公布日：2024.01.09
申請日：2023.08.28
分類號：C02F9/00(2023.01)I;A01C23/00(2006.01)I;A01G25/00(2006.01)I;G01W1/02(2006.01)I;G01N33/18(2006.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F3/12(2023.01)N;
C02F3/32(2023.01)N;C02F3/34(2023.01)N;C02F1/28(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/04(2023.01)N;C02F1/42(2023.01)N;C02F101/30(2006.01)N;
C02F1/32(2023.01)N;C02F1/50(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)及處理方法，屬于農(nóng)村污水治理技術(shù)領(lǐng)域。一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，包括預(yù)處理模塊、生物處理模塊、后處理模塊、循環(huán)利用模塊和檢測與控制模塊。本發(fā)明中，設(shè)置有氣象探測，在污水凈化排放前利用氣象探測檢測風(fēng)向、風(fēng)速以及進(jìn)行降雨，讓污水處理排放工作人員靈活判斷排水時間和排放量，從而有效利用凈化消毒處理后的水體，節(jié)約水資源，且通過循環(huán)利用模塊包括，農(nóng)田灌溉、農(nóng)田施肥、工業(yè)用水以及實(shí)驗(yàn)農(nóng)田，使得經(jīng)過后處理模塊凈化的水體上實(shí)現(xiàn)多種循環(huán)利用，此外利用水體監(jiān)測對水體全方面檢測，有效確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)并無污染，并記錄確定水體各數(shù)值，適合用于實(shí)驗(yàn)農(nóng)田的開發(fā)作物實(shí)驗(yàn)，且不會影響正常農(nóng)田種植。
權(quán)利要求書
1.一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，包括預(yù)處理模塊、生物處理模塊、后處理模塊、循環(huán)利用模塊和檢測與控制模塊，其特征在于：所述預(yù)處理模塊通過在沉淀池上添加格柵設(shè)備，對污水進(jìn)行初步過濾和固液分離，所述生物處理模塊會對預(yù)處理的污水進(jìn)行有機(jī)物的降解，并利用所述固液分離將殘余的固體顆粒從水體中分離出來，經(jīng)過所述固液分離沉淀分離后的水體在所述后處理模塊中做進(jìn)一步凈化處理，所述后處理模塊凈化后的水體在所述循環(huán)利用模塊中設(shè)置有不同用途，包括農(nóng)田灌溉、農(nóng)田施肥、工業(yè)用水以及實(shí)驗(yàn)農(nóng)田用水，且所述循環(huán)利用模塊結(jié)合所述檢測與控制模塊控制排水時間和排水量，所述檢測與控制模塊包括氣象探測、水體監(jiān)測和處理控制中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述預(yù)處理模塊包括格柵過濾和固液分離，所述格柵過濾設(shè)置在沉淀池的進(jìn)水口位置，所述沉淀池建造設(shè)置在所述生物處理模塊前，所述固液分離設(shè)置有均質(zhì)化裝置，且所述均質(zhì)化裝置基于基礎(chǔ)能源的基礎(chǔ)上利用風(fēng)能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述生物處理模塊包括活性污泥池子模塊、固定膜生物反應(yīng)器子模塊、人工濕地子模塊和生物濾池子模塊，所述活性污泥池子模塊設(shè)置有懸浮的活性污泥，所述固定膜生物反應(yīng)器子模塊設(shè)置有固定的生物膜，所述人工濕地子模塊種植培養(yǎng)濕地植物和微生物，所述生物濾池子模塊設(shè)置有微生物的附著介質(zhì)，包括沙子和礫石。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述后處理模塊包括吸附過程、高級氧化、降鹽、重金屬去除、消毒、pH值調(diào)節(jié)和氣體移除，所述吸附過程設(shè)置有多種吸附劑，包括活性炭和氧化鋁，所述高級氧化采用過氧化氫這類強(qiáng)氧化劑分解和降解難以降解的有機(jī)物，所述降鹽設(shè)置有蒸發(fā)方式和逆滲透方式，針對污水中的重金屬污染，所述重金屬去除采用離子交換去除這些有害物質(zhì)，且在所述后處理模塊中需要對水體進(jìn)行所述消毒處理，所述消毒包括使用紫外線照射、使用氯消毒以及使用臭氧氧化，所述pH值調(diào)節(jié)采用酸堿中和方法處理水體中出現(xiàn)不適宜pH值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述循環(huán)利用模塊包括農(nóng)田灌溉、農(nóng)田施肥、工業(yè)用水以及實(shí)驗(yàn)農(nóng)田，所述農(nóng)田灌溉用于將凈化消毒處理后的水體引流排放至附近農(nóng)田，所述農(nóng)田施肥基于所述農(nóng)田灌溉將施肥液引流至附近農(nóng)田，所述工業(yè)用水用于將凈化消毒處理后的水輸送至加工工廠作為冷卻系統(tǒng)用水以及生產(chǎn)過程中的水源，存在科研實(shí)驗(yàn)的地區(qū)將經(jīng)過所述水體檢測的水引流排放至所述實(shí)驗(yàn)農(nóng)田進(jìn)行農(nóng)業(yè)研究以及試驗(yàn)田種植。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述氣象探測設(shè)置有溫度傳感器、相對濕度傳感器、降雨傳感器以及風(fēng)速和風(fēng)向傳感器，所述溫度傳感器用于測量空氣溫度，所述相對濕度傳感器測量空氣中的濕度，所述降雨傳感器用于檢測降雨量，預(yù)測降雨事件對系統(tǒng)運(yùn)行的影響，包括排水量的增加和排水時間調(diào)整，所述風(fēng)速和風(fēng)向傳感器用于測量風(fēng)的速度和方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述水體監(jiān)測設(shè)置有pH傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器、氨氮磷傳感器和微生物監(jiān)測，所述pH傳感器測量水體的酸堿度，判斷水體的酸堿性情況，利用所述溶解氧傳感器測量水中的溶解氧含量，利用所述濁度傳感器測量水體的渾濁度，所述氨氮磷傳感器監(jiān)測水體中氮和磷的含量，從而了解污染物的去除情況，且所述微生物監(jiān)測檢測水體中的微生物數(shù)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述處理控制中心設(shè)置有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析和處理算法、自動控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控和報警，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集來自氣象探測和水體監(jiān)測的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)分析和處理算法分析數(shù)據(jù)，檢測異常情況，并根據(jù)預(yù)設(shè)條件制定處理策略，所述自動控制系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，自動調(diào)整系統(tǒng)操作參數(shù)，如排水時間和攪拌強(qiáng)度，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控和報警設(shè)置有監(jiān)控攝像頭和報警裝置。
9.一種農(nóng)村污水處理方法，涉及權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：S1、污水預(yù)處理：污水首先通過格柵物理設(shè)施進(jìn)行初步過濾，去除較大的懸浮物和固體顆粒；S2、沉淀：排出的污水進(jìn)入沉淀池，讓其中的懸浮物和重質(zhì)顆粒沉淀到污泥底部，從而進(jìn)一步凈化水質(zhì)；S3、人工濕地：沉淀后的水進(jìn)入人工濕地區(qū)域，人工濕地分為不同的植被帶，每一帶有特定的濕地植物，這些植物不僅能夠吸收營養(yǎng)物質(zhì)，還能夠通過其根系和周圍的微生物將污水中的有機(jī)物質(zhì)分解為無害的物質(zhì)；S4、生物降解：通過種植的濕地植物的根系提供一個適宜的生境，促進(jìn)了微生物的生長和活動，并有效降解有機(jī)廢物，將其分解為較簡單的化合物；S5、生物濾池：水流經(jīng)過濕地植物的根系后，利用生物濾池中添加的沙子和礫石，進(jìn)一步過濾和處理水流；S6、消毒：在經(jīng)過上述處理步驟后，水質(zhì)已經(jīng)得到顯著改善，但為了確保水的安全性，需要利用紫外線照射消毒；S7、水體凈化：通過后處理模塊進(jìn)一步提升處理后的水質(zhì)，使水能夠達(dá)到適合排放或可重復(fù)利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；S8、水體監(jiān)測：利用水體監(jiān)測對水體全方面的檢測有效確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)無污染，且對于測量后的水體各個參數(shù)進(jìn)行記錄；S9、實(shí)驗(yàn)農(nóng)田試用：將記錄好的水體引入實(shí)驗(yàn)農(nóng)田，并在實(shí)驗(yàn)農(nóng)田中栽培實(shí)驗(yàn)用的科研作物，并觀察記錄做種生長，結(jié)合記錄的水體各個數(shù)值得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題：而目前的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)中經(jīng)過凈化消毒的水體，大多是定點(diǎn)定量的排放至附近農(nóng)田、工廠和用戶家中，但是有時候在下雨季節(jié)，尤其是突發(fā)的暴雨，在暴雨之前給農(nóng)田排放水源的話，對于即將面對降雨灌溉的農(nóng)田來說是沒必要的，反而造成水資源的浪費(fèi)，介于此，應(yīng)當(dāng)對現(xiàn)有的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)做進(jìn)一步的優(yōu)化，以適應(yīng)天氣變化帶來的影響。
一種農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，包括預(yù)處理模塊、生物處理模塊、后處理模塊、循環(huán)利用模塊和檢測與控制模塊，所述預(yù)處理模塊通過在沉淀池上添加格柵設(shè)備，對污水進(jìn)行初步過濾和固液分離，所述生物處理模塊會對預(yù)處理的污水進(jìn)行有機(jī)物的降解，并利用所述固液分離將殘余的固體顆粒從水體中分離出來，經(jīng)過所述固液分離沉淀分離后的水體在所述后處理模塊中做進(jìn)一步凈化處理，所述后處理模塊凈化后的水體在所述循環(huán)利用模塊中設(shè)置有不同用途，包括農(nóng)田灌溉、農(nóng)田施肥、工業(yè)用水以及實(shí)驗(yàn)農(nóng)田用水，且所述循環(huán)利用模塊結(jié)合所述檢測與控制模塊控制排水時間和排水量，所述檢測與控制模塊包括氣象探測、水體監(jiān)測和處理控制中心。
優(yōu)選地，所述預(yù)處理模塊包括格柵過濾和固液分離，所述格柵過濾設(shè)置在沉淀池的進(jìn)水口位置，所述沉淀池建造設(shè)置在所述生物處理模塊前，所述固液分離設(shè)置有均質(zhì)化裝置，且所述均質(zhì)化裝置基于基礎(chǔ)能源的基礎(chǔ)上利用風(fēng)能，在均質(zhì)化裝置中結(jié)合風(fēng)能利用不僅能夠?qū)崿F(xiàn)能源轉(zhuǎn)換，減少不可再生能源損耗，同時利用風(fēng)能攪拌污水，將固體均勻分散，避免堆積或聚集。
優(yōu)選地，所述生物處理模塊包括活性污泥池子模塊、固定膜生物反應(yīng)器子模塊、人工濕地子模塊和生物濾池子模塊，所述活性污泥池子模塊設(shè)置有懸浮的活性污泥，所述固定膜生物反應(yīng)器子模塊設(shè)置有固定的生物膜，所述人工濕地子模塊種植培養(yǎng)濕地植物和微生物，所述生物濾池子模塊設(shè)置有微生物的附著介質(zhì)，包括沙子和礫石，生物處理模塊是污水處理的核心部分，主要通過微生物將有機(jī)物質(zhì)分解為較簡單的物質(zhì)，從而減少處理水體中有害污染物的含量，有效促進(jìn)水質(zhì)的凈化處理。
優(yōu)選地，所述后處理模塊包括吸附過程、高級氧化、降鹽、重金屬去除、消毒、pH值調(diào)節(jié)和氣體移除，所述吸附過程設(shè)置有多種吸附劑，包括活性炭和氧化鋁，所述高級氧化采用過氧化氫這類強(qiáng)氧化劑分解和降解難以降解的有機(jī)物，所述降鹽設(shè)置有蒸發(fā)方式和逆滲透方式，針對污水中的重金屬污染，所述重金屬去除采用離子交換去除這些有害物質(zhì)，且在所述后處理模塊中需要對水體進(jìn)行所述消毒處理，所述消毒包括使用紫外線照射、使用氯消毒以及使用臭氧氧化，所述pH值調(diào)節(jié)采用酸堿中和方法處理水體中出現(xiàn)不適宜pH值，通過后處理模塊進(jìn)一步提升處理后的水質(zhì)，使水能夠達(dá)到適合排放或可重復(fù)利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，以確保對環(huán)境和人類健康的影響最小化。
優(yōu)選地，所述循環(huán)利用模塊包括農(nóng)田灌溉、農(nóng)田施肥、工業(yè)用水以及實(shí)驗(yàn)農(nóng)田，所述農(nóng)田灌溉用于將凈化消毒處理后的水體引流排放至附近農(nóng)田，所述農(nóng)田施肥基于所述農(nóng)田灌溉將施肥液引流至附近農(nóng)田，所述工業(yè)用水用于將凈化消毒處理后的水輸送至加工工廠作為冷卻系統(tǒng)用水以及生產(chǎn)過程中的水源，存在科研實(shí)驗(yàn)的地區(qū)將經(jīng)過所述水體檢測的水引流排放至所述實(shí)驗(yàn)農(nóng)田進(jìn)行農(nóng)業(yè)研究以及試驗(yàn)田種植，通過述循環(huán)利用模塊使得經(jīng)過后處理模塊凈化的水體上實(shí)現(xiàn)多種循環(huán)利用用途。
優(yōu)選地，所述氣象探測設(shè)置有溫度傳感器、相對濕度傳感器、降雨傳感器以及風(fēng)速和風(fēng)向傳感器，所述溫度傳感器用于測量空氣溫度，所述相對濕度傳感器測量空氣中的濕度，所述降雨傳感器用于檢測降雨量，預(yù)測降雨事件對系統(tǒng)運(yùn)行的影響，包括排水量的增加和排水時間調(diào)整，所述風(fēng)速和風(fēng)向傳感器用于測量風(fēng)的速度和方向，通過氣象探測出的降雨時間以及預(yù)測的降水量，可以讓污水處理排放工作人員靈活判斷排水時間和排放量，從而有效利用凈化消毒處理后的水體，節(jié)約水資源。
優(yōu)選地，所述水體監(jiān)測設(shè)置有pH傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器、氨氮磷傳感器和微生物監(jiān)測，所述pH傳感器測量水體的酸堿度，判斷水體的酸堿性情況，利用所述溶解氧傳感器測量水中的溶解氧含量，利用所述濁度傳感器測量水體的渾濁度，所述氨氮磷傳感器監(jiān)測水體中氮和磷的含量，從而了解污染物的去除情況，且所述微生物監(jiān)測檢測水體中的微生物數(shù)量，利用水體監(jiān)測對水體全方面的檢測有效確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)并無污染，且經(jīng)過水體檢測的水體其中各元素含量都是確定的，適合用于實(shí)驗(yàn)農(nóng)田的開發(fā)作物實(shí)驗(yàn)，不會影響正常農(nóng)田種植。
優(yōu)選地，所述處理控制中心設(shè)置有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析和處理算法、自動控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控和報警，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集來自氣象探測和水體監(jiān)測的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)分析和處理算法分析數(shù)據(jù)，檢測異常情況，并根據(jù)預(yù)設(shè)條件制定處理策略，所述自動控制系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，自動調(diào)整系統(tǒng)操作參數(shù)，如排水時間和攪拌強(qiáng)度，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控和報警設(shè)置有監(jiān)控攝像頭和報警裝置。
優(yōu)選地，一種農(nóng)村污水處理方法，包括以下步驟：
S1、污水預(yù)處理：污水首先通過格柵物理設(shè)施進(jìn)行初步過濾，去除較大的懸浮物和固體顆粒；
S2、沉淀：排出的污水進(jìn)入沉淀池，讓其中的懸浮物和重質(zhì)顆粒沉淀到污泥底部，從而進(jìn)一步凈化水質(zhì)；
S3、人工濕地：沉淀后的水進(jìn)入人工濕地區(qū)域，人工濕地分為不同的植被帶，每一帶有特定的濕地植物，這些植物不僅能夠吸收營養(yǎng)物質(zhì)，還能夠通過其根系和周圍的微生物將污水中的有機(jī)物質(zhì)分解為無害的物質(zhì)；
S4、生物降解：通過種植的濕地植物的根系提供一個適宜的生境，促進(jìn)了微生物的生長和活動，并有效降解有機(jī)廢物，將其分解為較簡單的化合物；
S5、生物濾池：水流經(jīng)過濕地植物的根系后，利用生物濾池中添加的沙子和礫石，進(jìn)一步過濾和處理水流；
S6、消毒：在經(jīng)過上述處理步驟后，水質(zhì)已經(jīng)得到顯著改善，但為了確保水的安全性，需要利用紫外線照射消毒；
S7、水體凈化：通過后處理模塊進(jìn)一步提升處理后的水質(zhì)，使水能夠達(dá)到適合排放或可重復(fù)利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；
S8、水體監(jiān)測：利用水體監(jiān)測對水體全方面的檢測有效確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)無污染，且對于測量后的水體各個參數(shù)進(jìn)行記錄；
S9、實(shí)驗(yàn)農(nóng)田試用：將記錄好的水體引入實(shí)驗(yàn)農(nóng)田，并在實(shí)驗(yàn)農(nóng)田中栽培實(shí)驗(yàn)用的科研作物，并觀察記錄做種生長，結(jié)合記錄的水體各個數(shù)值得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
(1)本發(fā)明中，設(shè)置有氣象探測，在污水凈化排放前利用氣象探測檢測風(fēng)向、風(fēng)速以及進(jìn)行降雨，讓污水處理排放工作人員靈活判斷排水時間和排放量，從而有效利用凈化消毒處理后的水體，節(jié)約水資源。
(2)本發(fā)明中，利用水體監(jiān)測對水體全方面檢測，有效確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)并無污染，且經(jīng)過水體檢測的水體其中各元素含量都是確定的，適合用于實(shí)驗(yàn)農(nóng)田的開發(fā)作物實(shí)驗(yàn)，不會影響正常農(nóng)田種植。
(3)本發(fā)明中，通過循環(huán)利用模塊包括，農(nóng)田灌溉、農(nóng)田施肥、工業(yè)用水以及實(shí)驗(yàn)農(nóng)田，使得經(jīng)過后處理模塊凈化的水體上實(shí)現(xiàn)多種循環(huán)利用，最大化利用處理后的水資源。
（發(fā)明人：任松潔;郭葉玲）
