本发明涉及生活污水处理技术领域，具体涉及一种生活污水处理装置及其处理方法。
背景技术：
随着人民生活水平的提高，生活污水排放对环境造成的影响日渐突出，如何有效处理生活污水成为亟需解决的问题。集中式污水处理厂建设解决了人口居住集中的市区、县区和乡镇的污水处理问题，但我国作为一个农业国，农村人口达到50%，农村人口居住相对较为分散，且水质和水量波动大，污水收集管网相当欠缺，无法采取同城镇污水的处理方式。另外，由于集中式污水处理厂工艺的相对复杂，且维护成较高，导致目前大多数仿造城镇污水处理厂构建的处理村镇生活污水的设施都处于停运或半停运的状态。因此，需要结合农村实际情况，开发出符合农村实际要求的污水处理工艺。
目前，适用于农村生活污水分散处理的技术一般分为预处理和二级处理。预处理主要用于去除部分ss和cod，主要处理单元为格栅、化粪池、初沉池等；二级处理则主要进一步去除ss和cod，同时也去除氮磷，主要处理单元为曝气池、生物滤池、生物接触氧化池、稳定塘、人工湿地等。根据不同的处理目的和实际情况，可将各种工艺进行组合。以活性污泥法、生物接触氧化法为代表的生物处理工艺需要较高的投资费用，且对维护和管理技术要求高。人工湿地系统较稳定塘类系统处理效果好，可靠性强。
人工湿地污水处理系统是一种模拟自然生态系统，集物理、化学和生物作用于一体，协同处理污废水的生态工程技术。人工湿地利用基质-微生物-植物复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，通过光降解、基质吸附、植物吸收和微生物降解等过程来实现对污废水的高效净化。人工湿地处理工艺不仅具有投资运行费用低、净化效果好、运行管理方便等特点，且具有生态景观效应。另外，我国广大的农村地区土地价格相对较低，特别是南方地区因城镇化出现大量的废弃水塘、荒地和滩涂。建造人工湿地可以有效利用农村地区的地域优势，选择地势较为低洼的水塘、荒地或滩涂进行改造，同时无需建设大规模的污水收集管网。然而，人工湿地的污染负荷和水力负荷有限，且污废水中的高ss容易导致人工湿地的堵塞，进一步研究人工湿地技术和其他技术组合处理农村生活污水成为亟需解决的问题。
目前与人工湿地有关的部分授权或公开的专利有很多。例如专利cn109052669a中提出将厌氧反应器与人工湿地技术联用可以同时发挥厌氧反应器和人工湿地的净化作用，无动力消耗的优点，但由于厌氧反应器的出水中溶解氧含量低，无法满足后续人工湿地中硝化作用对氧的需求。另外，我国南方许多农村的生活污水属于低c/n污水，废水中的低碳源量无法使反硝化作用顺利进行，导致污水中硝态氮的积累，造成脱氮效率的下降。专利cn208292826u中提出多过程耦合多级人工湿地系统可以将脱氮和除磷在不同的湿地中完成，并利用分阶段进水、强化复氧、多种填料吸附固定等方式促使具有不同生态位微生物菌群的生长和保持长效活性，但该方法存在占地面积大，运行和维护费用高的问题，另外多种填料的使用会导致建造费用高，且建造难度大。已有的方法和技术能够降低生活污水中污染物的浓度，但因存在占地面积大、构建复杂、难以持续性运行和维护、不能综合去除有机物以及氮磷等一种或多种缺陷，难以大规模推广应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种生活污水处理装置及其处理方法，处理效率高，建造和维护成本低，且能综合去除污水中cod、氮和磷，达到污水经处理后可以达标排放的目的，从而有效地解决我国农村面源污染问题中所难以解决的经济型处理方法与深度处理相矛盾的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：生活污水处理装置包括化粪池及设于化粪池后方的人工湿地，其特征在于：所述化粪池与人工湿地之间设有可利用自然复氧的方式增加污水溶解氧的清水池，所述清水池具有进水管、排泥孔与出水管，所述清水池的进水管与化粪池的出水端相连通，所述人工湿地对应清水池的一侧设有与清水池出水管相连通的布水渠，所述人工湿地的另一侧设有用于收集处理后达标水的集水渠。
进一步改进的是：所述人工湿地包括湿地本体以及分别设于湿地本体内部两侧的布水区与集水区，所述布水区与集水区之间还设有组合填料层，所述组合填料层由上至下依次包括生物炭层、沉积物/黄沙混合物层、黄沙层、砾石层，其中植物种植在沉积物/黄沙混合物层。所述湿地本体的一侧上方还设有用于连通布水渠的进水孔或进水槽，所述湿地本体的一侧下方还设有用于将处理后的达标水排入至集水渠的排水孔或排水槽。
进一步改进的是：所述生物炭层为植物生物质，所述植物生物质为柳树屑。
进一步改进的是：所述沉积物/黄沙混合物层中的混合物为沉积物与黄沙，沉积物和黄沙的重量比例为2：1，其中沉积物中的含水量为30~40%，黄沙的粒径为2.3~3.0mm。
进一步改进的是：所述生物炭层（22）:沉积物/黄沙混合物层（23）:黄沙层（24）:砾石层（25）的高度比例为1:8~10:2~3:3~4。
进一步改进的是：所述化粪池的上方设有用于加快生化反应的搅拌装置，所述搅拌装置包括设于化粪池上部的搅拌杆、设于搅拌杆左右两侧的搅拌球以及用于驱动搅拌杆转动的驱动电机。
进一步改进的是：所述化粪池包括外池及置于外池内的生化反应池，所述外池的内壁与生化反应池的外壁之间具有储水腔，所述生化沉淀滤池的底部为中空结构且其底沿为连续连接的锯齿状结构，所述清水池的进水管与外池的储水腔的上部连通。
进一步改进的是：所述外池为方便污泥沉淀的u型池，所述u型池的底部两侧为向内倾斜的斜坡面。
进一步改进的是：所述生化反应池的入口处设置有格栅。
基于同一发明构思，本发明还提出一种生活污水处理装置处理生活污水的方法，其特征在于：包括如下处理步骤：
1）：将污水通过格栅进入化粪池，在化粪池内借助微生物进行生化反应分解有机物，在生化反应中可通过搅拌装置定时搅拌，以加速生化反应速率;
2）：将经过化粪池处理的污水排入清水池，清水池进一步去除悬浮物沉积物的同时还利用自然复氧的方式增加污水溶解氧；
3）：将经清水池复氧处理后的污水通入布水渠，对污水进行进一步的沉淀处理；
4）：将布水渠内二次沉淀后的污水排入人工湿地的布水区，进入至布水区的污水再以水平潜流方式进入至人工湿地的组合填料层，依次再通过组合填料层的生物炭层、沉积物/黄沙混合物层、黄沙层及砾石处理后排入至集水区，再经集水区以水平潜流方式排入至集水渠储存。
进一步改进的是：所述污水在人工湿地内的水力停留时间为2-3天。
进一步改进的是：所述步骤一中的污水为分散性微污染的地表水体、分散性生活污水中的一种或多种。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：
1、化粪池的出水在进入水平潜流人工湿地之前先进入清水池，可进一步去除悬浮物沉积物的同时利用自然复氧的方式增加污水溶解氧。
2、化粪池的上方设有用于加快生化反应的搅拌装置，在生化反应中通过搅拌装置定时搅拌，可加速生化反应速率，加述污水的处理效率。
3、化粪池与人工湿地联用的处理污水的方法，同时发挥化粪池和人工湿地去除污染物的作用，化粪池的存在弥补人工湿地对土地面积需求大的问题，污水利用水力自流的方式使得运行过程中动力消耗较少，管理方便，操作简单，能满足污水处理的需要，同时可极大地改善当地的自然景观。
4、人工湿地包括的横向布局有布水区、组合填料层以及集水区，纵向布局的组合填料层包含从上至下依次排布的生物炭层、沉积物/黄沙混合物层，黄沙层、砾石层。同时将污水进行横向与纵向的双重组合处理，可很好地解决人工湿地堵塞的问题，结构设计巧妙，生物炭层具有价格低廉、易获取、操作成本低的优点，其释放的碳易被微生物利用，能解决污水中低碳氮比的问题。
5、采用水平潜流的人工湿地避免了表面流人工湿地对污染物处理效果不佳的问题，该组合方法对污水的各种污染物处理效率较高，满足了出水达标排放要求。
6、柳树屑可以在冬季发挥一定的保温作用，且为微生物提供附着点，提高微生物的种类和数量；柳树屑中保留的部分有机物可以作为反硝化反应的电子供体，强化生物脱氮过程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整的描述。
参看图1所示，本具体实施方式采用的技术方案是：生活污水处理装置，包括化粪池1及设于化粪池1后方的人工湿地，所述化粪池1与人工湿地之间设有可利用自然复氧的方式增加污水溶解氧的清水池3，所述清水池3具有进水管31、排泥孔32与出水管33，所述清水池3的进水管31与化粪池1的出水端相连通，所述人工湿地对应清水池3的一侧设有与清水池3出水管33相连通的布水渠4，所述人工湿地的另一侧设有用于收集处理后达标水的集水渠5，所述人工湿地包括湿地本体21以及分别设于湿地本体21内部两侧的布水区28与集水区29，所述布水区28与集水区29的横截面面积由上至下逐渐增大，所述布水区28与集水区29之间还设有组合填料层，所述组合填料层由上至下依次包括植物层22、生物炭层23、沉积物/黄沙混合物层24、黄沙层25、砾石层26，所述湿地本体21的一侧上方还设有用于连通布水渠的进水孔或进水槽，本实施例采用的是进水孔，所述湿地本体的一侧下方还设有用于将处理后的达标水排入至集水渠的排水孔或排水槽（图中未示出），本实例中采用的是排水孔，所述进水孔与排水孔可以为多个，排水孔上可以设置排水管27。
所述植物层21的植物密度为50~80株/m3。植物层21上种植合理密度的植物有利于吸收氮和磷，对污水起到净化作用，同时植物的存在可改善当地的整体环境。
所述生物炭层23为植物生物质，所述植物生物质为柳树屑。柳树屑可以在冬季为人工湿地提供一定的保温性，且为微生物提供附着点，提高微生物的种类和数量；柳树屑中保留的部分有机物可以作为发硝化反应的电子受体，强化生物脱氮过程。
所述沉积物/黄沙混合物层中的混合物为沉积物与黄沙，沉积物和黄沙的重量比例为2:1，其中沉积物中的含水量为30~40%，黄沙的粒径为2.3~3.0mm。沉积物/黄沙混合物层23中沉积物的合理含水量以及沉积物/黄沙混合物层23中黄沙的合理粒径有利于提高污水的过滤质量。
所述生物炭层：沉积物/黄沙混合物层：黄沙层：砾石层高度比例为1:8~10:2~3:3~4。生物炭层是提供生物碳源、混合层是去除污染物的主要作用层，黄沙层和砾石层主要是再次去除出水中的悬浮物，防止出水口堵塞及进一步净化出水的水质。合理的高度设置可以最大地发挥微生物对污染物的净化效率，并同时通过再吸附作用进一步提高污水去除效率。所述砾石层25的砾石粒径为10~15mm，合理的砾石粒径有利于提高污水的过滤效果。
所述化粪池1的上方设有用于加快生化反应的搅拌装置4，所述搅拌装置4包括设于化粪池1上部的搅拌杆41、设于搅拌杆41左右两侧的搅拌球42以及用于驱动搅拌杆41转动的驱动电机。所述化粪池包括外池12及置于外池12内的生化反应池13，所述外池12的内壁与生化反应池13的外壁之间具有储水腔14，所述生化反应池的底部为中空结构且其底沿为连续连接的锯齿状结构15，所述清水池3的进水管31与外池12的储水腔14的上部连通，所述外池12为方便污泥沉淀的u型池，所述u型池的底部两侧为向内倾斜的斜坡面。所述生化反应池的入口处设置有格栅（图中未示出）。
利用上述生活污水处理装置处理生活污水的方法，
1）：将分散性微污染的地表水体、分散性生活污水中的一种或多种通过格栅进入化粪池，在化粪池内进行生化反应,通过微生物分解有机物，在生化反应中可通过搅拌装置定时搅拌，以加速生化反应速率；其中，化粪池生化反应去除污水中悬浮性有机物的处理设施，属于初级的过渡性生活处理构筑物。污水在化粪池中停留时间宜采用12~36h。对于无污泥处置的污水处理系统，化粪池容积还应包括贮存污泥的容积。
2）：将经过化粪池处理的污水排入清水池，清水池进一步去除悬浮物沉积物的同时还利用自然复氧的方式增加污水溶解氧。
3）：将经清水池复氧处理后的污水通入布水渠，对污水进行进一步的沉淀处理；
4）：将布水渠内二次沉淀后的污水排入人工湿地的布水区，进入至布水区的污水再以水平潜流方式进入至人工湿地的组合填料层，依次再通过组合填料层的生物炭层、沉积物/黄沙混合物层、黄沙层及砾石处理后排入至集水区，再经集水区以水平潜流方式排入至集水渠储存。植物层21上种植的植物有利于吸收氮和磷，对污水起到净化作用，所述生物炭层22为植物生物质。植物生物质释放的碳源易于微生物吸收、降解，能解决污水中低碳氮比的问题。沉积物/黄沙混合物层23中的沉积物、黄沙能够对污水进行处理，沉积物/黄沙混合物层23中沉积物、黄沙的合理比例能够大大提高处理效果，黄沙层24和砾石层25起到再次过滤的作用，两者合理的粒径有利于提高污水的过滤效果。
所述污水在人工湿地内的水力停留时间为2~3天。采用水平潜流方式，同时将污水进行横向与纵向双重组合处理，很好地解决人工湿地堵塞的问题，结构设计巧妙，生物炭层具有价格低廉、易获取、操作成本低的优点，易于微生物吸收、降解，能解决污水中低碳氮比的问题。该组合方法对污水的各种污染物处理效率较高，使得污水满足出水达标排放要求。
基于前述技术方案：本发明实际在使用时，所述砾石层26底部还可以设置防渗膜层。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
1.生活污水处理装置，包括化粪池及设于化粪池后方的人工湿地，其特征在于：所述化粪池与人工湿地之间设有可利用自然复氧的方式增加污水溶解氧的清水池，所述清水池具有进水管、排泥孔与出水管，所述清水池的进水管与化粪池的出水端相连通，所述人工湿地对应清水池的一侧设有与清水池出水管相连通的布水渠，所述人工湿地的另一侧设有用于收集处理后达标水的集水渠。
2.根据权利要求1所述的生活污水处理装置，其特征在于：所述人工湿地包括湿地本体以及分别设于湿地本体内部两侧的布水区与集水区，所述布水区与集水区之间设有组合填料层，所述组合填料层由上至下依次包括生物炭层、沉积物/黄沙混合物层、黄沙层、砾石层，其中湿地植物种植在沉积物/黄沙混合物层,所述湿地本体的一侧上方设有用于连通布水渠的进水孔或进水槽，所述湿地本体的一侧下方设有用于将处理后的达标水排入至集水渠的排水孔或排水槽。
3.根据权利要求2所述的生活污水处理装置，其特征在于：所述生物炭层为植物生物质，所述植物生物质为柳树屑。
4.根据权利要求2所述的生活污水处理装置，其特征在于：所述沉积物/黄沙混合物层中的混合物为沉积物与黄沙，沉积物和黄沙的重量比例为2:1，其中沉积物中的含水量为30~40%，黄沙的粒径为2.3~3.0mm。
5.根据权利要求2所述的生活污水处理装置，其特征在于：所述生物炭层（22）:沉积物/黄沙混合物层（23）:黄沙层（24）:砾石层（25）的高度比例为1:8~10:2~3:3~4。
6.根据权利要求1或2所述的生活污水处理装置，其特征在于：所述化粪池的上方设有用于加快生化反应的搅拌装置，所述搅拌装置包括设于化粪池上部的搅拌杆、设于搅拌杆左右两侧的搅拌球以及用于驱动搅拌杆转动的驱动电机。
7.根据权利要求6所述的生活污水处理装置，其特征在于：所述化粪池包括外池及置于外池内的生化反应池，所述外池的内壁与生化反应池的外壁之间具有储水腔，所述生化反应池的底部为中空结构且其底沿为连续连接的锯齿状结构，所述清水池的进水管与外池的储水腔的上部连通。
8.根据权利要求7所述的生活污水处理装置，其特征在于：所述外池为方便污泥沉淀的u型池，所述u型池的底部两侧为向内倾斜的斜坡面。
9.根据权利要求7所述的一种生活污水处理装置，其特征在于：所述生化反应池的入口处设置有格栅。
10.利用上述权利要求1-9中的生活污水处理装置处理生活污水的方法，其特征在于包括如下处理步骤：
1）：将污水通过格栅进入化粪池，在化粪池内借助微生物通过生化反应分解有机物，在生化反应中可通过搅拌装置定时搅拌，以加速生化反应的速率;
2）：将经过化粪池处理的污水排入清水池，清水池进一步去除悬浮物沉积物的同时还利用自然复氧的方式增加污水中的溶解氧；
3）：将经清水池复氧处理后的污水通入布水渠，对污水进行进一步的沉淀处理；
4）：将布水渠内二次沉淀后的污水排入人工湿地的布水区，进入布水区的污水再以水平潜流方式进入至人工湿地的组合填料层，依次通过组合填料层的生物炭层、沉积物/黄沙混合物层、黄沙层及砾石后排入至集水区，再经集水区排至集水渠。
技术总结