[发明专利]一种利用闲置的沟渠和农田处理污水的装置和方法

权利要求书

1.一种利用闲置的沟渠和农田处理污水的装置，其特征在于：包括沟渠式 污水处理一体化装置(1)和强化湿地(2)；

所述沟渠式污水处理一体化装置(1)包括折流式缺氧厌氧反应区、循环曝 气区、沉淀分离区、清水区、太阳能和风能发电系统以及污泥浓缩系统；

所述折流式缺氧厌氧反应区位于沟渠式污水处理一体化装置的上部，根据 闲置的沟渠的自然形状建造而成；所述折流式缺氧厌氧反应区包括通过挡水墙 (1-1)和折流墙(1-2)分隔成的兼氧段(1-3)、缺氧段(1-4)和厌氧段(1-5)， 所述兼氧段(1-3)首端设有用于供入污水的兼氧段进水口(1-6)和污泥回流 管，兼氧段末端与缺氧段首端连通，缺氧段末端与厌氧段首端连通，厌氧段末 端设有厌氧段出水口(1-7)；所述折流式缺氧厌氧反应区的兼氧段、缺氧段和 厌氧段上都设有上盖和甲烷气集气排放管；挡水墙(1-1)和折流墙(1-2)由 无砂混凝土制成，与渠道垂直设置；

所述循环曝气区位于沟渠式污水处理一体化装置的中部，与厌氧段出水口 (1-7)连通，依据沟渠的自然形状建造而成；所述循环曝气区包括隔流墙(1-8)、 倒伞型表曝机(1-9)、鼓风曝气系统(1-10)、悬浮填料(1-11)、溢流墙(1-12) 和拦截栅网(1-13)；

所述隔流墙(1-8)位于循环曝气区的中间，由无砂混凝土制成，与沟渠的 岸边平行；所述倒伞型表曝机(1-9)位于隔流墙(1-8)上游的一端；所述鼓 风曝气系统(1-10)安装在倒伞型表曝机的下游一侧；

所述悬浮填料(1-11)满足以下要求：①其比重小于水的比重，在不曝气 时浮于水的表面；②挂膜以后，在正常的曝气强度下能在水中呈流化状态；③ 老化的生物膜靠水力冲刷和曝气搅动自动脱落，保证生物膜的活性；④可直接 往水里投加；⑤靠倒伞型表曝机(1-9)的曝气和水流引导其流动；⑥采用聚乙 烯、聚丙烯塑料或树脂制成；⑦悬浮填料的形状为球状；

所述溢流墙(1-12)位于循环曝气区的尾部，由无砂混凝土制成，与渠道 垂直设置；

所述拦截栅网(1-13)位于溢流墙(1-12)的上部或前端，与渠道垂直设 置，由聚乙烯、聚丙烯塑料或金属制成，其网眼小于悬浮填料的直径；

所述沉淀分离区位于循环曝气区的下游，与循环曝气区的溢流墙(1-12) 相接，依据沟渠的自然形状建造而成；所述沉淀分离区的尾部设有溢流堰 (1-14)，所述溢流堰(1-14)由无砂混凝土制成，与渠道垂直设置；

所述清水区位于沉淀分离区的下游，与沉淀分离区的溢流堰(1-14)相接， 依据沟渠的自然形状建造而成；

所述太阳能和风能发电系统设置在折流式缺氧厌氧反应区的上盖上部，太 阳能和风能发电系统通过电缆连接倒伞型表曝机(1-9)、鼓风曝气系统(1-10) 和污泥泵；

所述污泥浓缩系统包括污泥浓缩池(1-15)、污泥泵、排泥管和污泥回流管； 所述污泥浓缩池(1-15)设置在沟渠岸上，为长方体结构，与河道平行；所述 污泥泵和排泥管设置在沉淀分离区的底部；具体地，所述污泥浓缩池(1-15) 的建造按如下步骤实施：

①测量、计算沟渠岸斜坡的长度、坡度，确定污泥浓缩池的长度和宽度；

②剥离施工区的表层土，剥离深度为0.5～1.0米；对剥离后的污泥浓缩池 底部的素土进行夯实防渗；

③沿着污泥浓缩池靠近河水的一侧充填卵石或碎石，卵石或碎石作为过滤 层(1-16)；

④在过滤层(1-16)中安置塑料或混凝土材质的污泥浓缩池排水管(1-17)， 污泥浓缩池排水管(1-17)的出水排入折流式缺氧厌氧反应区；

所述强化湿地(2)为梯形池状结构，从下往上依次为防渗层(2-1)、砾石 垫层(2-2)、滤料层(2-3)和土壤层(2-4)；强化湿地的一端的高度高于另一 端的高度，强化湿地的较高的一端设有强化湿地进水管(2-6)，强化湿地的较 低的一端设有强化湿地出水管(2-7)；强化湿地的底部设有1-3％的坡度，便于 水的流动；

所述防渗层(2-1)采用高密度聚乙烯薄膜；

所述砾石垫层(2-2)的厚度为300-600毫米，砾石粒径40-80毫米；

所述滤料层(2-3)的厚度150-300毫米，采用活性陶粒滤料，活性陶粒粒 径20-40毫米；所述滤料层(2-3)里设有强化湿地布水管(2-8)，强化湿地布 水管(2-8)连接强化湿地进水管(2-6)；

所述土壤层(2-4)的厚度为600-1000毫米，采用高炉渣、生物炭、动物 粪便、耕种熟土混合制成。

2.采用如权利要求1所述的一种利用闲置的沟渠和农田处理污水的装置进 行污水处理的方法，其特征在于：具有如下步骤；

①污水由兼氧段进水口(1-6)进入折流式缺氧厌氧反应区，与污泥回流管 回流的污泥混合后沿折流墙往复前进，依次通过兼氧段(1-3)、缺氧段(1-4) 和厌氧段(1-5)，折流式缺氧厌氧反应区中的污泥随着污水的左右流动和沼气 上升的作用而运动，折流墙(1-2)的阻挡作用和污泥自身的沉降作用又使污泥 的流速降低，因此大量的污泥都被截留在折流式缺氧厌氧反应区中，折流式缺 氧厌氧反应区中的微生物与污水中的有机物充分接触，兼氧段(1-3)的兼性菌、 缺氧段(1-4)和厌氧段(1-5)的异养菌将污水中的大分子有机物分解为小分 子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物；污水然后进入循环曝气区， 倒伞型表曝机(1-9)一方面对污水进行曝气，一方面推动水流加速流动，鼓风 曝气系统(1-10)对污水进行强化曝气，悬浮填料(1-11)成为活性污泥的载 体，污水沿着隔流墙(1-8)循环流动，产生氧化沟工艺的处理效应，拦截栅网 (1-13)阻止悬浮填料(1-11)流入下游；循环曝气区处理后的水由溢流墙(1-12) 进入沉淀分离区，沉淀后的水由溢流堰(1-14)进入清水区，清水区中的水被 泵入强化湿地进水管(2-6)，沉淀后的污泥一部分通过污泥泵、排泥管和污泥 回流管回流到折流式缺氧厌氧反应区中，一部分进入污泥浓缩池(1-15)，污泥 浓缩池(1-15)中的浓缩液经过滤层(1-16)过滤后排入折流式缺氧厌氧反应 区，干化后的污泥作为有机肥料施用到强化湿地(2)中；

②清水区中的水通过强化湿地进水管(2-6)和强化湿地布水管(2-8)进 入强化湿地(2)中，污水在滤料层(2-3)里均匀分布，土壤层(2-4)上种植 的植物通过根系吸收污水的污染物，污水被进一步净化，强化湿地处理后的水 通过强化湿地出水管(2-7)收集，达标排放。