1.本发明属于污水处理技术领域，尤其是一种适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备及处理方法。
背景技术：2.农村生活污水具有排放分散，污染物浓度低且波动大，产生量偏小但水量受生活习惯、季节变更和节假日等因素影响大的特点。农村生活污水治理简单套用城市生活污水治理模式，往往会导致运维困难，甚至出现污水处理设施闲置的现象发生。因此，实施农村生活污水治理需因地制宜，选择符合农村状况的生活污水治理技术，应优先选取运行费用低、管护简便的治理技术，并鼓励居住分散地区采用人工湿地等生态处理技术。
3.现有农村生活污水处理技术采取的生态处理工艺多为氧化塘、生物塘、人工湿地、土壤渗滤等，具体可参照cn201648119u-复合人工湿地污水处理系统、cn208038263u-一种用于污水处理的复合型人工湿地系统、cn201710588924-原电池型人工湿地串联电解池型人工湿地装置等以及cn202111281600.6一种农村生活污水反正韵律处理系统等，经过这些设备处理后的污水能够满足排放标准，可用于大部分农村地区，但是，部分农村地区具有一定时长的严寒天气，低温可能导致人工湿地的植物死亡，为此部分人工湿地加装了大棚，但常规的大棚为一次性大棚，容易造成浪费，且不能方便地打开和关闭，也不能根据外界气温调节棚的开度。此外，当人工湿地填料被堵塞后，需要大面积更换填料和植物，影响系统正常运行，维护成本较高。
技术实现要素：4.本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备及处理方法，采用保温罩进行保温，且保温罩的开闭方便、开口大小可调。
5.为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备，包括人工湿地本体，所述人工湿地本体的外壁设置有保温层；所述人工湿地本体的顶部两侧设置有支架，所述支架的顶部设置有覆盖所述人工湿地本体且呈弧形的保温罩，所述保温罩包括弧形的固定保温板和多块弧形的活动保温板，所述固定保温板的两端固定安装于所述支架，所述活动保温板的两端与所述支架滑动配合，且所述固定保温板与多块所述活动保温板重叠设置。
6.进一步地，所述人工湿地本体的内部从下至上依次设置有进水腔、第一承托层、填料层、处理腔和第二承托层，所述进水腔连接有进水管，所述处理腔的侧壁设置有出水口，所述第二承托层上设置有植物。
7.进一步地，人工湿地本体内设置有进气管，所述进气管的下端延伸至所述填料层的底部，所述进气管的上端延伸至所述第二承托层上方。
8.进一步地，所述固定保温板上设置有百叶窗。
9.进一步地，所述进水腔内设置有水平的均质布水管，所述均质布水管上设置有多个布水孔，且所述均质布水管与所述进水管相连。
10.进一步地，所述进气管的下端连接有水平的布气管，所述布气管上设置有多个布气孔。
11.进一步地，所述固定保温板的下表面设置有第一限位槽，每块所述活动保温板的下表面设置有第二限位槽，所述第一限位槽和所述第二限位槽的长度方向与所述活动保温板的滑动方向一致；每块所述活动保温板的上表面设置有限位滑块，最上层的所述活动保温板的限位滑块位于第一限位槽内并与第一限位槽滑动配合，其他层的所述活动保温板的限位滑块位于上一层活动保温板的第二限位槽内并与第一限位槽滑动配合。
12.进一步地，所述支架的顶部设置有弧形的齿条，所述齿条的弧度与所述保温罩的弧度一致，最下层的所述活动保温板的两端设置有转轴，所述转轴连接有电机，且所述转轴上设置有齿轮，所述齿轮与齿条啮合。
13.适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备的处理方法，采用人工湿地本体对农村污水进行处理，当环境温度低于4℃时，滑动所述活动保温板，使所述活动保温板展开并形成封闭的保温罩，对人工湿地本体进行保温；当环境温度高于或等于8℃时，滑动所述活动保温板，使所述活动保温板重叠，将所述保温罩打开。
14.进一步地，利用进气管将空气通入填料层，提高所述填料层的含氧量；当所述填料层堵塞时，打开所述保温罩，在进气管的上端口连接清洗管，进水管的上端口连接抽水泵，利用抽水泵将进水腔中的水抽出，使进水腔内形成负压，将填料层中的堵塞物吸出，同时利用清洗管将清水加压后通入进气管，清水经过进气管后向下喷向填料层，对填料层进行冲洗。
15.本发明的有益效果是：当外界环境的温度较低或者风力较大时，可以滑动各个活动保温板，使活动保温板和固定保温板围成弧形的保温罩，保温罩将人工湿地本体覆盖，与外界隔绝，起到保温或者挡风的作用。由于各个活动保温板与支架滑动配合，活动保温板的移动非常方便胜利，并且可以根据需要调整保温罩的开口大小。
附图说明
16.图1是本发明的整体示意图；图2是布水管的示意图；图3是布气管的仰视示意图；图4是保温罩的一种实施例的主视剖视示意图；图5是是图4中b部分的放大示意图；图6是图4中a-a的剖视示意图；图7至图9是保温罩开口示意图；图10是多个人工湿地本体串联使用的示意图；附图标记：1—人工湿地本体；2—保温层；3—保温罩；31—固定保温板；32—活动保温板；33—第一限位槽；34—第二限位槽；35—限位滑块；36—转轴；37—电机；38—齿轮；4—支架；41—齿条；5—进水腔；6—第一承托层；7—填料层；8—处理腔；9—第二承托层；10—进水管；11—出水口；12—植物；13—进气管；14—百叶窗；15—均质布水管；16—布气
管。
具体实施方式
17.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
18.本发明的适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备，如图1所示，包括人工湿地本体1，人工湿地本体1可以是现有的各种人工湿地结构，作为本发明优选的实施方式：人工湿地本体1的内部从下至上依次设置有进水腔5、第一承托层6、填料层7、处理腔8和第二承托层9，所述进水腔5连接有进水管10，所述处理腔8的侧壁设置有出水口11，所述第二承托层9上设置有植物12。
19.人工湿地本体1可采用混凝土池体，也可以采用金属池体。进水管10用于通入农村生活污水，可采用dn100mm的塑料管道。池体上部设置有进水口，进水口用于供进水管10通过，使得进水管10的入口位于人工湿地本体1外部，出口位于进水腔5内部。出水口11用于排出处理后的水，出水口11低于进水口，具体低50mm左右。
20.第一承托层6用于支撑填料层7，厚度50mm。填料层7中具有微生物，利用微生物对污水中的污染成分进行分解。填料层7具体分为三层，底层铺设粒径50mm至70mm的火山岩，厚度为200mm；中层铺设粒径10mm至30mm的火山岩，厚度为150mm；上层铺设粒径5mm至10mm的火山岩，厚度为150mm。填料层下方设厚度50mm的环形承托层。合理选取级配砂石料，避免材料资源浪费。
21.第二承托层9用于支撑植物12，设置在进水口上方100mm处，植物12通过吸收氮磷等营养元素对污水处理起到一定的效果，另一方面能够起到美化环境的作用。植物12的种植土壤分别为为厚度60mm粗砂层及厚度60mm的种植土层，种植土层铺设在粗砂层的上表面，植物12的根系能够进入污水。
22.农村生活污水经过过滤或者沉淀后，通过进水管10进入进水腔5，然后向上流动至填料层7，填料层7中的微生物对污水中的污染成分进行分解，污水经过填料层7后继续向上流动，植物12对污水中的氮磷等元素进行吸收，对污水进行进一步净化。净化后的污水则通过出水口11溢流排出。
23.所述进水腔5内设置有水平的均质布水管15，所述均质布水管15上设置有多个布水孔，且所述均质布水管15与所述进水管10相连。如图2所示，均质布水管15可以是多根，组成管网，布水孔均匀分布在布水管15上，进水管10通入的污水进入均质布水管15，然后从布水孔进入进水腔5，使得污水能够均匀地分布到进水腔5中并向上流动，能够与填料层7均匀接触，提高污水处理的效果和稳定性。
24.所述人工湿地本体1的外壁设置有保温层2，保温层2可起到隔热保温的作用，可以减缓热传递，削弱外部低温对人工湿地本体1内部温度的影响。保温层2可以采用岩棉，厚度最低要求50mm, 较寒冷地区可以根据室外常年最低气温情况增加保温层2的厚度（如80mm、100mm、150mm等）。
25.为了提高保温效果，所述人工湿地本体1的顶部两侧设置有支架4，支架4可以采用类似半圆形的弧形框架，框架内部设置透明的挡板，挡板可采用etfe板。挡板可起到挡风、保暖的作用。同时，支架4的顶部设置有覆盖所述人工湿地本体1且呈弧形的保温罩3，所述保温罩3包括弧形的固定保温板31和多块弧形的活动保温板32，所述固定保温板31的两端
固定安装于所述支架4，所述活动保温板32的两端与所述支架4滑动配合，且所述固定保温板31与多块所述活动保温板32重叠设置。
26.固定保温板31和活动保温板32采用透明、隔热性能较佳的材质，具体采用etfe（乙烯-四氟乙烯共聚物）板，具有厚度小、重量轻、保温效果好、机械强度高、机械加工性能好、耐低温、使用寿命长达30年等优点。
27.为了实现活动保温板32与支架4滑动配合，可以在支架4的内侧壁设置弧形的滑槽，滑槽的数量与活动保温板32的数量一致，且滑槽的弧度也与活动保温板32的弧度一致，每个活动保温板32的端部位于一滑槽内并与滑槽滑动配合即可。
28.由于将固定保温板31与多块活动保温板32重叠设置，且活动保温板32的两端与支架4滑动配合，在外部气候条件较佳时，固定保温板31与活动保温板32保持重叠状态，保温罩3打开。当环境温度较低，或者刮大风时，则可以滑动活动保温板32，使固定保温板31和各个活动保温板32拼接为覆盖人工湿地本体1的保温罩3，起到挡风、隔热保温的作用。
29.各个活动保温板32可以单独进行滑动，为了提高保温罩3打开和关闭的便利性，本发明优选以下实施方式：如图4、图5和图6所示，固定保温板31固定设置在支架4的一端，其下侧边缘与地面接触，保证较好的密封性。固定保温板31的下表面设置有第一限位槽33，每块所述活动保温板32的下表面设置有第二限位槽34，所述第一限位槽33和所述第二限位槽34的长度方向与所述活动保温板32的滑动方向一致；每块所述活动保温板32的上表面设置有限位滑块35，最上层的所述活动保温板32的限位滑块35位于第一限位槽33内并与第一限位槽33滑动配合，其他层的所述活动保温板32的限位滑块35位于上一层活动保温板32的第二限位槽34内并与第一限位槽33滑动配合。
30.任意相邻两层保温板之间通过限位槽和限位滑块35进行限位，假设活动保温板32从下至上依次为第一层、第二层、第三层
……
，需要形成保温罩3时，只需要拉动第一层活动保温板32移动，移动方向为远离固定保温板31的方向，第一层活动保温板32移动时，其上表面的限位滑块35沿着第二层活动保温板32的第二限位槽34移动，如图7所示，当第一层活动保温板32的限位滑块35移动至第二层活动保温板32的第二限位槽34的端部并被第二限位槽34侧壁挡住时，则会拉动第二层活动保温板32移动，如图8所示，而第二层活动保温板32移动一段距离后又会拉动第三层活动保温板32移动，从而将各个活动保温板32展开，与固定保温板31共同组成保温罩3，如图9所示。需要打开保温罩3时，拉动第一层活动保温板32移动，移动方向为朝向固定保温板31，此时第一层活动保温板32的限位滑块35沿着第二层活动保温板32的第二限位槽34移动，当第一层活动保温板32的限位滑块35移动至第二层活动保温板32的第二限位槽34的另一端并被第二限位槽34侧壁挡住时，则会拉动第二层活动保温板32移动，而第二层活动保温板32移动一段距离后又会拉动第三层活动保温板32移动，最终使得各个活动保温板32均回到固定保温板31的下方，此时固定保温板31与活动保温板32重叠。本实施方式中，活动保温板32的数量优选为3块。
31.上述结构的保温罩3，只需要拉动最下层的活动保温板32移动就能够带动所有的活动保温板32移动，使得保温罩3的关闭和打开都非常方便。并且活动保温板32可以通过手动的方式进行滑动，也可以通过电动的方式进行滑动，使用灵活性较强，采用电动方式时，所述支架4的顶部设置有弧形的齿条41，所述齿条41的弧度与所述保温罩3的弧度一致，最
下层的所述活动保温板32的两端设置有转轴36，所述转轴36连接有电机37，且所述转轴36上设置有齿轮38，所述齿轮38与齿条41啮合。电机37正转时，带动齿轮38正转并沿着齿条41行走，从而带动转轴36行走，转轴36再带动下层的活动保温板32移动。电机37反转时，则带动齿轮38反转，活动保温板32反向移动。
32.填料层7长时间处于缺氧环境中，人工湿地本体1运行一段时间后，容易出现水体发黑发臭，出水色度、悬浮物指标等不达标，目前常用的解决方式为在人工湿地本体1内设置曝气装置或者通气管道，将外部的空气通入人工湿地本体1内，以提高含氧量，但现有的曝气装置或者通气管道都是直接将外部的空气通入，当外界温度较低时，通入的空气温度也非常低，而填料层7中的微生物需要在适当的温度下才具有较高的活性，正常来说，冬季填料层7的温度是高于外界环境温度的，如果将冷空气直接通入填料层7，会导致填料层7的温度降低，影响微生物的活性，进而影响污染物的分解效果。因此，本发明在人工湿地本体1内设置有进气管13，所述进气管13的下端延伸至所述填料层7的底部，所述进气管13的上端延伸至所述第二承托层9上方。由于设置了保温罩3，当外界环境温度较低时，保温罩3内部的空气温度高于外界的空气温度，将进气管13的上端设置在保温罩3内，这样可将保温罩3内部的暖空气（相对于外界冷空气来说）通入填料层7，提高含氧量的同时又不会降低填料层7的温度，保证微生物的活性，避免水体黑臭。
33.当长时间处于严寒天气时，保温罩3内部的空气难以流通，影响进气管13的进气量，因此，本发明又在固定保温板31上设置了百叶窗14，为了便于安装百叶窗14，可以在固定保温板31上开设矩形的进气窗口，进气窗口的外侧设置安装箱体，百叶窗14安装于安装箱体内。每隔一段时间打开百叶窗14，外界的空气从百叶窗14进入保温罩3，促进保温罩3内的空气流动，使得保温罩3中的空气通过进气管13进入填料层7，为了提高进气量，进气管13的上端口设置为喇叭形，气体经过喇叭口式的端口可形成湍流，以提高进气量。为了防止从百叶窗14进入的冷空气导致保温罩3内部的空气温度降低，可以在百叶窗14的内侧设置电加热机构，开启百叶窗14的同时开启电加热机构，可以对进入保温罩3的冷空气进行加热，提高空气温度。关闭百叶窗14时将电加热机构关闭即可。
34.为了提高进气的均匀性，所述进气管13的下端连接有水平的布气管16，如图3所示，所述布气管16上设置有多个布气孔，布气孔设置在布气管16的底部。
35.为了防止固体杂质将布气孔和布水孔堵塞，布气孔和布水孔均呈圆台形，且最小处的直径不低于1cm。
36.适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备的处理方法，采用人工湿地本体1对农村污水进行处理，具体地，农村生活污水经过过滤或者沉淀后，通过进水管10进入进水腔5，然后向上流动至填料层7，填料层7中的微生物对污水中的污染成分进行分解，污水经过填料层7后继续向上流动，植物12对污水中的氮磷等元素进行吸收，对污水进行进一步净化。净化后的污水则通过出水口11溢流排出。
37.当环境温度低于4℃时，滑动所述活动保温板32，使所述活动保温板32展开并形成封闭的保温罩3，对人工湿地本体1进行保温；当环境温度高于或等于8℃时，滑动所述活动保温板32，使活动保温板32重叠，将所述保温罩3打开。
38.在污水处理过程中，利用进气管13将空气通入填料层7，提高所述填料层7的含氧量。
39.由于污水中不可避免地含有固体杂质，当运行时间久后，固体杂质可能造成填料层7堵塞，传统的处理方式为更换全部的填料层7，导致填料浪费，成本高。
40.本发明中，当填料层7堵塞时，打开所述保温罩3，在进气管13的上端口连接清洗管，进水管10的上端口连接抽水泵，利用抽水泵将进水腔5中的水抽出，使进水腔5内形成负压，将填料层7中的堵塞物吸出，同时利用清洗管将清水加压后通入进气管13，清水经过进气管13后向下喷向填料层7，对填料层7进行冲洗。可见，进气管13不仅可用于通入空气，还可以用于对填料层7进行反冲洗，将填料层7内部的固体杂质冲刷至进水腔5中；同时，进水管10不仅用于通入污水，还可以用于排出进水腔5中的固体杂质，以便于清淤、疏堵，方便人工湿地的维护。
41.当某地农村居民居住较为集中时，产生的污水也多，此时一般需要修建占地面积较大的人工湿地本体1，当面积较大时，污水难以均匀分布在进水腔5中，难以保证处理效果。因此，本发明可将多个相同的人工湿地本体1进行组合使用，如图10所示，将前一个人工湿地本体1的出水口11与后一个人工湿地本体1的进水管10相连，人工湿地本体1的数量可以是两个、三个或者四个等。污水依次经过多个人工湿地本体1进行处理，延长污水的处理时间，保证了处理效果，出水水质优于四川省《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（db51/2626-2019）三级标准，部分指标可达二级标准。此外，每个人工湿地本体1的占地面积小，污水更容易均匀地分布在进水腔5中；当某个人工湿地本体1的填料层7堵塞时，只需要对该人工湿地本体1进行疏通和清淤，而不需要对所有的人工湿地本体1进行疏通和清淤，维护更加方便。
42.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备，包括人工湿地本体（1），其特征在于：所述人工湿地本体（1）的外壁设置有保温层（2）；所述人工湿地本体（1）的顶部两侧设置有支架（4），所述支架（4）的顶部设置有覆盖所述人工湿地本体（1）且呈弧形的保温罩（3），所述保温罩（3）包括弧形的固定保温板（31）和多块弧形的活动保温板（32），所述固定保温板（31）的两端固定安装于所述支架（4），所述活动保温板（32）的两端与所述支架（4）滑动配合，且所述固定保温板（31）与多块所述活动保温板（32）重叠设置。2.如权利要求1所述的适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备，其特征在于：所述人工湿地本体（1）的内部从下至上依次设置有进水腔（5）、第一承托层（6）、填料层（7）、处理腔（8）和第二承托层（9），所述进水腔（5）连接有进水管（10），所述处理腔（8）的侧壁设置有出水口（11），所述第二承托层（9）上设置有植物（12）。3.如权利要求2所述的适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备，其特征在于：人工湿地本体（1）内设置有进气管（13），所述进气管（13）的下端延伸至所述填料层（7）的底部，所述进气管（13）的上端延伸至所述第二承托层（9）上方。4.如权利要求3所述的适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备，其特征在于：所述固定保温板（31）上设置有百叶窗（14）。5.如权利要求2所述的适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备，其特征在于：所述进水腔（5）内设置有水平的均质布水管（15），所述均质布水管（15）上设置有多个布水孔，且所述均质布水管（15）与所述进水管（10）相连。6.如权利要求3所述的适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备，其特征在于：所述进气管（13）的下端连接有水平的布气管（16），所述布气管（16）上设置有多个布气孔。7.如权利要求1至6任意一项权利要求所述的适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备，其特征在于：所述固定保温板（31）的下表面设置有第一限位槽（33），每块所述活动保温板（32）的下表面设置有第二限位槽（34），所述第一限位槽（33）和所述第二限位槽（34）的长度方向与所述活动保温板（32）的滑动方向一致；每块所述活动保温板（32）的上表面设置有限位滑块（35），最上层的所述活动保温板（32）的限位滑块（35）位于第一限位槽（33）内并与第一限位槽（33）滑动配合，其他层的所述活动保温板（32）的限位滑块（35）位于上一层活动保温板（32）的第二限位槽（34）内并与第一限位槽（33）滑动配合。8.如权利要求7所述的适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备，其特征在于：所述支架（4）的顶部设置有弧形的齿条（41），所述齿条（41）的弧度与所述保温罩（3）的弧度一致，最下层的所述活动保温板（32）的两端设置有转轴（36），所述转轴（36）连接有电机（37），且所述转轴（36）上设置有齿轮（38），所述齿轮（38）与齿条（41）啮合。9.权利要求1至8所述适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备的处理方法，其特征在于：采用人工湿地本体（1）对农村污水进行处理，当环境温度低于4℃时，滑动所述活动保温板（32），使所述活动保温板（32）展开并形成封闭的保温罩（3），对人工湿地本体（1）进行保温；当环境温度高于或等于8℃时，滑动所述活动保温板（32），使所述活动保温板（32）重叠，将所述保温罩（3）打开。10.如权利要求9所述的适用于寒冷地区的农村生活污水处理方法，其特征在于：利用进气管（13）将空气通入填料层（7），提高所述填料层（7）的含氧量；当所述填料层（7）堵塞
时，打开所述保温罩（3），在进气管（13）的上端口连接清洗管，进水管（10）的上端口连接抽水泵，利用抽水泵将进水腔（5）中的水抽出，使进水腔（5）内形成负压，将填料层（7）中的堵塞物吸出，同时利用清洗管将清水加压后通入进气管（13），清水经过进气管（13）后向下喷向填料层（7），对填料层（7）进行冲洗。
技术总结本发明涉及适用于寒冷地区的农村生活污水处理设备，包括人工湿地本体，所述人工湿地本体的外壁设置有保温层；所述人工湿地本体的顶部两侧设置有支架，所述支架的顶部设置有覆盖所述人工湿地本体且呈弧形的保温罩，所述保温罩包括弧形的固定保温板和多块弧形的活动保温板，所述固定保温板的两端固定安装于所述支架，所述活动保温板的两端与所述支架滑动配合，且所述固定保温板与多块所述活动保温板重叠设置。还提供了污水处理方法。当外界环境的温度较低或者风力较大时，可以滑动各个活动保温板，使活动保温板和固定保温板围成弧形的保温罩，保温罩将人工湿地本体覆盖，与外界隔绝，起到保温或者挡风的作用。起到保温或者挡风的作用。起到保温或者挡风的作用。
技术研发人员：王春 肖杰 高东东 张珅 陈亚平
受保护的技术使用者：四川省生态环境科学研究院
技术研发日：2022.05.07
技术公布日：2022/7/5
