CN107162349B - 一种管道式高原地区生活污水处理装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管道式高原地区生活污水处理装置及处理方法，属于污水处理领域，包括污水初级处理装置、气浮装置、加热管道、曝气充氧装置、生物处理管道、紫外消毒管道、检测装置和太阳能系统；污水初级处理装置用于去除污水中的较大的悬浮物和漂浮物；气浮装置用于去除污水中的悬浮物和油类物质；加热管道采用管状电热元件对污水进行加热；曝气充氧装置通过曝气增加污水中氧含量，为后续生物处理提供良好条件；生物处理管道通过法兰相连，利用固定化微生物对污水中的有机物进行降解；本发明采用管道式污水处理装置，占地面积小，方便移动运输，可处理分散分布的生活污水。
Description
技术领域
本发明涉及一种管道式高原地区生活污水处理装置及处理方法，属于污水处理领域。
背景技术
青藏高原地区位于我国西部青海、西藏两省，平均海拔4500m以上，被称为“世界屋脊”。地域辽阔，物产丰富，自然资源富饶，具有广阔的发展前景，是我国未来发展的后备力量和西南的天然屏障。同时位于青藏高原的三江源地区是长江、黄河和澜沧江-湄公河的源头汇水区。因此，保护青藏高原的生态环境对自然及人类可持续发展具有重要意义。而随着人类生活水平的提高和流动人口的增加，青藏高原地区的污水量不断增多，其中以生活污水为主。
青藏高原地区环境容量较小，水体自净能力差，因此，对青藏高原污水排放的要求相对较高，要达到国家一级排放标准。现有的生活污水处理方式多采用生物处理法，但在平原地区能高效运行的活性污泥法并不能很好地运用在高原地区，这是因为在高原地区常年低温的环境下水温过低，抑制微生物的活性，且高原地区含氧量低，好氧微生物难以发挥作用，并且大量曝气会使得水温更低，由此产生恶性循环。
高原地区地广人稀，生活区无规则分布，较为分散，由于高原多为山地，管道铺设困难，且运输成本极高，绝大部分生活污水无法做到集中收集处理，多采取就近排放的方式，对生态环境造成了破坏。另外，由于生活和饮食习惯，高原地区多以肉类为食，使得生活污水中含油量较高，若排入自然水体会使得油脂漂浮在水面上，从而降低水中溶解氧，对水生动植物、微生物都产生了严重威胁。因此，需要提出一种能够适应高原地区的特殊条件，能够自由移动，可处理分散式生活污水的污水处理装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种适用于高原高寒、高海拔、含氧量低等极端环境的分散式生活污水的处理装置及处理方法，致力于高原地区生态环境的保护。
为达到以上目的，本发明提供一种管道式高原地区生活污水处理装置，包括进水管道和出水管道，在所述进水管道和所述出水管道之间设有依次连通的污水初级处理装置、加热管道和生物处理管道；所述加热管道内设有用于加热的电热元件，所述水流经过电热元件实现升温，所述加热管道连接有曝气充氧装置，所述曝气充氧装置包括增氧泵和曝气头，所述增氧泵用来将空气中的氧气泵入所述加热管道内，所述曝气头均匀分布于所述管道底部，使氧气均匀地融入水中，显著提高污水中的含氧量；所述生物处理管道包括固定于管道侧壁的固定化微生物，水流流经所述生物处理管道时所述固化微生物对水流中的有机物进行降解。
作为本发明的进一步改进，所述污水初级处理装置包括进水口、出水口、细格栅、反冲洗进水管、反冲洗出水管和盖板。所述进水口与污水收集池相连，所述出水口与所述气浮装置相连，所述细格栅倾斜放置于所述污水初级处理装置内，用于去除较大的悬浮物和漂浮物，所述反冲洗进水管和所述反冲洗出水管在反冲洗时开启，用于清理栅渣，所述盖板位于所述污水初级处理装置顶部，可在需要时打开人工清理栅渣。
作为本发明的进一步改进，所述气浮装置包括气浮罐、溶气罐和增压泵。所述气浮罐设有进水口和出水口；所述气浮罐上部设置集油槽，所述集油槽末端设有出油口；所述增压泵用来对空气加压，所述溶气罐使增压空气在水中充分溶解，所述溶气罐与均匀分布在所述气浮罐底部的释放器相连，所述释放器将空气以微小气泡的形式注入污水中，使微小气泡与水中的悬浮物和油粒粘附，并上浮至所述集油槽，形成浮渣层从水中分离，最后从所述出油口排出。
作为本发明的进一步改进，所述加热管道包括保温层、控温装置、管状电热元件和限流板。所述保温层用以隔绝外界空气，为所述加热管道提供更好的加热条件；所述控温装置用以实时监测污水的温度并可人工调控温度；所述管状电热元件在金属管内放入高温电阻丝，在空隙部分紧密填入具有良好绝缘性和导热性的结晶氧化铝粉，并在金属管外包裹防水材料，所述管状电热元件热效率高，具有耐腐蚀、耐磨擦等特点；所述限流板用来延长污水的停留时间，使污水在所述加热管道中受热均匀，为后续生物反应提供有利条件。
作为本发明的进一步改进，所述生物处理管道采用多段管道用法兰相接而成，所述生物处理管道包括保温层、固定化微生物、固定膜和限流板。所述保温层用来保证加热后的水体不受外界气温影响而降低温度；所述固定化微生物用活性污泥、活性炭以及胶合剂按照一定比例配合而成，可附着于所述生物处理管道内壁；所述固定膜孔径为0.45μm，使所述固定化微生物不会因水力冲刷而掉落，从而保证处理效果，所述限流板保证污水在所述生物处理管道中的停留时间，为活性污泥微生物提供充足的反应时间，从而降解污水中的有机物。
作为本发明的进一步改进，所述活性污泥微生物选用适应于高原地区高海拔、强紫外线、低温、低氧等特殊条件，且代谢较为活跃的微生物，所述活性污泥微生物选用假单胞菌属、嗜冷杆菌属、芽胞杆菌属、黄杆菌属和产碱杆菌属之间几种的组合。
作为本发明的进一步改进，所述紫外消毒管道包括保温层、紫外灯和限流板。所述保温层同样用来保证管内污水的温度不会过低；所述紫外灯用来对生物处理后的污水进行杀菌消毒，无需投加化学药剂、消毒效率高、操作简单、便于运行管理；所述限流板同样用来延长污水在所述紫外消毒管道中的停留时间，保证消毒的彻底性。
作为本发明的进一步改进，所述检测装置包括出水口的水质分析仪和所有管路的压力计等设备，所述水质分析仪用来监控处理后的水质，保证出水水质达标；所述压力计用来检测管道压力，保证整个处理流程的安全运行。
作为本发明的进一步改进，所述太阳能系统包括太阳能板和控制系统，所述太阳能板位于可移动箱体的顶部，用来吸收高原地区强烈的紫外线；所述控制系统将所述太阳能板吸收的太阳能转化为电能，并与所述各管路相连，为所述管道式生活污水处理装置提供电能。所述太阳能系统，利用了高原地区丰富的太阳能资源，效率高且节能环保。
作为本发明的进一步改进，所述各管路及装置的进、出口处均设有阀门，可人为关闭所述阀门对管路进行检修，或通过调节所述阀门来控制污水的流速和流量。
本发明还公布了一种高原地区生活污水处理方法，其特征在于包括以下步骤：
a对污水进行初级处理，拦截污水中的悬浮物和漂浮物；
b去除污水中的油类和较小悬浮物,在污水底部注入气泡，通过气泡带动污水中的油类和悬浮物上浮后去除；
c对污水进行加热升温，并通入氧气增加污水中的含氧量；
d对污水中的有机物进行微生物降解，将固化微生物固定在管道侧壁，污水流过时可被微生物降解；
e对污水进行杀菌消毒；
上述步骤在可移动箱体中进行，所述可移动箱体内设置连通的进水管道、出水管道、污水初级处理装置、气浮装置、加热管道、生物处理管道、紫外消毒管道和出水管道。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：
(1)整套管道式生活污水处理装置占地较小，可放在集装箱内，运输至需要处理生活污水的地方。
(2)装置结构简单，且各装置之间可拆卸组装，便于装车、运输。所有装置及管路全密封，优于传统污水处理的沉淀池、生物池等池体，可在运输过程中承受路途颠簸而不会有液体洒出等弊端。
(3)利用了高原地区紫外线较强这一优势，充分利用丰富的太阳能资源来为整套装置进行供电，节能环保且成本较低。
(4)克服了高原地区低温、低氧等特殊条件，采用密闭曝气充氧和管道加热的方式，并选用高原地区代谢较为活跃的微生物作为活性污泥进行有机物降解，能够很好地应用在高原污水处理中，具有较高的处理效率，为高原地区生态环境的保护提供了保障。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图中：1、污水池；2、污水泵；3、阀门；4、进水管道；5、污水初级处理装置；6、盖板；7、细格栅；8、反冲洗进水管；9、反冲洗出水管；10、气浮罐；11、集油槽；12、出油口；13、溶气罐；14、释放器；15、增压泵；16、管状电热元件；17、控温装置；18、保温层；19、限流板；20、曝气头；21、增氧泵；22、固定化微生物；23、固定膜；24、法兰；25、紫外灯；26、出水管道；27、水质分析仪；28、压力计；29、太阳能板；30、控制系统；31、可移动箱体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。用于说明的是本发明中所说的底部、顶部、上下等位置描述均是在装置工作状态下的基础上做出的描述，与生活习惯所认为的位置一致。
如图1所示，一种管道式高原地区生活污水处理装置，包括污水初级处理装置5、气浮装置、加热管道、曝气充氧装置、生物处理管道、紫外消毒管道、检测装置和太阳能系统。
所述污水初级处理装置5包括进水口、出水口、细格栅7、反冲洗进水管8、反冲洗出水管9和盖板6。所述污水池1中的生活污水通过所述污水泵2由所述进水管道4进入所述污水初级处理装置5；所述细格栅7栅条间隙约为3-10mm，可阻拦大部分悬浮物和漂浮物；在所述污水初级处理装置5在运行一段时间后，开启所述反冲洗进水管8和反冲洗出水管9对所述细格栅7进行反冲洗；运行较长时间后，开启所述盖板6对所述细格栅7进行人工清渣。
所述气浮装置包括气浮罐10、溶气罐13和增压泵15。所述气浮罐10直径约为50cm，设有进水口和出水口，上部设置集油槽11，所述集油槽末端设有出油口12；所述增压泵15对空气进行加压，并通过所述溶气罐13使增压空气在水中充分溶解，最后通过均匀分布在所述气浮罐10底部的释放器14使微小气泡进入污水中，微小气泡与水中的悬浮物和油粒粘附后上浮至所述集油槽11，最后由所述出油口12排出；经过所述气浮装置去除油类和悬浮物的污水经过所述出水口进入到下一装置。
所述加热管道包括保温层18、控温装置17、管状电热元件16和限流板19。所述加热管道直径约为30cm，所述保温层厚度约为10cm，所述保温层采用岩棉管壳保温材料；采用所述控温装置17实时监测污水温度，并根据需要调控温度，控制在25-30℃左右；所述管状电热元件16在金属管内放入高温电阻丝，在空隙部分紧密填入具有良好绝缘性和导热性的结晶氧化铝粉，并在金属管外包裹防水材料；所述限流板19按照一定间隔安装在所述加热管道内，污水在所述限流板19的作用下与所述管状电热元件16充分接触，温度可快速提高到所需温度。
所述曝气充氧装置包括增氧泵15和曝气头20。所述增氧泵15将氧气泵入所述加热管道内，并通过均匀分布在所述加热管道内的曝气头20将氧气融入污水中，提高污水的含氧量。
所述生物处理管道包括7段管道，采用法兰24相接而成，所述生物处理管道包括保温层18、固定化微生物22、固定膜23和限流板19。所述生物处理管道直径约为40cm，所述保温层18厚度约为5cm；所述固定化微生物22用活性污泥、活性炭以及胶合剂按照一定比例配合而成，可采用如下配比：活性污泥60％，活性炭30％，胶合剂10％；所述活性污泥选用假单胞菌属、嗜冷杆菌属、芽胞杆菌属、黄杆菌属和产碱杆菌属之间几种的组合，将配制好的所述固定化微生物22附着在所述生物处理管道内壁，并用所述固定膜23固定，所述固定膜23孔径为0.45mm，所述限流板19按照一定间隔安装在所述生物处理管道内，污水在所述限流板19的作用下与所述固定化微生物22充分接触，所述活性污泥对污水中有机物进行降解。
所述紫外消毒管道包括保温层18、紫外灯25和限流板19。所述紫外消毒管道用所述法兰24与所述生物处理管道相连，所述紫外灯25在污水通过时，对其进行杀菌消毒，所述限流板19按照一定间隔安装在所述紫外消毒管道内，污水在所述限流板19的作用下与紫外线充分接触。
所述检测装置包括出水管道26的水质分析仪27和所有管路的压力计28等设备，所述水质分析仪27对出水水质进行实时监测，所述压力计28位于整套设备的所有管道上，对管道压力进行实时监测。
所述太阳能系统包括太阳能板29和控制系统30，所述太阳能板29吸收太阳能并通过所述控制系统30将太阳能转化为电能，为污水处理装置提供电能。
所述各管路及装置的进、出口处均设有阀门3，对污水的流量和流速进行人为调控。
所述管道式污水处理装置可全部置于所述可移动箱体31内，便于移动和运输，处理后的排出水通过所述出水管道26可直接排入附近水体或进行回用。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。
Claims (8)
1.一种管道式高原地区生活污水处理装置，包括进水管道和出水管道，其特征在于：在所述进水管道和所述出水管道之间设有依次连通的污水初级处理装置、加热管道和生物处理管道；
所述加热管道内设有用于加热的电热元件，水流经过电热元件实现升温，所述加热管道连接有曝气充氧装置，所述曝气充氧装置包括增氧泵和曝气头，所述增氧泵用来将空气中的氧气泵入所述加热管道内，所述曝气头均匀分布于所述加热管道底部，使氧气均匀地融入水中；
所述生物处理管道包括固定于管道侧壁的固定化微生物，水流流经所述生物处理管道时所述固定化微生物对水流中的有机物进行降解；
所述生物处理管道还包括包覆在管道外壁的保温层、用于将所述固定化微生物固定在管道内侧壁的固定膜和用于限制水流在生物处理管道内流速的限流板，所述固定膜上设有微孔结构，所述限流板固定在管道内壁，水流经过所述生物处理管道与所述固定化微生物充分接触；
所述固定化微生物包括活性污泥、活性炭和胶合剂。
2.根据权利要求1所述的管道式高原地区生活污水处理装置，其特征在于：所述加热管道外围包覆有保温材料，所述加热管道内设有若干限制水流流速的限流板，水流在所述限流板的作用下可充分加热，所述的加热管道上还设有用于控制水流温度的控温装置。
3.根据权利要求1所述的管道式高原地区生活污水处理装置，其特征在于：所述污水初级处理装置与加热管道之间还连通有气浮装置，所述气浮装置包括与管道连通的气浮罐、为气浮罐内水流提供气泡的溶气罐和为溶气罐提供加压空气的增压泵，所述气浮罐内设有集油槽，所述集油槽连接有通往气浮罐外侧的出油口， 所述溶气罐内的水充分溶解加压空气并释放气泡，所述气泡通过设于气浮罐侧壁的释放器进入气浮罐内污水中，气泡与水中的悬浮物和油粒粘附，并上浮至所述集油槽，形成浮渣层从水中分离，最后从所述出油口排出。
4.根据权利要求1所述的管道式高原地区生活污水处理装置，其特征在于：所述污水初级处理装置包括设有进水口、出水口和盖板的水箱，所述水箱内设有拦截污水中悬浮物和漂浮物的细格栅，所述水箱还包括用于防止细格栅堵塞的反冲洗水管。
5.根据权利要求1所述的管道式高原地区生活污水处理装置，其特征在于：所述生物处理管道与出水管道之间连通有紫外消毒管道，所述紫外消毒管道包括包覆于管道外的保温层、紫外灯和限流板，所述紫外消毒管道用法兰与所述生物处理管道相连，所述紫外灯在污水通过时对其进行杀菌消毒，所述限流板按照一定间隔安装在所述紫外消毒管道内，污水在所述限流板的作用下与紫外线充分接触。
6.根据权利要求1所述的管道式高原地区生活污水处理装置，其特征在于：还包括检测装置，所述检测装置包括设于出水管道的水质分析仪和设于管道上的压力计。
7.根据权利要求1-6任一项所述的管道式高原地区生活污水处理装置，其特征在于：所述污水处理装置置于可移动箱体内，所述可移动箱体上设有太阳能板和控制系统，所述太阳能板吸收太阳能并通过所述控制系统将太阳能转化为电能，为所述污水处理装置提供电能。
8.一种根据权利要求1所述的管道式高原地区生活污水处理装置的高原地区生活污水处理方法，其特征在于包括以下步骤：
a 对污水进行初级处理，拦截污水中的悬浮物和漂浮物；
b 去除污水中的油类和较小悬浮物，在污水底部注入气泡，通过气泡带动污水中的油类和悬浮物上浮后去除；
c 对污水进行加热升温，并通入氧气增加污水中的含氧量；
d 对污水中的有机物进行微生物降解，将固定化微生物固定在管道侧壁，污水流过时可被微生物降解；
e 对污水进行杀菌消毒；
上述步骤在可移动箱体中进行，所述可移动箱体内设置连通的进水管道、污水初级处理装置、气浮装置、加热管道、生物处理管道、紫外消毒管道和出水管道。
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