CN109775940A - 一种用于排污口的污水处理设备及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种用于排污口的污水处理设备，该水处理设备为塔型水处理设备，包括塔顶层、水处理模块层和塔底层，其中塔顶层包括电控室和进水室，塔顶层和塔底层之间设置至少两层可更换的水处理模块层；塔顶层一侧设置进水口，塔底层一侧设置有出水口，排污口污水从水处理设备顶部的进水口进入，利用水流的重力为动力，经过塔体的多个水处理模块层进行多重处理，处理完的污水从底层的一侧出水口排出，还可以设置在线水质监测设备和太阳能电池和信号发射器。本发明的污水处理设备可以利用太阳能用于偏远地区，并且能够根据需要进行模块化组装，能够应用在多种场景，同时在线检测功能能够实现对排污污水水质的实时监控。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水处理设备，尤其是一种用于污水排污口的污水处理设备及方法，属于多重污水处理技术领域。
背景技术
虽然我国对于环保的治理力度非常之大，但在很多地方、工厂、生活污水的排放仍得不到全面的治理，普遍采用集中混合处理、简单过滤甚至不处理的方式，很多河道、下水道排污口的污水污染物、有机物的含量非常惊人，但目前没有大量的人力物力去检查和治理，这已经成为目前废水治理的难点。
我国小城镇及农村基础设施相对薄弱，城市污水处理厂不能很好地满足社会的进步和人民生活水平日益提高所带来的污水排放问题。污水处理技术没有得到普遍应用，污水处理效率低，结果导致大量未经处理的污水排入江河湖海。污水直接排放将大量无机性污染物和有机性污染物带入水体，造成水体感官污染(漂浮的杂物、浑浊、气味、色度等)、油类污染(隔绝水体富氧)、酸或碱污染、重金属污染(直接或间接致死水生生物)、有机物污染使水体发臭、植物营养性污染使水体中藻类异常大量增殖，使水体利用价值降低甚至完全丧失。随着人口的剧增和工业的迅猛发展以及城镇化步伐的加快，大量污水排入水体，造成地表水质降低，失去饮用、娱乐、灌溉、养殖作用，还会使地下水中的有害物质增加，影响地下水的利用。因此，小城镇及农村污水应实行点源控制和小型污水集中处理相结合的技术路线，必须尽力保护水资源，减少水污染，净化或再生受污染的水，从而实现水资源可持续利用的长远目标。
我国城市污水处理技术研究工作从20世纪70年代末起步，经过多年的不懈努力，在城市污水处理技术方面取得了较大的成就，成果丰硕。同时，随着改革开放也不断引进国外新的工艺技术。目前在水污染治理技术上，已成功广泛使用传统活性污泥法、延时曝气法等新型活性污泥工艺、SBR、AB法、UNITANK和氧化沟技术，A/O法和A2/O等变形工艺。这些在我国城市污水处理厂普遍采用的工艺，是欧美等发达国家所采用的主导技术，并被证明是行之有效的水污染控制技术。
城市污水处理工艺原则上也适用于小城镇及农村污水处理。但是，由于采用城市污水处理设施存在着投资高、电耗高和运行费用高的问题，并不适合我国小城镇和农村的发展现状；另外，国内早期开发的地埋式一体化污水处理设备，由于处理工艺和技术不完善，致使处理效率低和效果差，不能满足国家日趋严格的出水水质指标；又加之由于是地埋式，施工复杂，检修和维护困难，致使多被弃用。
本发明致力于解决现有技术中多功能的污水处理设备建设复杂、效率低和适应性能差等问题，以提供能够应用在各种环境和条件下的、节省外界动力的、多功能污水处理设备及污水处理方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种排污口污水处理设备。
具体的，本发明的一种用于排污口的污水处理设备为塔型水处理设备，包括塔顶层、水处理模块层和塔底层，其中塔顶层包括位于顶部的电控室、以及电控室下方并与之隔离的进水室，塔顶层和塔底层之间设置至少两层可更换的水处理模块层；各个水处理模块层进出口尺寸一致，彼此之间采用法兰密封连接；最上层的水处理模块层和塔顶层之间通过锁扣或法兰密封连接，最底层的水处理模块层与塔底层之间通过法兰密封连接，塔顶层一侧设置进水口，塔底层一侧设置设置有1-2个出水口；排污口污水从水处理设备顶部的进水口进入，利用水流的重力为动力，经过塔体的多个水处理模块层进行多重处理，处理完的污水从底层的一侧出水口排出，在底层水处理模块层的出水口附近设置有在线水质监测设备。
进一步地，所述的水处理模块层选自以下功能层的至少2种：填料吸附层、好氧生物滤床层、厌氧生物滤床层、化学反应处理层、臭氧发生层和曝气反应层，每个床层高0.5-2m、可选圆筒形或正四棱体形结构，截面尺寸分别为直径1-5m或边长1-3m。
进一步地，所述的电控室内设置有电源、信号发射器、一侧壁面设置有风机、一侧壁面上设控制面板和显示屏幕，所述电源采用外接电源或者采用太阳能联合蓄电池供电。
进一步地，所述的电控室采用太阳能供电，电控室顶部外侧设置有光感太阳能电池板、光感太阳能电池板安装在电控室顶部的自动调节支架上，光感太阳能板上安装有光感探头，能根据光照方向时刻调整太阳能板朝向，电控室内部设置有蓄电池用于存储太阳能电池板产生的电能，为电控系统和其他电控部件供电。
本发明采用现有的电控设备和信号发射设备，优选的与太阳能电池板配合的蓄电池为锂电池；信号发射系统包括配备网桥、4G模块、plc电路、控制开关、获得水质监测传感器信号的监测器、信号转换器和显示器等，现有的环境监测信号发射器、电控设备都可用于本发明中。
进一步地，所述的进水室内设置有自控布水器，进水室的进水口为偏心进水口，进水口轴线不通过进水室的中心，使得进水水流在进水室能够形成旋流；优选自控布水器为圆形或方形漏斗状，漏斗周壁上均匀设置有布水孔；漏斗中心设置有伸至下一层的布水管，布水管壁面均匀设置有布水孔。
进一步地，所述的水处理模块层有2层，从上到下依次是厌氧生物滤床层和曝气反应层。
进一步地，所述的厌氧生物滤床层由箱体和内部的生物填料组成，自控布水器的布水管下伸至厌氧生物滤床层中央，进水室污水通过自控布水器周壁及布水管的布水孔均匀布水后，污水在该层内进行厌氧生物处理降低有机物含量，同时通过反硝化反应进行脱氮；厌氧生物滤床层底部在对应布水管两侧的区域均匀设置有过滤孔，处理完的水体通过过滤孔进入下一层。
优选的，厌氧生物滤床层采用生物包埋填料，具体由人工合成有机高分子聚合物载体或天然有机高分子载体负载厌氧微生物菌剂构成，当然各种市售的厌氧生物填料也可以用，比如负载厌氧微生物的活性炭或MBBR填料。
进一步地，所述的曝气反应层由曝气反应箱体、曝气设备和溢流槽组成，溢流槽位于曝气反应箱体中部设置将箱体分隔为两个独立子箱体，溢流槽对应的上层水处理模块层的底部位置不设过滤孔，溢流槽由两个贯穿曝气反应箱体的隔板构成，两个隔板上部均匀设置有溢流孔，溢流槽溢流槽底部连通下层水处理模块层；溢流槽两侧的箱体底部设置曝气装置，使箱体内的水体经过充分充氧后通过溢流槽进入下层处理。
优选地曝气反应层的两个独立子箱体内也可以放置一定的生物填料，比如厌氧生物填料。
进一步地，所述的塔底层由塔底层箱体、稳流槽和在线水质检测设备组成，稳流槽位于设置有出水口一侧，稳流槽与箱体其他区域通过稳流槽隔板隔开，稳流槽隔板另一侧可选的设置生物填料或者吸附填料或沉降栅板，稳流槽隔板底部开设有多层通孔，经过稳流槽隔板另一侧处理后的水体通过通孔进入稳流槽，在稳流槽内聚集后通过出水口排出，稳流槽内靠近出水口的位置设有在线水质检测设备。
优选地稳流槽隔板另一侧可选的设置好氧生物填料，具体由人工合成有机高分子聚合物载体或天然有机高分子载体负载好氧微生物菌剂构成，当然各种市售的好氧生物填料也可以用，比如负载好氧微生物的活性炭或MBBR填料。
进一步地，所述的在线水质监测设备包括温度传感器、ORP测量仪、pH和/或氨氮含量检测器，出水口通过出水管法兰连接出水管，出水管上设置有电磁阀和电磁流量计；在线水质监测设备、电磁阀和电磁流量计的数据信号先传输至电控室，再通过信号发射器回传至电脑终端或移动设备终端，实现终端对污水处理情况的实时监控。
本发明的另一个目的，是提供一种污水的处理方法。
一种利用本发明的污水处理设备处理污水的方法，具体为，将排污管的排污口直接或者通过管道连接本发明的的污水处理设备的进水口，污水通过自身重力的作用经过污水处理设备的各层水处理模块处理后，从污水处理设备底部的排污口排出，污水处理设备的水处理模块层的数量、种类和顺序根据在线水质检测设备的检测数据进行调整。
进一步地，所述的将所述的污水处理设备用于河道污水、城镇生活污水、农村生活污水、工厂废水、热电厂废水或矿厂废水的排污口污水处理。
本发明的有益效果为：
1.本发明水处理设备可以不用外接电源，设置有光感太阳能板供电，太阳能板可以通过下端支架的上下左右伸缩，调节太阳能板的高度，以防止被垂直河岸或岸边的灌木、树木阻挡而影响供电效率，同时光感部件可控制太阳能板始终朝向太阳，使太阳能板时刻保持最高的工作效率，适用范围广阔，可以用于偏远或环境恶劣的地方。
2.本发明提供的箱体为模块化组合，各个模块的种类、数量和顺序都可以根据需要调整，也可根据不同排污口形状、不同排污水质、不同排污量的污水口进行定制化组合，保证对不同排污问题均能推出对应的治理方案。同时得益于模块化的组合，在设备出现故障后，可对问题箱体进行单独维修或更换(在维修时可将备用箱体换上继续工作)，相比于一体化设备，大大缩短了因设备故障导致的停工问题。
3、本发明提供的在线水质检测设备和电磁流量计可定时分析处理完成的水体流量及水质数据，并回传至电脑或移动终端，使管理人员对污水处理情况做到实时监控，保证出水稳定达标。
4.本发明实施例提供的电控室安装于箱体顶端，通过污水对箱体的冷却作用配合风机，可以起到温控的效果，避免了因电控室内温度过高导致的电气设备的寿命损耗降低了电气设备在运行过程中的安全隐患。
附图说明：
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是自控布水器9示意图。
图3是厌氧生物滤床201示意图。
图4是曝气反应器202的示意图。
图5是塔底层3的示意图
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1、
一种用于排污口的污水处理设备，截面为正方形的四棱柱形的塔型水处理设备，包括塔顶层1、水处理模块层2和塔底层3，其中塔顶层1包括位于顶部的电控室4、以及电控室4下方并与之隔离的进水室5，塔顶层1和塔底层3之间设置两层可更换的水处理模块层，从上到下依次是厌氧生物滤床层201和曝气反应层202；各个水处理模块层进出口尺寸一致，彼此之间采用法兰密封连接；上层的厌氧生物滤床层201和塔顶层1之间通过锁扣密封连接，最底层的曝气反应层202与塔底层3之间通过法兰密封连接，塔顶层1一侧设置进水口8，塔底层3一侧设置设置有2个出水口7；排污口污水从水处理设备顶部的进水口8进入，利用水流的重力为动力，经过塔体的多个水处理模块层进行多重处理，处理完的污水从底层的一侧出水口7排出，在底层水处理模块层的出水口7附近设置有在线水质监测设备。
本实施例中所述的电控室内设置有电源、信号发射器、一侧壁面设置有风机、一侧壁面上设控制面板和显示屏幕，所述电源采用太阳能联合蓄电池供电。电控室4顶部外侧设置有光感太阳能电池板11、光感太阳能电池板11安装在电控室4顶部的自动调节支架12上，光感太阳能板上安装有光感探头13，能根据光照方向时刻调整太阳能板朝向，电控室4内部设置有锂电池用于存储太阳能电池板产生的电能，为电控系统和其他电控部件供电。
本实施例采用市场上已有的电控设备和信号发射设备，信号发射系统包括无线发射器、获得水质监测传感器信号的监测器、信号转换器、开关和显示器等。
所述的进水室5内设置有自控布水器9，进水室5的进水口8为偏心进水口，进水口8轴线不通过进水室5的中心，使得进水水流在进水室5能够形成旋流；本实施例的自控布水器9为方形漏斗状，漏斗四周壁上均匀设置有布水孔901；漏斗中心设置有伸至下一层的布水管902，布水管902壁面均匀设置有布水孔。
所述的厌氧生物滤床层201由箱体2011和内部的生物填料组成，自控布水器9的布水管902下伸至厌氧生物滤床层201中央，进水室污水通过自控布水器9周壁及布水管902的布水孔均匀布水后，污水在该层内进行厌氧生物处理降低有机物含量，同时通过反硝化反应进行脱氮；厌氧生物滤床层201底部在对应布水管902两侧的区域均匀设置有过滤孔2012，处理完的水体通过过滤孔2012进入下一层。
本实施例厌氧生物滤床层的生物填料采用生物包埋填料，具体由聚氨酯蜂窝载体或多孔高岭土小球载体负载厌氧微生物菌剂构成，厌氧微生物菌剂包括短小芽孢杆菌、阴沟肠杆菌、巨胞氮单胞菌、反硝化菌、脱氮副球菌、解淀粉芽孢杆菌、乳酸乳球菌制备。
本实施例所述的曝气反应层202由曝气反应箱体2021、曝气设备和溢流槽2022组成，溢流槽2022位于曝气反应箱体2021中部设置将箱体分隔为两个独立子箱体，溢流槽2022对应的上层水处理模块层的底部位置不设过滤孔，溢流槽2022由两个贯穿曝气反应箱体2021的隔板2023构成，两个隔板2023上部均匀设置有两层溢流孔2024，溢流槽2022底部连通塔底层；溢流槽两侧的箱体底部设置曝气装置，使箱体内的水体经过充分充氧后通过溢流槽进入下层处理。
在另一个实施例中，曝气反应箱体2021内填装有部分生物填料或吸附制剂，优选微生物填料为MBBR生物填料，吸附制剂优选活性炭规整填料。
在另一个实施例中，所述的水处理模块层2还可选自以下功能层的至少2种：填料吸附层、好氧生物滤床层、厌氧生物滤床层、化学反应处理层、臭氧发生层和曝气反应层。
所述的塔底层3作为厌氧生物处理层，由塔底层箱体301、稳流槽303和在线水质检测设备305组成，稳流槽303位于设置有出水口7一侧，稳流槽(303)与箱体其他区域通过稳流槽隔板302隔开，稳流槽隔板302另一侧填装好氧生物填料，稳流槽隔板302底部开设有多层通孔304，经过稳流槽隔板302另一侧厌氧生物处理后的水体通过通孔304进入稳流槽303，在稳流槽内聚集后通过出水口7排出，稳流槽303内靠近出水口7的位置设有在线水质检测设备305。
本实施例采用的好氧生物填料，具体为SNP生物填料，负载好氧生物制剂制成，好氧菌剂包括嗜水气单胞菌、状芽孢杆菌、粪短状杆菌、长赤细菌、葡萄氧化杆菌、嗜聚木糖真杆菌、氧化硫杆菌。
本实施例所述的在线水质监测设备包括温度传感器、ORP测量仪、pH监测仪和氨氮含量检测器，出水口7通过出水管法兰13连接出水管，出水管上设置有电磁阀和电磁流量计10；在线水质监测设备、电磁阀和电磁流量计10的数据信号先传输至电控室的监控设备，再经过信号转换后通过信号发射器回传至电脑终端或移动设备终端，实现终端对污水处理情况的实时监控。
本实施例的污水处理设备可以用于河道污水、城镇生活污水、农村生活污水、工厂废水、热电厂废水或矿厂废水的排污口污水处理，使用时根据实际排污口的情况，安装好污水处理设备，使得排污管的出水口正好与污水处理设备顶部的入水口齐平，将排污管的排污口直接或者通过管道连接本发明的的污水处理设备的进水口，污水通过自身重力的作用经过污水处理设备的各层水处理模块处理后，从污水处理设备底部的排污口排出。
在另一个实施例中，排污口位置较低，可以设置污水泵，将污水抽至污水处理设备顶部进水口，然后污水再往下流进行处理。
该装置正常运行时工作原理如下：废水从排污口流出后进入自控布水器，其中自控布水器为漏斗状，且弧面内均匀布置布水孔，污水从排污口流出冲击自控布水器后由于惯性，沿着漏斗状弧面进行逆时针旋转形成涡流向下流动，水量较小时，污水在旋转过程中从均匀分布的布水孔中分散流出，为下一步工序均匀布水，水量较大时，过量的污水将从中间圆柱形通道流入下一程序，其中自控布水器中央的圆柱形通道管壁上也均匀分布了布水孔，当过量的水进入通道后会通过管壁像四周均匀发散流出。
流入厌氧生物滤床中的污水在此进行厌氧反应大幅减少污水中有机物含量约COD、BOD580％左右，并通过反硝化作用进行脱氮，同时厌氧生物滤床兼具生物过滤的作用，可截留水体中的微小悬浮物，使出水澄清，经过厌氧生物滤床处理后的水体滴滤进入曝气室，通过纳米曝气机继续向水体中进行机械充氧，提高水体溶解氧，为下一步的好氧反应提供充足条件，经过曝气充氧的水体进入塔底层的好氧生物填料中继续进行好氧生物反应进行除磷，并通过隔板下的稳流槽进入在线水质检测室，稳定的水流能让水质监测数据更加准确，在线水质监测室内探头将分析数据传回至电控室，通过电控室将信号回传至电脑或移动终端，进行实施监测。从在线水质检测室流出后经过电磁流量计排入河道，作为清洁补水对河道进行水体循环。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于排污口的污水处理设备，该水处理设备为塔型水处理设备，包括塔顶层(1)、水处理模块层(2)和塔底层(3)，其中塔顶层(1)包括位于顶部的电控室(4)、以及电控室(4)下方并与之隔离的进水室(5)，塔顶层(1)和塔底层(3)之间设置至少两层可更换的水处理模块层(2)，其特征在于：各个水处理模块层(2)进出口尺寸一致，彼此之间采用法兰(6)密封连接；最上层的水处理模块层和塔顶层(1)之间通过锁扣或法兰密封连接，最底层的水处理模块层与塔底层(3)之间通过法兰密封连接，塔顶层(1)一侧设置进水口(8)，塔底层(3)一侧设置设置有1-2个出水口(7)；排污口污水从水处理设备顶部的进水口(8)进入，利用水流的重力为动力，经过塔体的多个水处理模块层进行多重处理，处理完的污水从底层的一侧出水口(7)排出，在底层水处理模块层的出水口(7)附近设置有在线水质监测设备。
2.根据权利要求1所述的污水处理设备，其特征在于：水处理模块层(2)选自以下功能层的至少2种：填料吸附层、好氧生物滤床层、厌氧生物滤床层、化学反应处理层、臭氧发生层和曝气反应层；优选的，水处理模块层有2层，从上到下依次是厌氧生物滤床层(201)和曝气反应层(202)。
3.根据权利要求1所述的污水处理设备，其特征在于：电控室内设置有电源、信号发射器、一侧壁面设置有风机、一侧壁面上设控制面板和显示屏幕，所述电源采用外接电源或者采用太阳能联合蓄电池供电。
4.根据权利要求3所述的污水处理设备，其特征在于：电控室采用太阳能供电，电控室(4)顶部外侧设置有光感太阳能电池板(11)、光感太阳能电池板(11)安装在电控室(4)顶部的自动调节支架(12)上，光感太阳能板上安装有光感探头(13)，能根据光照方向时刻调整太阳能板朝向，电控室(4)内部设置有蓄电池用于存储太阳能电池板产生的电能，为电控系统和其他电控部件供电。
5.根据权利要求1所述的污水处理设备，其特征在于：进水室(5)内设置有自控布水器(9)，进水室(5)的进水口(8)为偏心进水口，进水口(8)轴线不通过进水室(5)的中心，使得进水水流在进水室(5)能够形成旋流；优选自控布水器(9)为圆形或方形漏斗状，漏斗周壁上均匀设置有布水孔(901)；漏斗中心设置有伸至下一层的布水管(902)，布水管(902)壁面均匀设置有布水孔。
6.根据权利要求2所述的污水处理设备，其特征在于：厌氧生物滤床层(201)由箱体(2011)和内部的厌氧生物填料组成，自控布水器(9)的布水管(902)下伸至厌氧生物滤床层(201)中央，进水室污水通过自控布水器(9)周壁及布水管(902)的布水孔均匀布水后，污水在该层内进行厌氧生物处理降低有机物含量，同时通过反硝化反应进行脱氮；厌氧生物滤床层(201)底部在对应布水管(902)两侧的区域均匀设置有过滤孔(2012)，处理完的水体通过过滤孔(2012)进入下一层。
7.根据权利要求2所述的污水处理设备，其特征在于：曝气反应层(202)由曝气反应箱体(2021)、曝气设备和溢流槽(2022)组成，溢流槽(2022)位于曝气反应箱体(2021)中部设置将箱体分隔为两个独立子箱体，溢流槽(2022)对应的上层水处理模块层的底部位置不设过滤孔，溢流槽(2022)由两个贯穿曝气反应箱体(2021)的隔板(2023)构成，两个隔板(2023)上部均匀设置有溢流孔(2024)，溢流槽溢流槽(2022)底部连通下层水处理模块层；溢流槽两侧的箱体底部设置曝气装置，使箱体内的水体经过充分充氧后通过溢流槽进入下层处理；曝气反应层(202)内可选的设置生物填料或吸附填料。
8.根据权利要求1-7任一项所述的污水处理设备，其特征在于：塔底层(3)由塔底层箱体(301)、稳流槽(303)和在线水质检测设备(305)组成，稳流槽(303)位于设置有出水口(7)一侧，稳流槽(303)与箱体其他区域通过稳流槽隔板(302)隔开，稳流槽隔板(302)另一侧可选的设置生物填料或者吸附填料或沉降栅板，稳流槽隔板(302)底部开设有多层通孔(304)，经过稳流槽隔板(302)另一侧处理后的水体通过通孔(304)进入稳流槽(303)，在稳流槽内聚集后通过出水口(7)排出，稳流槽(303)内靠近出水口(7)的位置设有在线水质检测设备(305)。
9.根据权利要求8所述的污水处理设备，其特征在于：在线水质监测设备包括温度传感器、ORP测量仪、pH和/或氨氮含量检测器，出水口(7)通过出水管法兰(13)连接出水管，出水管上设置有电磁阀和电磁流量计(10)；在线水质监测设备、电磁阀和电磁流量计(10)的数据信号先传输至电控室，再通过信号发射器回传至电脑终端或移动设备终端，实现终端对污水处理情况的实时监控。
10.一种排污口污水处理方法，其特征在于：将排污管的排污口直接或者通过管道连接根据权利要求1-9任意一项所述的污水处理设备的进水口，污水通过自身重力的作用经过污水处理设备的各层水处理模块处理后，从污水处理设备底部的排污口(7)排出，污水处理设备的水处理模块层的数量、种类和顺序根据在线水质检测设备的检测数据进行调整；优选的，将所述的污水处理设备用于河道污水、城镇生活污水、农村生活污水、工厂废水、热电厂废水或矿厂废水的排污口污水处理。
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