CN107364953A - 一种管道式污水处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管道式污水处理系统，包括管道式框架和生物填料，其中，管道式框架用于输送待处理水体，包括若干根处理管道；所述生物填料填充于所述处理管道内，为微生物提供生长载体；所述管道式框架内流动的待处理水体流经所述生物填料，待处理水体内污染物被附着于填料表面的微生物所降解。本发明能够提高所述待处理水体中的含氧量，从而能够从根本上对水体进行有效治理，同时，见效快、效率高，造价与运行费用低，后期维护修理方便，运行稳定可靠，能够进行可控地调节，以适应不同的河道环境。

Description

一种管道式污水处理系统
技术领域
本发明涉及水污染治理领域，尤其涉及一种管道式污水处理系统。
背景技术
随着工业化的不断发展，工业废水以及生活用水的排放使得河水遭受有机污染成为富营养水体，微生物在该水体中大量繁殖，有机物的好氧分解使水体中耗氧速率大于复氧速率，使得水体中的氧气被消耗殆尽，造成水体缺氧，致使有机物降解不完全、速度减缓，厌氧生物降解过程生成硫化氢、胺、氨、硫醇等发臭物质。而在缺氧水体中，有机污染物被厌氧分解形成大量硫化物，同时形成硫化亚铁、硫化锰等黑色物质，使得污水水体发黑发臭，形成黑臭水体，其中的硫化氢气体又会造成大气污染。污水水体黑臭是严重的水污染现象，使水体完全丧失使用功能，并影响景观以及人类生活和健康。
目前对于城市污水的治理方法包括：管理污染源，清淤挖塘，充氧，水生生物法，物理化学方法，清水稀释等等。对于管理方法，包括点源控制，面源控制，不仅面临很大的管理难度，更加需要完善的配套设施，例如污水厂，短期内很难做到。
常见的污水治理与修复技术有底泥疏浚、增氧曝气、投加药剂与菌种、生物栅与生态基、生态修复以及各种组合技术等，这些技术措施各有优缺点。底泥疏浚可以在一定时司内减轻了污染物对水体的影响，但只是实现了污染物转移，没有从根本上去除污染物，且成本高昂。增氧曝气技术应用普遍，可以实现污水充氧以及搅拌作用，不过不同的曝气设备往往不能兼顾充氧效率和能耗两方面的要求，而且不能从根本上解决水体污染。投加药剂与菌种，效果见效快，但药剂成本高，且有可能产生二次污染。生物栅与生态基对污染源能起到一定的拦截作用，其本质是为微生物的生长和阳若提供一种载体的技术，微生物可以在载体匕聚集并生长，通过大量的微生物群落去除水体中的污染物，该法投入少、能耗低、维护简单，对水中的有机物、氰磷及藻类等有去除作用，但填料挂膜慢，生物膜易脱落，从而降低了净化效率。
发明内容
本发明的目的在于提出一种管道式污水处理系统，能够提高所述待处理水体中的含氧量，从而能够从根本上对水体进行有效治理，同时，见效快、效率高，造价与运行费用低，后期维护修理方便，运行稳定可靠，能够进行可控地调节，以适应不同的河道环境。
根据本发明的一个方面，提供了一种管道式污水处理系统，包括管道式框架和生物填料，其中：
所述管道式框架用于输送待处理水体，包括若干根处理管道；
所述生物填料填充于所述处理管道内，为微生物提供生长载体；
所述管道式框架内流动的待处理水体流经所述生物填料，待处理水体内污染物被附着于填料表面的微生物所降解。
上述技术方案中，所述管道式框架输送水体的同时作为微生物反应器，所述处理管道平行于水流方向布置。
上述技术方案中，所述管道式框架包括总进管和总出管，所述总进管和所述总出管之间设置若干根所述处理管道，所述处理管道之间以及所述处理管道和所述总进管、所述总出管之间设置有连接管道，所述连接管道将各个处理管道互相连接并且将处理管道和所述总进管、所述总出管连接，所述连接管道上设置有电磁控制阀，所述电磁控制阀控制所述连接管道的连通与否从而能够调节所述总进管和所述总出管之间的处理管道是并联连接关系或者串联连接关系或者并联串联均存在的连接关系。
上述技术方案中，所述总进管设置有进水检测传感器，用于检测待处理水体；所述总出管设置有出水检测传感器，用于检测处理后的水体。
上述技术方案中，所述处理管道的需要工作长度和待处理水体水流的流速关系符合如下公式：
式中：L为处理管道的工作长度；
C0为总进管处待处理水体污染物的浓度；
C为总出管处处理后水体污染物的浓度；
K为本系统的生物填料的处理系数；
U为处理管道内部水流的流速。
上述技术方案中，所述K根据生物填料内的微生物的不同而具有不同的数值。
上述技术方案中，所述K的范围为0.3～0.6。
上述技术方案中，所述处理管道的实际长度为标准值L0，因此在不同的水域需要的处理管道的根数n，满足如下公式：
其中，当n具有小数时，自动进为整数。
当n大于1时，本系统根据n的数值来确定所述电磁控制阀的工作状态，确定足够数量的所述处理管道串联成一条流道，连通所述总进管和所述总出管。
当n小于1时，本系统根据n的数值来确定所述电磁控制阀的工作状态，确定连通所述总进管和所述总出管的所述处理管道处于并联。
本发明的实施例，管道式污水处理系统能够提高所述待处理水体中的含氧量，从而能够从根本上对水体进行有效治理，同时，见效快、效率高，造价与运行费用低，后期维护修理方便，运行稳定可靠，能够进行可控地调节，以适应不同的河道环境。
附图说明
通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：
图1是本发明的处理系统结构示意图。
图2是本发明的处理系统横切面示意图。
图3是本发明的结构的连接关系示意图。
附图中标号1代表总进管；标号2代表总出管；标号3代表处理管道；标号4代表生物填料；标号5代表电磁控制阀。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。
本发明提供的管道式污水体处理系统，能够解决上述背景技术中存在的问题，见效快、效率高，造价与运行费用低，后期维护修理方便，运行稳定可靠，能够进行可控地调节，以适应不同的河道环境。
图1示出了本发明的处理系统结构示意图。图2是本发明的处理系统横切面示意图。图3是本发明的结构的连接关系示意图。下面结合图1-3，详细说明本发明的管道式污水处理系统。
如图1-3所示，根据本发明的实施例，管道式污水处理系统包括管道式框架和生物填料。其中，管道式框架用于输送待处理水体，包括若干根处理管道。生物填料填充于处理管道内，为微生物提供生长载体；管道式框架内流动的待处理水体流经生物填料，污染水体内污染物被附着于填料表面的微生物所降解。
管道式框架输送水体的同时作为微生物反应器，处理管道平行于水流方向布置。
管道式框架可以为混凝土管涵、钢筋混凝土管涵、金属管涵或者其他材质管涵。
管道式框架包括总进管1和总出管2，总进管1和总出管2之间设置若干根处理管道3，处理管道3之间以及处理管道3和总进管1、总出管2之间设置有连接管道，连接管道将各个处理管道互相连接并且将处理管道和总进管、总出管连接，连接管道上设置有电磁控制阀，电磁控制阀控制连接管道的连通与否从而能够调节总进管和总出管之间的处理管道是并联连接关系或者串联连接关系或者并联串联均存在的连接关系。
总进管设置有进水检测传感器，用于检测待处理的污染水体；总出管设置有出水检测传感器，用于检测处理后的水体。
污染物的处理方程为：
式中：k1代表污染物在污水的扩散速度系数；
K水中污染物的处理速度系数；
U代表污水的流速；
L代表污水流过的长度，在本系统中代表处理管道的需要工作长度；
C0代表总进管处待处理水体污染物的浓度。
C代表总出管处处理后水体污染物的浓度。
污水的流速U，总进管处待处理水体污染物的浓度C0以及总出管处处理后水体污染物的浓度C都可以通过设置传感器检测得到。污水流过的长度L为需要确定的值。污染物在污水的扩散速度系数k1和水中污染物的处理速度系数K分别为先验数据，可以由技术人员事先根据实验确定。
在本系统中，污水的流动是一个稳定的状态，因此流速和流量都是一个定值不会随时间变化而变化，所以经过本系统处理后的污水，其浓度是一个定值，因此：此时，上述的污染物的处理方程，变化为：
解得稳态解为，C＝C0eλL，其中
另外，在本系统中，是对污水进行处理，因此不考虑污染物在污水的扩散作用，所以扩散速度系数k1＝0，此时，污染物的处理方程，变化为：
解上述方程，获得L的计算公式：
因此，就获得了处理管道的需要工作长度和污染水体水流的流速关系的计算公式：
式中：L为处理管道的工作长度；
C0为总进管处待处理水体污染物的浓度；
K为本系统的生物填料的处理系数；
u为处理管道内部水流的流速，该流速和河道的流速具有联系。
本发明中的微生物可以根据不同的水域环境而选择不同的种类，并且各个种类之间的比例可以进行调整，因此公式中的K根据生物填料4内的微生物的不同而具有不同的数值。
本装置的K，除了和生物填料内的微生物有关之外，还和处理管道的横截面相关，横截面越大，则填充的生物填料的处理系数K的数值也就越大。
生物填料填充于管道结构内部，为好氧菌、兼氧菌和厌氧菌提供生长载体，该载体具有较高的比表面积和良好的生物附着性，微生物易在载体表面生长，载体可以为辫带式填料、组合填料、弹性填料、悬浮球填料、人工砾石填料。
而本装置的处理管道的横截面并不是没有限制的，它是根据实际待处理水量进行选择的。
将多数污染水体治理的深度数值进行采集，经过多次实验，将实验结果测算之后，获得了一个大致的范围，K的范围为0.1～6，其中，最为集中的范围是：0.1～0.6。
从上述的L的计算公式能够获知，处理管道的工作长度L和需要处理的水体流速以及污染的浓度有关联。工作长度L和流速是正比关系，并且和C0，总进管处待处理水体污染物的浓度也是成正比关系。
处理管道的实际长度为标准值L0，因此在不同的水域需要的处理管道的根数n，满足如下公式：
其中，当n具有小数时，自动进为整数。
当n大于1时，本系统根据n的数值来确定电磁控制阀的工作状态，确定足够数量的处理管道串联成一条流道，连通总进管和总出管。
当n小于1时，本系统根据n的数值来确定电磁控制阀的工作状态，确定连通总进管和总出管的处理管道处于并联。
本装置的处理管道的实际长度L0，是在生产管道时中确定的，为了安装方便和运输方便，一般会将装配在同一个处理系统上的处理管道加工成同一长度。
参见图3，本发明的实施例能够根据实际情况，从而选择合适的连接方式。设置于总进管上的进水检测传感器一直检测水体的污染物浓度，当检测到浓度较高的时候，也即当待处理水体中的C0较大的时候，能够得出需要的处理管道的工作长度L较大。当L大于L0的时候就需要两根或两根以上处理管道串联来处理了。此时本系统就会调节各个连接管道上的电磁控制阀5，使得处理管道以满足L的数量串联成组，各组之间采取并联的方便，从而连通总进管和总出管之间的线路。
当流速较大的时候，也即n大于1时，本发明的处理系统的调节方式同上。
而当设置于总进管上的进水检测传感器检测到浓度较高，也即待处理水体的C0较大的时候，或者流速较小的时候，也即n小于或等于1时，此时一根处理管道的长度，就满足了工作长度的要求。此时，就会将各根处理管道互相并联，从而连通总进管和总出管之间的线路。
在实际工作中，不需要一直让系统中全部的处理管道用于处理污水工作，而是选择几根轮休。这样，在某根或者某几根处理管道出现故障的时候，还有备用处理管道可参与污水处理。因此，本发明能够保证在不影响系统正常工作的情况下而进行维修。
根据本发明，较佳地，填充生物填料的管道容积可以根据处理水量来计算，计算公式如下：
式中，V为填充填料的管道容积，m3；
Q为待处理水量，m3/d；
q为容积负荷，0.3-0.6m3/m3/h。
根据本发明，在水体输送过程中或者利用原有河道进行废水治理，节省占地面积。管道式结构为成品，缩短工期，节省投资。使用寿命长，耐高负荷冲击，出水水质优良。
本发明的处理系统处理河道黑臭水体时，安装在原有的河道上，不用重新设置一个安装位置，因此节省了安装成本和土地资源。
本系统在水体输送过程中，利用原有河道进行废水治理，节省占地面积。并且管道式结构为成品，可预先批量生产，能够缩短工期，节省投资。本系统使用寿命长，耐高负荷冲击，出水水质优良。
本发明提供的管道式污水处理系统，能够提高所述污水中的含氧量，从而能够从根本上对水体进行有效治理，同时，见效快、效率高，造价与运行费用低，后期维护修理方便，运行稳定可靠，能够进行可控地调节，以适应不同的污染水体治理环境。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种管道式污水处理系统，其特征在于：包括管道式框架和生物填料，其中，
所述管道式框架用于输送待处理水体，包括若干根处理管道；
所述生物填料填充于所述处理管道内，为微生物提供生长载体；
所述管道式框架内流动的待处理水体流经所述生物填料，待处理水体内污染物被附着于填料表面的微生物所降解。
2.如权利要求1所述的管道式污水处理系统，其特征在于：所述管道式框架输送水体的同时作为微生物反应器，所述处理管道平行于水流方向布置。
3.如权利要求1所述的管道式污水处理系统，其特征在于：所述管道式框架包括总进管和总出管，所述总进管和所述总出管之间设置若干根所述处理管道，所述处理管道之间以及所述处理管道和所述总进管、所述总出管之间设置有连接管道，所述连接管道将各个处理管道互相连接并且将处理管道和所述总进管、所述总出管连接，所述连接管道上设置有电磁控制阀，所述电磁控制阀控制所述连接管道的连通与否从而能够调节所述总进管和所述总出管之间的处理管道是并联连接关系或者串联连接关系或者并联串联均存在的连接关系。
4.如权利要求3所述的管道式污水处理系统，其特征在于：所述总进管设置有进水检测传感器，用于检测待处理的水体；所述总出管设置有出水检测传感器，用于检测处理后的水体。
5.如权利要求3所述的管道式污水处理系统，其特征在于：所述处理管道的需要工作长度和待处理水体水流的流速关系符合如下公式：
<mrow> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>l</mi> <mi>n</mi> <mfrac> <msub> <mi>C</mi> <mn>0</mn> </msub> <mi>C</mi> </mfrac> </mrow> <mi>K</mi> </mfrac> <mi>U</mi> </mrow>
式中：L为处理管道的工作长度；
C0为总进管处待处理水体污染物的浓度；
C为总出管处待处理水体污染物的浓度；
K为本系统的生物填料的处理系数；
U为处理管道内部水流的流速。
6.如权利要求5所述的管道式污水处理系统，其特征在于：所述K根据生物填料内的微生物的不同而具有不同的数值。
7.如权利要求6所述的管道式污水处理系统，其特征在于：所述K的范围为0.1～0.6。
8.如权利要求5所述的管道式污水处理系统，其特征在于：所述处理管道的实际长度为标准值L0，因此在不同的水域需要的处理管道的根数n，满足如下公式：
<mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>L</mi> <msub> <mi>L</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> </mrow>
其中，当n具有小数时，自动进为整数。
9.如权利要求8所述的管道式污水处理系统，其特征在于：当n大于1时，本系统根据n的数值来确定所述电磁控制阀的工作状态，确定足够数量的所述处理管道串联成一条流道，连通所述总进管和所述总出管。
10.如权利要求8所述的管道式污水处理系统，其特征在于：当n小于1时，本系统根据n的数值来确定所述电磁控制阀的工作状态，确定连通所述总进管和所述总出管的所述处理管道处于并联。
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