中的污水输送至集水渠14中，集水渠14中的污水存储至一定量后溢出到跌水充氧台阶15上，经过跌水充氧台阶15的好氧处理，污水最终汇集于第二集水槽16，第二集水槽16中的污水汇集到一定量后则会通过穿孔配水管17流至人工湿地21中进行生态化处理。优选的，提升泵12设于第一集水槽11的底部，以便第一集水槽11能够被完全输送至集水渠14中。优选的，集水渠14的池底标高高于第二集水槽16的池底标高，集水渠14的左墙面顶部标高高于跌水充氧台阶15的最高一级台阶标高，以便集水渠14中的污水能够利用高度差，在重力作用下顺利进入第二集水槽16中。优选的，配水管17的标高与人工湿地21的填料填充高度保持一致，以便配水管17中的污水可以顺利流入人工湿地21中且不会对人工湿地21的填料产生较大的冲击。

进一步的，沉淀池8设有排泥管9，人工湿地21设有穿孔集水管20。排泥管9用于将沉淀池8中的污泥排出，优选的，排泥管9设于沉淀池8中的漏斗形污泥槽的底端，以便污泥能够完全排出。优选的，排泥管9上设有截断阀，需要排出污泥时开启，不需排出污泥时关断，以避免未经沉淀的污水从排泥管9流出。穿孔集水管20用于收集经过人工湿地21生态处理后的净化水并对其予以排放，优选的，穿孔集水管20设于人工湿地21的最下层，即穿孔集水管20的标高与人工湿地21的池底标高保持一致，以便经人工湿地21生态处理后的净化水被完全收集。本实施例中人工湿地21的池深保持在0.5m-1.5m之间，人工湿地21的池深也可选择其他尺寸而不仅限于0.5m-1.5m之间。

进一步的，人工湿地21填充有湿地填料18，湿地填料18的粒径从上至下逐渐增大。湿地填料18用于对污水进行过滤，如此设置可以防止湿地填料18中颗粒物的间隙被堵塞，可以保证经生态处理后的净化水可以顺利进入穿孔集水管20中。湿地填料18可以根据使用地的地质土壤状况进行选择，做到灵活处理就地取材，本申请不对湿地填料18的种类做具体限定。

进一步的，人工湿地21种植有湿地植物19，湿地植物19包括沉水类和/或挺水类。湿地植物19用于对污水进行生态净化处理，湿地植物19可直接吸收利用污水中的营养物质即氮、磷等元素，富集污水中的重金属等有毒有害物质；同时湿地植物19还可以将氧气输送至根区土壤中，提供根区微生物生长、繁殖和降解反应所需的氧气；另外，湿地植物19还能够增强和维持湿地填料18的水力传输能力，促进被生态处理后的净化水进入穿孔集水管20中。选用沉水类和/或挺水类湿地植物可以产生额外的经济效益、景观效益。具体选择何种湿地植物可以根据使用当地的气候或地理条件进行确定，如芦苇、藻类等，本申请不做具体限定。

实施例2，如图2所示，本发明还提供了一种农村废水生态化处理方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、通过调节池2对农村污水的水质进行预处理；

步骤2、将预处理后的污水输送至缺氧反应池5中进行脱氮处理；

步骤3、将脱氮后的污水输送至沉淀池8中进行固液分离，并将沉淀的污泥排出；

步骤4、将固液分离后的上清液输送至人工湿地21中进行生态化处理。

进一步的，步骤1中的预处理包括水温调节、水量调节、ph值调节和预曝气中的一个或多个处理。

污水首先通过进水管1进入调节池2中进行预处理；之后通过潜水泵3将预处理后的污水输送至缺氧反应池5中进行脱氮处理；缺氧反应池5的出水在重力作用下流入沉淀池8中进行固液分离；固液分离后的上清液经过溢流堰7进入第一集水槽11中予以收集；提升泵12将第一集水槽11中污水提升至顶层的集水渠14中；污水通过集水渠14溢流至跌水充氧台阶15中进行好氧处理；之后污水流入第二集水槽16中予以汇集；第二集水槽16中的污水通过穿孔配水管17进入人工湿地21进行生态化处理；经生态处理后的净化水由穿孔集水管20收集并排出。

步骤1中的预处理包括对污水的水温、水量、ph值和预曝气处理，可以根据处理污水的水质情况选择上述预处理中的一项或多项，本申请不做具体限定。步骤2中的脱氮处理主要是针对污水中的硝态氮进行去除，在缺氧状态下，污水中所含的反硝化细菌开始与污水中的有机物和硝酸盐反应，并将硝酸盐转化为氮气进入大气中，在减少污水中氮含量的同时还能去除部分bod。步骤3中的固液分离处理分为两级，第一级是通过重力作用将污水中的污泥沉淀至沉淀池8中的漏斗状污泥槽中，第二级则是通过溢流堰7的锯齿状设计对上清液中的污泥或颗粒物进行沉淀，使其汇集于溢流堰7锯齿状的凹槽中。步骤4中的生态化处理一方面是通过湿地填料18对污水进行过滤；另一方面则是通过湿地植物19对污水进行生态净化处理，湿地植物19还能够增强和维持湿地填料18的水力传输能力，促进被生态处理后的净化水进入穿孔集水管20中。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

此外，本领域普通技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本领域技术人员应理解，尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种改变并可用等同物替换其元件。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明不限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。