CN105366877A - 一种集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置 - Google Patents

Abstract

一种集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置，包括上端敞口的装置本体，所述的装置本体包括混凝沉淀腔、围在混凝沉淀腔外围的过滤腔、用于泵入待修复水体的喷射泵和控制器，喷射泵的进水口与待修复水体管路连接，喷射泵的出水口与进水管的一端连通，进水管的另一端配有向混凝沉淀腔内泵入待修复水体的喷嘴；喷嘴与混凝沉淀腔底部的喉管进液口密封连接；过滤腔从上到下依次分为石英砂层、磁铁矿层和承托层；控制器与喷射泵的控制端电连。本发明的有益效果是：集吸附、絮凝、沉降为一体，使用该设备可对受污染水体进行原位修复；由于经过处理的这种矿物质具有一定的自身脱水的功能，不加任何其他辅助物质；且污染物处理效率高、运营成本低。

Description

一种集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置

技术领域

本发明涉及一种集成式污水处理的设备，尤其是一种集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置。

背景技术

水环境保护事关人民群众切身利益。。当污染物的排放量超过水体的自净能力就会造成河湖的富营养化和河道黑臭现象。在城乡水环境治理中，许多河流、湖泊虽然经过清淤、截污工程，但由于截污的不彻底性和清淤后下层污泥污染物的释放，河湖水仍然黑臭或处理富营养的状态。如何治理河流、湖泊现存的污染状态，恢复水环境良好的动态是一个物理、化学、生物、水文气象等系统性技术问题。除去水体中的污染因子，激活、恢复水体中的微生物、生物体系，从而使河道、湖泊的自净能力恢复是关键所在。

目前常见的水体修复方法有：人工曝气、混凝沉淀法、循环过滤法、生态浮岛修复等。

人工曝气复氧治理黑臭河流的方法对轻度污染的水体确有一定效果，但单一依靠水的曝气充氧也只能局部提高水体中的溶解氧，而且对水中有机污染物的去除能力有限。能耗大、处理费用高。

混凝沉沉法有一定的污染物去除能力，它将水体中的污染物以污泥的形式沉淀下来。絮凝产生的污泥含水量在75％以上。这些污泥中含有絮凝剂带来的重金属、病毒等有害物质。这些污泥如果不及时从水体中清除或者从水体中取出后没有妥善处理好的话会产生二次污染。该法对污水中的氮、磷的去除能力则较差。

过滤法所用到的生物反应滤池以及相关的膜产品通常针对集中式的污水处理厂。它建设占地面积大、成本及运营维护费用高不适用于具有庞大流量的江河湖泊水体的原位修复。

生态浮岛修复技术通过植物生长吸收水体中的氮、磷元素，达到水质净化和水系美化的效果。但常常需要几个月甚至半年的时间才能见效果。在污染源复杂及浓度高的情况下往往效果不佳。

此外，现有的污水处理设备大多针对集中式的污水处理。设备体积庞大、投资高、运行管理复杂，使得这些污水处理设施不能很好的应用在河道、水体修复上面。

发明内容

为了解决现有的污水处理设备大多针对集中式的污水处理。设备体积庞大、投资高、运行管理复杂，使得这些污水处理设施不能很好的应用在河道、水体修复上面的问题，本发明提出了一种集吸附、絮凝、沉降为一体、使用完毕后可以回收利用，无二次污染，且污染物处理效率高、运营成本低的集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置。

本发明所述的一种集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置，包括上端敞口的装置本体，其特征在于：所述的装置本体包括混凝沉淀腔、围在混凝沉淀腔外围的过滤腔、用于泵入待修复水体的喷射泵和控制器，所述的喷射泵的进水口与待修复水体管路连接，所述的喷射泵的出水口与进水管的一端连通，所述的进水管的另一端配有向混凝沉淀腔内泵入待修复水体的喷嘴；所述的喷嘴与所述的混凝沉淀腔底部的喉管进液口密封连接；所述的喉管的出液口连有喇叭形渐扩管，渐扩管的进液口直径小于渐扩管出液口的直径，并且渐扩管内部的区域为第一反应室，所述的渐扩管的上部配有带出水口的集水槽；所述的混凝沉淀腔的上部通过所述的集水槽将渐扩管外部的区域从内向外分割成第二反应室和固液分离室，所述的第一反应室和所述的第二反应室内填充净水材料；所述的固液分离室底部通过竖隔板分隔出泥渣浓缩室，并且所述的泥浆浓缩室的底部带有与外界连通的排泥管；所述的过滤腔从上到下依次分为石英砂层、磁铁矿层和承托层，并且所述的承托层的底部配有出水管；所述的控制器与所述的喷射泵的控制端电连。

所述的装置本体内部配备泥斗泥位、沉淀池出水浊度、过滤液位和出水浊度在线监测仪，其中所述的泥斗泥位在线监测仪设置在所述的泥渣浓缩室，所述的沉淀池出水浊度监测仪设置在所述的固液分离室，所述的过滤液位监测仪设置在所述的过滤腔上部；所述的出水浊度监测仪设置在所述的出水管的进口处，所述的泥斗泥位在线监测仪、沉淀池出水浊度监测仪、过滤液位监测仪以及所述的出水浊度监测仪分别与所述的控制器的相应的控制端相连。

所述的混凝沉淀腔和所述的过滤腔为同轴设置的圆柱体结构，并且所述的混凝沉淀腔下部减缩形成倒锥体结构，混凝沉淀腔上沿低于所述的过滤腔的上沿。

所述的喉管包括底部作为进液口的连接部和上部作为出液口的调节管，所述的连接部底部与所述的喷嘴密封连接；调解管的下端与连接部一体成型，调节管的上部与所述的渐扩管滑动密封连接。

所述的渐扩管的下部配有伞形罩，所述的伞形罩位于所述的集水槽的下方，并且所述的伞形罩与集水槽下边沿之间留有间隙，保证所述的第二反应室与所述的固液分离室连通。

所述的集水槽的顶端封口，所述的集水槽的下端敞口，保证所述的第二反应室的底部与所述的固液分离室底部连通。

所述的第二反应室的横截面为所述的第一反应室的横截面的4-6倍。

所述的净水材料包括硅藻土载体和微生物菌剂，其中所述的微生物菌剂是假单胞菌(pseudomonas.sp)、中文名(Shinellazoogloeoide)、中文名(Bosea.sp)、鞘氨醇单胞菌(Sphingomonassp)、气单胞菌(aeromonassp)、克雷伯氏菌(Klebsiellasp)、短波单胞菌(Brevundimonasbullata)、陶恶氏菌(Thauera.sp)的发酵料液中的二种或二种以上混合而成。

所述的过滤腔内填充粒径为0.5～1.2mm的石英砂和1.0～2.0mm的磁铁矿作为滤料；所述的承托层填充粒径为2～10mm的天然卵石或砾石。

所述的调节管长度为250mm，水流在喉管中停留时间为0.1s；喷嘴出口直径为150mm，出口流速5.3m/s；原水流量与泥渣回流量之比为1:2～1:4，泥水在固液分离室中停留1.2～1.5h；所述的固液分离室增设聚氯乙稀斜管，孔径为25mm，壁厚0.5mm，长1000mm，倾角60°。

所述的装置本体采用UPVC材料制成。

工艺原理：以高速喷入喉管，在渐扩管的喇叭口周围形成真空，吸入大约3倍于原水的泥渣量，经过泥渣与原水的迅速混合，进入第一反应室，以及第二反应室中进行混凝处理。渐扩管可以上、下移动以调节喷嘴和渐扩管的间距，使喷嘴和渐扩管的间距等于喷嘴直径的1～2倍，并借此控制回流的泥渣量。水流从第二反应室进入固液分离室，由于断面积的突然扩大，流速降低，泥渣就沉下来，其中一部分泥渣进入泥渣浓缩室定期予以排出，而大部分泥渣被吸入喉管进行回流，清水上升从集水槽流出，然后进入过滤腔。

工艺过程：将微生物菌剂的发酵料液中的二种或二种以上混合后再与硅藻土混合，投加到第一、第二反应室中；同时，原水通过喷射泵从池底进入。先经喷嘴高速喷入喉管连接部，然后在调节管与渐扩管连接处的喇叭口附近造成真空而将以硅藻土为载体的净水材料和待处理的污染原水在第一反应室充分混合，当水流进入第二反应室后流速降低，硅藻土净水材料就沉下来，大部分被吸入喉管进行回流。由于伞形罩的存在，使净水材料沿伞形罩下缘回流到池底。防止第二反应室出流后直接被喉管射流。原水流量与泥渣回流量之比为1:2～1:4。泥水在固液分离室中停留1.2-1.5小时，在此期间清水向上，净水材料一部分进入泥渣浓缩室，一部分被吸入喉管重新循环，如此周而复始；固液分离室出水溢出后进入过滤腔，经过过滤单元的石英砂和磁铁矿双层滤料后进入承托层，最后经出水管排除；整个过程通过设备内部配备泥斗泥位、沉淀池出水浊度、过滤液位和出水浊度在线监测仪表。设备进水、排泥在控制器控制下可实现全自动运行。

本发明的有益效果是：1)采用二个同心圆的一体化设计，占地面积小；

2)装置利用水射器形成真空自动将以硅藻土为载体的净水材料和待处理的污染原水充分混合；

3)设备采用集成设计，进场后接通相应管路即可投入使用；

4)污水处理过程集物理、化学、生物过程为一体。污水处理过程包括：过滤、吸附、絮凝、沉降、微生物对有机污染物的降解、脱氮过程。处理效率高；

5)硅藻土是净水材料的主要载体，并投加在混凝沉淀单元中。污泥含水率低且热化学性质稳定。所使用的载体可以回收利用，因此无二次污染；

6)所产生的污泥含水率低。普通污泥含水率80％的，本案污泥含水率在52％-58％左右；

7)微生物菌剂的使用：微生物菌剂是假单胞菌(pseudomonas.sp)、申氏动胶菌(Shinellazoogloeoide)、博西氏菌(Bosea.sp)、鞘氨醇单胞菌(Sphingomonassp)、气单胞菌(aeromonassp)、克雷伯氏菌(Klebsiellasp)、短波单胞菌(Brevundimonasbullata)、陶恶氏菌(Thauera.sp)发酵料二种或二种以上配制而成；具有很强的有机污染物降解能力和脱氮能力；

8)装置主体的材料是UPVC。产品具有耐腐蚀、流体阻力小、机械强度高、卫生无毒、质地轻、安装方便、密封性能好等优点；

9)设备内部配备泥斗泥位、沉淀池出水浊度、过滤液位和出水浊度在线监测仪表。设备进水、排泥在PLC程序控制下可实现全自动运行，操作简便。

附图说明

图1是本发明的结构图(箭头代表液体流动方向)。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

实施例1本发明所述的一种集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置，包括上端敞口的装置本体，所述的装置本体包括混凝沉淀腔2、围在混凝沉淀腔外围的过滤腔1、用于泵入待修复水体的喷射泵3和控制器，所述的喷射泵3的进水口与待修复水体管路连接，所述的喷射泵3的出水口与进水管4的一端连通，所述的进水管4的另一端配有向混凝沉淀腔2内泵入待修复水体的喷嘴41；所述的喷嘴41与所述的混凝沉淀腔底部的喉管5进液口连接；所述的喉管5的出液口连有喇叭形渐扩管51，渐扩管51的进液口直径小于渐扩管51出液口的直径，并且渐扩管51内部的区域为第一反应室21，所述的渐扩管51的上部配有带出水口的集水槽7；所述的混凝沉淀腔2的上部通过所述的集水槽7将渐扩管51外部的区域从内向外分割成第二反应室22和固液分离室23，所述的第一反应室21和所述的第二反应室22内填充净水材料；所述的固液分离室23底部通过竖隔板25分隔出泥渣浓缩室26，并且所述的泥浆浓缩室26的底部带有与外界连通的排泥管261；所述的过滤腔1从上到下依次分为石英砂层11、磁铁矿层12和承托层13，并且所述的承托层13的底部配有出水管131；所述的控制器与所述的喷射泵3的控制端电连。

所述的装置本体内部配备泥斗泥位、沉淀池出水浊度、过滤液位和出水浊度在线监测仪，其中所述的泥斗泥位在线监测仪设置在所述的泥渣浓缩室，所述的沉淀池出水浊度监测仪设置在所述的固液分离室，所述的过滤液位监测仪设置在所述的过滤腔上部；所述的出水浊度监测仪设置在所述的出水管的进口处，所述的泥斗泥位在线监测仪、沉淀池出水浊度监测仪、过滤液位监测仪以及所述的出水浊度监测仪分别与所述的控制器的相应的控制端相连。

所述的混凝沉淀腔2和所述的过滤腔1为同轴设置的圆柱体结构，并且所述的混凝沉淀腔下部减缩形成倒锥体结构，混凝沉淀腔2上沿低于所述的过滤腔1的上沿。

所述的喉管5包括底部作为进液口的连接部52和上部作为出液口的调节管53，所述的连接部52底部与所述的喷嘴41连接；调解管53的下端与连接部52一体成型，调节管53的上部与所述的渐扩管51滑动密封连接。

所述的渐扩管51的下部配有伞形罩54，所述的伞形罩54位于所述的集水槽7的下方，并且所述的伞形罩54与集水槽7下边沿之间留有间隙，保证所述的第二反应室22与所述的固液分离室23连通。

所述的集水槽7的顶端封口，所述的集水槽7的下端敞口，保证所述的第二反应室22的底部与所述的固液分离室23底部连通。

所述的第二反应室22的横截面为所述的第一反应室21的横截面的4-6倍。

所述的过滤腔1内填充粒径为0.5～1.2mm的石英砂11和1.0～2.0mm的磁铁矿12作为滤料；所述的承托层13填充粒径为2～10mm的天然卵石或砾石。

所述的调节管53长度为250mm，水流在喉管5中停留时间为0.1s；喷嘴41出口直径为150mm，出口流速5.3m/s；原水流量与泥渣回流量之比为1:2～1:4，泥水在固液分离室23中停留1.2～1.5h；所述的固液分离室23增设聚氯乙稀斜管，孔径为25mm，壁厚0.5mm，长1000mm，倾角60°。

所述的装置本体采用UPVC材料制成。

工艺原理：以高速喷入喉管5，在渐扩管51的喇叭口周围形成真空，吸入大约3倍于原水的泥渣量，经过泥渣与原水的迅速混合，进入第一反应室21，以及第二反应室22中进行混凝处理。渐扩管51可以上、下移动以调节喷嘴41和渐扩管51的间距，使喷嘴41和渐扩管51的间距等于喷嘴41直径的1～2倍，并借此控制回流的泥渣量。水流从第二反应室22进入固液分离室23，由于断面积的突然扩大，流速降低，泥渣就沉下来，其中一部分泥渣进入泥渣浓缩室定期予以排出，而大部分泥渣被吸入喉管5进行回流，清水上升从集水槽77流出(图中未示出，尺寸为300mm×436mm)，然后进入过滤腔1。

工艺过程：将假单胞菌(pseudomonas.sp)、申氏动胶菌(Shinellazoogloeoide)、博西氏菌(Bosea.sp)、鞘氨醇单胞菌(Sphingomonassp)、气单胞菌(aeromonassp)、克雷伯氏菌(Klebsiellasp)、短波单胞菌(Brevundimonasbullata)、陶恶氏菌(Thauera.sp)的发酵料液等体积混合后3000r/min离心10分钟后弃去上清后加入5～10倍体积改性硅藻土，混合均匀后投加到第一和第二反应室中，投加量为池容的1/3；同时，原水通过喷射泵3从池底进入，进水流速度控制在0.1-0.2m/s。先经喷嘴41高速喷入喉管连接部52，然后在调节管53与渐扩管51连接处的喇叭口附近造成真空而将以硅藻土为载体的净水材料和待处理的污染原水在第一反应室21充分混合，当水流进入第二反应室22后流速降低，硅藻土净水材料就沉下来，大部分被吸入喉管5进行回流。由于伞形罩的存在，使净水材料沿伞形罩下缘回流到池底。防止第二反应室出流后直接被喉管5射流。原水流量与泥渣回流量之比为1:2～1:4。泥水在固液分离室23中停留1.2-1.5小时，在此期间清水向上，净水材料一部分进入泥渣浓缩室26，一部分被吸入喉管5重新循环，如此周而复始；固液分离室23出水溢出后进入过滤腔1，经过过滤单元的石英砂11和磁铁矿12双层滤料后进入承托层13，最后经出水管131排除，过滤速度保持在8m/h；整个过程通过设备内部配备泥斗泥位、沉淀池出水浊度、过滤液位和出水浊度在线监测仪表。设备进水、排泥在控制器控制下可实现全自动运行。

实施例2利用实施例1所述的装置进行污水处理，其中净水材料是将实施例1中提到的6种微生物的发酵料组成。混合发酵料采用血球计数板计数。使微生物活菌数在3×108-20×108cfu/ml

6种微生物发酵料的比例是：15～30：10～25：15～30：10：30：20～40：20～50。另取5～10倍体积改性硅藻土与上述混合发酵料液混合均匀后投加到第一和第二反应室中

所述微生物的发酵料液，是将在固体斜面上保存的菌种活化后通过种子培养和发酵罐两级培养的过程得到。

本发明还公开了利用上述污水净化剂的污水净化方法。其方法是：将所述净水材料投加或填充到生物反应池的好氧池中，加入量是每吨污水加入0.15～0.3kg净水材料。在好氧池的曝气作用下，使净水材料与污水充分混合。测试结果如下表所示：

测点	pH值	溶解氧	高猛酸盐指数	氨氮	总磷	总氮
							1#	8	6.25	8.21	0.525	0.237	1.3
2#	7.25	0.67	28.2	3.86	1.69	10.8
							3#	8.91	8.08	3.8	0.369	0.058	0.736
4#	8	4.79	3.48	0.635	0.097	2.96
							5#	8.01	4.77	3.82	0.826	0.132	3.73
6#	7.87	7.16	5.67	1	0.226	3.82

单位：mg/l(pH除外)

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.一种集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置，包括上端敞口的装置本体，其特征在于：所述的装置本体包括混凝沉淀腔、围在混凝沉淀腔外围的过滤腔、用于泵入待修复水体的喷射泵和控制器，所述的喷射泵的进水口与待修复水体管路连接，所述的喷射泵的出水口与进水管的一端连通，所述的进水管的另一端配有向混凝沉淀腔内泵入待修复水体的喷嘴；所述的喷嘴与所述的混凝沉淀腔底部的喉管进液口连接；所述的喉管的出液口连有喇叭形渐扩管，渐扩管的进液口直径小于渐扩管出液口的直径，并且渐扩管内部的区域为第一反应室，所述的渐扩管的上部配有带出水口的集水槽；所述的混凝沉淀腔的上部通过所述的集水槽将渐扩管外部的区域从内向外分割成第二反应室和固液分离室，所述的第一反应室和所述的第二反应室内填充净水材料；所述的固液分离室底部通过竖隔板分隔出泥渣浓缩室，并且所述的泥浆浓缩室的底部带有与外界连通的排泥管；所述的过滤腔从上到下依次分为石英砂层、磁铁矿层和承托层，并且所述的承托层的底部配有出水管；所述的控制器与所述的喷射泵的控制端电连。

2.如权利要求1所述的一种集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置，其特征在于：所述的装置本体内部配备泥斗泥位、沉淀池出水浊度、过滤液位和出水浊度在线监测仪，其中所述的泥斗泥位在线监测仪设置在所述的泥渣浓缩室，所述的沉淀池出水浊度监测仪设置在所述的固液分离室，所述的过滤液位监测仪设置在所述的过滤腔上部；所述的出水浊度监测仪设置在所述的出水管的进口处，所述的泥斗泥位在线监测仪、沉淀池出水浊度监测仪、过滤液位监测仪以及所述的出水浊度监测仪分别与所述的控制器的相应的控制端相连。

3.如权利要求2所述的一种集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置，其特征在于：所述的混凝沉淀腔和所述的过滤腔为同轴设置的圆柱体结构，并且所述的混凝沉淀腔下部减缩形成倒锥体结构，混凝沉淀腔上沿低于所述的过滤腔的上沿。

4.如权利要求1所述的一种集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置，其特征在于：所述的喉管包括底部作为进液口的连接部和上部作为出液口的调节管，所述的连接部底部与所述的喷嘴密封连接；调解管的下端与连接部一体成型，调节管的上部与所述的渐扩管滑动密封连接。

5.如权利要求4所述的一种集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置，其特征在于：所述的渐扩管的下部配有伞形罩，所述的伞形罩位于所述的集水槽的下方，并且所述的伞形罩与集水槽下边沿之间留有间隙，保证所述的第二反应室与所述的固液分离室连通。

6.如权利要求1所述的一种集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置，其特征在于：所述的集水槽的顶端封口，所述的集水槽的下端敞口，保证所述的第二反应室的底部与所述的固液分离室底部连通。

7.如权利要求6所述的一种集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置，其特征在于：所述的第二反应室的横截面为所述的第一反应室的横截面的4-6倍。

8.如权利要求1所述的一种集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置，其特征在于：所述的过滤腔内填充粒径为0.5～1.2mm的石英砂和1.0～2.0mm的磁铁矿作为滤料；所述的承托层填充粒径为2～10mm的天然卵石或砾石。

9.如权利要求1～8任意一项权利要求所述的一种集混凝、沉淀、过滤为一体的污水处理装置，其特征在于：所述的调节管长度为250mm，水流在喉管中停留时间为0.1s；喷嘴出口直径为150mm，出口流速5.3m/s；原水流量与泥渣回流量之比为1:2～1:4，泥水在固液分离室中停留1.2～1.5h；所述的固液分离室增设聚氯乙稀斜管，孔径为25mm，壁厚0.5mm，长1000mm，倾角60°。