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一种农村生活污 水处理系统及处理方法

阅读：987发布：2020-08-28

专利汇可以提供一种农村生活污水处理系统及处理方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种农村生活污水处理系统及处理方法，属于生活污水处理领域。该处理系统，在大棚种植作物，中部安装具有高负荷性能的生物反应器，生物反应器反应器与气体收集装置连接，在大棚顶部设气体释放装置，与气体收集装置相通。该方法：设计大棚；在大棚中部安装具有高负荷性能的生物反应器，有与反应器连通的气体收集装置；汇集生活污水，经预处理后以高负荷生物反应器对其进行处理；经过好氧生化反应产生的二氧化碳收集入气体收集装置，该装置连接棚顶部布设的气体释放装置；经处理的生活污水由反应器出水进行回用。本发明充分利用了农村的自然条件和结构布局，在解决了低温条件下农村生活污水处理的同时，还实现了节能减排和低碳的要求。，下面是一种农村生活污水处理系统及处理方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种农村生活污水处理系统，包括大棚，其特征在于在大棚种植作物，中部安装具有高负荷性能的生物反应器，生物反应器反应器与气体收集装置连接，在大棚顶部设气体释放装置，与气体收集装置相通。
2.根据权利要求1所述的农村生活污水处理系统，其特征在于具有高负荷性能的生物反应器为曝气生物滤池或移动床生物膜反应器。
3.一种农村生活污水处理方法，其包括如下步骤：
3
(a)在农村设计1800～3500m 的大棚，供种植农作物用；
(b)在大棚中部安装具有高负荷性能的生物反应器，反应器与气体收集装置连通，在反应器低温条件下运行时，大棚对反应器进行保温；
(c)汇集农村生活污水，经预处理后，以高负荷生物反应器对其进行处理；
(d)经过好氧生化反应产生的二氧化碳收集入气体收集装置，该装置连接棚顶部布设的气体释放装置，按比例释放二氧化碳，以提高植物光合作用所需二氧化碳的浓度；
(e)经处理的生活污水由反应器出水进行回用。

说明书全文

一种农村生活污水处理系统及处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水处理领域中的一种生活污水处理系统及处理方法，特别涉及一种农村生活污水处理系统。

背景技术

[0002] 随着世界工业经济的发展、人口的剧增和人类生产生活方式的无节制，世界气候面临越来越严重的问题，二氧化碳排放量越来越大，地球臭氧层正遭受前所未有的危机，全球灾难性气候变化屡屡出现，已经严重危害到人类的生存环境和健康安全，即使人类曾经引以为豪的高速增长或膨胀的GDP也因为环境污染、气候变化而大打折扣。

[0003] “碳汇”是指从空气中清除二氧化碳的过程、活动、机制。主要是指森林吸收并储存二氧化碳的多少，或者说是森林吸收并储存二氧化碳的能力。《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)的《京都议定书》于1997年在日本京都召开的UNFCCC缔约方大会第三次会议上达成。它包含除了UNFCCC之外法律上所需承担的义务。议定书附件B中包括的各国(多数国家属于经济合作和发展组织及经济转轨国家)同意减少人为6种温室气体(二氧化碳、甲烷、氧化亚碳、氢氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫)的排放量，在2008～2012年的第一承诺期内排放量至少比1990年水平低5％。

[0004] 生活污水是人们日常生活中产生的污水，主要含有人的排泄物和生活废料。生活污水包括厕所排水、厨房洗涤排水及沐浴、洗衣排水。其成分主要取决于人们的生活水平和习惯，与气候条件也有密切关系。生活污水的特征是水质比较稳定、浑浊、深色，具有恶臭、呈微碱性，一般不含有毒物质，但常含有物营养物质，且含有大量细菌(包括病原菌)、病毒和寄生虫卵。

[0005] 低温生活污水处理是环境水处理领域目前面临的一大难题。在我国冬季，北方的大部分地区以及南方的部分地区，由于温度对生物个体的生长、繁殖、新陈代谢及生物种群分分布和种群数量起着决定性作用，直接影响着冬季污水处理效率的高低。有关资料表明，当环境温度低于10℃时，绝大部分中温微生物的外源物质代谢受到严重的限制。由于低温时污水中有机物质的扩散及沉降变慢，导致污水中丝状菌大量生长，产生污泥膨胀；低温条件下，水中气体的溶解度变大，导致污泥上浮。因而低温污水处理研究的重要性非常突出。

[0006] 生物膜法是利用附着在填料上的生物对水体进行净化的一种工艺，近年来得到迅速的发展和提高。生物膜法弥补了活性污泥法在低温水处理方面的很多不足，它的稳定性好、承受有机负荷和水力负荷冲击的能力强，无污泥膨胀、无回流、对有机物的去除率高，反应器的体积小、污水处理厂占地面积小等优点。

[0007] 上海市政工程设计研究总院、上海建瓴建设科技发展有限公司等机构提出的农村生活污水处理装置，池体下部为活性污泥区，上部为轻质滤料区，进水管与池体下部的活性污泥区连通，出水管设在滤料区上方。复合厌氧生物处理技术将厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法相结合，污染物去除效率高，出水水质好，占地面积小、无动力消耗，满足农村生活污水处理需要。但也存在一定问题，首先是没有结合农村地区的自然条件和用水条件，将水减排与水资源循环利用结合；此外，未对厌氧反应产生的CH4气体以及好氧反应产生的CO2等温室气体进行有效收集、回用，不能满足面对全球气候变化所提出的低碳要求。

发明内容

[0008] 为了解决现有农村生活污水处理条件的不足，同时达到低碳要求，本发明的目的是提供一种农村生活污水处理系统及处理方法，以具有高负荷性能的生物反应器为核心，利用塑料大棚对反应器保温的净化工艺，它能对农村生活污水进行有效处理，可以节约能耗，达到水减排、碳减排，同时增加大棚内二氧化碳浓度，实现农作物增产的效果。

[0009] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种农村生活污水处理系统，包括大棚，在大棚种植作物，中部安装具有高负荷性能的生物反应器，生物反应器反应器与气体收集装置连接，在大棚顶部设气体释放装置，与气体收集装置相通。

[0010] 一种农村生活污水处理方法，包括如下步骤：(a)在农村设计1800～3500m3体积的大棚，供种植农作物用；(b)在大棚中部安装具有高负荷性能的生物反应器，当反应器在冬季低温条件下运行时，大棚对反应器起到保温作用，同时设有与反应器连通的气体收集装置；(c)汇集生活污水，经预处理后以高负荷生物反应器对其进行处理；(d)经过好氧生化反应产生的二氧化碳由气体收集装置进行收集，该装置连接棚顶部布设的气体释放装置，按比例释放二氧化碳，提高植物光合作用所需二氧化碳的浓度，同时以“碳汇”为依据，实现低碳处理；(e)经处理的反应器出水进行回用。

[0011] 本发明的有益效果：本发明提供了一种农村生活污水处理系统及处理方法，以塑料大棚对反应器进行保温，从根本上解决了对反应器保温所造成能耗的问题；以气体收集装置对二氧化碳进行收集，充分利用“碳汇”，减少二氧化碳的排放量，实现低碳处理；将收集到1的二氧化碳按比例释放到塑料大棚中，通过植物的光合作用对二氧化碳进行生物吸收；通过提高大棚内二氧化碳的浓度，提高植物光合作用的效率，实现增加产量的有益效果；所处理的生活污水可以进行回用，实现农村水资源的循环利用，达到水减排的效果。本发明充分利用了农村的自然条件和结构布局，在解决了低温条件下农村生活污水处理的同时，还实现了节能减排和低碳的要求。附图说明

[0012] 图1为本发明提供的农村生活污水处理系统结构示意图；图2为本发明提供的农村生活污水处理方法的流程示意图。

具体实施方式

[0013] 以下结合具体实施例及附图对本发明做进一步说明：本发明提供的农村生活污水3
处理系统及处理方法，其步骤为(a)设计1800～3500m 大棚1，供种植农作物2用；(b)在大棚中部安装生物反应器3，当反应器在冬季低温条件下运行时，大棚1对反应器3起到保温作用，同时设有与反应器连通的气体收集装置4；(c)生活污水汇集，以生物反应器3对其进行处理；(d)经过好氧生化反应产生的二氧化碳由气体收集装置4收集，该装置连接棚顶部布设的气体释放装置5，按比例释放二氧化碳，以提高植物光合作用所需二氧化碳的浓度(e)经处理的生活污水由反应器出水进行回用，实现整个处理过程的循环。系统结构示意图见图1，处理方法的流程示意图见图2。

[0014] 生物反应器，可选曝气生物滤池、移动床生物膜反应器(MBBR)等，日处理量要以当地生活污水日排放量为参考设计。

[0015] 塑料大棚体积，要根据生物反应器生化反应日产生二氧化碳量以及空气中二氧化碳含量确定，研究表明，二氧化碳含量增加一倍，农作物产量平均增加33％。

[0016] 农作物的选择，要结合农作物吸收二氧化碳的能力，尽量以C4植物等光和作用强的作物为主，如菊科、苋菜等。

[0017] 气体收集装置，要根据具体水质进行安装调整，对于水质较为均匀、无有毒有害气体产生的污水，可直接对二氧化碳进行收集，对于可能会产生恶臭气体的污水，要在二氧化碳收集之前加生物过滤装置，保证二氧化碳的纯度及净化，防止有害气体排入大气。

[0018] 本发明以节能减排为导向，在冬季温度较低的农村地区，由于生活污水持续排放，而无法达到及时净化，而一般工艺需要增加保温装置，能耗巨大，处理效果不好；选用塑料大棚对工艺进行保温，借助太阳能为反应器提供良好的运行条件；高负荷生物反应器本身在低温条件下具有一定污水处理效果，结合其占地面积小、停留时间短、水力负荷大等优点为首选。

[0019] 实施例1农村生活污水处理系统及处理方法基本结构与流程如上所述。设计曝气3
生物滤池日处理量2000m/d，以COD去除率80％、农村生活污水COD平均浓度300mg/L计，
3 3
每日去除COD量为：2000m/d×0.3kg/m×80％＝480kgCOD/d以葡萄糖废水对COD进行换算，单位葡萄糖≈1.07单位COD，则以上处理相当生化反应消耗449kg葡萄糖，以下为葡萄糖与二氧化碳的生成关系：C6H12O6+6O2＝6CO2+6H2O则上述量的葡萄糖相当于生成660kg的二氧化碳，考虑到农村生活污水中有机物存在蛋白质和其他有机成分，以生成二氧化碳量
600～700kg计。

[0020] 空气中二氧化碳平均含量为320mg/L，以提高二氧化碳浓度一倍计，每单位体积3
待释放的二氧化碳量为320mg/L，则设计大棚体积为1870～2190m，取整以大棚设计体积
3
2000m 计。

[0021] 曝气装置选择上，选择的曝气生物滤池以汽水比20∶1计，日处理2000t污水，则日曝气量为100t，即曝气量为69.4kg/min。

[0022] 在农村建立该生活污水处理系统，其步骤为：(1)以农村生活污水对曝气生物滤池轻质陶粒填料进行挂膜；(2)待填料挂膜稳定后，汇集当地的生活污水，通过曝气生物滤池进行处理；(3)生化反应产生的二氧化碳与鼓入的空气混合进入气体收集装置；(4)在大棚中种植苋菜，收集的气体通过气体释放装置按比例释放到塑料大棚中，提高二氧化碳浓度，促进植物光和作用，提高产量；(5)经曝气生物滤池处理的污水，通过回流管道返回住宅区，实施农田灌溉、冲洗等回用措施。

[0023] 通过以上步骤处理，生活污水COD去除率70％～80％，二氧化碳减排60％～70％，水减排60％～65％，农作物增产20％～25％。

[0024] 实施例2农村生活污水处理系统及处理方法基本结构与流程如上所述。设计MBBR3
日处理量3000m/d，以COD去除率80％、农村生活污水COD平均浓度300mg/L计，每日去除
3 3
COD量为：3000m/d×0.3kg/m×80％＝720kgCOD/d以葡萄糖废水对COD进行换算，单位葡萄糖≈1.07单位COD，则以上处理相当生化反应消耗673kg葡萄糖，则上述量的葡萄糖相当于生成987kg的二氧化碳，考虑到农村生活污水中有机物存在蛋白质和其他有机成分，以生成二氧化碳量900～1100kg计。

[0025] 空气中二氧化碳平均含量为320mg/L，以提高二氧化碳浓度一倍计，每单位体积3
待释放的二氧化碳量为320mg/L，则设计大棚体积为2810～3440m，取整以大棚设计体积
3
3000m 计。

[0026] 曝气装置选择上，选择以汽水比20∶1计，日处理3000t污水，则日曝气量为150t，即曝气量为104.2kg/min。

[0027] 在农村建立该生活污水处理系统，其步骤为：(1)以农村生活污水对MBBR聚乙烯刚性填料进行挂膜；(2)待填料挂膜稳定后，汇集当地生活污水，通过MBBR进行处理；(3)生化反应产生的二氧化碳与鼓入的空气混合进入气体收集装置；(4)在大棚中种植番茄，收集的气体通过气体释放装置按比例释放到塑料大棚中，提高二氧化碳浓度，促进植物光和作用，提高产量；(5)经MBBR处理的污水进行回用，实施大棚植物灌溉、冲洗等回用措施。

[0028] 通过以上步骤处理，生活污水COD去除率75％～85％，二氧化碳减排65％～70％，水减排60％～65％，农作物增产25％～30％。

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