一种用于北方农村地区的粪水浓缩储存设备与处理方法与流程

1.本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种用于北方农村地区的粪水浓缩储存设备与处理方法。


背景技术：

2.随着我国农村厕所革命和振兴乡村计划的实施，要求对农村“源头”产生的厕所粪水进行净化达标处理；目前，我国主要推行三格式化粪池处理农户家庭厕所的粪水，水中未被分解的有机物还大量存在，厕改排放的水质达不到国家的相关标准。现有的预制化粪池由于只具有三级处理池，因此并不能保证最后一级清水池流出的处理后水，无法达去除取有机杂物的效果，出水也无法进行资源化利用。
3.中国发明专利cn111573959a提出一种厕所粪水或/和生活废水净化达标处理的改型化粪池，包括：化粪池，污泥与水分离的填料层，曝气盘，风机，时间控制器，水杀菌消毒器和操作控制箱；
4.中国发明专利cn112479520a提出一种环保型化粪池，主要由化粪池，太阳能发电设备，曝气泵，消毒器和污泥沉淀桶组成，是对现有的三格式化粪池进行改进而成；该发明声称厕所粪便处理后，排放的水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb 18918
‑
2002)一级a标准。
5.中国发明专利cn109160679a则提出一种规模禽场污水处理循环利用系统，禽舍依次与污水收集池、微滤机、三级污水处理池、好氧池、生态湿地及消毒回用系统连接；污水收集池用于收集禽场排出的全部污水，污水经污水沟收集后进入污水收集池；微滤机用于处理来自污水收集池的污水，获得粪渣和一次处理水；三级污水处理池用于处理来自微滤机的一次处理水，获得二次处理水；好氧池用于处理来自三级污水处理池的二次处理水，进行氧化处理，获得三次处理水；生态湿地用于处理来自氧化池的三次处理水，对其进行生物净化，获得四次处理水；消毒回用系统用于处理四次处理水，获得净水。该发明声称实现了规模禽场污染物的“零排放”。
6.然而，在我国北方地区，尤其是农村地区，部分北方农村地区无污水处理设施，需要定期有车去抽取化粪池里面的粪污进行集中处置。所抽取的粪污浓度往往特别低，导致运输效率不高，运营成本较高；前述现有技术提及的处理方案在用于北方农村时，存在能耗较高、无法适用、处理效率较低等问题。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本发明提出一种用于北方农村地区的粪水浓缩储存设备与处理方法。
8.首先需要着重指出的是，本发明的技术方案是发明人专门针对北方农村的污水尤其是粪水产生环境、以及北方的气候和地理环境来设计的。现有技术提及的各种相关技术方案，虽然也存在类似的粪水浓缩处理，但是大部分都是针对南方地区，存在能耗较高、结
构复杂的问题，无法直接或者间接移植到北方地区应用；即使移植使用，也没有充分考虑到北方农村的环境特点，不能够节能降耗，无法满足绿色环境、人文环境的要求。这一点，是本发明的技术方案的起点之一，也是本发明的技术方案中诸多关键技术手段的改进构思。
9.在本发明的第一个方面，提供一种用于北方农村地区的粪水浓缩储存设备，所述设备包括设备本体和设备顶板；所述设备本体设置进粪口和出水口，
10.在所述进粪口和所述出水口之间，设置多个隔板，所述隔板将所述设备本体的内部空间划分为多个子空间；
11.所述多个子空间包括第一沉淀发酵池、第二过滤池、第三澄清池以及第四蒸馏池；
12.所述设备顶板为单向钢化玻璃盖板，所述单向钢化玻璃盖板覆盖所述多个子空间；
13.并且，所述单向钢化玻璃盖板覆盖所述多个子空间的覆盖高度，沿所述第一沉淀发酵池、第二过滤池、第三澄清池以及第四蒸馏池依次降低；
14.同时，所述单向钢化玻璃盖板与所述多个隔板之间均存在空隙，通过所述空隙，所述第一沉淀发酵池、第二过滤池、第三澄清池以及第四蒸馏池所在的子空间连通。
15.所述第一沉淀发酵池、第二过滤池、第三澄清池的底部均设置素砼回填坡度层；
16.所述设备本体放置于复合垫层上；所述复合垫层包括两层，从上到下分别为素砼垫层和砂石垫层。
17.所述设备顶板配置有太阳能储能装置，在所述设备顶板覆盖所述第一沉淀发酵池的区域设置排气孔；
18.所述排气孔连接微型监测仪，所述微型监测仪用于监测所述排气孔排出的气体的成分和浓度；
19.在所述设备顶板覆盖所述第四蒸馏池的区域设置水位仪，通过设备顶板覆盖第四蒸馏池的区域设置的水位仪检测所述所述第四蒸馏池的水位。
20.通过第一隔板和第三隔板的晃动，动态的微调改变各个子空间的占有体积；
21.不过，在整体上，即使在微调过程中，所述第一沉淀发酵池所在的子空间的体积大于所述第二过滤池所在的子空间的体积；所述第三澄清池所在的子空间的体积不小于所述第四蒸馏池所在的子空间的体积。
22.基于第一个方面的所述设备，在本发明的第二个方面，提出第一种粪水浓缩处理方法，所述方法包括如下步骤s1
‑
s3：
23.s1：待处理粪水从进粪口进入第一沉淀发酵池后，依次通过第二过滤池、第三澄清池以及第四蒸馏池；
24.s2：按照第一预设周期，通过与覆盖第一沉淀发酵池区域的设备顶板设置的排气孔连接的微型监测仪监测排气孔排出的气体的成分和浓度；
25.s3：判断所述气体的成分和浓度是否满足第一预定条件；
26.如果是，则控制位于第一沉淀发酵池和第二过滤池之间的第一隔板在第二过滤池底部设置的素砼回填坡度层靠近坡顶的第一预定范围内晃动；
27.否则，返回步骤s1。
28.基于第一个方面的所述设备，在本发明的第三个方面，提出第二种粪水浓缩处理方法，所述方法包括如下步骤s1、s4、s5：
29.s1：待处理粪水从进粪口进入第一沉淀发酵池后，依次通过第二过滤池、第三澄清池以及第四蒸馏池；
30.s4：按照第二预设周期，通过设备顶板覆盖第四蒸馏池的区域设置的水位仪检测所述所述第四蒸馏池的水位；
31.s5：判断所述水位是否满足第二预定条件；
32.如果是，则控制位于第三澄清池和第四蒸馏池之间的第二隔板在所述第三澄清池底部设置的素砼回填坡度层靠近坡底的第二预定范围内晃动；
33.否则，返回步骤s1。
34.基于第一个方面的所述设备，在本发明的第四个方面，可将前述第一种粪水浓缩处理方法和第二种粪水浓缩处理方法进行组合，从而实现为第三种粪水浓缩处理方法如下：
35.s1：待处理粪水从进粪口进入第一沉淀发酵池后，依次通过第二过滤池、第三澄清池以及第四蒸馏池；
36.s2：按照第一预设周期，通过与覆盖第一沉淀发酵池区域的设备顶板设置的排气孔连接的微型监测仪监测排气孔排出的气体的成分和浓度；
37.s3：判断所述气体的成分和浓度是否满足第一预定条件；
38.如果是，则控制位于第一沉淀发酵池和第二过滤池之间的第一隔板在第二过滤池底部设置的素砼回填坡度层靠近坡顶的第一预定范围内晃动，进入步骤s4；
39.否则，返回步骤s1；
40.s4：按照第二预设周期，通过设备顶板覆盖第四蒸馏池的区域设置的水位仪检测所述所述第四蒸馏池的水位；
41.s5：判断所述水位是否满足第二预定条件；
42.如果是，则控制位于第三澄清池和第四蒸馏池之间的第二隔板在所述第三澄清池底部设置的素砼回填坡度层靠近坡底的第二预定范围内晃动；
43.否则，返回步骤s1。
44.当然，所述组合还可以是并行组合或者先后组合，即所述步骤s2
‑
s3与所述步骤s4
‑
s5并行执行；
45.和/或，所述步骤s2
‑
s3在所述步骤s4
‑
s5之前执行；
46.和/或，所述步骤s2
‑
s3在所述步骤s4
‑
s5之后执行。
47.例如，可在所述步骤s1之后，所述方法包括：
48.s4：按照第二预设周期，通过设备顶板覆盖第四蒸馏池的区域设置的水位仪检测所述所述第四蒸馏池的水位；
49.s5：判断所述水位是否满足第二预定条件；
50.如果是，则控制位于第三澄清池和第四蒸馏池之间的第二隔板在所述第三澄清池底部设置的素砼回填坡度层靠近坡底的第二预定范围内晃动；
51.否则，返回步骤s1。
52.在上述多个方面的方法技术方案中，所述第一预设条件和第二预设条件可根据实际的粪水处理标准需要、所述子空间的实际大小等因素确定。
53.再次指出的是，本发明所述方法也是专门应用于北方农村地区的粪水浓缩处理；
所述第二预设周期大于第一预设周期。
54.最后，本发明提用于北方农村地区的粪水浓缩处理方法，基于所述的一种用于北方农村地区的粪水浓缩储存设备实现。
55.本发明的技术方案，充分考虑到北方农村的粪水产生环境、以及北方的气候和地理环境来进行针对性的设计。
56.具体来说，本发明在三级化粪池的基础上多设一个蒸馏池，将化粪池里农污通过太阳光(上面设置单向钢化玻璃盖板)蒸馏到蒸馏池里。不仅可以浓缩农村污水，而且可以将整理出的水进行资源化利用。该方案充分利用了北方地区光照条件较好的特点，同时针对了部分北方农村地区无污水处理设施，需要定期有车去抽取化粪池里面的粪污进行集中处置。所抽取的粪污浓度往往特别低的问题。
57.本发明通过太阳光将三级化粪池内粪污进行浓缩，有助于提高粪污的运输效率，降低运营成本；同时，本发明通过在三级化粪池内设置可晃动的隔板，通过太阳能控制隔板的晃动，使得整个三级化粪池内的子空间环境按照预设周期或者预设条件产生轻微晃动，改变了现有技术始终静态的缺陷，能够更好进行粪水处理，提高了粪水收集、沉积、过滤以及进化的效率。
58.本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。
附图说明
59.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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
60.图1是本发明一个实施例的一种用于北方农村地区的粪水浓缩储存设备的整体外观示意图
61.图2是本发明一个实施例的一种用于北方农村地区的粪水浓缩储存设备的部分内部结构示意图
62.图3是图1或图2所述粪水浓缩储存设备的隔板晃动示意图
63.图4是图1或图2所述粪水浓缩储存设备的实际安装场景示意图
64.图5是图4所述粪水浓缩储存设备的正面俯视示意图
65.图6是本发明一个实施例的一种粪水浓缩处理方法的流程图
66.图7是本发明另一个实施例的一种粪水浓缩处理方法的流程图
67.图8是本发明优选实施例的一种粪水浓缩处理方法的流程图
具体实施方式
68.下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。
69.在介绍本发明的技术方案之前，先介绍一下本领域常见的三级化粪池的原理和构造。
70.在通常情况下，三级化粪池是化粪池的一种。由一级池中部通过管道上弯转入下一级池中进行二次净化，再由二次净化后的粪水再导入下一级再次净化，这样经过三次浄
化后就己全部化尽为水，方可流入下水道引至污水处理厂，最后流入江河。
71.工作原理：新鲜粪便由进粪口进入第一池，池内粪便开始发酵分解、因比重不同粪液可自然分为三层，上层为糊状粪皮，下层为块状或颗状粪渣，中层为比较澄清的粪液。在上层粪皮和下层粪渣中含细菌和寄生虫卵最多，中层含虫卵最少，初步发酵的中层粪液经过粪管溢流至第二池，而将大部分未经充分发酵的粪皮和粪渣阻留在第一池内继续发酵。流入第二池的粪液进一步发酵分解，虫卵继续下沉，病原体逐渐死亡，粪液得到进一步无害化，产生的粪皮和粪厚度比第一池显著减少。流入第三池的粪液一般已经腐熟，其中病菌和寄生虫卵已基本杀灭。第三池功能主要起储存已基本无害化的粪液作用。
72.三级池用砖砌水泥粉壁面或水泥现浇，预制均可，以
″
目
″
字形为主要类型，若受地形限制，
″
品
″
字形、
″
丁
″
字型摆都也可。容积达到贮粪2个月为宜。三级池有效深度应不少于1m，1至3级容积比例一般为2∶1∶3。
73.通常来说，现有技术提及的三级化粪池都是静态的环境，无法调节内部空间大小，整个化粪处理过程都是缓慢的静态降解过程，降解效率极低，最后流出的水质一般较低，仅勉强符合排放标准，无法进行资源化利用。
74.尤其在我国北方农村地区，部分北方农村地区无污水处理设施，需要定期有车去抽取化粪池里面的粪污进行集中处置。所抽取的粪污浓度往往特别低，导致运输效率不高，运营成本较高。
75.基于此，开始介绍本发明的技术方案的各个实施例。
76.参见图1，是本发明一个实施例的一种用于北方农村地区的粪水浓缩储存设备的整体外观示意图。
77.在图1中，示出一种用于北方农村地区的粪水浓缩储存设备，所述设备包括设备本体1和设备顶板2；所述设备本体1设置进粪口11和出水口12，
78.在所述进粪口11和所述出水口12之间，设置多个隔板13、14、15，所述隔板13、14、15将所述设备本体1的内部空间划分为多个子空间16、17、18；
79.所述多个子空间包括第一沉淀发酵池16、第二过滤池17、第三澄清池18以及第四蒸馏池19；
80.所述设备顶板2为单向钢化玻璃盖板，所述单向钢化玻璃盖板覆盖所述多个子空间16、17、18；
81.玻璃盖板设置为单向钢化玻璃盖板，该玻璃盖板不仅可以起到透过太阳光功能，还可以起到遮挡作用(遮挡外面看化粪池内部视线)。
82.并且，所述单向钢化玻璃盖板覆盖所述多个子空间16、17、18的覆盖高度，沿所述第一沉淀发酵池16、第二过滤池17、第三澄清池18以及第四蒸馏池19依次降低；
83.同时，所述单向钢化玻璃盖板与所述多个隔板13、14、15之间均存在空隙131、141、151，通过所述空隙131、141、151，所述第一沉淀发酵池16、第二过滤池17、第三澄清池18以及第四蒸馏池19所在的子空间连通。
84.为了改变现有技术的三级化粪池的静态环境导致处理效率较低的问题，在本发明的技术方案中，第一隔板13和第三隔板15在预定范围内可以晃动，所述晃动为轻微晃动。
85.发明人发现，在长期的静态(几乎)密闭环境中，定期的轻微晃动和子空间的大小改变，可以扰动整个处理流程，从而改变处理效率，合适的晃动位置布置，则可以加速处理
效率。
86.为此，本发明从多个方面进行了进一步的改进。
87.在图1基础上，进一步参见图2。
88.所述第一沉淀发酵池16、第二过滤池17、第三澄清池18的底部均设置素砼回填坡度层161、171、181；
89.所述素砼回填坡度层161、171、181的第一坡度160小于所述设备顶板2相对于水平面的第二坡度20。
90.所述设备顶板2配置有太阳能储能装置21；
91.在一个方面，位于所述第一沉淀发酵池16和第二过滤池17之间的第一隔板13在所述第二过滤池17底部设置的素砼回填坡度层171靠近坡顶的第一预定范围162内可晃动；
92.在所述设备顶板2覆盖所述第一沉淀发酵池16的区域设置排气孔22；
93.所述排气孔22连接微型监测仪23，所述微型监测仪23用于监测所述排气孔22排出的气体的成分和浓度；
94.通过所述太阳能储能装置21为所述微型监测仪23供电，并基于所述微型监测仪23的监测结果，控制所述第一隔板13在所述第一预定范围162内晃动。
95.在另一个方面，位于所述第三澄清池18和第四蒸馏池19之间的第三隔板15在所述第三澄清池18底部设置的素砼回填坡度层靠近坡底的第二预定范围182内可晃动；
96.在所述设备顶板2覆盖所述第四蒸馏池19的区域设置水位仪191；
97.通过所述水位仪191的水位测量结果，控制所述第三隔板15在所述第二预定范围182内晃动。
98.所述晃动的示意图可以参见图3。
99.使用太阳能控制隔板的晃动，使得整个三级化粪池内的子空间环境按照预设周期或者预设条件产生轻微晃动，改变了现有技术始终静态的缺陷，能够更好进行粪水处理，提高了粪水收集、沉积、过滤以及进化的效率；同时，由于所述晃动仅仅是轻微晃动，不需要太多的能量，因此，利用外置太能能能量即可实现，进一步实现了节能降耗的效果。
100.需要注意的是，所述晃动需要在满足预设周期或者预设条件时才执行，因此，实际执行过程的频次也不会很高，鉴于北方农村的良好光照条件，所述设计利用太阳能能量已经足够，这一点也被实际应用场景所证实。
101.在上述实施例中，所述设备本体1放置于复合垫层3上；所述复合垫层3包括两层，从上到下分别为素砼垫层31和砂石垫层32。
102.图4是图1或图2所述粪水浓缩储存设备的实际安装场景示意图。
103.参见图4，一种北方农村地区污水浓缩储存设备，在三级化粪池的基础上多设一个蒸馏池，将化粪池里农污通过太阳光(上面设置单向钢化玻璃盖板)蒸馏到蒸馏池里。不仅可以浓缩农村污水，而且可以将整理出的水进行资源化利用。特设单向钢化玻璃不仅可以透过太阳光，还可以起到遮挡作用，遮挡外面看化粪池内部视线。
104.在图4中，所述第一沉淀发酵池16、第二过滤池17、第三澄清池18分别为一级沉淀发酵池、二级过滤池、三级澄清池。
105.根据其各自的实现效果，可以采用现有技术已有的沉淀发酵池、过滤池、澄清池实现，本发明对此不作展开。
106.图5为图4所述粪水浓缩储存设备的正面俯视示意图，其中，还在不同子空间的设备顶板所在区域靠近隔板的位置，设置了多个检查口。所述隔板可以是折流板。
107.基于图1
‑
图4的实施例，图6
‑
图8给出了用于北方农村地区的粪水浓缩处理方法的各个不同实施例。
108.在图6中，给出一种粪水浓缩处理方法，所述方法包括步骤s1
‑
s3，各个具体实现如下：
109.s1：待处理粪水从进粪口进入第一沉淀发酵池后，依次通过第二过滤池、第三澄清池以及第四蒸馏池；
110.s2：按照第一预设周期，通过与覆盖第一沉淀发酵池区域的设备顶板设置的排气孔连接的微型监测仪监测排气孔排出的气体的成分和浓度；
111.s3：判断所述气体的成分和浓度是否满足第一预定条件；
112.如果是，则控制位于第一沉淀发酵池和第二过滤池之间的第一隔板在第二过滤池底部设置的素砼回填坡度层靠近坡顶的第一预定范围内晃动；
113.否则，返回步骤s1。
114.图7是本发明另一个实施例的一种粪水浓缩处理方法的流程图，所述方法包括如下步骤s1、s4、s5：
115.s1：待处理粪水从进粪口进入第一沉淀发酵池后，依次通过第二过滤池、第三澄清池以及第四蒸馏池；
116.s4：按照第二预设周期，通过设备顶板覆盖第四蒸馏池的区域设置的水位仪检测所述所述第四蒸馏池的水位；
117.s5：判断所述水位是否满足第二预定条件；
118.如果是，则控制位于第三澄清池和第四蒸馏池之间的第二隔板在所述第三澄清池底部设置的素砼回填坡度层靠近坡底的第二预定范围内晃动；
119.否则，返回步骤s1。
120.图8是本发明更优选实施例的一种粪水浓缩处理方法的流程图，可将图6和图7进行组合：
121.s1：待处理粪水从进粪口进入第一沉淀发酵池后，依次通过第二过滤池、第三澄清池以及第四蒸馏池；
122.s2：按照第一预设周期，通过与覆盖第一沉淀发酵池区域的设备顶板设置的排气孔连接的微型监测仪监测排气孔排出的气体的成分和浓度；
123.s3：判断所述气体的成分和浓度是否满足第一预定条件；
124.如果是，则控制位于第一沉淀发酵池和第二过滤池之间的第一隔板在第二过滤池底部设置的素砼回填坡度层靠近坡顶的第一预定范围内晃动，进入步骤s4；
125.否则，返回步骤s1；
126.s4：按照第二预设周期，通过设备顶板覆盖第四蒸馏池的区域设置的水位仪检测所述所述第四蒸馏池的水位；
127.s5：判断所述水位是否满足第二预定条件；
128.如果是，则控制位于第三澄清池和第四蒸馏池之间的第二隔板在所述第三澄清池底部设置的素砼回填坡度层靠近坡底的第二预定范围内晃动；
129.否则，返回步骤s1。
130.当然，所述组合还可以是并行组合或者先后组合，即所述步骤s2
‑
s3与所述步骤s4
‑
s5并行执行；
131.和/或，所述步骤s2
‑
s3在所述步骤s4
‑
s5之前执行；
132.和/或，所述步骤s2
‑
s3在所述步骤s4
‑
s5之后执行。
133.例如，可在所述步骤s1之后，所述方法包括：
134.s4：按照第二预设周期，通过设备顶板覆盖第四蒸馏池的区域设置的水位仪检测所述所述第四蒸馏池的水位；
135.s5：判断所述水位是否满足第二预定条件；
136.如果是，则控制位于第三澄清池和第四蒸馏池之间的第二隔板在所述第三澄清池底部设置的素砼回填坡度层靠近坡底的第二预定范围内晃动；
137.否则，返回步骤s1。
138.在上述多个方面的方法技术方案中，所述第一预设条件和第二预设条件可根据实际的粪水处理标准需要、所述子空间的实际大小等因素确定。
139.例如，判断所述气体的成分和浓度是否满足的第一预定条件，可以根据实验条件多次测定后根据实际测定值和相关标准来设定成分值的类型以及浓度值的阈值；判断所述水位是否满足的第二预定条件，则可以根据所述三级化粪池的所述子空间的实际大小分布来确定水位阈值或者水位比例等。
140.再次指出的是，图6
‑
图8所述方法也是专门应用于北方农村地区的粪水浓缩处理；所述第二预设周期大于第一预设周期。
141.本发明在三级化粪池的基础上多设一个蒸馏池，将化粪池里农污通过太阳光(上面设置单向钢化玻璃盖板)蒸馏到蒸馏池里。不仅可以浓缩农村污水，而且可以将整理出的水进行资源化利用。该方案充分利用了北方地区光照条件较好的特点，同时针对了部分北方农村地区无污水处理设施，需要定期有车去抽取化粪池里面的粪污进行集中处置，所抽取的粪污浓度往往特别低的问题。
142.本发明通过太阳光将三级化粪池内粪污进行浓缩，有助于提高粪污的运输效率，降低运营成本；同时，本发明通过在三级化粪池内设置可晃动的隔板，通过太阳能控制隔板的晃动，使得整个三级化粪池内的子空间环境按照预设周期或者预设条件产生轻微晃动，改变了现有技术始终静态的缺陷，能够更好进行粪水处理，提高了粪水收集、沉积、过滤以及进化的效率；蒸馏后的水可以进行资源化利用。
143.经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。