公布日：2023.04.04
申請日：2022.09.21
分類(lèi)號：C02F3/28(2006.01)I;C02F3/32(2006.01)I;A01C23/04(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種耦合農田的農村生活污水資源化系統及其利用方法，該系統包括依次連接的戶(hù)內處理單元、輸送單元、儲存與預處理單元和利用單元；其中，儲存與預處理單元包括預處理設施和儲存設施，預處理設施包括厭氧池或沉淀池；儲存設施為貯存池；利用單元包括肥料調配系統和灌溉系統，肥料調配系統和/或灌溉系統與儲存設施的出水口連接，即有效節約水資源，又可在利用過(guò)程對污水進(jìn)行消納凈化，還可利用污水中有機物、氮磷營(yíng)養元素，以促進(jìn)植物生長(cháng)和改善土壤肥力。利用本發(fā)明的系統在治理污水的同時(shí)有效降低農田灌溉用水和施肥用量，達到污水資源化利用治理的目的。
權利要求書(shū)
1.一種耦合農田的農村生活污水資源化系統，其特征在于，包括依次連接的戶(hù)內處理單元、輸送單元、儲存與預處理單元和利用單元；其中，戶(hù)內處理單元用于收集農戶(hù)的生活排水，輸送單元用于將戶(hù)內處理單元的水輸送至儲存與預處理單元；儲存與預處理單元包括預處理設施和儲存設施，預處理設施包括厭氧池或沉淀池；儲存設施為貯存池，預處理設施的出水口與儲存設施的進(jìn)水口連接，儲存設施的出水口與利用單元的進(jìn)水口連接；利用單元包括肥料調配系統和灌溉系統，肥料調配系統和/或灌溉系統與儲存設施的出水口連接。
2.如權利要求1所述的耦合農田的農村生活污水資源化系統，其特征在于，所述戶(hù)內處理單元包括化糞池，當所述生活排水為廁所排水時(shí)，廁所排水經(jīng)過(guò)化糞池無(wú)害處理后，收集至輸送單元。
3.如權利要求1所述的耦合農田的農村生活污水資源化系統，其特征在于，所述輸送單元為污水輸送管渠和/或配備污水抽吸的運送工具。
4.如權利要求1所述的耦合農田的農村生活污水資源化系統，其特征在于，所述厭氧池為至少兩格的結構，格與格之間設有隔板，在第一格的頂部進(jìn)水，在第一格和第二格之間的隔板中下部分出水至第二格，形成折流。
5.如權利要求4所述的耦合農田的農村生活污水資源化系統，其特征在于，在第二格及其以上的厭氧池內設有塑料填料；塑料填料的材質(zhì)為聚烯烴類(lèi)和聚酰胺類(lèi)。
6.如權利要求1所述的耦合農田的農村生活污水資源化系統，其特征在于，所述預處理設施還包括人工濕地，人工濕地的進(jìn)水口與厭氧池或沉淀池的出水口連接，人工濕地的出水口與所述貯存池的進(jìn)水口連接；人工濕地為潛流濕地，采用半地下式的混凝土結構，表面水力負荷為0.8～1.5m3/(m2·d)。
7.如權利要求6所述的耦合農田的農村生活污水資源化系統，其特征在于，所述潛流濕地以親水植物為表面綠化物，以礫石為填料，填料層的厚度為0.8～1.0m；親水植物為美人蕉、再力花和風(fēng)車(chē)草中的一種或兩種以上組合物。
8.如權利要求1所述的耦合農田的農村生活污水資源化系統，其特征在于，所述灌溉系統包括滴灌裝置和/或抽吸灌溉裝置。
9.權利要求1～8任一項所述的耦合農田的農村生活污水資源化系統的利用方法，其特征在于，包括以下步驟：1)戶(hù)內處理單元收集農戶(hù)的生活排水后，由輸送單元將污水運送至預處理設施；2)經(jīng)過(guò)預處理設施的厭氧池或沉淀處理后，將處理后的水輸送至儲存設施進(jìn)行儲存；3)儲存設施的水送往利用單元；4)儲存設施的水部分可用于肥料調配系統，與水溶性肥料進(jìn)行調配，得到肥水，肥水用于施肥；也可用于灌溉系統，進(jìn)行灌溉農田和/或果園。
10.如權利要求9所述的耦合農田的農村生活污水資源化系統的利用方法，其特征在于，步驟1)中，所述生活排水包括廁所排水、洗滌排水、洗浴排水和廚房排水；其中，廁所排水經(jīng)過(guò)化糞池無(wú)害處理20～30天后，與洗滌排水、洗浴排水和廚房排水一起排出至輸送單元。
發(fā)明內容
為了克服現有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種耦合農田的農村生活污水資源化系統，能有效對農村生活污水系統進(jìn)行消納凈化，降低碳排放，實(shí)現水資源及污染物的資源化利用；本發(fā)明的目的之二在于提供一種耦合農田的農村生活污水資源化系統的利用方法，工藝簡(jiǎn)單，建設和長(cháng)期使用成本低廉，凈化后的污水可用于施肥和澆灌，達到污水資源化利用治理的目的。
本發(fā)明的目的之一采用如下技術(shù)方案實(shí)現：
一種耦合農田的農村生活污水資源化系統，包括依次連接的戶(hù)內處理單元、輸送單元、儲存與預處理單元和利用單元；其中，戶(hù)內處理單元用于收集農戶(hù)的生活排水，輸送單元用于將戶(hù)內處理單元的水輸送至儲存與預處理單元；儲存與預處理單元包括預處理設施和儲存設施，預處理設施包括厭氧池或沉淀池；儲存設施為貯存池，預處理設施的出水口與儲存設施的進(jìn)水口連接，儲存設施的出水口與利用單元的進(jìn)水口連接；利用單元包括肥料調配系統和灌溉系統，肥料調配系統和/或灌溉系統與儲存設施的出水口連接。預處理設施與儲存設施可分開(kāi)設置，也可設置為一體。
進(jìn)一步，所述戶(hù)內處理單元包括化糞池，當所述生活排水為廁所排水時(shí)，廁所排水經(jīng)過(guò)化糞池無(wú)害處理后，收集至輸送單元。
再進(jìn)一步，所述輸送單元為污水輸送管渠和/或配備污水抽吸的運送工具。
進(jìn)一步，所述厭氧池為至少兩格的結構，格與格之間設有隔板，在第一格的頂部進(jìn)水，在第一格和第二格之間的隔板中下部分出水至第二格，形成折流。
再進(jìn)一步，在第二格及其以上的厭氧池內設有塑料填料；塑料填料的材質(zhì)為聚烯烴類(lèi)和聚酰胺類(lèi)。
進(jìn)一步，根據實(shí)際的需要選擇加設人工濕地，提高水質(zhì)。所述預處理設施還包括人工濕地，人工濕地的進(jìn)水口與厭氧池或沉淀池的出水口連接，人工濕地的出水口與所述貯存池的進(jìn)水口連接；所述人工濕地為潛流濕地，采用半地下式的混凝土結構，表面水力負荷為0.8～1.5m3/(m2·d)，優(yōu)選為1m3/(m2·d)。
再進(jìn)一步，所述潛流濕地以親水植物為表面綠化物，以礫石為填料，填料層的厚度為0.8～1.0m；親水植物為美人蕉、再力花和風(fēng)車(chē)草中的一種或兩種以上組合物。
進(jìn)一步，所述灌溉系統包括滴灌裝置和/或抽吸灌溉裝置。
本發(fā)明的目的之二采用如下技術(shù)方案實(shí)現：
上述的耦合農田的農村生活污水資源化系統的利用方法，包括以下步驟：
1)戶(hù)內處理單元收集農戶(hù)的生活排水后，由輸送單元將污水運送至儲存與預處理單元的厭氧池；
2)經(jīng)過(guò)預處理設施的厭氧池或沉淀處理后，將處理后的水輸送至儲存設施進(jìn)行儲存；
3)儲存設施的水送往利用單元；
4)儲存設施的水部分可用于肥料調配系統，與水溶性肥料進(jìn)行調配，得到肥水，肥水用于施肥；也可用于灌溉系統，可以直接澆灌也可混合其他水源進(jìn)行灌溉農田和/或果園。
進(jìn)一步，步驟1)中，所述生活排水包括廁所排水、洗滌排水、洗浴排水和廚房排水；其中，廁所排水經(jīng)過(guò)化糞池無(wú)害處理20～30天后，與洗滌排水、洗浴排水和廚房排水一起排出至輸送單元。
相比現有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：
(1)本發(fā)明的處理農村生活污水系統包括依次連接的戶(hù)內處理單元、輸送單元、儲存與預處理單元和利用單元；其中，戶(hù)內處理單元用于收集農戶(hù)的生活排水，輸送單元用于將戶(hù)內處理單元的水輸送至儲存與預處理單元；儲存與預處理單元包括預處理設施和儲存設施，預處理設施包括厭氧池或沉淀池；儲存設施為貯存池；預處理設施可調節污水水量以適用相應作物的需水規律，又可對污水進(jìn)行進(jìn)一步預處理，去除污水中懸浮顆粒物、致病微生物、有機污染等污染物，以防止污水資源化利用過(guò)程中對作物產(chǎn)生燒苗、板結土壤等不利影響；利用單元包括肥料調配系統和灌溉系統，經(jīng)過(guò)處理后的污水可用作調配肥料進(jìn)行灌溉，一定程度上可節約施肥量，也可直接對農作物進(jìn)行灌溉，即有效節約水資源，又可在利用過(guò)程對污水進(jìn)行消納凈化，還可利用污水中有機物、氮磷營(yíng)養元素，以促進(jìn)植物生長(cháng)和改善土壤肥力。利用本發(fā)明的系統在治理污水的同時(shí)有效降低農田灌溉用水和施肥用量，達到污水資源化利用治理的目的。
(2)本發(fā)明的處理農村生活污水系統的利用方法各單項技術(shù)成熟、工藝簡(jiǎn)單、建設和長(cháng)期使用成本低廉、不少為農村已有的基礎設施，可充分結合利用，此方法技能有效的就地就近處理農村生活污水且解決污水亂排亂放帶來(lái)的人居環(huán)境問(wèn)題，又能實(shí)現水資源及污染物的資源化利用，每噸污水可提供30-50g氮元素和3-5g磷元素；一定程度上可節約施肥量。污水經(jīng)農田資源化利用后得到消納凈化，可使污水因處理而造成碳排放的降低，每利用1噸污水可有效減少約200g碳排放。
(3)本發(fā)明的處理農村生活污水系統的利用方法，包括以下步驟：戶(hù)內處理單元收集農戶(hù)的生活排水后，由輸送單元將污水運送至預處理設施的厭氧池或沉淀池，優(yōu)選厭氧池，污水中的有機物被厭氧池中的厭氧細菌分解、代謝、消化，使得污水中的有機物含量大幅減少，同時(shí)產(chǎn)生沼氣；經(jīng)過(guò)預處理后的水送往儲存設施進(jìn)行儲存，再由儲存設施運送至利用單元；儲存設施的水部分可用于肥料調配系統，與水溶性肥料進(jìn)行調配，得到肥水，肥水用于施肥；也可用于灌溉系統，進(jìn)行灌溉農田和/或果園，此舉既有效節約水資源，又可在利用過(guò)程對污水進(jìn)行消納凈化，還可利用污水中有機物、氮磷營(yíng)養元素，以促進(jìn)植物生長(cháng)和改善土壤肥力。
(4)若預處理設施選用厭氧池，則厭氧池內設有至少兩格池，第一格厭氧池用于使污水中懸浮物沉淀，第二格及其以上的厭氧池加設塑料填料，污水與塑料填料混合處理20～30天后，培養出生物膜，進(jìn)而進(jìn)一步加強微生物濃度，強化預處理效果。
(5)當村莊規模適中或水質(zhì)要求較高(如回用于蔬菜種植澆施時(shí))，可結合水質(zhì)要求在厭氧池的基礎上增設人工濕地等生態(tài)設施，經(jīng)過(guò)厭氧池或沉淀池處理后的污水輸送至人工濕地，利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，對污水進(jìn)行處理，人工濕地主要起到吸附、滯留、過(guò)濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養分吸收的作用。
(6)本發(fā)明的系統的利用方法可因地制宜針對不同聚居特征進(jìn)行資源化利用處理，避免采用傳統集中收集處理模式帶來(lái)的管網(wǎng)建設投資過(guò)大。該方法可單戶(hù)應用，也可幾戶(hù)集中應用，也可集中村莊片區統一收集后應用，不受村莊規模限制。
（發(fā)明人：林彰文;于振江;王大揚;舒焱;戴同威;溫凱茵）
