本實用新型涉及污水處理領域，尤其是涉及一種集真空污水收集和A²0污水處理于一體的節(jié)能治污系統(tǒng)。

背景技術：

隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快，小城鎮(zhèn)和農(nóng)村污水處理的壓力越來越大，很多村鎮(zhèn)住戶之間位置相對分散，特別是在農(nóng)村地形變化較大、河流多的情況下，如依靠傳統(tǒng)的重力管道收集方式，管道敷設難度較大，管道實施較困難，有的根本無法實施，導致很多數(shù)村莊的污水只能采取的隨意排放方式，污水直接排入周邊河道水溝，對周圍環(huán)境衛(wèi)生和地表景觀造成較大影響。此外，農(nóng)村污水量小，污水輸送管道長，管道內(nèi)污水在旱流時流速小，管道易堵塞且滲漏嚴重，旱天污水大多直接滲入地下，收集不到污水，而在雨天時由于雨水滲入，污水溢流嚴重，農(nóng)村河流普遍遭到污染，還嚴重威脅到地下水，嚴重影響周圍環(huán)境，給居民的健康帶來較大威脅。

究其原因，現(xiàn)有的小城鎮(zhèn)和農(nóng)村污水處理工藝設計并未結合其污水收集量及處理量小的特點，而仍然是沿用和照搬大、中型規(guī)模城市污水處理工藝和設計參數(shù)，造成工程投資和運行費用整體過高。除此以外，傳統(tǒng)的重力排污系統(tǒng)還存在眾多弊端：

1、易受地形限制，不適合有許多起伏、巖石層淺的地方或土壤不穩(wěn)定的地區(qū)，不適合周圍水域水位高的居民區(qū)或地坑不宜挖掘過深的地區(qū)；

2、不能靈活與其他專業(yè)管線進行整體協(xié)調(diào)，不適合居民居住比較分散地區(qū)或地下已埋設了其他市政等公共設施的地方；

3、需較大的坡度和埋深，在地勢平坦的地區(qū)需設置大量污水檢查井，提升泵站或倒虹吸管等附屬構筑物，管徑較大，工程開挖量大，致使施工難度、建設和維護成本大幅增加。

A²0污水處理技術是一項高效，環(huán)保，可持續(xù)的污水處理方法，其占地面積小，處理效果好，但現(xiàn)有的A²0污水處理系統(tǒng)，其污水供給量不能得到保證，污水收集困難，且收集成本高。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種集真空污水收集和A²0污水處理于一體的節(jié)能治污系統(tǒng)，解決現(xiàn)有集真空污水收集和A²0污水處理于一體的節(jié)能治污系統(tǒng)污水來源不穩(wěn)定，A²0污水處理系統(tǒng)不能持續(xù)進行污水處理的問題。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種集真空污水收集和A²0污水處理于一體的節(jié)能治污系統(tǒng)，包括污水匯流管線、真空收集井、真空輸送管線、真空泵站和A²0系統(tǒng)；其中，所述污水匯流管線將從用戶端排出的污水引至真空收集井中；真空收集井包括閥井，從閥井內(nèi)部向上延伸的排污管，以及與排污管相連的真空閥門，真空輸送管線安裝在該真空閥門上；所述真空閥門包括工作腔，與排污管相對接的介質進口，與真空輸送管線相連接的介質出口，以及與工作腔相通、用于控制介質進口和介質出口通斷的先導閥；在真空輸送管線上還設有取氣口，所述先導閥上設置有與該取氣口相對接的真空接口，與大氣相通的大氣接口，以及用于感應閥井內(nèi)部液位的壓力接口，在壓力接口上還裝設有向下延伸至閥井的敏感元件，該敏感元件包括安裝在壓力接口上的氣壓傳導管，以及與該氣壓傳導管相連用于感應井內(nèi)液位的感應管；所述真空泵站一方面提供負壓系統(tǒng)的動力，另一方面將從真空輸送管線中排出的污水輸送至A²0系統(tǒng)中。

為保證A²0系統(tǒng)的進水水質，所述真空泵站與A²0系統(tǒng)間還順次設置有化糞池、初沉池和調(diào)節(jié)池。

作為本實用新型的進一步改進，所述閥井中部設有密封板，該密封板將閥井分成上下兩層，由上層的真空閥室和下層的污水暫存罐組成；上下層嚴實密封，更好的控制臭氣，進而改善周邊環(huán)境。在真空閥室的側壁上開有用于安置真空輸送管線的穿插口，密封板上開設有排污管穿插口和感應管穿插口，將閥門和污水隔絕，便于維護。

為了防止較大漂浮物穿過過濾格柵進入系統(tǒng)造成管路的堵塞，所述污水暫存罐內(nèi)還設置有過濾裝置；該過濾裝置底部沉入井底，上部鑲嵌在密封板上可活動部位，過濾裝置的上部2/3處為過濾區(qū)域，由一定間隔的不銹鋼網(wǎng)圍制，過濾裝置下部1/3處為攔截區(qū)域，用于將污水中混入的沉積物阻隔在污水暫存罐的外側。

本實用新型的其中一個技術難點在于，如何在保證密封性的條件下，將UPVC材料的真空輸送管線中的取氣口接入先導閥中來。具體采用的技術方案如下，所述真空輸送管線的取氣口處安裝有第一T形連接件，該第一T形連接件的左右兩個出口密封連接至真空輸送管線，上方出口密封連接有第一管道，該第一管道的另一端安裝有變徑，該變徑通過第一接頭連接有第二T形連接件，該第二T形連接件的一個出口連接有絲堵或壓力儀表，另一個出口通過第二接頭裝設有軟管，該軟管的另一端連接至所述先導閥的真空接口。

為了方便管路檢查與維修，所述真空輸送管線上還裝設有備用管路，該備用管路包括安裝在真空輸送管線上的三通閥，以及連接在三通閥上的鋼絲軟管；該鋼絲軟管的端部可延伸至閥井底部，在鋼絲軟管上還設有二通閥門，閥井側壁上設有拉鉤，該二通閥門由拉鉤固定在井壁上沿。

所述真空泵站包含真空泵、真空污水貯槽、污水輸送泵、電氣控制系統(tǒng)和發(fā)電機；其中，真空泵用于提供負壓系統(tǒng)的動力，真空污水貯槽用于收集來自真空收集井的污水，其上分別連接有真空泵和污水輸送泵，在真空污水貯槽上還設有液位檢測器，電氣控制系統(tǒng)根據(jù)液位檢測器檢測的液位情況控制開啟污水輸送泵以排送污水；污水輸送泵用于排放真空污水貯槽內(nèi)的污水，并將該污水輸送至污水處理器中進行凈化。

具體的，所述A²0系統(tǒng)包括順次連接的厭氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池和出水池，厭氧池與調(diào)節(jié)池連通。

具體的，所述化糞池內(nèi)設置有第一腔室，第二腔室和第三腔室，所述第一腔室，第二腔室和第三腔室的上方設置有相互連通的排液孔，所述第一腔室，第二腔室和第三腔室的容積比為2：1：1。所述初沉池內(nèi)設置有格柵，用于進一步濾去大顆粒物。

為控制缺氧池和好氧池中的含氧量，所述缺氧池和好氧池還連通有曝氣設備，其中缺氧池的曝氣量為氣水比3:1，好氧池的曝氣量為氣水比15:1。所述沉淀池中污泥回流至厭氧池中，回流率為20％-50％，從而保證厭氧池中的生物活性。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比，其優(yōu)點在于：

1、本實用新型將生活污水的收集方法由傳統(tǒng)的重力收集改為真空收集，污水處理由排入污水管網(wǎng)集中處理改為采用小型一體化膜處理設備就地處理工藝，并將收集和處理整合為成套系統(tǒng)，系統(tǒng)不受基本配套設施限制，無需依賴城市排水設施，集高效收集和高效處理功能的生態(tài)環(huán)保技術于一體，將改變目前污水處理收集系統(tǒng)的單一性，特別適合小城鎮(zhèn)、農(nóng)村等不適宜建污水處理廠的地區(qū)。

2、本實用新型通過在閥井前接各用戶端用水處，后連真空系統(tǒng)中鋪設的真空輸送管線，用戶污水通過短距離的重力管道流入閥井，當液位達到預定高度時，迫使管內(nèi)氣壓升高，管內(nèi)氣壓通過氣壓傳導管傳遞到真空閥門的先導閥，先導閥切換到真空接口，將真空閥門與真空輸送管線的取氣口相連接，工作腔內(nèi)空氣被吸走，在介質入口大氣壓下，真空閥門打開，由于真空閥門阻隔開的管道兩端空氣壓力不同，閥門一經(jīng)開啟，污水便被高速吸入真空輸送管線。當閥井內(nèi)的污水被吸走過程中，水位逐漸下降，感應管內(nèi)的氣壓也隨之下降。當感應管內(nèi)液位降到預定高度時，先導閥恢復至大氣接口，切斷真空閥門與真空輸送管線的連通，真空閥門關閉，污水停止排放?？梢姡緦嵱眯滦椭姓婵臻y門開閉的動力來自于真空系統(tǒng)，不需增加額外的動力設備就可實現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的動力損耗，且安全性更高。

3、閥井采用分層設計，閥井上層為真空閥室，保持干凈、清爽；下層為污水暫存罐，用于短時間儲存污水。將閥門和污水隔絕，上下層嚴實密封，便于控制臭氣和設備維護，同時大大改善周邊環(huán)境。此外，在污水連通口處設置過濾格柵，污水暫存罐內(nèi)設置過濾裝置，通過兩次過濾達到防止較大漂浮物進入系統(tǒng)，造成管路堵塞的目的。

5、本實用新型在真空輸送管線上還裝設有備用管路，方便管路的檢查與維修，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，備用管路開啟，作為臨時排污管道保持系統(tǒng)正常運行。

6、本實用新型在污水進入A²0系統(tǒng)前還還順次經(jīng)過還順次設置有化糞池、初沉池和調(diào)節(jié)池，使有機物進一步的分解，改善進入A²0系統(tǒng)的水質，同時，方便控制進入A²0系統(tǒng)的污水量和進入時間，可以根據(jù)A²0系統(tǒng)的實際反應情況合理調(diào)配。

7、本實用新型采用A²0系統(tǒng)對污水進行最終的處理，具有高效的去除有機物能力和脫氮除磷功能，提高出水水質，且占用空間小，安裝方便。

以下將結合附圖和實施例，對本實用新型進行較為詳細的說明。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為本實用新型中真空收集井的剖視圖。

圖3為圖2的局部放大圖。

圖4為本實用新型中閥井的半剖視圖。

圖5為本實用新型中先導閥上真空接口至真空輸送管線取氣口的連接結構示意圖。

圖6為本實用新型中高度調(diào)節(jié)裝置的結構示意圖。

圖7為本實用新型中高度調(diào)節(jié)裝置的立體圖。

圖8為本實用新型中污水輸送泵之后的工藝流程圖。

圖9為本實用新型中化糞池的結構示意圖。

圖中，101、污水匯流管線；102、真空收集井；103、真空輸送管線；104、真空泵站；105、污水處理器；1、閥井；2、排污管；3、真空閥門；5、敏感元件；11、真空閥室；12、污水暫存罐；13、穿插口；14、空氣過濾器；15、凸臺；16、密封板；17、井蓋；18、井壁；19、井底；10、漚肥井；20、污水連通口；21、過濾格柵；22、格柵拉桿；31、真空接口；32、大氣接口；33、壓力接口；34、取氣口；51、氣壓傳導管；52、感應管；61、第一T形連接件；62、第一管道；63、變徑；65、第二T形連接件；66、壓力儀表；67、軟管；68、第一接頭；69、第二接頭；7、過濾裝置；8、高度調(diào)節(jié)裝置；81、支撐板；82、安裝孔；83、連接件；84、彎曲部；85、固定部；9、備用管路；91、三通閥；92、鋼絲軟管；93、二通閥門；94、拉鉤；41、化糞池；411、第一腔室；412、第二腔室；413、第三腔室；414、排液孔；42、初沉池；43、調(diào)節(jié)池；44、厭氧池；45、缺氧池；46、好氧池；47、沉淀池，48、出水池；49、曝氣設備；71、真空污水貯槽；72、真空泵；73、污水輸送泵；74、液位檢測器。

具體實施方式

實施例，如圖1至3所示，實施例，請參閱圖1，一種污水真空收集處理系統(tǒng)，包括污水匯流管線101、真空收集井102、真空輸送管線103、真空泵站104和污水處理器105。

其中，污水匯流管線101將從用戶端排出的污水引至真空收集井102中。一個真空收集井102可對應若干個從用戶端引出的污水匯流管線101。真空輸送管線103的一端從真空收集井102引出，另一端延伸至真空泵站104的真空污水貯槽71。

真空泵站104包含真空污水貯槽71、真空泵72、污水輸送泵73、電氣控制系統(tǒng)和發(fā)電機。所述真空污水貯槽71用于收集來自真空收集井的污水，其上分別連接有真空泵72和污水輸送泵73，該真空污水貯槽采用不銹鋼材料制成，表面作防蝕處理。真空泵72用于提供負壓系統(tǒng)的動力，其使用水環(huán)式真空泵，真空度可達-0.097MPa。在真空污水貯槽71上還設有液位檢測器74，電氣控制系統(tǒng)根據(jù)液位檢測器檢測的液位情況控制開啟污水輸送泵以排送污水。污水輸送泵73用于排放真空污水貯槽內(nèi)的污水，并將該污水輸送至污水處理器中進行凈化。電氣控制系統(tǒng)用于控制真空系統(tǒng)的工作，控制對象包括液位檢測器、馬達啟動控制開關及過載保護裝置、泵自動交替運轉設施、運轉計時器、故障警報、真空度自動記錄系統(tǒng)、停電時自動切換緊急發(fā)電機供電系統(tǒng)。

本實用新型的工作原理如下：污水在重力作用下經(jīng)污水匯流管線101流入真空收集井102，當真空收集井102中污水收集達到一定量時，真空閥門3自動打開，將污水吸至真空輸送管線103，接著污水進入真空泵站104的真空污水貯槽71內(nèi)，真空泵72運轉或停止維持系統(tǒng)內(nèi)一個穩(wěn)定負壓度，以利于污水輸送。當污水在真空污水貯槽71內(nèi)的液位達到預定液位時，污水輸送泵73啟動，將污水輸送至污水處理器進行凈化處理。

請參閱圖2至4，真空收集井102包括閥井1，從閥井1內(nèi)部向上延伸的排污管2，與排污管2相連的真空閥門3，以及與真空閥門3連接且向下延伸至閥井的敏感元件5。真空輸送管線103安裝在該真空閥門3上。

閥井1由鋼筋混泥土澆筑而成，包括井蓋17、井壁18和井底19。閥井1中部設有凸臺15，凸臺15上安裝密封板16，將閥井分為上下兩層，該密封板16上開設有排污管穿插口和感應管穿插口。閥井上層為真空閥室11，上層井壁開有用于安置真空輸送管線103的穿插口13。閥井下層設有污水暫存罐12，用于短時間儲存污水，在污水暫存罐12的側壁上設有用于安置污水匯流管線101的開口。

污水匯流管線101連接每家每戶用水處，一戶或者幾戶共用一個閥井，具體根據(jù)住戶的用水量、住戶之間分散程度靈活確定。住戶污水通過傾斜向下鋪設的污水匯流管線進入閥井中。污水匯流管線101采用PVC材料制得。污水暫存罐12采用SBS改性瀝青防水卷材做好防水措施。根據(jù)實際情況，閥井也可采用玻璃鋼、不銹鋼、碳鋼防腐等制作而成，形狀可圓形或方形。

污水暫存罐12內(nèi)還設置有過濾裝置7。過濾裝置底部沉入井底，上部鑲嵌在密封板16上可活動部位，過濾裝置的上部2/3處為過濾區(qū)域，由一定間隔的不銹鋼網(wǎng)圍制，過濾裝置下部1/3處為攔截區(qū)域，用于將污水中混入的沉積物阻隔在污水暫存罐的外側。

此外，真空閥門3包括工作腔，與排污管2相對接的介質進口，與真空輸送管線相連接的介質出口，以及與工作腔相通、用于控制介質進口和介質出口通斷的先導閥。

請參閱圖3，圖5，在真空輸送管線103上還設有取氣口34，上述先導閥上設置有與該取氣口相對接的真空接口31，真空接口31處連接有軟管67。在取氣口34處安裝有第一T形連接件61，該第一T形連接件61左邊出口連接至真空閥門的介質出口，右邊出口連接至真空輸送管線，上部出口密封連接有第一管道62，該第一管道62的端部連接有變徑63，該變徑63通過第一接頭68螺紋連接至第二T形連接件65，該第二T形連接件65的上部出口連接有壓力儀表66，左側出口安裝有與軟管67相連接的第二接頭69。

上述真空輸送管線103采用UPVC材料制成，其公稱壓力大于1.0MPa。第一T形連接件61、第一管道62和變徑63均采用UPVC材料制得，第二T形連接件65、第一接頭68和第二接頭69采用不銹鋼或銅質材料制得。

在先導閥上還設置有與大氣相通的大氣接口32，該大氣接口32通過管道連接有空氣過濾器14。

先導閥上還設置有用于感應閥井內(nèi)部液位的壓力接口33。在壓力接口33下部還裝設有敏感元件5。其中，敏感元件5包括安裝在壓力接口上的氣壓傳導管51，以及與該氣壓傳導管51相連用于感應井內(nèi)液位的感應管52。

請參閱圖6至7，閥井1內(nèi)還設有用于防止排污管2軸向竄動的高度調(diào)節(jié)裝置8。高度調(diào)節(jié)裝置8包括支撐板81，沿支撐板81高度方向垂直開設的一組安裝孔82，以及通過螺栓固定在安裝孔內(nèi)的連接件83。該連接件83包括與排污管2相適配的彎曲部84，以及從彎曲部84的兩端分別向安裝孔延伸的固定部85。

真空輸送管線103上還裝設有備用管路9，該備用管路9包括安裝在真空輸送管線103上的三通閥91，以及連接在三通閥91上的鋼絲軟管92。鋼絲軟管92上還設有二通閥門93，閥井側壁上設有拉鉤94，該二通閥門93由拉鉤94固定在井壁上沿。該鋼絲軟管92的端部可延伸至閥井底部。

請參閱圖8，圖9，所述真空泵站的污水通過污水輸送泵73輸送至化糞池41，所述化糞池41內(nèi)設置有第一腔室411，第二腔室412和第三腔室413，所述第一腔室411，第二腔室412和第三腔室413的上方設置有相互連通的排液孔414，所述第一腔室411，第二腔室412和第三腔室413的容積比為2：1：1。污水由進糞口流進第一腔室411，池內(nèi)糞便開始發(fā)酵分解、因比重不同糞液可自然分為二層，下層為塊狀或顆狀糞渣，上層為比較澄清的糞液。下層糞渣中含細菌和寄生蟲卵最多，糞液層含蟲卵最少，初步發(fā)酵的糞液經(jīng)過排液孔414至第二腔室412，而將大部分糞渣阻留在第一腔室411內(nèi)繼續(xù)發(fā)酵。流入第二腔室412的糞液進一步發(fā)酵分解，蟲卵繼續(xù)下沉，病原體逐漸死亡，糞液得到進一步無害化，產(chǎn)生的糞渣比第一池顯著減少。再經(jīng)過排液孔414流入第三腔室413的糞液更加澄清。糞液在第三腔室413中發(fā)生水解酸化。經(jīng)第三腔室413排出的污水進入初沉池42中，所述初沉池42內(nèi)設置有格柵，進一步濾除大分子顆粒物。經(jīng)初沉池42流出污水進入調(diào)節(jié)池43中，調(diào)節(jié)池43根據(jù)生活用水的特點，排放的水量的時間段不均勻，它們排放的時段基本定于，早、中、晚，三個時間段為高峰期，而調(diào)節(jié)池則可經(jīng)將供水不均勻進行調(diào)節(jié)，讓以后的后期處理，能正常的運行，在此調(diào)節(jié)池中設置了水位控制器，從而能有效地實行自動化控制。

調(diào)節(jié)池43中的污水通過管道進入A²0系統(tǒng)的厭氧池44內(nèi)；所述A²0系統(tǒng)包括順次連接的厭氧池44、缺氧池45、好氧池46、沉淀池47和出水池48。所述缺氧池和好氧池還連通有曝氣設備，其中缺氧池的曝氣量為氣水比3:1，好氧池的曝氣量為氣水比15:1。所述沉淀池中污泥回流至厭氧池中，回流率為20％-50％。所述污水在厭氧池44中進一步對有機物進行分解，分解過程可以被分為四個階段：水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。所述缺氧池45中的兼氧菌的水解作用和產(chǎn)酸作用，將廢水中部分不溶性的有機物轉化為溶解性的有機物，部分難降解的大分子有機物轉化為小分子的易降解有機物，從而去除部分COD并提高廢水的可生化性。當厭氧池的水流入接觸氧化池中的污水與接觸氧化池中的氧化細菌(新型生物填料)充分接觸后污水就分解成CO2、H2O，通過鼓風機的作用將水中的CO2排出。廢水處理中好氧池的作用是讓活性污泥進行有氧呼吸，進一步把有機物分解成無機物，去除污染物的功能。沉淀池是讓接觸氧化池中的水進行二次沉淀，沉淀處理后的水達標后進行排放，而污泥通過污泥泵，抽到污泥濃縮池。污泥通過回流管進入?yún)捬醭?，從而增加厭氧池的濃度，提高厭氧池的處理效率，當厭氧池的濃度飽和后關閉回流閥，打開流向污泥濃縮池的閥門，讓污泥直接流入污泥濃縮池中。

所述A2/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO為2～4mg/L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物，當這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進入好氧池進行好氧處理時，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，異養(yǎng)菌將蛋白質、脂肪等污染物進行氨化(有機鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為NO3-，通過回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮(N2)完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實現(xiàn)污水無害化處理。

以上對本實用新型進行詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想，并非對本實用新型的范圍進行限定，同時在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型所述的構造、特征及原理所做的等效變化或裝飾，均應落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。