CN104761055B - 一种小城镇污水处理反应池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理工艺，具体是一种集脱氮、硝化、出水和排泥于一体的反应池，本发明的反应池为一圆形构筑物，池中心设有组合设备，组合设备由搅拌部件、曝气部件和刮泥部件同轴连接而成；三个部件分别以不同转速和不同旋向转动，完成不同的功效。池体周边设有进水渠和出水口，进水渠连接进水泵，出水口处设有出水堰，出水堰为一种电动下开式叠板阀，闸板下开，上清液从上方溢出；反应池底设有积泥坑，积泥坑与污泥泵连接进行排泥；本发明的整体工艺过程可采用液位、溶氧和时间控制，在一个反应池内可自动地完成多项污水处理工序，适合农村小城镇分散的点源污水处理，应用前景广阔。

Description

一种小城镇污水处理反应池

技术领域

本发明涉及污水处理生化与排泥工艺的设备，具体是集脱氮、硝化、出水和排泥于一体的反应池，特别适用于农村小城镇分散的点源污水处理。

背景技术

随着农村城镇化建设的加快，其水污染问题日显突出，已成为继大中城市污水治理之后的一个新热点，其成效将直接影响我国水环境总体状况及人与自然和谐发展的质量。我国农村小城镇污水处理真正起源于三峡库区的治理，发展至今值得认真分析思考存在的难点和问题。由于历史原因，农村城镇基础设施十分薄弱，而污水处理工程又是一个综合性极强的系统工程，加之地域差别和习惯束缚，农村小城镇污水处理技术发展缓慢。另外，农村小城镇污水处理存在水量不稳定、水质差异大、运行管理薄弱等特殊性，这些都是摆在我们面前亟待解决的课题。

就污水处理工艺而言，在市政污水处理得到成功应用的氧化沟和SBR（序批式活性污泥法）两种活性污泥法最为成功。氧化沟工艺，其特征是污水在池内不断循环流动呈完全混合的流态，是一种连续处理方式。此工艺主要采用机械表面曝气和潜水推流搅拌设备进行充氧及防止污泥的沉降。SBR工艺，其特征是通过进水、反应、沉淀、排水和闲置5个阶段进行污水处理，是一种间歇式处理方式。此工艺主要采用底部鼓风曝气，自动化控制要求高。这两种处理工艺面对农村小城镇污水处理都存在其不适应的一面。污水处理氧化沟工艺的连续性，不适应小城镇污水水量不稳定的现状，污水处理SBR工艺的底部曝气不适应小城镇污水水质差异大的现状，因此，这两种成熟的工艺在小城镇污水处理上受到了很大的制约。如何将氧化沟工艺和SBR工艺两者的特长集成一体来适应小城镇污水处理的要求已成为急需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于填补现有技术的不足，提供一种多功能反应池，该反应池通过程序控制能够自动完成污水处理的脱氮、硝化、出水和排泥工序，特别适用于农村小城镇分散的点源污水处理。

为此，本发明具体方案如下：

一种新型小城镇污水处理反应池，包括池体，所述池体底部设有积泥坑，所述积泥坑的一侧设有管道与污泥泵连接；所述池体周边的一侧设有进水渠，所述进水渠底部设有管道与进水泵连接；池体周边与所述进水渠相对的一侧设有出水口，所述出水口处安装有出水堰；所述池体顶部沿池体径向设有搭载平台，所述搭载平台上安装有组合设备、仪表及控制柜；

所述组合设备包括位于搭载平台上方的主机，位于搭载平台下方的与所述主机输出端相连的主轴，以及自上而下依次设置在主轴上的曝气部件、搅拌部件和刮泥部件，所述主轴由所述的曝气部件、搅拌部件和刮泥部件的转轴共同组成；

所述主机包括双速电机，与双速电机输出轴相连的减速机；所述刮泥部件包括刮泥轴以及固定于刮泥轴上的至少一个带刮泥板的刮泥臂，所述刮泥轴的上端通过棘轮机构离合器与搅拌部件下端连接，刮泥轴的下端连接有用于搅拌积泥坑内沉泥的搅泥桨；

所述棘轮机构离合器包括内棘轮法兰、轴套座、自润滑铜套以及压板，所述内棘轮法兰为内圈设有棘轮齿的法兰盘，所述轴套座与内棘轮法兰连接为一体构成联轴器结构，所述刮泥轴与自润滑铜套内形成过盈配合且共同套装于轴套座内，所述压板固定于刮泥轴上端，压板上表面铰接有至少四个与所述棘轮齿相配合的棘爪，与任意所述棘爪的相邻位置还安装有用于使棘爪保持与棘轮齿相啮合的片弹簧。

进一步，所述曝气部件为八叶曲板构成的倒伞型叶轮，所述倒伞型叶轮的转轴上端通过联轴器与所述减速机的输出轴相连。

进一步，所述搅拌部件为四叶直板构成的涡轮式叶轮，所述涡轮式叶轮转轴的上端与所述曝气部件转轴的下端通过法兰连接，所述涡轮式叶轮转轴的下端安装有用于与所述棘轮法兰连接的法兰盘。

进一步，所述刮泥轴上对称设置有两个刮泥臂，所述刮泥板均布于两个刮泥臂上且刮泥板的平面分布曲线为对数螺旋线。

进一步，所述刮泥板由金属板和橡胶板组成。

进一步，所述仪表包括超声波液位计及在线溶氧仪。

进一步，所述出水堰包括安装于出水口上方池体的电机，与所述电机的输出端通过联轴器连接的丝杆，套装于所述丝杆上可随丝杆旋转而上下运动的螺母，与出水口周边池体连接的堰槽，以及安装在正对出水口一侧的堰槽内壁上的出水堰门；

所述出水堰门包括与螺母刚性连接的第一闸板及至少一块随动闸板，所述第一闸板与随动闸板的正面均沿竖直方向设有两端封口的燕尾槽，任意所述的燕尾槽内嵌有拨块，所述拨块嵌入燕尾槽内的一端为燕尾滑块可沿燕尾槽自由滑动，拨块的另一端为凹形面；所述随动闸板及堰槽内壁上端设有与所述拨块凹形面相配合的凸台，所述第一闸板、随动闸板及堰槽内壁两两之间通过凸台与拨块相互嵌合；所述堰槽两边的侧壁上均装有用于使第一闸板及随动闸板仅在竖直方向运动的滑动导轨，任意两个相邻的滑动导轨间均通过密封材料密封。

进一步，所述随动闸板与堰槽内壁的长度相等且小于第一闸板长度，所述第一闸板的正面上端还安装有挡渣板。

本发明的有益效果在于：

本发明提供一种集污水处理所需的混合、曝气、出水与排泥功能于一体的反应池，其中组合设备同轴设有叶轮、搅拌桨和刮泥板三个组件，通过主机驱动实现旋转；驱动电机采用双速电机，经减速机减速后，再通过变频调速，以满足叶轮、搅拌桨和刮泥板三个不同转速的要求；当叶轮和搅拌桨以各自转速旋转时，刮泥部件保持静止，当减速机以反向低速旋转时，再带动刮泥部件旋转工作，从而完成污水处理工艺中曝气、混合和刮泥三个重要工序；在出水口处设有出水堰，该出水堰为一种电动下开式叠板阀，根据排水速度的需要将闸板自上而下依次打开，上清液随之溢出，而不会影响浮渣和污泥的沉积；整体工艺过程还通过相应仪表对整个反应池内的液位、溶氧和时间进行控制，可自动化实现污水处理各项工序。

本发明实现了在一个反应池内完成污水处理工艺中脱氮、降解有机物及氨氮、出水、排泥四个重要的步骤，节省了构筑物数量和占地面积；可用于污水间歇处理工艺，以适应农村小城镇污水处理水量不稳定和水质差异大的特点，实用性强；本发明集污水处理所需的混合、曝气与排泥功能于一体，一机多用，易于实现自动化控制和无人值守的目的。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的组合设备结构示意图；

图4为本发明的刮泥部件的结构示意图；

图5为本发明的棘轮机构离合器的主视图；

图6为本发明的棘轮机构离合器的俯视图；

图7为本发明的出水堰的主视图；

图8为本发明的出水堰的侧视图；

图9为本发明的工艺流程框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

参照图1、图2所示的一种新型小城镇污水处理反应池，包括池体1，池体1为圆形砼构筑物或金属结构件，池体1底部呈倒锥形，锥顶设有积泥坑2，积泥坑2底侧设有排泥管道与排泥泵3连接；池体1在周边一侧设有弧段进水渠4，进水渠4底部设有进水管并与进水泵5连接，进水泵5采用无堵塞潜水泵，用于将原水抽吸至反应池内；在池体1周边与进水渠4相对的另一侧设置有出水口6，在出水口6安装有出水堰7；池体1上端横跨其径向设有搭载平台12，用于安装组合设备8、控制柜9及超声波液位计11和在线溶氧仪10。

超声波液位计11用于监测反应池内水位状态并转换成电信号输送到控制柜9；在线溶氧仪10用于监测反应池内水体氧浓度状态并转换成电信号输送到控制柜9；控制柜9主要由变频器、PLC、仪表和电气元件组成，用于反应池污水处理工艺的程序设定和过程控制；根据污水处理工艺的具体要求，由工程师将设定的程序输进控制柜9，一键启动，自动执行。

参照图3所示，组合设备8包括位于搭载平台上方的主机，位于搭载平台下方的与所述主机输出端相连的主轴，以及自上而下依次设置在主轴上的曝气部件83、搅拌部件84和刮泥部件85，主轴由所述的曝气部件83、搅拌部件84和刮泥部件85的转轴共同组成。

其中，主机由双速电机81及减速机82组成；双速电机81可输出高低两种转速，其输出轴与减速机82输入轴通过梅花联轴器连接；通过控制柜9程序设置，实现减速机82不同转速、不同旋向的输出以及设定时间内的启停。

曝气部件83为八叶曲板构成的倒伞型叶轮，倒伞型叶轮的转轴上端通过联轴器与减速机82的输出轴相连；搅拌部件84为四叶直板构成的涡轮式叶轮，涡轮式叶轮的转轴上端与曝气部件83的转轴下端通过法兰连接，形成同轴刚性传动，涡轮式叶轮转轴的下端与刮泥部件85转轴间采用棘轮离合器连接，形成同轴逆向离合式传动。

参照图4所示，本发明的刮泥部件85由棘轮机构离合器851、刮泥轴852、刮泥臂853、刮泥板854和搅泥桨855组成；棘轮机构离合器851为单向离合器，与搅拌部件84的转轴下端通过法兰连接，只承接一个旋转方向的运动能量；刮泥臂853为两个对称布置于刮泥轴852的金属构件，刮泥板854是一组均布于刮泥臂853上的金属板与橡胶板结合的组件，其整体的平面分布曲线呈对数螺旋线状，可充分刮净反应池底部的沉泥。搅泥桨855连接于刮泥轴852下端用于搅拌积泥坑2内的沉泥。

参照图5、图6所示，本发明的棘轮机构离合器851由内棘轮法兰8511、轴套座8512、自润滑铜套8513、压板8514、固定螺栓8515、棘爪8516和片弹簧8517组成。

内棘轮法兰8511是一种内圈为棘轮齿而外圈有螺栓孔的法兰件，其与搅拌部件84转轴下端通过法兰连接在一起；内棘轮法兰8511与轴套座8512焊接构成联轴器结构，自润滑铜套8513与刮泥轴852过盈配合后一并套装入轴套座8512内；固定螺栓8515将压板8514紧固在刮泥轴852顶端，压板8514上表面铰接有四个棘爪8516，四个棘爪8516依靠在各自相邻位置处的片弹簧8517的弹力使棘爪8516保持与内棘轮法兰8511的棘轮齿相互啮合。

内棘轮法兰8511与搅拌部件84的转轴通过法兰连接成为运动的输出构件，棘爪8516通过压板8514、固定螺栓8515与刮泥轴852连接成为运动的输入构件；当刮泥部件85在工作旋向时（图7中为逆时针方向），棘爪8516插入内棘轮法兰8511的棘轮齿内，棘轮齿推动棘爪8516带动刮泥轴852旋转。反之，当刮泥部件85在非工作旋向时，棘爪8516滑过棘轮齿，内棘轮法兰8511的旋转通过自润滑铜套8513外圈与轴套座8512内圈的相对滑动释放，刮泥部件85保持静止。如此可避免在曝气部件83和搅拌部件84工作时底部刮泥部件85一起动作造成对处理工艺的影响。

参照图2、图7、图8所示，出水堰7包括安装于出水口6上方池体的电机71，与电机71的输出端通过联轴器72连接的丝杆73，套装于丝杆73上可随丝杆73旋转而上下运动的螺母74，与出水口6周边池体连接的堰槽76，以及安装在正对出水口6一侧的堰槽内壁761上的出水堰门75；

出水堰门75包括与螺母74刚性连接的第一闸板751及两块随动闸板752，随动闸板752的长度和数量可根据反应池内的工作水位及最低水位需要进行调整，第一闸板751与随动闸板752的正面均沿竖直方向设有两端封口的燕尾槽753，任意燕尾槽753内嵌有拨块754，拨块754嵌入燕尾槽753内的一端为燕尾滑块可沿燕尾槽753上下自由滑动，拨块754的另一端为凹形面。

随动闸板752及堰槽内壁761上端设有与所述拨块754的凹形面相配合的凸台756，第一闸板751、随动闸板752及堰槽内壁761之间两两通过凸台756与拨块754相互嵌合；堰槽76两边的侧壁上均装有用于使第一闸板751及随动闸板752仅在竖直方向运动的滑动导轨762，任意两个相邻的滑动导轨762之间均通过密封材料密封，滑动轨道762与各部分闸板和堰槽76之间保证良好的密封性。

当螺母74向下运动时，第一闸板751和随动闸板752依次向下叠合，即出水堰门75打开，上清液从上方流入出水口6；当螺母74向上运动时，在第一闸板751的带动下随动闸板752依次向上拉伸，实现出水堰门75的关闭。

其中，随动闸板752与堰槽内壁761的长度相等且小于第一闸板751长度，在第一闸板751的正面上端安装有挡渣板77，在出水过程中挡渣板77与第一闸板751同步下降，可以阻挡液面上的浮渣流入出水口6。

本发明的工作过程如下：

参照图9的工艺流程图所示，需进行污水处理时，开启进水泵，原水经进水渠溢入反应池池体。当超声波液位计测得反应池水位到达最低水位B时，启动组合设备，按规定的旋向以搅拌转速开始旋转，使进水与反应池内活性污泥充分均匀地混合，实现进水中的有机碳源进行反硝化脱氮。当原水达到工作水位A时，超声波液位计检测到并发出指令停止进水泵工作；当反应池内硝态氮浓度降解到设定值时，结束反硝化过程，组合设备以曝气转速同最初旋向旋转，曝气叶轮与搅拌叶轮同时工作，对反应池内混合液进行充氧和搅拌，实现水体有机物的降解和氨氮的硝化。

由于刮泥部件上的棘轮机构离合器的作用，在上述工作过程时刮泥组件始终保持静止状态，不影响上述反应进程。当反应池内在线溶氧仪测得达到设定值时，组合设备停止工作，反应池进行泥水沉淀分离。当沉淀过程到达设定的时间，启动出水堰开始出水。出水堰门以缓慢的速度下降，上清液经堰板落入出水口排出，当出水堰门下降到一定程度后，为防止出水扰动沉积的污泥，进一步减速下降，直至达到反应池最低水位B。在整个出水过程中挡渣板与出水堰口同步，以阻挡液面上的浮渣流入出水口。

当反应池达到最低水位时，出水堰以快速反转拉升出水堰门，关闭出水口。此时，组合设备以刮泥部件所需转速反方向旋转，开始刮泥。当刮泥板工作数圈后，启动污泥泵将反应池底部的污泥排出。当污泥排出到规定量后，停止组合设备的刮泥动作，并停止污泥泵。按以上步骤完成一个工作循环后，程序回归初始状态等待下一次污水处理。

由以上可知，本发明实现了在一个反应池内完成污水处理工艺中脱氮、降解有机物及氨氮、出水、刮泥四个重要的步骤，节省了构筑物数量和占地面积；可用于污水间歇处理工艺，以适应农村小城镇污水处理水量不稳定和水质差异大的特点，实用性强；本发明集污水处理所需的混合、曝气与排泥功能于一体，一机多用，易于实现自动化控制和无人值守的目的。

以上所述，仅为本发明较佳具体实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明保护范围以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种小城镇污水处理反应池，包括池体，其特征在于，所述池体底部设有积泥坑，所述积泥坑的一侧设有管道与污泥泵连接；所述池体周边的一侧设有进水渠，所述进水渠底部设有管道与进水泵连接；池体周边与所述进水渠相对的一侧设有出水口，所述出水口处安装有出水堰；所述池体顶部沿池体径向设有搭载平台，所述搭载平台上安装有组合设备、仪表及控制柜；

所述组合设备包括位于搭载平台上方的主机，位于搭载平台下方的与所述主机输出端相连的主轴，以及自上而下依次设置在主轴上的曝气部件、搅拌部件和刮泥部件，所述主轴由所述的曝气部件、搅拌部件和刮泥部件的转轴共同组成；

所述主机包括双速电机，与双速电机输出轴相连的减速机；所述刮泥部件包括刮泥轴以及固定于刮泥轴上的至少一个带刮泥板的刮泥臂，所述刮泥轴的上端通过棘轮机构离合器与搅拌部件下端连接，刮泥轴的下端连接有用于搅拌积泥坑内沉泥的搅泥桨；

所述棘轮机构离合器包括内棘轮法兰、轴套座、自润滑铜套以及压板，所述内棘轮法兰为内圈设有棘轮齿的法兰盘，所述轴套座与内棘轮法兰连接为一体构成联轴器结构，所述刮泥轴与自润滑铜套内形成过盈配合且共同套装于轴套座内，所述压板固定于刮泥轴上端，压板上表面铰接有至少四个与所述棘轮齿相配合的棘爪，与任意所述棘爪的相邻位置还安装有用于使棘爪保持与棘轮齿相啮合的片弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种小城镇污水处理反应池，其特征在于，所述曝气部件为八叶曲板构成的倒伞型叶轮，所述倒伞型叶轮的转轴上端通过联轴器与所述减速机的输出轴相连。

3.根据权利要求1所述的一种小城镇污水处理反应池，其特征在于，所述搅拌部件为四叶直板构成的涡轮式叶轮，所述涡轮式叶轮转轴的上端与所述曝气部件转轴的下端通过法兰连接，所述涡轮式叶轮转轴的下端安装有用于与所述棘轮法兰连接的法兰盘。

4.根据权利要求1所述的一种小城镇污水处理反应池，其特征在于，所述刮泥轴上对称设置有两个刮泥臂，所述刮泥板均布于两个刮泥臂上且刮泥板的平面分布曲线为对数螺旋线。

5.根据权利要求1所述的一种小城镇污水处理反应池，其特征在于，所述刮泥板由金属板和橡胶板组成。

6.根据权利要求1所述的一种小城镇污水处理反应池，其特征在于，所述仪表包括超声波液位计及在线溶氧仪。

7.根据权利要求1所述的一种小城镇污水处理反应池，其特征在于，所述出水堰包括安装于出水口上方池体的电机，与所述电机的输出端通过联轴器连接的丝杆，套装于所述丝杆上可随丝杆旋转而上下运动的螺母，与出水口周边池体连接的堰槽，以及安装在正对出水口一侧的堰槽内壁上的出水堰门；

所述出水堰门包括与螺母刚性连接的第一闸板及至少一块随动闸板，所述第一闸板与随动闸板的正面均沿竖直方向设有两端封口的燕尾槽，任意所述的燕尾槽内嵌有拨块，所述拨块嵌入燕尾槽内的一端为燕尾滑块可沿燕尾槽自由滑动，拨块的另一端为凹形面；所述随动闸板及堰槽内壁上端设有与所述拨块凹形面相配合的凸台，所述第一闸板、随动闸板及堰槽内壁两两之间通过凸台与拨块相互嵌合；所述堰槽两边的侧壁上均装有用于使第一闸板及随动闸板仅在竖直方向运动的滑动导轨，任意两个相邻的滑动导轨间均通过密封材料密封。

8.根据权利要求7所述的一种小城镇污水处理反应池，其特征在于，所述随动闸板与堰槽内壁的长度相等且小于第一闸板长度，所述第一闸板的正面上端还安装有挡渣板。