公布日：2023.04.04
申请日：2022.09.21
分类号：C02F3/28(2006.01)I;C02F3/32(2006.01)I;A01C23/04(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种耦合农田的农村生活污水资源化系统及其利用方法，该系统包括依次连接的户内处理单元、输送单元、储存与预处理单元和利用单元；其中，储存与预处理单元包括预处理设施和储存设施，预处理设施包括厌氧池或沉淀池；储存设施为贮存池；利用单元包括肥料调配系统和灌溉系统，肥料调配系统和/或灌溉系统与储存设施的出水口连接，即有效节约水资源，又可在利用过程对污水进行消纳净化，还可利用污水中有机物、氮磷营养元素，以促进植物生长和改善土壤肥力。利用本发明的系统在治理污水的同时有效降低农田灌溉用水和施肥用量，达到污水资源化利用治理的目的。
权利要求书
1.一种耦合农田的农村生活污水资源化系统，其特征在于，包括依次连接的户内处理单元、输送单元、储存与预处理单元和利用单元；其中，户内处理单元用于收集农户的生活排水，输送单元用于将户内处理单元的水输送至储存与预处理单元；储存与预处理单元包括预处理设施和储存设施，预处理设施包括厌氧池或沉淀池；储存设施为贮存池，预处理设施的出水口与储存设施的进水口连接，储存设施的出水口与利用单元的进水口连接；利用单元包括肥料调配系统和灌溉系统，肥料调配系统和/或灌溉系统与储存设施的出水口连接。
2.如权利要求1所述的耦合农田的农村生活污水资源化系统，其特征在于，所述户内处理单元包括化粪池，当所述生活排水为厕所排水时，厕所排水经过化粪池无害处理后，收集至输送单元。
3.如权利要求1所述的耦合农田的农村生活污水资源化系统，其特征在于，所述输送单元为污水输送管渠和/或配备污水抽吸的运送工具。
4.如权利要求1所述的耦合农田的农村生活污水资源化系统，其特征在于，所述厌氧池为至少两格的结构，格与格之间设有隔板，在第一格的顶部进水，在第一格和第二格之间的隔板中下部分出水至第二格，形成折流。
5.如权利要求4所述的耦合农田的农村生活污水资源化系统，其特征在于，在第二格及其以上的厌氧池内设有塑料填料；塑料填料的材质为聚烯烃类和聚酰胺类。
6.如权利要求1所述的耦合农田的农村生活污水资源化系统，其特征在于，所述预处理设施还包括人工湿地，人工湿地的进水口与厌氧池或沉淀池的出水口连接，人工湿地的出水口与所述贮存池的进水口连接；人工湿地为潜流湿地，采用半地下式的混凝土结构，表面水力负荷为0.8～1.5m3/(m2·d)。
7.如权利要求6所述的耦合农田的农村生活污水资源化系统，其特征在于，所述潜流湿地以亲水植物为表面绿化物，以砾石为填料，填料层的厚度为0.8～1.0m；亲水植物为美人蕉、再力花和风车草中的一种或两种以上组合物。
8.如权利要求1所述的耦合农田的农村生活污水资源化系统，其特征在于，所述灌溉系统包括滴灌装置和/或抽吸灌溉装置。
9.权利要求1～8任一项所述的耦合农田的农村生活污水资源化系统的利用方法，其特征在于，包括以下步骤：1)户内处理单元收集农户的生活排水后，由输送单元将污水运送至预处理设施；2)经过预处理设施的厌氧池或沉淀处理后，将处理后的水输送至储存设施进行储存；3)储存设施的水送往利用单元；4)储存设施的水部分可用于肥料调配系统，与水溶性肥料进行调配，得到肥水，肥水用于施肥；也可用于灌溉系统，进行灌溉农田和/或果园。
10.如权利要求9所述的耦合农田的农村生活污水资源化系统的利用方法，其特征在于，步骤1)中，所述生活排水包括厕所排水、洗涤排水、洗浴排水和厨房排水；其中，厕所排水经过化粪池无害处理20～30天后，与洗涤排水、洗浴排水和厨房排水一起排出至输送单元。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种耦合农田的农村生活污水资源化系统，能有效对农村生活污水系统进行消纳净化，降低碳排放，实现水资源及污染物的资源化利用；本发明的目的之二在于提供一种耦合农田的农村生活污水资源化系统的利用方法，工艺简单，建设和长期使用成本低廉，净化后的污水可用于施肥和浇灌，达到污水资源化利用治理的目的。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种耦合农田的农村生活污水资源化系统，包括依次连接的户内处理单元、输送单元、储存与预处理单元和利用单元；其中，户内处理单元用于收集农户的生活排水，输送单元用于将户内处理单元的水输送至储存与预处理单元；储存与预处理单元包括预处理设施和储存设施，预处理设施包括厌氧池或沉淀池；储存设施为贮存池，预处理设施的出水口与储存设施的进水口连接，储存设施的出水口与利用单元的进水口连接；利用单元包括肥料调配系统和灌溉系统，肥料调配系统和/或灌溉系统与储存设施的出水口连接。预处理设施与储存设施可分开设置，也可设置为一体。
进一步，所述户内处理单元包括化粪池，当所述生活排水为厕所排水时，厕所排水经过化粪池无害处理后，收集至输送单元。
再进一步，所述输送单元为污水输送管渠和/或配备污水抽吸的运送工具。
进一步，所述厌氧池为至少两格的结构，格与格之间设有隔板，在第一格的顶部进水，在第一格和第二格之间的隔板中下部分出水至第二格，形成折流。
再进一步，在第二格及其以上的厌氧池内设有塑料填料；塑料填料的材质为聚烯烃类和聚酰胺类。
进一步，根据实际的需要选择加设人工湿地，提高水质。所述预处理设施还包括人工湿地，人工湿地的进水口与厌氧池或沉淀池的出水口连接，人工湿地的出水口与所述贮存池的进水口连接；所述人工湿地为潜流湿地，采用半地下式的混凝土结构，表面水力负荷为0.8～1.5m3/(m2·d)，优选为1m3/(m2·d)。
再进一步，所述潜流湿地以亲水植物为表面绿化物，以砾石为填料，填料层的厚度为0.8～1.0m；亲水植物为美人蕉、再力花和风车草中的一种或两种以上组合物。
进一步，所述灌溉系统包括滴灌装置和/或抽吸灌溉装置。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
上述的耦合农田的农村生活污水资源化系统的利用方法，包括以下步骤：
1)户内处理单元收集农户的生活排水后，由输送单元将污水运送至储存与预处理单元的厌氧池；
2)经过预处理设施的厌氧池或沉淀处理后，将处理后的水输送至储存设施进行储存；
3)储存设施的水送往利用单元；
4)储存设施的水部分可用于肥料调配系统，与水溶性肥料进行调配，得到肥水，肥水用于施肥；也可用于灌溉系统，可以直接浇灌也可混合其他水源进行灌溉农田和/或果园。
进一步，步骤1)中，所述生活排水包括厕所排水、洗涤排水、洗浴排水和厨房排水；其中，厕所排水经过化粪池无害处理20～30天后，与洗涤排水、洗浴排水和厨房排水一起排出至输送单元。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的处理农村生活污水系统包括依次连接的户内处理单元、输送单元、储存与预处理单元和利用单元；其中，户内处理单元用于收集农户的生活排水，输送单元用于将户内处理单元的水输送至储存与预处理单元；储存与预处理单元包括预处理设施和储存设施，预处理设施包括厌氧池或沉淀池；储存设施为贮存池；预处理设施可调节污水水量以适用相应作物的需水规律，又可对污水进行进一步预处理，去除污水中悬浮颗粒物、致病微生物、有机污染等污染物，以防止污水资源化利用过程中对作物产生烧苗、板结土壤等不利影响；利用单元包括肥料调配系统和灌溉系统，经过处理后的污水可用作调配肥料进行灌溉，一定程度上可节约施肥量，也可直接对农作物进行灌溉，即有效节约水资源，又可在利用过程对污水进行消纳净化，还可利用污水中有机物、氮磷营养元素，以促进植物生长和改善土壤肥力。利用本发明的系统在治理污水的同时有效降低农田灌溉用水和施肥用量，达到污水资源化利用治理的目的。
(2)本发明的处理农村生活污水系统的利用方法各单项技术成熟、工艺简单、建设和长期使用成本低廉、不少为农村已有的基础设施，可充分结合利用，此方法技能有效的就地就近处理农村生活污水且解决污水乱排乱放带来的人居环境问题，又能实现水资源及污染物的资源化利用，每吨污水可提供30-50g氮元素和3-5g磷元素；一定程度上可节约施肥量。污水经农田资源化利用后得到消纳净化，可使污水因处理而造成碳排放的降低，每利用1吨污水可有效减少约200g碳排放。
(3)本发明的处理农村生活污水系统的利用方法，包括以下步骤：户内处理单元收集农户的生活排水后，由输送单元将污水运送至预处理设施的厌氧池或沉淀池，优选厌氧池，污水中的有机物被厌氧池中的厌氧细菌分解、代谢、消化，使得污水中的有机物含量大幅减少，同时产生沼气；经过预处理后的水送往储存设施进行储存，再由储存设施运送至利用单元；储存设施的水部分可用于肥料调配系统，与水溶性肥料进行调配，得到肥水，肥水用于施肥；也可用于灌溉系统，进行灌溉农田和/或果园，此举既有效节约水资源，又可在利用过程对污水进行消纳净化，还可利用污水中有机物、氮磷营养元素，以促进植物生长和改善土壤肥力。
(4)若预处理设施选用厌氧池，则厌氧池内设有至少两格池，第一格厌氧池用于使污水中悬浮物沉淀，第二格及其以上的厌氧池加设塑料填料，污水与塑料填料混合处理20～30天后，培养出生物膜，进而进一步加强微生物浓度，强化预处理效果。
(5)当村庄规模适中或水质要求较高(如回用于蔬菜种植浇施时)，可结合水质要求在厌氧池的基础上增设人工湿地等生态设施，经过厌氧池或沉淀池处理后的污水输送至人工湿地，利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水进行处理，人工湿地主要起到吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收的作用。
(6)本发明的系统的利用方法可因地制宜针对不同聚居特征进行资源化利用处理，避免采用传统集中收集处理模式带来的管网建设投资过大。该方法可单户应用，也可几户集中应用，也可集中村庄片区统一收集后应用，不受村庄规模限制。
（发明人：林彰文;于振江;王大扬;舒焱;戴同威;温凯茵）
