双层式无动力户用生活污水处理装置及污水处理方法与流程

1.本发明涉及人工湿地污水处理技术领域，特别是涉及一种双层式无动 力户用生活污水处理装置及污水处理方法。


背景技术：

2.随着农村人居环境整治的深入开展，农村集中居住的农户的生活污水 有了“管网收集、集中处理”的多种技术，但是分散居住的农户的生活污水处 理却面临收集管道长、处理成本高加之地处低洼地带的农户生活污水不能 自流进入集中处理设施等实际问题。
3.因此，现有技术提出采用人工湿地系统进行相关问题的处理，人工湿 地系统是模拟天然湿地系统结构和功能而建造的、可控制运行的湿地系统， 其主要利用土壤、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(灰水)进行处理。当水进入人工湿地时，其污染物被湿地 床体吸附、过滤、分解而达到水质净化作用。其中，垂直流人工湿地是人 工湿地系统中的广泛使用且效果较好的一种自适应的湿地系统，例如申请 号为cn201220388583.6的专利提供的垂直流人工湿地，以及申请号为 cn201721034470.5的专利提供的一种用于水质净化处理的垂直流人工湿地 等，其通过土壤和沙石组成过滤用基质，依靠基质的巨大比表面积，在基 质的表面形成一层生物膜，进而对流经的污水进行阻挡截留，通过吸附、 沉淀、过滤去除水体中的污染物质。但是，上述现有的垂直流人工湿地结 构层级复杂、占地面积大，而且均采用自上而下的过滤方式，污水只能基 于重力向下渗透，由于基质主要由土壤、沙石等组成，因此污染物质很容 易堆积在基质上，导致基质表面形成的生物膜的附着力效果降低，甚至在 短周期运行后就会发生堵塞现象，不仅极大地降低了水质净化效果和污水 处理效率，还会降低垂直流人工湿地的使用寿命。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述问题，提供一种结构简单紧凑，使用方便、 易于管理的双层式无动力户用生活污水处理装置及污水处理方法。
5.本发明通过以下技术方案实现：
6.一种双层式无动力户用生活污水处理装置，包括箱体、进水管和出水 管，箱体内部铺设有处理污水用基质，基质于箱体内部呈上下分层设置， 包括上层的人工湿地层和下层的砂式反应层；进水管的出水端设于箱体下 部，并与砂式反应层连通；出水管的进水端设于箱体上部，并与人工湿地 层连通。
7.在其中一个实施例中，人工湿地层与砂式反应层之间夹设有隔板，隔 板上开设有若干供生活污水流通的通孔，通孔于隔板的板面均匀分布。
8.在其中一个实施例中，隔板下方设有用于支撑隔板的支架。
9.在其中一个实施例中，箱体侧壁设有若干竖直设置的加劲肋，若干加 劲肋沿箱体侧壁周向均匀分布。
10.在其中一个实施例中，加劲肋于箱体宽度方向两侧对称分布；支架包 括支脚和支
杆，支杆垂直于箱体的长度方向，且支杆两端分别与两侧的加 劲肋抵接；支脚竖直设置于支杆下方，对支杆进行支撑。
11.在其中一个实施例中，隔板的上板面铺设有用于防止上层的人工湿地 层的泥沙掉入下层的砂式反应层的第一滤网。
12.在其中一个实施例中，箱体上部设有进水管入口，于箱体内侧在进水 管入口处设有过滤盒，进水管插设于进水管入口，并与过滤盒连通；过滤 盒的底部铺设有用于过滤生活污水中的杂质的第二滤网，第二滤网的下方 设置有导流管，导流管上端与过滤盒连通，导流管下端向下深入砂式反应 层的底部。
13.在其中一个实施例中，箱体的底部均匀分布设置有布水管，导流管与 布水管连通；于布水管的下侧面均匀开设有若干溢流孔。
14.在其中一个实施例中，砂式反应层为直径为5-8mm的铺设的砂、碎石 或碳渣。
15.一种户用生活污水的处理方法，包括以下步骤：
16.s1，制作垂直流人工湿地箱体，在箱体内形成上下分层设置人工湿地 层和砂式反应层；
17.s2，收集生活污水；
18.s3，将生活污水初步过滤，过滤掉其中的生活残渣；
19.s4，将初步过滤后的生活污水引流至位于下层的砂式反应层，使生活 污水自下而上地均匀渗透砂式反应层和人工湿地层；
20.s5，收集位于人工湿地层上表面的处理水即完成污水处理。
21.与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
22.本发明结构简单紧凑，使用方便，易于管理，其采用自下而上的进水 方式进行处理，专门用于处理单一农户的生活污水，占地面积小，安装用 工少，且处理过程无需能源参与，具备较好的水质净化效果和污水处理效 率。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需 要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些 实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
24.图1为本发明实施例提供的双层式无动力户用生活污水处理装置的结 构示意图；
25.图2为本发明实施例提供的未铺设有基质的生活污水处理装置的结构 示意图；
26.图3为本发明实施例提供的未铺设有基质、隔板和第一滤网的污水处 理装置的俯视结构示意图；
27.图4为本发明实施例提供的未铺设有基质和第一滤网的污水处理装置 的俯视结构示意图；
28.图5为本发明实施例提供的未铺设有基质的污水处理装置的俯视结构 示意图；
29.图6为发明实施例提供另一种布水管的结构示意图。
30.图标：1-箱体，11-加劲肋，2-进水管，3-出水管，4-基质，41-人工湿 地层，42-砂式反应层，5-隔板，51-通孔，52-第一滤网，6-支架，61-支脚， 62-支杆，7-过滤盒，71-第二滤
网，8-导流管，9-布水管，91-溢流孔。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实 施例中的附图，对一种双层式无动力户用生活污水处理装置及污水处理方 法进行更清楚、完整地描述。附图中给出了双层式无动力户用生活污水处 理装置及污水处理方法的首选实施例，但是，双层式无动力户用生活污水 处理装置及污水处理方法可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所 描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使双层式无动力户用生 活污水处理装置及污水处理方法的公开内容更加透彻全面。
32.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一 旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步 定义和解释。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本 文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通 常理解的含义相同。若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、
ꢀ“
水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置 关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便 于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有 特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.在本发明的描述中，还需要说明的是，本文所使用的术语“设置”、“安 装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可 拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直 接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对 于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的 具体含义。
35.如图1至图5所示，本发明实施例提供一种双层式无动力户用生活污 水处理装置，包括箱体1、进水管2和出水管3，箱体1内部铺设有处理污 水用的基质4，基质4于箱体1内部呈上下分层设置，包括上层的人工湿地 层41和下层的砂式反应层42；进水管2的出水端设于箱体1下部，并与砂 式反应层42连通；出水管3的进水端设于箱体1上部，并与人工湿地层41 连通。生活污水从进水管2进入箱体1，经富含微生物的砂式反应层42和 人工湿地层41自下而上依次处理，水力滞留期增长，净化效果好，处理后 的水自出水管3从箱体1排出，即可直接用于林地灌溉等用途。
36.具体地，上述箱体1可采用玻璃钢罐体制成，也可采用缓凝土浇筑、 砖石砌筑、pe材料等其他材料制成。上述砂式反应层42可采用直径为 5-8mm的砂或普通碎石铺设而成，以吸附小分子有机物和胶体物质；当然， 所采用的砂或普通碎石还可以采用石英砂、碳渣等可就地取材的其他材料， 无需工业化制备。上述人工湿地层41则可采用湿地土壤材质或与箱体1周 边的土地相同的土壤材质，并种植有水生植物，如茭白、芦苇、香蒲、菖 蒲、旱伞草、美人蕉、风车草、水葱、香根草、浮萍等，既可使得生活污 水中的化学污染物被湿地床体吸附、过滤、分解而达到水质净化作用，种 植的水生植物又能自行食用或进行销售，使土地再利用，不改变农田使用 性质。
37.进一步的，如图1、图2和图4所示，由于人工湿地层41与砂式反应 层42相互混合后不易分离，而且可能会对水质净化产生影响，因此在人工 湿地层41与砂式反应层42之间夹
设有隔板5，通过隔板5将人工湿地层 41与砂式反应层42分开，避免上下层大面积混合；隔板5上则开设有若干 供生活污水流通的通孔51，可采用10mm的直径作为通孔51孔径，通孔 51于隔板5的板面均匀分布，分布间距可采用100mm，便于经过砂式反应 层42处理后的水能够顺利进入人工湿地层41。
38.进一步的，如图1至图3所示，在隔板5下方设有用于支撑隔板5的 支架6，通过支架6可对隔板5和隔板5上方的人工湿地层41进行支撑， 避免上层的人工湿地层41对下层的砂式反应层42产生重力挤压，使得下 层的砂式反应层42颗粒间隙变小，导致污水在砂式反应层42的流通性降 低，进而影响净化效率。
39.进一步的，如图1至图5所示，为了方便人工湿地层41的植物的种植、 减少箱体1占地面积以及箱体1的安置美观性，箱体1需要埋设在土壤中， 使人工湿地层41与周边的土地高度一致，因此，在箱体1侧壁设有若干竖 直设置的加劲肋11，若干加劲肋11沿箱体1侧壁周向均匀分布，通过加劲 肋11可对箱体1进行加固，避免周边土壤对箱体1产生挤压破坏。优选的， 加劲肋11在箱体1的内侧壁设置，使得箱体1外周光滑，方便箱体1的埋 设和取出。
40.进一步的，如图1至图3所示，由于箱体1长度边受到的剪切应力较 大，可利用支架6在箱体1内侧对箱体1进行进一步支撑；支架6包括支 脚61和支杆62，将加劲肋11于箱体1宽度方向两侧对称分布，然后将支 杆62垂直于箱体1的长度方向设置，使支杆62两端分别与两侧的加劲肋 11抵接，加强箱体1长度边的抗剪强度；支脚61则竖直设置于支杆62下 方，对支杆62进行支撑，以对上方的隔板5和人工湿地层41进行支撑。
41.进一步的，如图1、图2和图5所示，在隔板5的上板面还铺设有第一 滤网52，以防止上层的人工湿地层41的泥沙掉入下层的砂式反应层42， 避免因下层的砂式反应层42颗粒间隙被泥沙填充而导致污水在砂式反应层 42的流通性降低，从而影响净化效率的情况发生。
42.进一步的，如图1至图5所示，由于箱体1需要埋设在土壤中，可将 进水管2入口设置在箱体1上部，使进水管2和出水管3的位于箱体1外 部的部分尽量靠近土层表面设置，以方便进水管2和出水管3的安装、拆 卸和维护；于箱体1内侧在进水管2入口处设有过滤盒7，进水管2插设于 进水管2入口，并与过滤盒7连通；过滤盒7的底部铺设有第二滤网71， 通过第二滤网71过滤生活污水中存在的如头发等生活杂质和食物残渣，并 通过过滤盒7对杂质残渣进行容置；第二滤网71的下方设置有导流管8， 导流管8上端与过滤盒7连通，导流管8下端向下深入砂式反应层42的底 部，利用导流管8可将经第二滤网71初步过滤后的污水引流至位于下层的 砂式反应层42，使生活污水能够自下而上地依次渗透砂式反应层42和人工 湿地层41，完成水质净化。
43.进一步的，如图1至图3所示，箱体1的底部均匀分布设置有布水管9， 导流管8与布水管9连通；于布水管9的下侧面均匀开设有若干溢流孔91， 生活污水通过导流管8引流至箱体1底部后，通过布水管9均匀遍布至砂 式反应层42，并从溢流孔91中进入箱体1，自下而上地均匀渗透所述基质 4，完成水质净化。
44.可以理解的是，本发明实施例提供的布水管9采用矩阵形均匀分布， 在其他实施例中，如图6所示，还可以采用蛇形分布，或是螺旋分布、卅 形分布等，能够均匀遍布箱体1底部，充分且均匀渗透砂式反应层42即可， 也应属于本发明的保护范围。
45.还可以理解的是，停止进水管2的污水供给后，还可以通过引流管和 布水管9进行
通气，如给箱体1底层补充氧气或将箱体1底层产生的气体 对外排放等，水气两用，实用而方便。
46.本发明实施例还提供一种户用生活污水的处理方法，包括以下步骤：
47.s1，制作垂直流人工湿地箱体1，在箱体1内形成上下分层设置人工湿 地层41和砂式反应层42；
48.s2，收集生活污水；如通过进水管2以将生活污水集中汇入箱体1中；
49.s3，将生活污水初步过滤，过滤掉其中的生活残渣；
50.s4，将初步过滤后的生活污水引流至位于下层的砂式反应层42，使生 活污水自下而上地均匀渗透砂式反应层42和人工湿地层41；
51.s5，收集位于人工湿地层41上表面的处理水即完成污水处理。
52.上述制作出的垂直流人工湿地箱体，结构简单紧凑，占地面积小，安 装用工少，成本低，而且易于清洗和维护，能够广泛应用于分散居住的单 一农户的生活污水处理工程；而且，生活污水通过进水管以及导流管进入 箱体底部的布水管，在新进入的污水的推力作用下，污水向上慢慢涌出， 污水整体均匀向上移动，其在人工湿地层的滞留期比自上而下的长，既延 长了污水在砂式反应层的停留时间，又延长了污水在人工湿地层中的滞留 期，提高了污水处理效果，且处理过程无需能源参与，具备较好的水质净 化效果和污水处理效率，收集到的处理水可以直接用于林地灌溉，易于推 广和普及。
53.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领 域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。