一种适用于高原农牧区的生活污水处理系统及方法与流程

1.本发明涉及一种适用于高原农牧区的生活污水处理系统及方法，属于生活污水处理领域。


背景技术：

2.畜牧业是高原牧区的基础产业，传统的畜牧业在高原牧区的经济生活中扮演着非常重要的角色，其产值占牧区农业生产总值的50％左右。在高原牧区存在环境问题主要集中表现在生活垃圾污染、畜禽养殖业污染、生活污水污染。如何防治污染，确保高原草场可持续发展是生态环境保护中非常重要、也是专业性很强的工作。而随着西部大开发的进行和西部经济的快速发展，高原牧区的生产活动加强，生活污水的产生量快速增加，而高原草场的生态环境比较脆弱，过渡放牧和污染物的增加使高原草场的恢复能力急剧下降。另一方面，高寒缺氧的恶劣气候加大了污染物自然净化的难度。
3.已有的技术文件中也有一些相关专利，如公开号为cn112811575a的专利公开了一种生态型农牧区居民生活污水处理设备，采用预处理 三级人工生态湿地，预处理为设置有筛网、生物膜滤料和曝气系统的调节池；公开号为cn109912129a的专利公开了一种风、光互补的农村污水处理系统，主要为传统二级生化处理系统，以太阳能和风能来发电提供所需能耗。上述专利是以高运行投入将污水中物质通过生物氧化去除为主，没有充分考虑资源化利用的问题，在高原农牧区的应用可行性大大降低。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：提供一种不仅可处理污水、还可实现资源化利用的一种适用于高原农牧区的生活污水处理系统及方法。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于高原农牧区的生活污水处理系统，包括隔油区、自旋清渣格栅区、生物转笼区、中间水池区、泥水分离区、干燥区及堆肥发酵区，各个区域依次连接；
6.生物转笼区用于去除污水中的有机物、氨氮及磷，干燥区用于干燥从泥水分离区输入的污泥；
7.自旋清渣格栅区包括格栅筒，生物转笼区包括生物转笼，还包括驱动区，驱动区用于驱动格栅筒及生物转笼转动。
8.进一步的，驱动区包括输水槽及设置在输水槽内的水车，输水槽的进水口与自旋清渣格栅区的出水口相连接，输水槽的出水口与生物转笼区的进水口相连接，水车分别与格栅筒及生物转笼传动连接，以用于驱动格栅筒及生物转笼转动。
9.进一步的，自旋清渣格栅区还包括通过支架固定设置的输水管，输水管设置于格栅筒内、且与格栅筒同轴，格栅筒与输水管转动连接，输水管的上方还固定设置有积水盘，积水盘设置于格栅筒内，积水盘与输水管连通，积水盘用于收集经格栅筒过滤后的污水，输水管的出水口与输水槽的进水口相连接。
10.进一步的，自旋清渣格栅区还包括集渣部，格栅筒位于集渣部内或位于集渣部的上方，输水管通过支架与集渣部固定连接。
11.进一步的，生物转笼区还包括反应槽，反应槽的进水口与输水槽的出水口相连通，反应槽的出水口与中间水池区的进水口相连接，生物转笼通过机架设置于反应槽中，生物转笼与机架转动连接，生物转笼内填充有生物滤料，生物滤料上附着设置有生长生物膜。
12.进一步的，还包括给生活污水处理系统供电的太阳能光伏发电系统；
13.泥水分离区为旋流分离器，干燥区为双层自然通风多孔漏斗，堆肥发酵区为好氧堆肥发酵槽；
14.中间水池区内设置有水泵，水泵的出水口与泥水分离区的进水口相连接，水泵与太阳能光伏发电系统电连接。
15.一种适用于高原农牧区的生活污水处理方法，使用适用于高原农牧区的生活污水处理系统，包括以下步骤：
16.s10，将污水排入隔油区，去除污水中的浮油；
17.s20，污水流入自旋清渣格栅区，格栅筒过滤污水中的浮渣；
18.s30，污水流入生物转笼区，去除污水中的有机物、氨氮及磷；
19.s40，污水流入中间水池区后，进入泥水分离区，分离出来的污泥进入干燥区进行干燥；
20.s50，污泥进入堆肥发酵区进行发酵，以用于输出发酵肥。
21.进一步的，隔油区中，水力停留时间不低于2小时。
22.进一步的，生物转笼的1/4～1/3浸入至污水中，且所述生物转笼的旋转速度为1～3转/分钟。
23.生物转笼由电机进行旋转，旋转速度1～3转/分钟，此转速可以有效的保证微生物获得足够的氧气，还不会因为转速过快导致滤料上生物膜脱落；
24.进一步的，在步骤s40中，干燥后的污泥含水率在70％～75％。
25.本发明的有益效果是：
26.本发明的使用原理如下：污水自流进入隔油区，从隔油区自流进入自旋清渣格栅区，形成的栅渣与生活固废统一处理，经过格栅分离处理的污水自流进入驱动区，推动水车转动，从而使水车带动自旋清渣格栅转动，从水车出来的污水进入生物转笼区，经生物转笼区处理后的水进入中间水池区，由水泵提升进入旋流分离器，在旋流分离器中进行泥水分离，清水从顶部外排，污泥从底部落入双层自然通风多孔漏斗，经自然通风干燥后进入好氧堆肥发酵槽，经好氧发酵处理后，作为富含有机质的半发酵肥可直接分散注入草场。如此不仅对生活污水进行了处理，还实现了资源利用化。
27.本方案尤其适用高原牧区等人员流动性大的地区。高原牧区存在人口少，季节性移动特点，传统的固定式小型分散式生活污水处理设备安装运维困难，也不能随游牧有效搬运和安装，难以发挥处理作用，而且也无足够的电力维持长期稳定运行，即便在有电的地方也会因为电费缴纳问题最终不能有效发挥作用。本技术采用拼装组合式生活污水处理系统，有效的解决了搬运、安装和运行动力问题，能确保污水处理设备充分发挥作用，为保护高原脆弱生态系统发挥有益效果。
附图说明
28.图1为本发明的生活污水处理流程示意图；
29.图2为本发明自旋清渣格栅区的结构示意图。
30.图中标记为：1是隔油区，2是自旋清渣格栅区，21是集渣部，22是格栅筒，23是积水盘，24是输水管，3是驱动区，4是生物转笼区，5是中间水池区，6是水泵，7是泥水分离区，8是干燥区，9是堆肥发酵区，10是太阳能光伏发电系统。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.如图1至图2所示，本发明的一种适用于高原农牧区的生活污水处理系统，包括隔油区1、自旋清渣格栅区2、生物转笼区4、中间水池区5、泥水分离区7、干燥区8及堆肥发酵区9，各个区域依次连接；
34.生物转笼区4用于去除污水中的有机物、氨氮及磷，干燥区8用于干燥从泥水分离区7输入的污泥；
35.自旋清渣格栅区2包括格栅筒22，生物转笼区4包括生物转笼，还包括驱动区3，驱动区3用于驱动格栅筒22及生物转笼转动。
36.具体的，隔油区1可为隔油池，如此不方便施工、及无法移动，因此隔油区1可为钢结构做的隔油箱，如此便于移动。从隔油区1出来的污水自流进入自旋清渣格栅区2，悬浮物被格栅筒22拦截形成栅渣，格栅筒22自身在驱动区3的驱动下进行旋转，在此过程中截留的悬浮物自然脱水并自动从格栅筒22中脱落，从而实现与污水分离的目的，此运行方式可避免传统固定格栅因截留悬浮物导致的堵塞问题，脱落的栅渣经收集后可与农村固废统一处理；
37.格栅筒22由304不锈钢筛网卷成筒状而制成。
38.优选的，驱动区3包括输水槽及设置在输水槽内的水车，输水槽的进水口与自旋清渣格栅区2的出水口相连接，输水槽的出水口与生物转笼区4的进水口相连通，水车分别与格栅筒22及生物转笼传动连接，以用于驱动格栅筒22及生物转笼转动。
39.具体的，输水槽可为输水渠，如此不方便施工、及无法移动，因此输水槽为便于移动的钢结构槽，格栅筒22内部焊接有齿轮槽，水车通过转轴连接有与齿轮槽啮合的第一齿轮，格栅筒22在水车的推动下缓慢旋转，水车与转轴、转轴与第一齿轮间采用可拆卸连接，便于安装和拆卸运输；生物转笼与水车之间的传动结构和格栅筒22与水车之间的传动结构相同。
40.需要说明的是，改变水车与格栅筒22之间的传动比、及水车与生物转笼之间的传动比，可实现格栅筒22与生物转笼的转速不同。
41.优选的，自旋清渣格栅区2还包括通过支架固定设置的输水管24，输水管24设置于
格栅筒22内、且与格栅筒22同轴，格栅筒22与输水管24转动连接，输水管24的上方还固定设置有积水盘23，积水盘23设置于格栅筒22内，积水盘23与输水管24连通，积水盘23用于收集经格栅筒22过滤后的污水，输水管24的出水口与输水槽的进水口相连接。
42.具体的，污水穿过格栅筒22的外表面后落入积水盘23中，污水中的浮渣被格栅筒22阻拦，堆积在格栅筒22的外表面，格栅筒22旋转时，浮渣从格栅筒22上掉落。
43.优选的，自旋清渣格栅区2还包括集渣部21，格栅筒22位于集渣部21内或位于集渣部21的上方，输水管24通过支架与集渣部21固定连接。
44.具体的，设置集渣部21有利于收集浮渣，集渣部21为钢结构箱子，如此方便移动。
45.优选的，生物转笼区4还包括反应槽，反应槽的进水口与输水槽的出水口相连通，反应槽的出水口与中间水池区5的进水口相连接，生物转笼通过机架设置于反应槽中，生物转笼与机架转动连接，生物转笼内填充有生物滤料，生物滤料上附着设置有生长生物膜。
46.具体的，生物转笼为现有技术，本技术不对其做过多的赘述。生物滤料为mbbr填料。生物转笼区4的反应槽可为反应池，如此不方便施工、及无法移动，因此优选的，反应槽为可移动的钢结构槽；生物滤料的填充率为80％～100％，污水中的有机污染物被生长生物膜中的微生物吸附消化去除；在生物转笼中实现有机物的氧化去除和氨氮的硝化反硝化脱氮，还能通过微生物同化作用去除一部分磷，最终实现污水的有效处理。
47.优选的，还包括给所述生活污水处理系统供电的太阳能光伏发电系统10；
48.泥水分离区7为旋流分离器，干燥区8为双层自然通风多孔漏斗，堆肥发酵区9为好氧堆肥发酵槽；
49.中间水池区5内设置有水泵6，水泵6的出水口与泥水分离区7的进水口相连接，水泵6与太阳能光伏发电系统10电连接。
50.另外，在本方案的基础上，驱动区3还可为与格栅筒22传动连接的第一电机、及与生物转笼传动连接的第二电机，但使用第一电机及第二电机将会增大太阳能光伏发电系统10的负荷，降低整个系统的稳定性；采用水车驱动格栅筒22及生物转笼转动可降低整个系统对运行条件的要求。
51.具体的，本方案解决现有成套小型污水处理设备不能适用于高原农牧区生活污水处理的难题。高原牧区存在人口少，季节性移动特点，传统的固定式小型分散式生活污水处理设备安装运维困难，也不能随游牧有效搬运和安装，难以发挥处理作用，而且也无足够的电力维持长期稳定运行，即便在有电的地方也会因为电费缴纳问题最终不能有效发挥作用。本技术采用拼装组合式生活污水处理系统，有效的解决了搬运、安装和运行动力问题，能确保污水处理设备充分发挥作用，为保护高原脆弱生态系统发挥有益效果。
52.在旋流分离器中，加压水高速旋转，水和泥因密度不一样形成不同的离心力从而分离形成清水和浓缩污泥，清水从旋流器顶部排出，污泥从旋流器底部排出，从而实现泥水分离，旋流分离器分离出来污泥含水率还很高，高达86％～90％，需要进一步干燥才能进入好氧堆肥发酵阶段，因此需先进行污泥干燥。
53.干燥区8为双层自然通风多孔漏斗，漏斗分为两层，内层漏斗为周身布孔upvc材料构成，外层漏斗为无孔upvc板构成，含水污泥进入内层漏斗往下滑落过程中水分通过细孔在通风条件下干燥，内层漏斗开孔为0.3mm，污泥中的水分通过细孔渗入外层漏斗收集后排出设备，可返回生物转笼做进一步处理，高原牧区经此干燥过程可降低污泥含水率，可为后
续好氧堆肥发酵提供保障；
54.经干燥处理的污泥落入好氧堆肥发酵槽，经7～15天好氧发酵处理后，作为富含有机质的半发酵肥可直接分散注入草场，为草场提供腐殖质和有机肥，为草场的可持续利用提供保障，达到资源化利用目的，如此可以保护环境的同时补充高原草场腐殖质等营养成分。游牧点生活污水中主要污染物质为有机质，分离出来的有机质通过掺入快速发酵后直接以施肥方式分布在草场，可以有效的促进生态圈物质循环利用，即可保证高原草场植物生长所需肥料，而且也可以确保养殖产量，做到环境保护和经济效益双赢。
55.泥水分离区7还可选择离心机，但离心机用电要求较大，安装要求较高，如此将增加太阳能光伏发电系统10的负荷，因此本发明选择旋流分离器；另外，干燥区8除了双层自然通风多孔漏斗以外，还可选择烘干机，同离心机一样，采用烘干机将增大太阳能光伏发电系统10的负荷；堆肥发酵区9可使用其他的堆肥发酵机器。
56.一种适用于高原农牧区的生活污水处理方法，使用适用于高原农牧区的生活污水处理系统，包括以下步骤：
57.s10，将污水排入隔油区1，去除污水中的浮油；
58.s20，污水流入自旋清渣格栅区2，格栅筒22过滤污水中的浮渣；
59.s30，污水流入生物转笼区4，去除污水中的有机物、氨氮及磷；
60.s40，污水流入中间水池区5后，进入泥水分离区7，分离出来的污泥进入干燥区8进行干燥；
61.s50，污泥进入堆肥发酵区9进行发酵，以用于输出发酵肥。
62.具体的，污水自流进入隔油区1，从隔油区1自流进入自旋清渣格栅区2，形成的栅渣与生活固废统一处理，经过格栅分离处理的污水自流进入驱动区3，推动水车转动，从而使水车带动自旋清渣格栅转动，从水车出来的污水进入生物转笼区4，经生物转笼区4处理后的水进入中间水池区5，由水泵6提升进入旋流分离器，在旋流分离器中进行泥水分离，清水从顶部外排，污泥从底部落入双层自然通风多孔漏斗，经自然通风干燥后进入好氧堆肥发酵槽，经7～15天好氧发酵处理后，作为富含有机质的半发酵肥可直接分散注入草场。
63.格栅筒22的转速为10～20转/小时。
64.优选的，隔油区1中，水力停留时间不低于2小时。
65.优选的，生物转笼的1/4～1/3浸入至污水中，且生物转笼的旋转速度为1～3转/分钟。
66.生物转笼由电机进行旋转，旋转速度1～3转/分钟，此转速可以有效的保证微生物获得足够的氧气，还不会因为转速过快导致滤料上生物膜脱落，转速过小时，会导致生长生物膜过厚，从而导致堵塞；
67.1/4～1/3的淹没深度既可以保证物质交换效率，即水中污染物能够很好的进入到生长生物膜中，又可以保证生长生物膜的好氧状态；另外，淹没深度过大，启动时需要的动力就大，如此将对水车的启动要求较高。
68.优选的，在步骤s40中，干燥后的污泥含水率在70％～75％。
69.具体的，将高原牧区的污泥含水率控制在70％～75％，以便于达到污泥好氧堆肥发酵的含水率要求；若含水率过高，堆肥过程中堆料不成形，空气进不去；若含水率过低，微生物生长繁殖困难。
70.本技术的应用例：某高原牧区放牧点，海拔3400m，放牧人口4人，长期生活污水未进行有效处理随意排放，一方面对地表水体造成污染，另一方面导致生活区域草场局部沼泽化，而且还散发难闻的臭味，总体环境脏乱差，需改善。根据实际用水排水调查，每天平均实际污水排放量在300～500l/d，处理排放要求达到西藏自治区地方标准db54/t0182-2019水污染物最高允许排放浓度三级要求，分别为codcr浓度120mg/l、氨氮浓度25mg/l、悬浮物50mg/l。
71.该生活污水处理实施情况如下：
72.设计处理能力为500l/d的生活污水处理系统，前端安装污水收集隔油区1容积100l，出水自流进入自旋清渣格栅区2，渣水分离后，水自流进入生物转笼区4，生物转笼区4中的生物转笼在水车的驱动下以3转/分钟的速度缓慢旋转，生物转笼区出水进入中间储水池，经太阳能驱动水泵加压后进入旋流分离器，实现泥水分离，污水从分离器底部直接排放，污泥从分离器出来后进入自动落入双层自然通风多孔漏斗及好氧堆肥发酵槽。连续运行28天以后，在进水codcr浓度为340mg/l、氨氮浓度46mg/l，悬浮物120mg/l条件下，出水codcr浓度为84mg/l、氨氮浓度18.7mg/l、悬浮物32mg/l。
73.上述实施例中，codcr、氨氮、悬浮物等均采用中国环境科学出版社《水和废水监测分析方法》第四版国标方法测定。
74.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本文中，“平行”、“垂直”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。
75.另需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。