一种针对农村分散型生活垃圾和污水的处理系统

摘要

本发明涉及一种针对农村分散型生活垃圾和污水的处理系统，所述处理系统包括分散在各个农户住所的垃圾沼气装置、污水处理装置和回用水储水池，还包括连接每个回用水储水池与农田灌溉总渠的灌溉管道；所述垃圾沼气装置的沼气管路并联供热锅炉和燃气灶，所述供热锅炉的热水管路并取暖设备和换热器，所述换热器连接污水处理装置，用于保证污水处理装置的生化处理温度；所述垃圾沼气装置的沼液管路连接污水处理装置，用于补充污水处理装置生化处理所需的碳源；所述污水处理装置连接回用水储水池，用于临时储存处理后达标的回用水。

权利要求

1.一种针对农村分散型生活垃圾和污水的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括分散在各个农户住所的垃圾沼气装置、污水处理装置和回用水储水池，还包括连接每个回用水储水池与农田灌溉总渠的灌溉管道；

所述垃圾沼气装置的沼气管路并联供热锅炉和燃气灶，所述供热锅炉的热水管路并取暖设备和换热器，所述换热器连接污水处理装置，用于保证污水处理装置的生化处理温度；

所述垃圾沼气装置的沼液管路连接污水处理装置，用于补充污水处理装置生化处理所需的碳源；所述污水处理装置连接回用水储水池，用于临时储存处理后达标的回用水；

所述污水处理装置由下至上包括前处理区和微生物处理区，前处理区和微生物处理区同处于一个纺锤形外壳的内部；

所述纺锤形外壳的内部具有内外双层腔体，内层腔体为前处理区和微生物处理区，外层腔体为线路通道和保温层，用于容纳线路、气路和保温热水，外层腔体的外壁上设有进水口和出水口；

所述垃圾沼气装置的下部设置沼液管路，沼液管路依次连接中间处理器和污水处理装置的进水管；

所述垃圾沼气装置的上部设置沼气管路，沼气管路先连接所述中间处理器，再由中间处理器并联供热锅炉和燃气灶；中间处理器的罐体内放置生石灰，用于去除沼液和沼气中的二氧化碳，同时利用反应热量预热沼液；

所述换热器的第一通道的一端连接供热锅炉的热水管路，另一端连接取暖设备；

换热器的第二通道的一端连接回用水储水池，另一端连接所述纺锤形外壳的外层腔体的进水口。

2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述前处理区的底部设有进水管，内部设有过滤装置；

所述微生物处理区的下部设有出风装置，并通过输风管连接纺锤形外壳上的进气口，微生物处理区的内部设有微生物载体，微生物处理区的顶部设置出水管。

3.根据权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述前处理区为竖直放置的圆柱形空腔，所述圆柱形空腔从纺锤形外壳的底部进入并贯穿纺锤形外壳的外层腔体，伸入内层腔体，前处理区设在纺锤形外壳的下部；

所述圆柱形空腔的底部设有进水管，内部设有过滤装置；

所述过滤装置由上至下设有第一过滤层和第二过滤层。

4.根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于，所述前处理区的圆柱形空腔的顶部位置设有出风装置，所述出风装置布置在微生物处理区的下部，出风装置的上方设有微生物载体，微生物载体的顶部固定连接滤柱。

5.根据权利要求4所述的处理系统，其特征在于，所述出风装置包括若干个吹风嘴、若干个单向阀和出风管，每个吹风嘴通过一个单向阀连接在出风管上；所述出风管通过输风管连接纺锤形外壳上的进气口，所述输风管处于纺锤形外壳的外层腔体内，并穿过壁面进入内层腔体，以连接出风管。

6.根据权利要求4所述的处理系统，其特征在于，所述微生物载体分为若干条竖直设置的载体串，每条载体串上均匀设置若干个载体单体，用于为菌体提供附着位点。

7.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述中间处理器包括罐体、第一搅拌器和第一排泥口，第一搅拌器设在罐体内部，第一排泥口设在罐体底部；

所述沼液管路连接罐体的下部，并向罐体内通入沼液；

所述沼气管路连接罐体的底部，将沼气通入罐体内的沼液，沼气管路在中间处理器的出口设在罐体的顶部，将过滤后的沼气通入后续的供热锅炉和燃气灶。

说明书

一种针对农村分散型生活垃圾和污水的处理系统

技术领域

[0001] 本发明属于农村环境治理和资源利用技术领域，具体涉及一种针对农村分散型生活垃圾和污水的处理系统。

背景技术

[0002] 随着新农村建设的不断深入，农村人民的生活水平有了普遍提高。农村生态环境建设的重要内容是农村生活垃圾和污水的高效治理。相比于城市生活垃圾和污水，农村生
活垃圾的种类和污水的污染物组成种类比较简单，其处理容易实现，农村日常生活中所产
生的垃圾和污水中还有很多的营养物质可供人们回收再利用。然而，目前农村生活垃圾和
污水处理也存在一些问题，例如由于居住分散，生活垃圾和污水的产生位点比较分散，生活
垃圾的运输并集中处理相比于污水容易实现，可是建设常规的污水处理厂需要布设管道进
行引流，而且处理后的再生水需要较多管道运输到面积广大的农田进行灌溉，建设成本较
高；

发明内容

[0003] 针对上述问题，本发明提供了一种针对农村分散型生活垃圾和污水的处理系统，所述处理系统包括分散在各个农户住所的垃圾沼气装置、污水处理装置和回用水储水池，
还包括连接每个回用水储水池与农田灌溉总渠的灌溉管道；

[0004] 所述垃圾沼气装置的沼气管路并联供热锅炉和燃气灶，所述供热锅炉的热水管路并取暖设备和换热器，所述换热器连接污水处理装置，用于保证污水处理装置的生化处理
温度；

[0005] 所述垃圾沼气装置的沼液管路连接污水处理装置，用于补充污水处理装置生化处理所需的碳源；所述污水处理装置连接回用水储水池，用于临时储存处理后达标的回用水。

[0006] 本发明所述的针对农村分散型生活垃圾和污水的处理系统，以所述垃圾沼气装置和污水处理装置为核心部分，垃圾沼气装置用于处理生活垃圾，产生沼气和沼液，沼气既可
直接用于燃气灶，作为日常烹饪的热源，又可以燃烧作为供热锅炉的热源，供热锅炉产生的
热水既可用于取暖设备，有可作为换热器的热源，在气温较低的季节为所述污水处理装置
提供热能，保证其生化处理处于合适的温度，提高生化处理效率；所述沼液中含有丰富的有
机物质，向所述污水处理装置中引入沼液，为其生化处理补充碳源，也能达到提高生化处理
效率的目的。所述污水处理装置处理后的水体达到中水回用标准后，可以用于日常家庭生
活用水，也可以储存起来，用于灌溉农田或者绿植。本发明所述的针对农村分散型生活垃圾
和污水的处理系统将日常生活垃圾和污水的处理装置协同利用，利用垃圾处理产生的沼气
作为污水处理的热源，利用沼液作为污水处理的碳源，就地取材；进一步地，利用农村家庭
原有的垃圾沼气装置，配置所述污水处理装置和相关即可，能够极大节约建设费用，提高资
源利用效率。

[0007] 可选的，所述污水处理装置由下至上包括前处理区和微生物处理区，前处理区和微生物处理区同处于一个纺锤形外壳的内部；

[0008] 所述前处理区的底部设有进水管，内部设有过滤装置；

[0009] 所述微生物处理区的下部设有出风装置，并通过输风管连接纺锤形外壳上的进气口，微生物处理区的内部设有微生物载体，微生物处理区的顶部设置所述出水管。

[0010] 可选的，所述纺锤形外壳的内部具有内外双层腔体，内层腔体为前处理区和微生物处理区，外层腔体为线路通道和保温层，用于容纳线路、气路和保温热水，外层腔体的外
壁上设有进水口和出水口。

[0011] 可选的，所述前处理区为竖直放置的圆柱形空腔，所述圆柱形空腔从纺锤形外壳的底部进入并贯穿纺锤形外壳的外层腔体，伸入内层腔体，即前处理区设在纺锤形外壳的
下部；所述圆柱形空腔的底部设有进水管，内部设有过滤装置。

[0012] 可选的，所述过滤装置由上至下包括第一过滤层和第二过滤层，第一过滤层和第二过滤层垂直于前处理区的水流方向，用于吸附污水中的污染物和小颗粒悬浮物。

[0013] 可选的，所述前处理区的圆柱形空腔的顶部位置设有出风装置，即出风装置布置在微生物处理区的下部，出风装置的上方设有微生物载体，微生物载体的顶部固定连接滤
柱。

[0014] 可选的，所述出风装置包括若干个吹风嘴、若干个单向阀和出风管，每个吹风嘴通过一个单向阀连接在出风管上。

[0015] 进一步可选的，所述出风管通过输风管连接纺锤形外壳上的进气口，所述输风管处于纺锤形外壳的外层腔体内，并穿过壁面进入内层腔体，以连接出风管。

[0016] 可选的，所述微生物载体分为若干条竖直设置的载体串，每条载体串上均匀设置若干个载体单体，用于为菌体提供附着位点。

[0017] 可选的，所述垃圾沼气装置的下部设置沼液管路，沼液管路依次连接中间处理器和污水处理装置的进水管；所述垃圾沼气装置的上部设置沼气管路，沼气管路先连接所述
中间处理器，再由中间处理器并联供热锅炉和燃气灶。

[0018] 所述中间处理器包括罐体、第一搅拌器和第一排泥口，第一搅拌器设在罐体内部，第一排泥口设在罐体底部，罐体内放置生石灰，所述沼液管路连接罐体的下部，并向罐体内
通入沼液，所述沼气管路连接罐体的底部，将沼气通入罐体内的沼液，沼气管路在中间处理
器的出口设在罐体的顶部，将过滤后的沼气通入后续的供热锅炉和燃气灶。

[0019] 所述换热器的第一通道的一端连接供热锅炉的热水管路，另一端连接取暖设备，换热器的第二通道的一端连接回用水储水池，另一端连接所述纺锤形外壳的外层腔体的进
水口。

附图说明

[0020] 图1为所述的针对农村分散型生活垃圾和污水的处理系统的结构图。

[0021] 图2为所述的污水处理装置的结构示意图。

[0022] 图3为出风装置的结构示意图。

[0023] 附图中，1‑垃圾沼气装置，101‑沼气管路，102‑沼液管路，2‑污水处理装置，201‑前处理区，202‑微生物处理区，203‑纺锤形外壳，204‑内层腔体，205‑外层腔体，3‑回用水储水
池，4‑农田灌溉总渠，5‑供热锅炉，501‑热水管路，6‑燃气灶，7‑取暖设备，8‑换热器，9‑进水
管，10‑第一支架，11‑进水阀，12‑出风装置，1201‑吹风嘴，1202‑单向阀，1203‑出风管，13‑
微生物载体，14‑滤柱，15‑输风管，16‑气体增压泵，17‑外部喷淋装置，18‑出水管，19‑污染
物探测器，20‑仪表箱，21‑太阳能电池板，22‑中间处理器，23‑储污水池。

具体实施方式

[0024] 本实施例所述的针对农村分散型生活垃圾和污水的处理系统，如图1‑3所示，包括分散在各个农户住所的垃圾沼气装置1、污水处理装置2和回用水储水池3，还包括连接每个
回用水储水池3与农田灌溉总渠4的灌溉管道；

[0025] 所述垃圾沼气装置1的沼气管路101并联供热锅炉5和燃气灶6，所述供热锅炉5的热水管路501并取暖设备7和换热器8，所述换热器8连接污水处理装置2，用于保证污水处理
装置2的生化处理温度；

[0026] 所述垃圾沼气装置1的沼液管路102连接污水处理装置2，用于补充污水处理装置2生化处理所需的碳源；所述污水处理装置2连接回用水储水池3，用于临时储存处理后达标
的回用水。

[0027] 可选的，所述污水处理装置2由下至上包括前处理区201和微生物处理区202，前处理区201和微生物处理区202同处于一个纺锤形外壳203的内部；

[0028] 所述前处理区201的底部设有进水管9，内部设有过滤装置；

[0029] 所述微生物处理区的下部设有出风装置16，并通过输风管13连接纺锤形外壳上的进气口11，微生物处理区的内部设有微生物载体15，微生物处理区的顶部设置所述出水管
9。

[0030] 可选的，所述纺锤形外壳203的内部具有内外双层腔体，内层腔体204为前处理区和微生物处理区，外层腔体205为线路通道和保温层，用于容纳线路、气路和保温热水，外层
腔体205的外壁上设有进水口和出水口。

[0031] 可选的，所述纺锤形外壳203底部的外侧设有第一支架10，用于支撑纺锤形外壳203。

[0032] 可选的，所述前处理区201为竖直放置的圆柱形空腔，所述圆柱形空腔从纺锤形外壳203的底部进入并贯穿纺锤形外壳的外层腔体205，伸入内层腔体204，即前处理区201设
在纺锤形外壳203的下部；所述圆柱形空腔的底部设有进水管9，内部设有过滤装置，进水管
9上设有进水阀11，用于实时控制前处理区201的进水。

[0033] 可选的，所述过滤装置由上至下设有第一过滤层和第二过滤层，第一过滤层的过滤材料为绿沸石和生物炭，用于吸附污水中的污染物，第二过滤层的过滤材料为纤维球和
聚丙烯棉，用于吸附污水中的污染物和小颗粒悬浮物。

[0034] 可选的，所述第二过滤层的下方设有格栅，用于拦截污水中的大颗粒悬浮物。

[0035] 污水由进水管9进入所述前处理区201，依次经过格栅、第二过滤层和第一过滤层，逐级将污水中的污染物颗粒滤除或吸附，为后面微生物处理区202的生化处理打好基础。

[0036] 可选的，所述前处理区201的圆柱形空腔的顶部位置设有出风装置12，即出风装置12布置在微生物处理区202的下部，出风装置12的上方设有微生物载体13，微生物载体13的
顶部固定连接滤柱14。

[0037] 可选的，所述出风装置12包括若干个吹风嘴1201、若干个单向阀1202和出风管1203，每个吹风嘴1201通过一个单向阀1202连接在出风管1203上，出风管1203中的送风由
吹风嘴1201进入微生物处理区202并提供氧气或惰性气体，所述单向阀1202用于防止污水
回流进入出风管1203。

[0038] 进一步可选的，所述出风管1203通过输风管15连接纺锤形外壳203上的进气口，所述输风管15处于纺锤形外壳的外层腔体205内，并穿过壁面进入内层腔体204，以连接出风
管1203。

[0039] 更进一步可选的，所述输风管15上设有气体增压泵16，用于增加进气口进气的压力，使得空气从吹风嘴1201顺利喷出。

[0040] 可选的，所述微生物载体13分为若干条竖直设置的载体串，每条载体串上均匀设置若干个载体单体，所述载体单体的形状选自圆形、三角形、方形、叉形、星形，用于为菌体
提供附着位点。

[0041] 可选的，所述滤柱14设在微生物处理区202的上部，滤柱14内放置吸附材料，例如绿沸石和生物炭，用于最后吸附净化处理后的污水。

[0042] 经过前处理区201过滤净化的污水进入微生物处理区202，并与所述微生物载体13充分接触，所述出风装置12为微生物处理区202提供氧气或惰性气体，同时扰动污水，促进
污水与微生物载体13的接触；生化处理后的污水向上流动，并经过所述滤柱14，完成最后的
吸附净化，达到中水回用标准。

[0043] 可选的，所述污水处理装置2还包括外部喷淋装置17，纺锤形外壳203的顶部通过出水管18连接外部喷淋装置17，用于将处理达标的水体喷洒到外部，就地浇灌绿植或作物。
具体的，所述出水管18的底端连通微生物处理区202的顶部，并贯穿纺锤形外壳的外层腔体
205，出水管18的顶端连接外部喷淋装置17，所述外部喷淋装置17包括若干个喷淋管，并均
匀分布成伞形，所述喷淋管远离出水管18的一端设有喷淋口，用于将处理后的污水向外喷
淋，灌溉农田或绿植。

[0044] 可选的，所述喷淋管上均匀设有若干个喷淋口，增大喷淋密度。

[0045] 可选的，所述外部喷淋装置17的底部设有转动装置，能够带动所述喷淋管水平转动，增大喷淋面积。

[0046] 可选的，所述滤柱14的上方设有污染物探测器19，污染物探测器19通讯连接仪表箱20，仪表箱20设在纺锤形外壳203的外侧面上或设在便于观察的其它地方。

[0047] 作为一种实施方式，污染物探测器19通过线路连接仪表箱20，仪表箱20设在纺锤形外壳203的外侧面上，所述线路处于纺锤形外壳的外层腔体205内，并穿入内层腔体204连
接污染物探测器19。

[0048] 作为另一种实施方式，污染物探测器19通讯连接仪表箱20，仪表箱20设在农户的厨房中，与电表、水表并排设置，便于人员统一观测。

[0049] 所述污染物探测器29选自氨氮探测器、COD探测器、总磷探测器，用于实时监测经过滤柱14处理后的水体是否达到回用标准，若达标，则从出水管18排出，若未达标，则水体
停留在微生物处理区202，继续处理。

[0050] 可选的，所述仪表箱20内设有污染物显示器和备用电源，污染物显示器通讯连接污染物探测器19，备用电源通过电路连接所述气体增压泵16、转动装置和污染物显示器。

[0051] 可选的，所述外部喷淋装置17的上方设有太阳能电池板21，并由第二支架支撑太阳能电池板21，第二支架的底部固定连接在纺锤形外壳203的外表面上，太阳能电池板21通
过电路连接所述气体增压泵16、转动装置和污染物显示器，提供电能。

[0052] 运行前，先放入适量污水没过滤柱14，接种微生物菌液进行前期挂膜，此时开始运行出风装置12，对微生物处理区202内的污水进行吹气充氧或充惰性气体。

[0053] 运行时，农村生活污水从污水进入管9进入前处理区201，依次流经格栅、第一过滤层和第二过滤层，进入到微生物处理区202，微生物载体13上和水体中的微生物对污水有降
解作用；随着水流方向，滤柱14最终再次过滤和吸附污水中的污染物，最后污水通过出水管
18排入回用水储水池3，或者通过外部喷淋装置17进行喷淋灌溉。

[0054] 同时的，运行过程中污染物探测器19实时监测微生物处理区202的污染物指标，实时根据监测数据调节装置运行的污水流速，控制污水在内层腔体204中的停留时间，优化出
水水质。

[0055] 本发明所述污水处理装置2具有纺锤形外壳203，所述纺锤形外壳203为前处理区201和微生物反应区202提供了较大的空间，能储存相对较大量的菌体应对污水处理，便于
调节微生物的生物量，提高污水处理效率，又不会增大整体装置的占地面积，节省空间，方
便安装；所述污水处理装置2占地面积较小，便于分散式处理污水和装置维护管理；所述外
部喷淋装置17将处理后污水进行喷洒灌溉，使得所述污水处理装置集回收、处理和处置的
功能于一体；所述污水处理装置设置有太阳能电池板21供电，运行管理简便，所述污染物探
测器19和仪表箱20可对污染物进行监测，实时掌握处理效果。

[0056] 所述污水处理装置2可以设置在地面上，也可以埋设在地下，当所述污水处理装置2设在地面上时，优选设在阳光充足处，所述纺锤形外壳203的外侧面刷涂黑色油漆，便于吸
热，保持微生物处理区202内的温度；优选设在绿植地上，便于所述外部喷淋装置17就地洒
水。当所述污水处理装置2埋设在地下时，只有出水管18的上半部分和外部喷淋装置17露出
地面，便于喷洒，所述纺锤形外壳203和相关管道埋入地下，既可节约占地，地下环境又对微
生物处理区202的温度恒定有积极作用。

[0057] 所述垃圾沼气装置1为常规的农村家庭使用的生活垃圾发酵产沼气的装置，本发明不作具体限定。

[0058] 可选的，所述垃圾沼气装置1的下部设置沼液管路102，沼液管路102依次连接中间处理器22和污水处理装置2的进水管9；所述垃圾沼气装置1的上部设置沼气管路101，沼气
管路101先连接所述中间处理器22，再由中间处理器22并联供热锅炉5和燃气灶6。

[0059] 所述中间处理器22包括罐体、第一搅拌器和第一排泥口，第一搅拌器设在罐体内部，第一排泥口设在罐体底部，罐体内放置生石灰，所述沼液管路102连接罐体的下部，并向
罐体内通入沼液，所述沼气管路101连接罐体的底部，将沼气通入罐体内的沼液，沼气管路
101在中间处理器22的出口设在罐体的顶部，将过滤后的沼气通入后续的供热锅炉5和燃气
灶6。

[0060] 由于生活垃圾产生的沼气中含有30‑40％的二氧化碳，二氧化碳在一般条件下既不可燃也不助燃，会影响甲烷的燃烧，同时二氧化碳中的碳元素也无法回收利用，这是农村
沼气利用的一个问题。另外，由于生活垃圾产生的沼液中除了含有丰富的有机质，还可能含
有一些发酵过程中产生的有毒有害物质，直接作为碳源使用，将会向污水中引入新的污染
物，因此，沼液需要前期处理后使用。

[0061] 本发明所述的处理系统中设置所述中间处理器22，中间处理器22内放置生石灰，沼液通入后，生石灰遇水生成氢氧化钙，生石灰和熟石灰对沼液有一定的净化作用，沼液利
用生石灰反应的放热，进行预热，经过净化和预热的沼液已经可以作为污水处理装置的碳
源使用了。沼气通入中间处理器22后，经过沼液中的熟石灰，熟石灰对二氧化碳的固化有一
定效果，能够吸收沼气中的二氧化碳，产生石灰石，同时提高甲烷含量。过量的熟石灰和石
灰石沉积到所述罐体的底部，由所述第一排泥口排出。

[0062] 所述换热器8的第一通道的一端连接供热锅炉的热水管路501，另一端连接取暖设备7，换热器8的第二通道的一端连接回用水储水池3，另一端连接所述纺锤形外壳的外层腔
体203的进水口。沼气燃烧产生的热量加热供热锅炉5中的水，除了用于取暖，还用于换热，
处理后达标的中水在换热器8中吸收锅炉水的热量，返回污水处理装置2，为生化处理加热
保温，提高生化处理效果。

[0063] 可选的，所述处理系统还包括储污水池23，生活污水汇入储污水池23，再通过管道连接所述污水处理装置2的进水管9，当生活污水产水量较大时，可以先储存在储污水池23；
优选的，所述储污水池23的内部设有第二搅拌器和第二排泥口，储污水池23能够发挥调节
池和沉淀池的双充作用，污水首先经过静置沉淀，将较大污染物沉淀，并经第二排泥口排
出，再在第二搅拌器搅拌，达到均质的目的。

[0064] 可选的，所述出水管18的顶端连接所述回用水储水池3，用于临时储存处理后达标的水体，同时，回用水储水池3也可以发挥二沉池的作用，进一步净化水体。

[0065] 可选的，所述处理系统根据生活污水中污染物的特点，可以灵活选择不同种类的微生物在微生物载体13上进行挂膜，有针对性的降解污染物。例如，污水中COD浓度较高，则
选用常见的COD降解菌，污水中氨氮浓度较高，则选用厌氧氨氧化菌或硝化/反硝化菌。

[0066] 可选的，所述处理系统根据生活污水中污染物的种类和浓度，可以设置多个所述污水处理装置2，并且彼此串联，即前一个污水处理装置的出水管与下一个污水处理装置的
进水管相连接，不同污水处理装置的微生物种类可以不同，也可以相同。

[0067] 可选的，每个农户家庭设置一个回用水储水池3，回用水储水池3通过灌溉管道与农田灌溉总渠4连接，用于将多余的处理后水体汇入农田灌溉总渠4，以备农田灌溉之用。