CN102107992B - 一种污水处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水处理设备技术领域，涉及一种污水处理设备，包括蓄水池，水泵，管道，从高到低依次排布的布水盘、反应器、螺旋管和直管以及位于直管下方的生物滤池，蓄水池里的污水被水泵提升后流入反应器，所述的反应器分为上下两个部分，上部分为椎体，下部分为倒椎体，倒椎体的开口大于椎体的开口，并与外界空气相连通，椎体的顶端开设有连通到上游污水处的端口，在该端口的正下方固定有一个以反射形成溅流的分布盘；在倒椎体的底端设有开门，螺旋管的上端口位于倒椎体底端开口的正下方，其口径大于倒椎体底端的开口，螺旋管的下端口的口径小于直管段的上端口的口径；螺旋管的上端口与下端口均与外界空气相连通；在直管上设置有一个以液流重量控制开合的阀门。本发明的污水处理设备，能够更高效地完成好氧段的生化反应，具有节能省电，氧气能充分溶解的优点。

Description

一种污水处理设备

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种污水处理设备主要用于污水处理好氧工艺设备。

背景技术

生活污水是日常生活所产生的一种有机废水，要求必须经过一级处理，达到国家或地方排放标准后，才允许排入相应的水体。一般而言，污水经厌氧生物滤池处理后，进入接触氧化池，由好氧菌降解污染物，保证出水水质，并向水中充氧，提高出水的溶解氧量。该段供氧主要是依靠工艺特定的一套气流循环系统而进行的。

传统的工艺是如曝气生物滤池，氧化沟，A/O生物滤池，A2/O等，均以鼓风机等动力装置提供氧气与污水混合所需的能量，需消耗大量电能。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够降低能耗，提高好氧段流体的生化反应效能的污水处理设备。本发明的污水处理设备，利用污水流体的动能和势能来更高效地完成好氧段的生化反应，以达到液流分布均匀，节能省电，氧气充分溶解的目的。

为此，本发明采用如下的技术方案。

一种污水处理设备，包括依次排布的蓄水池，水泵，管道，从高到低依次排布的反应器、螺旋管和直管以及位于直管下方的生物滤池，蓄水池里的污水被水泵提升后流入反应器，所述的反应器分为上下两个部分，上部分为椎体，下部分为倒椎体，倒椎体的开口大于椎体的开口，并与外界空气相连通，椎体的顶端开设有连通到上游污水处的端口，在该端口的正下方固定有一个以反射形成溅流的分布盘；在倒椎体的底端设有开口，螺旋管的上端口位于倒椎体底端开口的正下方，其口径大于倒椎体底端的开口，螺旋管的下端口的口径小于直管段的上端口的口径；螺旋管的上端口与下端口均与外界空气相连通；在直管上设置有一个以液流重量控制开合的阀门。

作为优选实施方式，所述的螺旋管为Z字状或螺旋状的管路或者是在同一平面的多排折返或环绕状排列的管路；在椎体和/或螺旋管的内侧壁上设置有多处破流体，所述破流体用于打碎液流；所述的破流体为各种凸起的勺状，单桨叶或螺旋桨状叶轮等；直管段的长度大于从布水盘到螺旋管之间的落差；所述的水泵的水头高度h≥(α/b-p)/(ρg)，其中，α为充氧过程所要求的氧气溶解率，b为污水处理设备的空气与污水交换混合效率系数，p，ρ分别为污水的压强和密度。

本发明提供的污水处理设备，无需安装辅助的耗用能量的设备，利用该系统的入水所携带的动能和势能以完成好氧段的污水处理，使进入的污水分布均匀并高效充氧，从而更高效的完成溶氧过并节省大量能耗。同时该工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中具有较大的灵活性和调节余地，能适应水质、水量的变化，便于操作管理、维修、节省动力消耗和运行费用。

附图说明

图1本发明的污水处理设备的结构示意图。

图2本发明采用的布水盘的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

参见图1，上游污水从蓄水池9被泵提升后流经布水盘11后被分配到每个处理单元，每个处理单元包括从高处到低处依次排布的反应器6、螺旋管7、直管5和生物滤池8。布水盘11的俯视图见图2所示，布水盘为一个轮辐装的圆盘，盘上设置有通向各个处理单元的导流槽。

反应器6分为两部分，上部分为一个椎体，下部分为一个倒椎体，倒椎体的上口部位于椎体的下口部的下方，两者之间并不是封闭连接的，而是留有与外界空气相连通的环形开口。上游污水从反应器6上部分椎体的顶端的端口流入，在顶端端口的正下方设有一个以反射形成溅流的圆形分布盘3。椎体的内壁上设置有多个破流体1。破流体1是用来打碎液流，以增加液流与氧气交换的装置，可根据具体情况选择多种形式，如凸起的勺状，单桨叶或叶轮等。

上游污水从反应器6顶端的端口流下撞击到分布盘3的中央，打碎的液流从盘边溅出，再冲击破流体1。在这个过程中，液体会被打碎并尽最大可能增加与空气的接触和交换以增加溶氧率。

携带有较高动能，流速较高的液体利用动能进入螺旋管7，沿着螺旋管7流下，螺旋管上部开口大于倒椎体底部的开口，从而可以连通大气。中间水流再通过一系列的破流体，形成碎流，漩涡等流型，尽最大可能增加与空气的接触以增加溶氧率。当水流速度减低到很小时，所携带的动能接近耗尽，随后进入下一级的直管段。

液流从上一级螺旋管7流出后进入下一级的直管5上部。此处由一重力控制的阀门4控制液体积累到一定量后，由液体重量压下开关控制阀门以脉动的方式向下方直管排出液体。流体利用势能落下，在整根直管5内与管内空气发生剧烈混合交换，进一步溶解更多的氧气在液体内。随后液体带着空气从生物滤池8下部排出，完成好氧段的生化反应。

采用本发明的系统，在整个工艺段内不断以流体所携带的动能和势能作为动力以实现空气与液体的充分交换和溶解。本发明所包含的化学反应所需的能量是由液体的动能和势能所提供的。该能量使得氧气可以充分的溶解到液体中，从而完成充氧的化学反应过程。充氧过程的氧气溶解率α，可表达为：

α＝f(b，E)

其中f是非线性函数，描述变量之间的关系；b是该套工艺设备的空气与污水交换混合效率系数，由整套装置的工艺设计决定，可由实验值或经验值推出，工艺设备确定后即是常数；E是液体能量由液体的动能E_v和势能E_h组成：

E＝E_v+E_h；E_h＝p+ρgh

这个化学反应过程将氧气溶解到液体中即溶氧率α的水平是该工艺过程的关键。

本发明的整个工艺所包含的完成液体与空气的交换及生化反应所需的能量是由液体的自身所携带的动能和势能所提供的。借助液体所携带的能量作功，使得氧气可以充分的溶解到液体中，从而完成充氧的化学反应过程。可以衡量整个工艺的最终效果的一个最重要的指标是液体的溶氧率，而该指标与液体所携带的动能和势能及整套工艺装置的空气交换效率有关液体所携带。而液体所携带的能量最初的来源全部是液体被水泵打到一定高度水头所具有的势能。即，液体所泵到的水头高度决定了液体所携带的能量总量。因此在工艺参数的主要变量是液体被泵上去的水头高度，该高度也可随着工艺调整，溶氧率等出水控制指标控制等而相应发生变化。液体所需水头高度可表达为：

h＝(α/b-p)/(ρg)

如水泵水头高度确定，则氧气溶解率α＝b(ρgh+p).

本发明的工艺装置所使用的能量来自于上下游之间的液位差形成的势能和动能，液体溶氧率可以比现有技术大大提高，同时不需要使用其它附加的鼓风曝气设备等，因此可以有效降低能耗。本发明除用于污水处理厂外，还可用于很多其他的应用领域，如可用于封闭水体(例如人工湖，园林景观水体)的循环净化系统，乃至开放水体如湖泊蓝藻等污染的净化治理，在确保污水处理效果的同时，节约处理成本。因此，本发明的水处理系统的应用领域非常广泛，采用的分布式模块化设备工艺使得其应用灵活方便，能耗及成本大大下降，是一项高效能的环境治理技术。

Claims (6)

1.一种污水处理设备，包括依次排布的蓄水池，水泵，管道，从高到低依次排布的反应器、螺旋管和直管以及位于直管下方的生物滤池，蓄水池里的污水被水泵提升后经布水盘流入反应器，所述的反应器分为上下两个部分，上部分为椎体，下部分为倒椎体，倒椎体的开口大于椎体的开口，并与外界空气相连通，椎体的顶端开设有连通到上游污水处的端口，在该端口的正下方固定有一个以反射形成溅流的分布盘；在倒椎体的底端设有开口，螺旋管的上端口位于倒椎体底端开口的正下方，其口径大于倒椎体底端的开口，螺旋管的下端口的口径小于直管段的上端口的口径；螺旋管的上端口与下端口均与外界空气相连通；在直管上设置有一个以液体重量控制开合的阀门。

2.根据权利要求1所述的污水处理设备，其特征在于，所述的螺旋管为Z字状或螺旋状的管路。

3.根据权利要求1所述的污水处理设备，其特征在于，在椎体和/或螺旋管的内侧壁上设置有多处破流体，所述破流体用于打碎液流。

4.根据权利要求3所述的污水处理设备，其特征在于，所述的破流体为凸起的勺状、单桨叶或螺旋桨状叶轮。

5.根据权利要求1所述的污水处理设备，其特征在于，直管段的长度大于从布水盘到螺旋管之间的落差。

6.根据权利要求1所述的污水处理设备，其特征在于，所述的污水处理设备中的水泵将污水输送至反应器上游，水泵水头高度h≥(α/b-p)/(ρg)，其中，α为充氧过程所要求的氧气溶解率，b为此污水处理设备的空气与污水交换混合效率系数，p，ρ分别为污水的压强和密度。

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