CN102351308A - 村镇污水处理sbr工艺新型无动力滗水器 - Google Patents

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Abstract

村镇污水处理SBR工艺新型无动力滗水器，属于污水处理排水装置。其组成包括浮子、导轨、导杆、活塞和出水管；浮子位于反应池顶部中心区域，浮子上、下表面中心分别连接表面光滑的竖直长导轨和竖直短导轨；反应池上底面内表面中心固定有下端带十字架杆的竖直长导杆，与竖直长导轨套接；上端带十字架杆的竖直短导杆，顶部与竖直短导轨套接，底部与活塞连接，活塞与出水管相贴，导轨和导杆通过十字构架和套口套接在一起。竖直长导轨和竖直长导杆长度相同；竖直短导轨和竖直短导杆长度相同，且大于最大曝气水位与静水位之差。本发明构造简单，制造成本低。无需外加动力，方便、高效地实现无动力稳定运行。

Description

村镇污水处理SBR工艺新型无动力滗水器
技术领域
本发明属于污水处理排水装置，具体涉及一种村镇污水处理SBR工艺新型无动力滗水器，简单易行、高效低耗，尤其适合经济欠发达的农村地区使用。
背景技术
随着我国社会主义新农村建设的日新月异，农村地区人民的生活水平显著提高，但环境安全隐患与问题也日益突出，水环境恶化尤为引人注目。农村生活污水来源分散，大都不经处理随意排放，是一种典型的面源污染，因此急需采用高效、经济的技术工艺对其进行处理。
针对村镇污水营养物浓度高、流量日变化系数大的特点，结合农村地区的经济发展状况，将传统序批式活性污泥(Sequencing Batch Reactor-SBR)工艺采用的进水，反应，沉淀，排水的处理流程进行改良，形成了村镇污水处理SBR工艺，对进水、排水两个环节进行了合并，压缩处理周期，有效节约了“非反应”时间，可提高单位容积处理量或减少反应池容积进而降低经济成本。村镇污水处理SBR工艺，一个运行周期包括进水/排水、曝气和沉淀3个阶段，可根据周期长短增加闲置阶段。基于SBR工艺运行方式灵活的特点，该工艺在单一池中可实现同步脱氮除磷：利用反应池的空间高度，污水从反应池底部进入，缓慢、均匀地布水至沉淀污泥层进行有效的缺氧反硝化和厌氧释磷；采用进水顶出水的排水方式，在池顶部设置滗水器，在底部进水的同时，上层澄清液被排出系统；通过曝气阶段的好氧反应，可完成去碳、硝化和吸磷等过程。对氮、磷等营养物质的良好去除使得该工艺出水可排放至封闭式的敏感水体。
滗水器是SBR工艺最关键的机械设备之一，它的优劣直接与出水水质相关，基于我国农村地区经济欠发达的国情，设计出操作简单、经济低耗的无动力滗水器尤为重要。针对村镇污水处理SBR工艺，如何构建一种无动力滗水器，在低能耗下保证进水完成后曝气产生的水浪不使污水从出水堰流出，避免部分未处理的污水流出反应池是一大难题。目前常见的电动机械摇臂式、套筒式、虹吸式、旋转式等类型的滗水器均无法满足该要求，而设置空气堰通过加压的方式尽管可以解决该问题，但存在着需外加动力和自动化控制、运行维护不便和成本较高等问题，难以在广大农村地区推广，因此急需构建一种新型无动力滗水器。
发明内容
本发明要针对村镇污水处理SBR工艺进水、排水同时进行的运行方式，开发一种新型无动力滗水器，并解决传统滗水器存在的结构复杂、需自动化控制、维护不便、成本较高等问题。
本发明的目的通过采用以下技术方案实现：
一种村镇污水处理SBR工艺新型无动力滗水器，其平面示意图如附图1所示，附图1中的A-A剖面示意图如附图2所示，其特征在于：其组成包括浮子、导轨、导杆、活塞和出水管。
浮子2位于反应池1顶部中心区域，在静水位9时处于漂浮状态，浮子2上表面中心连接表面光滑的竖直长导轨3、下表面中心连接表面光滑的竖直短导轨5，竖直长导轨3的长度是竖直短导轨5的1.2至1.5倍；反应池1上底面内表面中心固定有下端带十字架杆的竖直长导杆4，与竖直长导轨3套接；上端带十字架杆的竖直短导杆6，顶部与竖直短导轨5套接，底部与活塞7连接，活塞7与出水管8相贴，出水管8沿出水方向末端可设有流量调节阀12。
所述的竖直长导轨3和竖直短导轨5采用中空管结构，内壁水平截面尺寸分别与相应的竖直导杆的水平截面尺寸相匹配，沿轴向，分别在轨壁上开有与相应的竖直导杆下端所带的十字架杆相匹配的套口，形成套接，套口长度分别是相应竖直导轨长度的0.85-0.95倍，与竖直导轨沿竖直方向的滑动距离相匹配。
所述的竖直长导轨3和竖直长导杆4长度相同；竖直短导轨5和竖直短导杆6长度相同，且大于最大曝气水位与静水位9之差。
所述的浮子2采用球体、圆柱体、长方体、锥体等沿竖直中心轴对称的几何构造形式，选用的材质密度在0.25-0.75kg/m3；处于静水位9时，浮子2没入水中的体积介于自身体积的1/4至3/4。
上述竖直长导轨3和竖直长导杆4的相对位置可以改变；竖直短导轨5和竖直短导杆6的相对位置可以改变。
本发明应用于村镇污水处理SBR工艺系统的工作过程如附图3所示：
(I)系统在完成一个运行周期后，处于闲置阶段见图3(I)，在静水位9下，浮子2、竖直长导轨3、竖直短导轨5所受的重力之和与浮力之和相平衡。
(II)系统处于进水/排水阶段，随着污水从系统底部的进入，反应池1内的水位不断上升，浮子2受到的浮力逐渐增大，为保持受力平衡，开始沿固定的竖直长导杆4方向垂直上升，与浮子2相连接的竖直长导轨3和竖直短导轨5同时上升，当上升距离超过竖直短导轨5内设置的套口长度时，竖直短导轨5开始拉动竖直短导杆6上升，活塞7随竖直短导杆6的上升而上升，排水口被打开，上清液通过出水管8开始排出，当进水流量与排水流量达到平衡时，滗水器各组件和反应池1内水位如图3(II)所示；进水完毕后，反应池1内水位逐渐下降，浮子2沿固定的竖直长导杆4方向垂直下降，与浮子2相连接的竖直长导轨3和竖直短导轨5同时下降，当下降距离超过竖直短导轨5内设置的套口长度时，竖直短导轨5开始推动竖直短导杆6下降，活塞7随竖直短导杆6的下降而下降，与出水管8的边缘密封相贴，恢复如图3(I)所示的静水位9。当活塞7与出水管8密封不好时，在无进水情况下，上清液继续排出，反应池1内水位会持续下降，浮子2为保持受力平衡而产生的下降将推动活塞7的下降，直至与出水管8密封相贴，无上清液排出，实现浮子2、竖直长导轨3、竖直短导轨5所受合力的平衡。
(III)系统处于曝气阶段，曝气鼓入的空气使反应池1内的水位上升至如图3(III)所示的曝气水位10，水位上升引起浮子2所受浮力的增大，为保持受力平衡，浮子2沿固定的竖直长导杆4方向垂直上升，与浮子2相连接的竖直长导轨3和竖直短导轨5同时上升；竖直短导轨5长度大于最大曝气水位与静水位9之差使得竖直短导轨5无法拉动竖直短导杆6上升，避免了活塞7的运动，解决了曝气产生的水浪使未处理的污水流出这一问题。
(IV)系统处于沉淀阶段，各组件及水位和图3(I)所示的闲置阶段相同；在静水位9下，浮子2、竖直长导轨3、竖直短导轨5所受的重力之和与浮力之和相平衡。
待沉淀阶段结束后，系统重复各工序，转入闲置阶段，在无设置闲置阶段的情况下直接转入进水/排水阶段。
本发明的优点：所发明的新型无动力滗水器，基于村镇污水处理SBR工艺的特点，具有以下效果：
(1)构造简单，无特殊选材要求，制造成本低。
(2)利用水力学原理，借助水位的变化完成进水/排水，无需外加动力，方便、高效地实现无动力稳定运行。
(3)无需自动化程序控制和人工手动控制，运行成本低，适合在广大农村地区推广，处理小规模的分散型村镇污水。
(4)根据实际运行流量、工艺参数值可调节滗水器各组件的尺寸，灵活方便。
附图说明
图1为一种新型无动力滗水器平面示意图；
图2为图1的A-A剖面示意图；
图3为村镇污水处理SBR工艺新型无动力滗水器工作流程图；
1-反应池、2-浮子、3-竖直长导轨、4-竖直长导杆、5-竖直短导轨、6-竖直短导杆、7-活塞、8-出水管、9-静水位、10-曝气水位、11-进出水水位、12-流量调节阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明专利做详细说明：
实施例1
如附图1、2所示的装置示意图实施，竖直长导杆和竖直短导杆，可采用管子的形式，从而可谓导管；浮子2为球形，选用密度为0.50kg/m3的塑料制成，位于反应池1顶部中心区域，在静水位9时处于漂浮状态，没入水中体积为自身体积的1/2；浮子2上、下表面中心分别连接采用中空管结构、表面光滑的不锈钢质地的竖直长导轨3和竖直短导轨5；反应池1上底面内表面中心固定有下端带十字架杆的竖直长导杆(导管)4，与竖直长导轨3套接；上端带十字架杆的竖直短导杆(导管)6，顶部与竖直短导轨5套接，底部与采用橡胶材质的活塞7连接，活塞7与有机玻璃质地的出水管8相贴，出水管8沿出水方向末端设有流量调节阀12。
竖直长导轨3和竖直短导轨5内壁水平截面尺寸分别与竖直长导杆(导管)4和竖直短导杆(导管)6的水平截面尺寸相匹配，沿竖直方向，分别在轨壁与竖直长导杆(导管)4下端所带十字架杆和竖直短导杆(导管)6上端所带十字架杆相接处设置套口，形成套接，套口宽度与十字架杆中杆的内径相匹配，套口长度分别是竖直长导轨3和竖直短导轨5长度的0.9倍；竖直长导轨3的长度是竖直短导轨5的1.5倍；
采用上述村镇污水处理SBR工艺新型无动力滗水器应用于村镇污水处理SBR系统的工作过程如附图3所示：
(I)系统在完成一个运行周期后，处于闲置阶段，在静水位9下，浮子2、竖直长导轨3、竖直短导轨5所受的重力之和与浮力之和相平衡。
(II)系统处于进水/排水阶段，随着污水从系统底部的进入，反应池1内的水位不断上升，浮子2受到的浮力逐渐增大，为保持受力平衡，开始沿固定的竖直长导杆(导管)4方向垂直上升，与浮子2相连接的竖直长导轨3和竖直短导轨5同时上升，当上升距离超过竖直短导轨5内设置的套口长度时，竖直短导轨5开始拉动竖直短导杆(导管)6上升，活塞7随竖直短导杆(导管)6的上升而上升，排水口被打开，上清液通过出水管8开始排出，当进水流量与排水流量达到平衡时，滗水器各组件和反应池1内水位如图3(II)所示；进水完毕后，反应池1内水位逐渐下降，浮子2沿固定的竖直长导杆(导管)4方向垂直下降，与浮子2相连接的竖直长导轨3和竖直短导轨5同时下降，当下降距离超过竖直短导轨5内设置的套口长度时，竖直短导轨5开始推动竖直短导杆(导管)6下降，活塞7随竖直短导杆(导管)6的下降而下降，与出水管8的边缘密封相贴，恢复如图3(I)所示的静水位9。当活塞7与出水管8密封不好时，在无进水情况下，上清液继续排出，反应池1内水位会持续下降，浮子2为保持受力平衡而产生的下降将推动活塞7的下降，直至与出水管8密封相贴，无上清液排出，实现浮子2、竖直长导轨3、竖直短导轨5所受合力的平衡。
(III)系统处于曝气阶段，曝气鼓入的空气使反应池1内的水位上升至如图3(III)所示的曝气水位10，水位上升引起浮子2所受浮力的增大，为保持受力平衡，浮子2沿固定的竖直长导杆(导管)4方向垂直上升，与浮子2相连接的竖直长导轨3和竖直短导轨5同时上升；竖直短导轨5长度大于最大曝气水位与静水位9之差使得竖直短导轨5无法拉动竖直短导杆(导管)6上升，避免了活塞7的运动，解决了曝气产生的水浪使未处理的污水流出这一问题。
(IV)系统处于沉淀阶段，各组件及水位和图3(I)所示的闲置阶段相同；在静水位9下，浮子2、竖直长导轨3、竖直短导轨5所受的重力之和与浮力之和相平衡。
待沉淀阶段结束后，系统重复各工序，转入闲置阶段，在无设置闲置阶段的情况下直接转入进水/排水阶段。
将本发明应用于村镇污水SBR处理系统，简单易行、效果稳定、成本低廉，以某大学家属区生活污水作为处理对象，经运行优化后，出水COD小于50mg/L，TN＜20mg/L，TP＜0.5mg/L。

Claims (6)

1.一种村镇污水处理SBR 工艺新型无动力滗水器，其特征在于：其组成包括浮子、导轨、导杆、活塞和出水管；
浮子(2)位于反应池(1)顶部中心区域，浮子(2)上表面中心连接表面光滑的竖直长导轨(3)、下表面中心连接表面光滑的竖直短导轨(5)，竖直长导轨(3)的长度是竖直短导轨(5)的1.2至1.5倍；反应池(1)上底面内表面中心固定有下端带十字架杆的竖直长导杆(4)，与竖直长导轨(3)套接；上端带十字架杆的竖直短导杆(6)，顶部与竖直短导轨(5)套接，底部与活塞(7)连接，活塞(7)与出水管(8)相贴；
所述的竖直长导轨(3)和竖直短导轨(5)采用中空管结构，内壁水平截面尺寸分别与相应的竖直导杆的水平截面尺寸相匹配，沿轴向，分别在轨壁上开有与相应的竖直导杆下端所带的十字架杆相匹配的套口，形成套接，套口长度分别是相应竖直导轨长度的0.85-0.95倍，与竖直导轨沿竖直方向的滑动距离相匹配；所述的竖直长导轨(3)和竖直长导杆(4)长度相同；竖直短导轨(5)和竖直短导杆(6)长度相同，且大于最大曝气水位与静水位(9)之差。
2.按照权利要求1的一种村镇污水处理SBR工艺新型无动力滗水器，其特征在于：所述的浮子的材质密度为0.25-0.75kg/m3。
3.按照权利要求1的一种村镇污水处理SBR工艺新型无动力滗水器，其特征在于：浮子采用沿竖直中心轴对称的几何构造形式。
4.按照权利要求3的一种村镇污水处理SBR工艺新型无动力滗水器，其特征在于：浮子采用球体、圆柱体、长方体、锥体。
5.按照权利要求1的一种村镇污水处理SBR工艺新型无动力滗水器，其特征在于：处于静水位时，浮子没入水中的体积介于自身体积的1/4至3/4。
6.按照权利要求1的一种村镇污水处理SBR工艺新型无动力滗水器，其特征在于：出水管沿出水方向末端设有流量调节阀。
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