一种适用于城市住宅小区的生活污水处理系统

摘要

本发明公开了一种适用于城市住宅小区的生活污水处理系统，包括：调节池、过滤池、分流池和排水沟渠，所述调节池、过滤池、分流池和排水沟渠通过排水管道依次连通，所述过滤池内设有用于过滤生活污水的细格栅，所述排水沟渠包括排列设置的多个沟渠格，所述沟渠格内设置用于净化生活污水的煤渣生物球，生活污水在排水沟渠内进行多次净化处理后排出。本发明的适用于城市住宅小区的生活污水处理系统具有结构紧凑、占地面积小、维护成本低、绿色环保且处理效率高等优点，显著提高了城市住宅小区的生活污水处理质量。

说明书

技术领域

本发明属于生活污水处理技术领域，具体涉及一种适用于城市住宅小区的生活污水处理系统。

背景技术

人口迁移等问题造成城市人口越来越多，污水量越来越多，现有污水处理系统的数量远远不能满足城市的需求。又由于治理场地、治理经费等条件的限制，部分城市生活污水未能进入污水处理厂进行处理，就直接排放到江河湖泊中。城市生活污水的组成主要是粪便和洗涤污水，生活污水中不但含有大量纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等有机物，也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵等微生物，以及无机盐类物质，如氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。无机盐类污染物中主要是氮、硫和磷的含量较高,且氮的含量远远高于磷的含量，在厌氧细菌作用下,极易产生恶臭物质。生活污水直接进入水体后，通过微生物的生物化学作用而分解为简单的无机物质：二氧化碳和水。在分解过程中需要消耗水中的溶解氧，在缺氧条件下污染物发生腐败分解而使得水体出现富营养化的现象，导致恶臭扩散、地下水硬化等问题，因此，对生活污水进行净化处理再排放，对于提高生活污水的利用价值、降低生态环境污染至关重要。

现有的污水处理系统中，污水由排水系统收集后经粗栅格网过滤，进入沉淀池进行沉淀；经沉淀后的水经细栅格网进入生化反应池进行生化处理；处理后的水流入中间调节池；经中间调节池流出的水进入厌氧池，进行厌氧处理，经厌氧池流出的水进入好氧池，进行好氧处理；消毒池对好氧处理后的水进行消毒处理；净化池对消毒池处理后的水进行净化处理，得到再生水。现有技术通过采用沉淀池、生化反应池、厌氧池、好氧池、消毒池和净化池进行污水处理，存在造价高、占地面积大、处理效率低、后期管理麻烦等问题，难以适用于城市住宅小区进行生活污水治理。随着绿色发展的环境理念越来越深入人心，城市污水处理能力远远不足。因此，十分有必要在城市住宅小区中建立一个小型污水处理系统，以实现生活污水的高效、绿色环保处理

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、占地面积小、维护成本低、绿色环保且处理效率高的适用于城市住宅小区的生活污水处理系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种适用于城市住宅小区的生活污水处理系统，包括：调节池、过滤池、分流池和排水沟渠，所述调节池、过滤池、分流池和排水沟渠通过排水管道依次连通，所述过滤池内设有用于过滤生活污水的细格栅，所述排水沟渠包括排列设置的多个沟渠格，所述沟渠格内设置用于净化生活污水的煤渣生物球，生活污水在排水沟渠内进行多次净化处理后排出。

作为本发明的进一步改进，所述煤渣生物球的成分包括活性炭、硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌。

作为本发明的进一步改进，所述煤渣生物球装载在冲孔网笼内，所述冲孔网笼放置于沟渠格中。

作为本发明的进一步改进，多个所述沟渠格的隔断相互平行设置。

作为本发明的进一步改进，沟渠格的隔断包括墙体和调节格栅，所述墙体的一端与排水沟渠本体连接，墙体的另一端与调节格栅连接，相邻沟渠格的调节格栅呈对角设置。

作为本发明的进一步改进，所述调节格栅设置为同向排列，且调节格栅的开口大小与生活污水的流量大小呈正相关。

作为本发明的进一步改进，沟渠格的隔断为半镂空网，所述半镂空网上端通过种植植物进行镶嵌式固定。

作为本发明的进一步改进，隔断包括墙体和浮阀组件，所述墙体的一端与排水沟渠本体连接，墙体的另一端与浮阀组件连接，相邻沟渠格的浮阀组件呈对角设置，所述浮阀组件上浮的高度与生活污水的流量大小呈正相关。

作为本发明的进一步改进，多个所述沟渠格的隔断相互交叉设置。

作为本发明的进一步改进，沟渠格的隔断为半镂空网，相邻半镂空网之间进行无缝连接或间隙连接，所述半镂空网上端通过种植植物进行镶嵌式固定。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的适用于城市住宅小区的生活污水处理系统，通过依次连通的调节池、过滤池、分流池和排水沟渠构成了结构紧凑、占地面积小的生活污水处理系统。通过调节池对生活污水进行收集，并对生活污水的进水量和水质进行调节；通过过滤池对调节池排出的生活污水进行过滤，分流池将过滤后的生活污水排入排水沟渠内，排水沟渠内设置了多个沟渠格，提高了生活污水在排水沟渠内的净化时间，而且有效减小了排水沟渠的占地面积，同时在沟渠格内设置了用于净化污水的煤渣生物球，有效提高了污水处理的效率。通过煤渣生物球(由煅烧后的煤渣和生物细菌联合制备)对城市生活污水进行物理、生物循环净化处理，非常符合当下的绿色环保发展理念。具体地，煤渣硬度高于活性炭，耐久性更强，可以抗击足够的水流冲击，而且煤渣具备活性炭的物理性能，可以有效吸附去除污水中的色素、气味；同时煤渣还可以作为外加碳源，为硝化细菌和反硝化细菌提供碳源，也就是为硝化反应和反硝化反应提供能源；与此同时，煤渣还可以作为硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌的载体，生活污水流经煤渣生物球的过程中，既进行了物理吸附作用，又进行了微生物吸附反应，显著提高了生活污水的净化作用。

2、本发明的适用于城市住宅小区的生活污水处理系统，通过将煤渣生物球装载在冲孔网笼内，并将冲孔网笼放置在相邻沟渠格的连接处，不但提高了煤渣生物球的固定效果，避免煤渣生物球流失，且便于煤渣生物球进行快速更换，同时还可以填补相邻沟渠格之间的沟槽缝隙，增加生活污水在沟渠格内的停留时间，提高生活污水的净化效果。

3、本发明的适用于城市住宅小区的生活污水处理系统，通过将多个沟渠格的隔断相互平行设置，并且在沟渠格的墙体与排水沟渠本体的连接处设置调节格栅或浮阀组件，调节格栅和浮阀组件的开口大小与生活污水的流量大小呈正相关；当水流量较大时，开口相应增大以提高水流速度，避免污水溢出；当水流量较小时，开口相应减小以增加污水在沟渠格内的停留时间，使污水得到了更充分的处理，提高了污水处理的成效。

4、本发明的适用于城市住宅小区的生活污水处理系统，通过采用多个半镂空网平行设置或交叉设置将排水沟渠本体隔断为多个沟渠格，并且在半镂空网上端种植植物进行镶嵌式固定，以增强隔断的结构强度并形成绿化带，提高了生活小区的绿化效果，同时也可以利用植物对污水进行吸附处理，实现了植物与煤渣生物球协同处理生活污水，显著提高了污水的净化处理效果。

附图说明

图1为本发明的生活污水处理系统的结构原理示意图。

图2为本发明实施例1中排水沟渠的结构原理示意图。

图3为图2中A处的结构原理示意图。

图4为本发明实施例2中排水沟渠的结构原理示意图。

图5为图4中B处的结构原理示意图。

图6为本发明实施例3中排水沟渠的结构原理示意图。

图7为图6中C处的结构原理示意图。

图8为本发明实施例4中排水沟渠的结构原理示意图。

图9为本发明实施例4中排水沟渠的俯视结构原理示意图。

图10为本发明实施例5中排水沟渠的结构原理示意图。

图11为本发明实施例5中排水沟渠的俯视结构原理示意图。

图例说明：1、调节池；2、过滤池；21、细格栅；3、分流池；4、排水沟渠；41、排水沟渠本体；5、排水管；6、调节格栅；7、半镂空网；8、浮阀组件；9、墙体。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1至图3所示，本发明的适用于城市住宅小区的生活污水处理系统，包括多个并排设置的调节池1，多个调节池1通过排水管道5与多个过滤池2一一对应连通，多个过滤池2中的污水通过排水管道5汇总入分流池3中，分流池3两端分别通过排水管道5与排水沟渠4连通。可以理解，调节池1、过滤池2和分流池3可以设置在小区内部，具体位置可以根据小区的内部结构布置来确定，排水沟渠4设置在小区外人行过道处。本实施例的生活污水处理系统结合住宅小区的结构布置进行排布，既实现生活污水的收集处理，又不需额外设置专门的处理场地。通过调节池1收集生活小区中各家各户排出的生活污水，并对生活污水的进水流量、水质、水温等进行调节，为后续的净化处理准好准备。通过过滤池2将生活污水中的悬浮物滤除，以便于后续处理，并确保后续设备的正常运行。排水沟渠4包括排列设置的多个沟渠格，沟渠格内设置用于净化生活污水的煤渣生物球，生活污水在排水沟渠4内进行多次折流后排出。经处理后的污水已被净化掉大量的S、N等元素，降低了污水中有害元素的含量，减少了排放后水体富营养化等污染。处理后的污水汇入市政排水主管道，最终汇入江河湖泊中。

本实施例中，排水管道5可以选用PP-B材质的热溶管，也可以采用HDPE塑钢缠绕管。HDPE塑钢缠绕管具有耐腐蚀、质量轻、安装简便、通流量大、寿命长达50年等优点，可替代水泥、铸铁、陶瓷等高能耗材质制作的管材，属环保型绿色产品。

本实施例中，调节池1的容量取决于日排水量及排水量的变化规律，对于不同功能的构筑物，日排水量及其排水规律有很大差异。调节池1的容量可按照下列公式(1)计算：

V＝(Q/T-K*Q/24)*T， (1)

V-设计污水量(m

Q-污水流量(m

T-建筑物排水时间(hr/day)；

K-流量调节比(调节池出水流量与日平均流量之比)。

多幢公寓楼和住宅小区取6小时即可，规模较大、公共设施配套齐全的小区则可以更短些。可以理解，小区的规模可以根据污水流量、小区内部可用的人行道长度、小区外部可用的人行道面积和长度进行综合判定。

本实施例中，在过滤池2内设有用于过滤生活污水的细格栅21，由于生活污水中的杂质多为粪便、洗涤用水，并不存在大体积的杂质，因此使用3～10cm间距的细格栅21即可对生活污水进行高效过滤。关于格栅的设计，可以通过下列计算得出，

(1)城市排水量为X m

Q

①.栅槽宽度

设格栅间隙数为n，n通过下式求得：，

设栅槽宽度为B，B通过下式求得：

B＝s(n-1)+bn

上式中：

B——栅槽宽度，m；

S——栅格条宽度，m；

b——栅条净间距，粗格栅b＝50～100mm,中格栅b＝10～40mm,细格栅b＝3～10mm；

n——格栅间隙数；

Q

α——格栅倾角，度；

h——栅前水深，m；

v——过栅流速，m/s，最大设计流量时为0.8～1.0m/s，平均设计流量时为0.3m/s。

②.通过格栅的水头损失

h

式中h

h

g——重力加速度，9.81m/s

k——系数，格栅受污物堵塞时水头增大倍数，一般采用3；

ξ——阻力系数，其值与栅条断面形状有关，

③.栅槽高度

H＝h+h

式中，H——栅后槽总高度,m；

h——为栅前水深，m；

h

④.栅槽总长度

H

式中，H

进水渠道流速为v

l

式中，L——栅槽总长度，m；

l

B

α

l

H

本实施例中，煤渣生物球的成分包括煤渣、硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌。将煤渣块碾碎后煅烧成球，然后放入生物培养皿中进行接种，使得微生物生物充满煤渣球。将煅烧后的煤渣碾碎放入微生物反应器中，主要有三个作用：①煤渣的强吸附能力可以有效吸附污水中的色素、气味等；②作为外加固体碳源，为硝化细菌和反硝化细菌提供碳源，也就是可以作为反硝化作用和硝化作用的碳源；③为反硝化细菌、硝化细菌和聚磷菌物提供附着的载体。微生物充满煤渣空隙与表面后，利用海藻酸钠将煤渣粘结成煤渣生物小球。本实施例中，煤渣本身属于生产废物，通过对煤渣进行再利用，实现废物循环利用，既经济适用，又绿色环保；硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌都属于可再生微生物，在以煤渣作为载体和外加碳源的条件下，可以进行生殖繁衍，提高生活污水处理系统的使用周期，降低成本，并且后期的管理维护也较为方便。聚磷菌也叫做摄磷菌、除磷菌，是传统活性污泥工艺中一类特殊的细菌，在好氧状态下能超量地将污水中的磷吸入体内，使体内的含磷量超过一般细菌体内的含磷量的数倍，这类细菌被广泛地用于生物除磷。一般认为，聚磷菌分为两种，兼性厌氧的反硝化聚磷菌和好氧聚磷菌，其中反硝化聚磷菌能利用氧或硝酸盐作为电子受体，而好氧聚磷菌只能利用氧作为电子受体。可以理解，在其他实施例中，也可以采用活性炭或陶粒或坚果壳来制备生物小球。

本实施例中，通过依次连通的调节池1、过滤池2、分流池3和排水沟渠4构成了结构紧凑、占地面积小的生活污水处理系统。通过调节池1对生活污水进行收集，并对生活污水的进水量和水质进行调节；通过过滤池2对调节池1排出的生活污水进行过滤，分流池3将过滤后的生活污水排入排水沟渠4内，排水沟渠4内设置了多个沟渠格，提高了生活污水在排水沟渠4内的净化时间，而且有效减小了排水沟渠4的占地面积，同时在排水沟渠4的沟渠格内设置了用于净化污水的煤渣生物球，有效提高了污水处理的效率。通过煤渣生物球(由煅烧后的煤渣和生物细菌联合制备)对城市生活污水进行物理、生物循环净化处理，即生活污水流经煤渣生物球的过程中，既进行了物理吸附作用，又进行了微生物吸附反应，显著提高了生活污水的净化作用，非常符合当下的绿色环保发展理念。

本实施例中，煤渣生物球装载在冲孔网笼内，冲孔网笼置于沟渠格的四壁(图中未示出)。煤渣生物球在冲孔网笼中的装载量是根据沟渠格的大小、以及排水沟渠4的长度进行确定。具体的，采用细密网的不锈钢冲孔网笼装载煤渣生物球，冲孔网笼的宽度与沟渠格的宽度相匹配，高度可以适当低于沟渠格的高度。采用冲孔网笼装载煤渣生物球，一方面可以将煤渣生物球进行固定，避免其被水流冲走，而且也方便煤渣生物球的更换，另一方面也可以减小相邻沟渠格之间的沟槽缝隙，增加生活污水在沟渠格内的停留时间。而且硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌等微生物属于可再生微生物，在以煤渣为载体和外加碳源的条件下，可以进行生殖繁衍，提高生活污水处理系统的使用周期，并且后期的管理维护也比较方便，大大降低了成本。

如图3所示，本实施例中，多个沟渠格的隔断相互平行设置，即沟渠格的横截面呈方形结构。进一步地，沟渠格的隔断包括墙体9和调节格栅6，墙体9的一端与排水沟渠本体41连接，墙体的另一端与调节格栅6连接，相邻沟渠格的调节格栅6呈对角设置，以增加污水在沟渠格内的流动路径，使污水进行更充分的净化处理。

本实施例中，调节格栅6设置为同向排列，且调节格栅6的开口大小与生活污水的流量大小呈正相关，也就是利用调节格栅6对污水流量进行控制，提高污水在沟渠格内的静置处理时间。当生活污水的流量较大时，水流冲击调节格栅6，使得调节格栅6的开口变大，加大水流通过量。当生活污水的流量较小时，调节格栅6的开口也相应减小，增加污水在沟渠格内的停留时间，使得生活污水得到更充分的净化处理。

当生活污水从各家的管道排出后，进入调节池1。调节池1对水量进行调节，同时也起到一定的沉淀作用。由于生活污水的pH值都是在一个特定范围内，并且对于后续的处理程序并无太大影响，因此可以不做过多考虑。由调节池1排出的污水流入过滤池2，通过细格栅21对污水中的杂质进行过滤。生活污水主要由洗涤污水和排泄污水组成，并无大体积杂质，可省去粗格栅渠，减少场地与造价。过滤后的生活污水由分流池3流入排水沟渠4内，排水沟渠4的沟渠格采用分段式布置，减少场地占用的同时也使生活污水在其中反复净化。沟渠格的内侧四壁放置装有煤渣生物球的冲孔网笼，污水流过网笼，煤渣生物小球起到初步的物理净化作用，小球中的硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌则吸取生活污水中的N、P进行生物净化，也就是进行二次净化。由于排水沟渠4的沟渠格采用拼装错位连接的方式，污水在沟渠格内的流速逐渐减少，污水滞留时间变长，经过多个煤渣生物球网笼的净化，使得污水中的N、P得到充分吸收。本实施例的生活污水处理系统可以使得大部分生活污水得到净化，吸收大量污水中的有害元素，减少污水排出后对水体土壤的污染。

实施例2

如图1、图4和图5所示，本发明的适用于城市住宅小区的生活污水处理系统，其结构设置和工作原理与实施例1中的生活污水处理系统大致相同，区别点在于：沟渠格的隔断为半镂空网7，装有煤渣生物球的冲孔网笼填充在半镂空网7的镂空处，半镂空网7上端通过种植植物进行镶嵌式固定。有效增强了隔断的结构强度并形成绿化带，提高了生活小区的绿化效果，同时也可以利用植物对污水进行吸附处理，实现了植物与煤渣生物球协同处理生活污水，显著提高了污水的净化处理效果。

实施例3

如图1、图6和图7所示，本发明的适用于城市住宅小区的生活污水处理系统，其结构设置和工作原理与实施例1中的生活污水处理系统大致相同，区别点在于：沟渠格的隔断包括墙体9和浮阀组件8，墙体9的一端与排水沟渠本体41连接，墙体的另一端与浮阀组件8连接，相邻沟渠格的浮阀组件8呈对角设置，以增加污水在沟渠格内的流动路径，使污水进行更充分的处理。

本实施例中，沟渠格的内侧四壁放置装有煤渣生物球的冲孔网笼，浮阀组件8的开口大小与生活污水的流量大小呈正相关，也就是利用浮阀组件8对污水流量进行控制，提高污水在沟渠格内的静置处理时间。当生活污水的流量较大时，水流冲击浮阀组件8，使得浮阀组件8的开口变大，加大水流通过量。当生活污水的流量较小时，浮阀组件8的开口也相应减小，增加污水在沟渠格内的停留时间，使得生活污水得到更充分的净化处理。浮阀组件8的上部构成形状不局限锥形，可根据实际情况进行调整改变。

实施例4

如图1、图8和图9所示，本发明的适用于城市住宅小区的生活污水处理系统，其结构设置和工作原理与实施例1中的生活污水处理系统大致相同，区别点在于：多个沟渠格的隔断相互交叉设置，沟渠格的横截面呈三角形和菱形。三角形或菱形结构具有更强的结构稳定性，在排水沟渠4长度较长的情况下，排水沟渠4上部覆盖层的作用荷载可以更大；在相同空间单元下使得污水与煤渣生物球接触面积更大，确保污水得到更加充分的净化处理；还可以有效的提升污水滞留时间，减少污水流速，污水中的杂质在后续处理中也更加方便去除。

进一步地，本实施例中，沟渠格的隔断为半镂空网7，相邻半镂空网7之间进行间隙连接，装有煤渣生物球的冲孔网笼填充在半镂空网7的镂空处，或者是放置在相邻隔断的交汇处。半镂空网7上端通过种植植物进行镶嵌式固定，有效增强了隔断的结构强度并形成绿化带，提高了生活小区的绿化效果，同时也可以利用植物对污水进行吸附处理，实现了植物与煤渣生物球协同处理生活污水，显著提高了污水的净化处理效果。

实施例5

如图1、图10和图11所示，本发明的适用于城市住宅小区的生活污水处理系统，其结构设置和工作原理与实施例1中的生活污水处理系统大致相同，区别点在于：多个沟渠格的隔断相互交叉设置，沟渠格的横截面呈三角形和菱形。三角形或菱形结构具有更强的结构稳定性，在排水沟渠4长度较长的情况下，排水沟渠4上部覆盖层的作用荷载可以更大；在相同空间单元下使得污水与煤渣生物球接触面积更大，确保污水得到更加充分的净化处理；还可以有效的提升污水滞留时间，减少污水流速，污水中的杂质在后续处理中也更加方便去除。

进一步地，本实施例中，沟渠格的隔断为半镂空网7，相邻半镂空网7之间进行无缝连接，装有煤渣生物球的冲孔网笼填充在半镂空网7的镂空处，或者是放置在相邻隔断的交汇处。半镂空网7上端通过种植植物进行镶嵌式固定，有效增强了隔断的结构强度并形成绿化带，提高了生活小区的绿化效果，同时也可以利用植物对污水进行吸附处理，实现了植物与煤渣生物球协同处理生活污水，显著提高了污水的净化处理效果。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。