一种农村生活污水低温运行的处理系统及其处理方法技术方案

本申请公开了一种农村生活污水低温运行的处理系统及其处理方法，包括太阳能集热与发电系统、温控系统、生物处理反应器和大棚保温人工湿地，所述太阳能集热与发电系统包括光伏电池板、充放电控制器、蓄电池、太阳能集热器、换热器、保温水箱，所述温控系统包括温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、温度控制器、开关接触器、辅助加热器Ⅰ、辅助加热器Ⅱ，所述生物处理反应器包括厌氧池、缺氧池、多级跌水生物转盘；所述大棚保温人工湿地包括人工湿地、LED植物生长灯、塑料大棚；本申请结合太阳能和大棚对生物‑人工湿地污水处理进行保温，不仅提高了低温下污水处理效率，同时实现无能耗，并创造经济价值。

【技术实现步骤摘要】
一种农村生活污水低温运行的处理系统及其处理方法
本专利技术属于生活污水处理
，尤其涉及一种农村生活污水低温运行的处理系统及其处理方法。
技术介绍
随着城镇污水处理技术的日臻成熟，我国水环境污染的主要来源已经不是城市生活污水，而是农业污染源，其中农村生活污水也占一部分，因此越来越需要研究适用于处理农村生活的工艺。农村生活污水水质水量变化大，面广且分散。结合农村地域特征及经济发展状况，对比不同处理技术特征可以看出，生物-人工湿地组合工艺适用于农村生活污水的处理，既可以满足污水的排放标准，又可以实现氮磷的资源化利用，产生经济效益。冬季，污水处理工艺处于低温环境且水温较低，此时生物处理工艺中降解污染物的主体——微生物的活性降低。据有关研究表明：温度低于13℃时，微生物处理效果迅速降低；温度低于4℃时，微生物几乎没有处理效果。特别地，当温度低于20℃时，厌氧对污水的COD降解能力呈直线下降。污水对于主要去除氮、磷的人工湿地，低温会影响湿地植物、微生物以及基质的除污能力，出水效果变差。结果导致生物-人工湿地组合工艺不能正常运行，污水的处理效能降低，进而影响周围水环境。现有对提高污水处理工艺低温运行效率采取的措施主要是通过调整工艺运行条件、投加耐寒菌群等。但是耐寒菌群抗冲击能力差，以上措施不能保证污水的处理效果。本专利技术利用太阳产生的热能及发电使污水生物处理特别是厌氧处理处于中高温环境，既节能又保证生物处理稳定运行；采用大棚保温技术强化人工湿地处理效果，并通过安装LED植物生长灯辅助光照种植反季节蔬菜，提高经济价值。
技术实现思路
解决的技术问题：本申请主要是提出一种农村生活污水低温运行的处理系统及其处理方法，解决现有技术中存在冬季温度过低导致农村生活污水处理效率低等技术问题，提供了一种农村生活污水低温运行的处理系统及其处理方法，一方面可以解决污水处理效率问题，另一方面可以节能并提高经济价值。技术方案：一种农村生活污水低温运行的处理系统，所述农村生活污水低温运行的处理系统，包括太阳能集热与发电系统、温控系统、生物处理反应器和大棚保温人工湿地，所述太阳能集热与发电系统包括光伏电池板、充放电控制器、蓄电池、太阳能集热器、换热器和保温水箱；所述温控系统包括温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、温度控制器、开关接触器、辅助加热器Ⅰ和辅助加热器Ⅱ；所述生物处理反应器包括厌氧池、缺氧池和多级跌水生物转盘；所述大棚保温人工湿地包括人工湿地、LED植物生长灯和塑料大棚；所述充放电控制器分别与光伏电池板和蓄电池连接，充放电控制器分别控制光伏电池板供电和蓄电池充放电；所述太阳能集热器、保温水箱、循环水泵和换热器通过管道依次连接构成一个封闭循环水路，换热器安装于厌氧池中；所述辅助加热器Ⅰ铺设在保温水箱底部，辅助加热器Ⅱ铺设在高位水箱底部；所述温度控制器分别与温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、开关接触器连接，开关接触器控制辅助加热器Ⅰ和辅助加热器Ⅱ，温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ分别设在厌氧池出水口和多级跌水生物转盘出口处；所述厌氧池出水口与缺氧池进水口相连，缺氧池出水口经过提升泵与高位水箱进水口相连，高位水箱出水口与多级跌水生物转盘相连，多级跌水生物转盘出水分别与回流泵和人工湿地相连；所述辅助加热器Ⅰ、辅助加热器Ⅱ、提升泵、回流泵和LED植物生长灯都由太阳能集热与发电系统供电，所述LED植物生长灯布设于大棚顶部。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述太阳能集热器为热管式真空集热器，安装时朝向正南方向，与水平面倾斜角为30~40°；蓄电池为备用电源，分别与循环水泵、提升泵、回流泵和LED植物生长灯相连。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述厌氧池内设有厌氧折流板反应器，缺氧池为敞口缺氧池，所述厌氧折流板反应器采用保温材料制作，厌氧折流板反应器与厌氧池之间用横隔板隔出左部空间用于安装换热器；厌氧折流板反应器内装填组合填料和毛毡填料。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述人工湿地采用潜流式人工湿地，人工湿地装填三层填料，从上至下分别为细砾石、陶粒和粗砾石，粒径分别为10-20mm、10-20mm、25-55mm；人工湿地种植水稻或茭白反季节经济作物，人工湿地通过大棚和LED植物生长灯发热进行保温；大棚为可拆卸组合式大棚，由至少2组大棚骨架组成，每组大棚骨架由纵杆、横杆和顶拱杆组成，纵杆、横杆的标准长度分别为0.5m、1m，纵杆、横杆和顶拱杆之间采用多通件连接，大棚骨架上有螺纹，各组骨架之间通过螺钉相连，大棚膜采用聚乙烯防老化膜。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述农村生活污水低温运行的处理系统的处理方法，包括如下步骤：第一步：光伏电池板吸收太阳能，通过充放电控制器为辅助加热器Ⅰ、辅助加热器Ⅱ、温度控制器、循环水泵、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、开关接触器、提升泵、回流泵和LED植物生长灯供电，同时给蓄电池充电，太阳能集热与发电过程中，通过太阳光的直射，太阳能集热器以水为介质吸收太阳热能，热水经过管路流入保温水箱，保温水箱和换热器之间连有循环水泵，经过循环水泵实现水的循环流动，换热器将集热器集中的热量传递到厌氧池中；第二步：污水经过厌氧池中厌氧折流板反应器处理后进入缺氧池处理，缺氧池出水由提升泵提升至高位水箱中，再流经多级跌水生物转盘处理，降解污水中的有机物及氨氮；温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ分别测定温度低于20℃和13℃时，温度控制器控制开关控制器打开辅助加热器Ⅰ和辅助加热器Ⅱ，当温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ分别测定温度高于20℃和13℃时，温度控制器控制开关控制器关闭辅助加热器Ⅰ和辅助加热器Ⅱ；第三步：蓄电池在阴雨天为辅助加热器Ⅰ、辅助加热器Ⅱ、温度控制器、循环水泵、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、开关接触器、提升泵、回流泵和LED植物生长灯供电，经过多级跌水生物转盘处理完的污水回流至缺氧池，回流比控制为100%，其余进入人工湿地；第四步：污水从多级跌水生物转盘流入人工湿地后，塑料大棚对人工湿地内微生物、植物进行保温，打开LED植物生长灯促进植物进行光合作用，LED植物生长灯产生的热量协同塑料大棚对人工湿地进行保温，保证人工湿地的有效运行，使反应过程中微生物降解有机物，同时使湿地植物降解氮、磷。有益效果：本申请所述一种农村生活污水低温运行的处理系统及其处理方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、结合太阳能和大棚对生物-人工湿地污水处理进行保温，保证反应过程中微生物能正常发挥降解有机物的作用，同时使湿地植物处于适宜环境，有利于降解氮、磷。2、本系统结合直接利用太阳热能和利用太阳能转化为电能为分别低温污水反应进行加温和为系统中的用电机械，减少太阳能发电压力，保证污水处理系统的稳定运行；生物处理反应中的好氧处理采用多级跌水充氧，无需外加电力运行也减少了太阳能发电的发电压力，减少光伏电池铺设的费用。3、人工湿地种植反季节经济型植物一方面满足污水处理要求，另一方面创造了经济价值。4、本系统采用的保温方法用于冬季厌氧-缺氧-多级生物转盘-人工湿地处理的分散式农村生活污水出水COD浓度低于50mg/L、TN低于15mg/L、TP浓度低于0.5mg/L，出水可满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）。5、污水处理系统在冬季运行中采用的调整工艺运行条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农村生活污水低温运行的处理系统，其特征在于：包括太阳能集热与发电系统、温控系统、生物处理反应器和大棚保温人工湿地，所述太阳能集热与发电系统包括光伏电池板（9）、充放电控制器（10）、蓄电池（11）、太阳能集热器（1）、换热器（6）和保温水箱（2）；所述温控系统包括温度传感器Ⅰ（4）、温度传感器Ⅱ（8）、温度控制器（21）、开关接触器（22）、辅助加热器Ⅰ（5）和辅助加热器Ⅱ（7）；所述生物处理反应器包括厌氧池（14）、缺氧池（15）和多级跌水生物转盘（18）；所述大棚保温人工湿地包括人工湿地（20）、LED植物生长灯（12）和塑料大棚（13）；所述充放电控制器（10）分别与光伏电池板（9）和蓄电池（11）连接，充放电控制器（10）分别控制光伏电池板（9）供电和蓄电池（11）充放电；所述太阳能集热器（1）、保温水箱（2）、循环水泵（3）和换热器（6）通过管道依次连接构成一个封闭循环水路，换热器（6）安装于厌氧池（14）中；所述辅助加热器Ⅰ（5）铺设在保温水箱（2）底部，辅助加热器Ⅱ（7）铺设在高位水箱（17）底部；所述温度控制器（21）分别与温度传感器Ⅰ（4）、温度传感器Ⅱ（8）、开关接触器（22）连接，开关接触器（22）控制辅助加热器Ⅰ（5）和辅助加热器Ⅱ（7），温度传感器Ⅰ（4）和温度传感器Ⅱ（8）分别设在厌氧池（14）出水口和多级跌水生物转盘（18）出口处；所述厌氧池（14）出水口与缺氧池（15）进水口相连，缺氧池（15）出水口经过提升泵（16）与高位水箱（17）进水口相连，高位水箱（17）出水口与多级跌水生物转盘（18）相连，多级跌水生物转盘（18）出水分别与回流泵（19）和人工湿地（20）相连，所述辅助加热器Ⅰ（5）、辅助加热器Ⅱ（7）、提升泵（16）、回流泵（19）和LED植物生长灯（12）都由太阳能集热与发电系统供电，所述LED植物生长灯（12）布设于大棚（13）顶部。...

【技术特征摘要】
1.一种农村生活污水低温运行的处理系统，其特征在于：包括太阳能集热与发电系统、温控系统、生物处理反应器和大棚保温人工湿地，所述太阳能集热与发电系统包括光伏电池板（9）、充放电控制器（10）、蓄电池（11）、太阳能集热器（1）、换热器（6）和保温水箱（2）；所述温控系统包括温度传感器Ⅰ（4）、温度传感器Ⅱ（8）、温度控制器（21）、开关接触器（22）、辅助加热器Ⅰ（5）和辅助加热器Ⅱ（7）；所述生物处理反应器包括厌氧池（14）、缺氧池（15）和多级跌水生物转盘（18）；所述大棚保温人工湿地包括人工湿地（20）、LED植物生长灯（12）和塑料大棚（13）；所述充放电控制器（10）分别与光伏电池板（9）和蓄电池（11）连接，充放电控制器（10）分别控制光伏电池板（9）供电和蓄电池（11）充放电；所述太阳能集热器（1）、保温水箱（2）、循环水泵（3）和换热器（6）通过管道依次连接构成一个封闭循环水路，换热器（6）安装于厌氧池（14）中；所述辅助加热器Ⅰ（5）铺设在保温水箱（2）底部，辅助加热器Ⅱ（7）铺设在高位水箱（17）底部；所述温度控制器（21）分别与温度传感器Ⅰ（4）、温度传感器Ⅱ（8）、开关接触器（22）连接，开关接触器（22）控制辅助加热器Ⅰ（5）和辅助加热器Ⅱ（7），温度传感器Ⅰ（4）和温度传感器Ⅱ（8）分别设在厌氧池（14）出水口和多级跌水生物转盘（18）出口处；所述厌氧池（14）出水口与缺氧池（15）进水口相连，缺氧池（15）出水口经过提升泵（16）与高位水箱（17）进水口相连，高位水箱（17）出水口与多级跌水生物转盘（18）相连，多级跌水生物转盘（18）出水分别与回流泵（19）和人工湿地（20）相连，所述辅助加热器Ⅰ（5）、辅助加热器Ⅱ（7）、提升泵（16）、回流泵（19）和LED植物生长灯（12）都由太阳能集热与发电系统供电，所述LED植物生长灯（12）布设于大棚（13）顶部。2.根据权利要求1所述的农村生活污水低温运行的处理系统，其特征在于：所述太阳能集热器（1）为热管式真空集热器，安装时朝向正南方向，与水平面倾斜角为30~40°；蓄电池（11）为备用电源，分别与循环水泵（3）、提升泵（16）、回流泵（19）和LED植物生长灯（12）相连。3.根据权利要求1所述的农村生活污水低温运行的处理系统，其特征在于：所述厌氧池（14）内设有厌氧折流板反应器，缺氧池（15）为敞口缺氧池，所述厌氧折流板反应器采用保温材料制作，厌氧折流板反应器与厌氧池（14）之间用横隔板隔出左部空间用于安装换热器（6）；厌氧折流板反应器内装填组合填料和毛毡填料。4.根据权利要求1所述的农村生活污水低温运行的处理系统，其特征在于：所述人工湿地（20）采用潜流式人工湿地，人工湿地（20）装填三层填料，从上至下分别为细砾石、陶粒和粗...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕锡武，冯静娴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32