CN102267758B - 分层式大气自动复氧生态池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理装置技术领域，是一种分层式大气自动复氧生态池，其包括自上而下分布的至少两层的池体、尾水盒、配排水补气干管、溢流槽、虹吸管和填料层；在池体中央固定安装有至少一组的虹吸管，虹吸管的出水口穿过池体底部并位于下一层池体的尾水盒内，呈放射状分布的配排水补气干管的内端口位于尾水盒内，在每个池体内固定安装有至少一组与池体有间距并上下开口的围板。本发明结构合理而紧凑，使用方便，故障率低，且全部自控无需专人管理，可对高浓度污水进行深度处理，长期停运后能很快恢复运行，运行成本低，无噪音、无泡沫、不投药、无二次污染、不堵塞、污泥量小；单元模块内的处理效果更加显著，能更经济有效地应用于大型污水处理工程。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理装置技术领域，是一种分层式大气自动复氧生态池。
背景技术
当前国内外对于高浓度污水进行深度处理的生物处理方法主要分为三类。第一类就是当前被中国大部分地区地方政府所采纳的传统（曝气式的补氧）的生物处理工艺（如：活性污泥法等），这些处理工艺都属成熟的技术工艺，但存在高耗能，运行成本高，产生的污泥量大、易造成二次污染，而且很难进行深度处理的问题，目前，能达到处理成地表 类水或水源水的实例尚没有。第二类是用特殊的处理方法（如：分子筛、纳米等），其运行成本比传统的生物处理工艺还要高1至2倍。第三类属较为先进的生物处理技术工艺（如：滴滤池法、生物转盘法、势能增氧生态床法、水力增氧水质自净屏（公开号：CN 101274805A）、水力增氧人工湿地（公开号：CN 101885565A）等，这些技术工艺要比前几种工艺有所创新，具有：运行成本低、可进行深度处理(可处理成地表
类水或水源水)等优点，但也同样存在诸多弊端：如它们（势能增氧生态床法、水力增氧水质自净屏、水力增氧人工湿地）都因多种因素影响使其层高受到极大的限制，还有单元模块面积很难放大、停留时间难调控、制作工艺要求高等方面因素，所以相同建设投资成本、运行成本的条件下，处理效果不太理想，也很难大幅度放大，运用到日处理数万方以上的大工程中；另外，人工湿地法（水力增氧人工湿地）占地面积大、对地形环境条件要求高，滴滤池法大气复氧受层高约束较大，且易堵塞等问题。
发明内容
本发明提供了一种分层式大气自动复氧生态池，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有污水处理装置运行成本高、污水处理效果差或很难适用于日处理数万方以上的大型工程中的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种分层式大气自动复氧生态池，包括自上而下分布的至少两层的池体、尾水盒、配排水补气干管、溢流槽、虹吸管和填料层；在池体中央固定安装有至少一组的虹吸管，虹吸管的出水口穿过池体底部并位于下一层池体的尾水盒内，呈放射状分布的配排水补气干管的内端口位于尾水盒内，在每个池体内固定安装有至少一组与池体有间距并上下开口的围板，在围板的外侧固定有与池体有间距的溢流槽，配排水补气干管的外端口穿过填料层和围板并位于溢流槽上方，在池体的上端分布有与池体内部相通的进气孔，在尾水盒外侧的池体内充满填料层。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述填料层包括上填料层和下填料层，上填料层位于下填料层上方，上填料层为至少两层自下而上直径依序变小的的湍球层，下填料层包括立管和支撑条；至少两排的立管位于上填料层下方的池体内，每排立管包括至少两个的立管，每排立管的相邻立管固定在一起并形成一个整体，每排立管的两端固定在围板上，每排立管在远离虹吸管进水口处的至少相隔两个立管间均匀布设支撑条，支撑条的下端固定在池体底部上。
上述配排水补气干管上可均布有气孔。
上述溢流槽的两头侧部下端可有通孔。
上述围板可采用网板。
上述围板的上端可固定有挡板，挡板采用网板。
上述各个池体内的虹吸管的进水管可位于同一垂直面上。
上述虹吸管的进水口与池体底部的距离可为20毫米至30毫米之间。
上述立管可为10厘米至15厘米长的PVC管或PP管。
上述池体的高度可在30厘米至100厘米之间。
上述最上层的池体上可有顶盖。
上述虹吸管为扁管，在其出水管的一侧增设有扩散角，扩散角的角度在8°至20°之间。
上述池体的底部可固定安装有支承座。
本发明结构合理而紧凑，使用方便，故障率低，且全部自控无需专人管理，可对高浓度污水进行深度处理，长期停运后能很快恢复运行，运行成本低，且无噪音、无泡沫、不投药、无二次污染、不堵塞、污泥量小；单元模块内的处理效果更加显著，能更经济有效地应用于大型污水处理工程。
附图说明
附图1为本发明最佳实施例在其中一层池体内安装填料层时的主视剖视结构示意图。
附图2为附图1中尾水盒、配排水补气干管和溢流槽的俯视结构示意图。
附图3为本发明最佳实施例在一个池体内的水流和气流方向示意图。
附图4为附图3的A处放大结构示意图。
附图5为附图3的B处放大结构示意图。
附图中的编码分别为：1为尾水盒，2为配排水补气干管，3为溢流槽，4为虹吸管，5为池体，6为虹吸管顶部，7为围板，8为挡板，9为虹吸管出水口或污水泵出水口，10为进气孔，11为湍球层，12为虹吸管的进水口，13为立管，14为虹吸管的出水口，15为支撑条，16为气孔。其中，实线箭头为水流方向，虚线箭头为气流方向。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：上.下.左.右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
如附图1至3所示，该分层式大气自动复氧生态池包括自上而下分布的至少两层的池体5、尾水盒1、配排水补气干管2、溢流槽3、虹吸管4和填料层；在池体5中央固定安装有至少一组的虹吸管4，虹吸管的出水口14穿过池体5底部并位于下一层池体的尾水盒1内，呈放射状分布的配排水补气干管2的内端口位于尾水盒1内，在每个池体5内固定安装有至少一组与池体5有间距并上下开口的围板7，在围板7的外侧固定有与池体5有间距的溢流槽3，配排水补气干管2的外端口穿过填料层和围板7并位于溢流槽3上方，在池体5的上端分布有与池体5内部相通的进气孔10，在尾水盒1外侧的池体5内充满填料层。
可根据实际需要，对上述分层式大气自动复氧生态池作进一步优化或/和改进：
如附图1所示，填料层包括上填料层和下填料层，上填料层位于下填料层上方，上填料层为至少两层自下而上直径依序变小的的湍球层11，下填料层包括立管13和支撑条15；至少两排的立管13位于上填料层下方的池体5内，每排立管13包括至少两个的立管13，每排立管13的相邻立管13固定在一起并形成一个整体，每排立管13的两端固定在围板7上，每排立管13在远离虹吸管4进水口处的至少相隔两个立管13间均匀布设支撑条15，支撑条15的下端固定在池体5底部上。
如附图1至5所示，配排水补气干管2上均布有气孔16。通过气孔16可给配排水补气干管2外侧的填料层补气。
根据需要，溢流槽3的侧部下端有通孔。这样，积在溢流槽3的污水可从通孔排出。
如附图1所示，围板7采用网板。这样，便于补气。
如附图1所示，围板7的上端固定有挡板8，挡板8采用网板。这样，不仅可挡住填料层，还可方便补气。
如附图1所示，根据需要，各个池体5内的虹吸管4的进水管位于同一垂直线上，这样以便于尾水盒的设置。
如附图1所示，根据需要，虹吸管的进水口12与池体5底部的距离为20毫米至30毫米之间。
如附图1所示，根据需要，立管13为10厘米至15厘米长的PVC管或PP管。
如附图1所示，根据需要，池体5的高度可在30厘米至100厘米之间。
如附图1所示，根据需要，最上层的池体5上可有顶盖。
如附图1所示，根据需要，虹吸管4为扁管，在其出水管的一侧增设有扩散角，扩散角的角度在8°至20°之间。这样，
根据需要，当池体5的长度和宽度均超过2米时，池体5的底部固定安装有支承座。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
本发明最佳实施例的使用过程：1、配排水过程：污水从上层虹吸管出水口或污水泵出水口9流进尾水盒1，经尾水盒1通过配排水补气干管2流入长形带孔溢流槽3，长形带孔溢流槽3内随着污水的进入先是两头通孔的孔口自由出流；由于溢流槽3的进水流量很大，而少量通孔的自由出流流量很小，很快污水将淹没孔口并充满溢流槽3并开始呈瀑布状溢流向池底；污水最后沿池体5四周方向向中央汇流，水位逐渐上升，当水位超过溢流槽3高度时，溢流瀑布将消失；当水位淹没配排水补气干管2后，水流将变成配排水补气干管2短管淹没出流；当水位上升到虹吸管顶部6并超过后，虹吸管4即产生虹吸，水位开始下降；当水位下降至长形带孔溢流槽3底部以下后，溢流槽3内存留的污水将通过溢流槽3的两头的通孔全部流下，最后污水将携带被截留的细小悬浮物自上而下全部（虹吸管进水口水平面以上的水）被虹吸管4吸干并排入下一层逐层传递，周而复始。
2、大气复氧过程：当虹吸管4开始产生虹吸后，水位开始下降，首先上层填料开始裸露在大气中，大气开始从进气孔10向裸露在大气中的填料的四周向填料的空隙中补气；随着水位的下降，当水位低于配排水补气干管2外端口后，大气开始同时从配排水补气干管2的进水口和出水口向配排水补气干管2中间补气，再经配排水补气干管2的气孔16向裸露在大气中的填料空隙中补气；随着水位的下降，沿池体4内四壁向填料空隙中补气的范围和面积也随着裸露在大气中的填料将越来越多而增大，当下层填料（立管）的底部也裸露在大气中后，大气开始也同时开始从池体内四周经立管下口与水面间的空隙向立管内和立管间的空隙中补气，最后，当虹吸管4将污水全部（虹吸管进水口水平面以上的水）吸干后，虹吸断开的瞬间开始，伴随着以上所有的补气途径，虹吸管4的出水口亦开始吸入大量的大气，经虹吸管的进水口12向填料中补气；另外，在配排水的过程中，经带孔溢流槽3向下呈瀑布状溢流和通孔自由出流的同时，也是污水与大气大面积接触（以大气为整体近乎包围瀑布状流动的水体）的过程，也是完成一次大面积的气膜与水膜间的气-液传质的过程。
这样，本发明有以下优点：
1、革除了传统高耗能的曝气复氧的方式；
2、独特的内部结构设计，形成独特的配排水方式和大气复氧方式：
（1）配排水方式：充分利用水体自然势能或水泵的有效水头，将势能通过虹吸转化为动能。将虹吸管4设置在池体5的中央，能提高虹吸管4进水口的进水效率，再利用水轮机尾水原理设计的虹吸管和尾水盒1，能提高虹吸流速，迅速将污水吸干并排入下层，且不堵塞；多方向配排水补气干管2和环绕池体5内四周的溢流槽3能迅速从池体5四周方向向池体5中心汇流，既为池体5底部虹吸管4迅速吸干池内污水和吸入大气争取更多时间，更使污水能在经带通孔溢流槽3向下呈瀑布状溢流和通孔自由出流的同时，使水膜和气膜完成一次大面积的气-液两相传质。
（2）大气复氧方式：如上述如此多方位、大范围的大气复气方式能使池体5中的所有填料迅速充满大气，从而使填料中的水膜和生物膜能得以充分的复氧，并且溶解氧能迅速达到饱和状态。
独特的排水方式和大气复氧方式解决了：单元模块面积放大、池体加高、调控污水在单元模块内的停留时间等问题，使处理效果更加显著，并能更经济有效地应用于大型的污水处理工程中去。
3、运行成本低，且无噪音、无泡沫、不投药、无二次污染、不堵塞、污泥量小；
4、整个设备不含任何电子元件，故障率低，且全部自控无需专人管理，可对高浓度污水进行深度处理，长期停运后能很快恢复运行。
Claims (10)
1.一种分层式大气自动复氧生态池，其特征在于包括池体、尾水盒、配排水补气干管、溢流槽、虹吸管和填料层，池体自上而下分布至少两层；在池体中央固定安装有至少一组的虹吸管，虹吸管的出水口穿过池体底部并位于下一层池体的尾水盒内，呈放射状分布的配排水补气干管的内端口位于尾水盒内，在每个池体内固定安装有至少一组与池体池壁有间距并上下开口的围板，在围板的外侧固定有与池体池壁有间距的溢流槽，配排水补气干管的外端口穿过填料层和围板并位于溢流槽上方，在池体的上端分布有与池体内部相通的进气孔，在尾水盒外侧的池体内充满填料层。
2.根据权利要求1所述的分层式大气自动复氧生态池，其特征在于填料层包括上填料层和下填料层，上填料层位于下填料层上方，上填料层为至少两层自下而上直径依序变小的的湍球层，下填料层包括立管和支撑条；至少两排的立管位于上填料层下方的池体内，每排立管包括至少两个的立管，每排立管的相邻立管固定在一起并形成一个整体，每排立管的两端固定在围板上，每排立管在远离虹吸管进水口处的至少相隔两个立管间均匀布设支撑条，支撑条的下端固定在池体底部上。
3.根据权利要求1或2所述的分层式大气自动复氧生态池，其特征在于配排水补气干管上均布有气孔。
4.根据权利要求3所述的分层式大气自动复氧生态池，其特征在于溢流槽的两头侧部下端有通孔。
5.根据权利要求4所述的分层式大气自动复氧生态池，其特征在于围板采用网板。
6.根据权利要求5所述的分层式大气自动复氧生态池，其特征在于围板的上端固定有挡板，挡板采用网板。
7.根据权利要求6所述的分层式大气自动复氧生态池，其特征在于各个池体内的虹吸管的进水管位于同一垂直面上。
8.根据权利要求7所述的分层式大气自动复氧生态池，其特征在于虹吸管的进水口与池体底部的距离为20毫米至30毫米之间。
9.根据权利要求8所述的分层式大气自动复氧生态池，其特征在于立管为10厘米至15厘米长的PVC管或PP管。
10.根据权利要求9所述的分层式大气自动复氧生态池，其特征在于池体的高度在30厘米至100厘米之间；或/和，在最上层的池体上有顶盖；或/和，虹吸管为扁管，在其出水管的一侧增设有扩散角，扩散角的角度在8°至20°之间；或/和，池体的底部固定安装有支承座。
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