CN110482783B - 一种浮动式雨污水处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种浮动式雨污水处理装置，该装置设置于溢流井中，所述雨污水处理装置包括阳极外筒和阴极内筒，阳极外筒外套设有浮体材料层，浮体材料层上开有多个进水口，阴极内筒内放置有MBR膜生物反应器，阳极外筒和阴极内筒分别通过电线与溢流井外的太阳能电池板连接，MBR膜生物反应器的出水口通过排水管道与溢流井的排水口连接，其中，阳极外筒为铁丝网编织而成的网状简体，铁丝网简体上包覆有活性炭层，阴极内筒为铁镍合金编织而成的网状简体；还包括设置于溢流井外的PLC控制器、设置于溢流井内的水位传感器以及设置于雨污水处理装置侧壁上的重力传感器，重力传感器、水位传感器和太阳能电池板分别通过电缆与PLC控制器连接。

Description

一种浮动式雨污水处理装置
技术领域
本发明涉及一种浮动式雨污水处理装置，属于污废水处理技术领域。
背景技术
目前，我国城市河流水质恶化严重。许多城市采用合流制或半分流制排水，由于雨污没有分开、管道错接或初期雨水截留不够，旱天时有生活污水排入雨水管道，未经处理直接排入河流，雨天暴雨初期大量雨水裹挟路面冲刷的污染物质未经处理直接排入河流，对城市河道造成严重危害。
然而现有的雨污分流井大多都有雨污分流不彻底的特点，而对已经投入使用的大量市政管道进行大规模雨污分流改造是非常困难的。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种浮动式雨污水处理装置，该雨污水处理装置位于雨水管末端溢流井中，在溢流井内设置本发明的雨污水处理装置不仅能去除掉生活污水和初雨中的COD、氮、磷等污染物，更对污水中的油污和表面活性剂有显著去除效果，从而降低初雨和城市生活污水直接排入河道而造成的河道污染问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段如下：
一种浮动式雨污水处理装置，该雨污水处理装置设置于溢流井中，所述雨污水处理装置包括阳极外筒和阴极内筒，阳极外筒外套设有浮体材料层，浮体材料层上开有多个进水口，阴极内筒内放置有MBR膜生物反应器，阳极外筒和阴极内筒分别通过电线与溢流井外的太阳能电池板连接，MBR膜生物反应器的出水口通过排水管道与溢流井的排水口连接，其中，阳极外筒为铁丝网编织而成的网状简体，铁丝网简体上包覆有活性炭层，阴极内筒为铁镍合金编织而成的网状简体；还包括设置于溢流井外的PLC控制器、设置于溢流井内的水位传感器以及设置于雨污水处理装置上的重力传感器，重力传感器、水位传感器和太阳能电池板分别通过电缆与PLC控制器连接。
其中，排水管道为可伸缩管道，可伸缩管道上设有水泵，水泵通过电缆与PLC控制器连接。
其中，在阳极外筒和阴极内筒之间以及阴极内筒和MBR膜生物反应器之间设有多根人工水草，所述人工水草以铁丝为草梗，以碳纤维为草丝，通过碳纤维草丝扎结在铁丝草梗上而制成。
其中，阳极外筒还包括锥型底座，锥型底座与阳极外筒简体通过卡扣固定连接。
其中，阳极外筒采用绝缘有机骨架与阴极内筒相连，阴极内筒采用绝缘有机骨架与MBR膜生物反应器相连。
其中，MBR膜生物反应器由多条沿纵向排布的圆柱形膜材料围合而成。
有益效果：本发明浮动式雨污水处理装置设置于溢流井中，能够对暴雨时期市政排水口的初期雨水和旱天错接生活污水进行净化处理，并将净化后的水通过该溢流井排水口排入与其连接的河道中，有效降低了初期雨水和旱天错接生活污水对河道的污染。
附图说明
图1为本发明浮动式雨污水处理装置设置在溢流井中的结构示意图；
图2为本发明浮动式雨污水处理装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做进一步说明，但是本发明所要求保护的范围并不局限于此。
如图1～2所示，本发明浮动式雨污水处理装置，设置于溢流井1中，该雨污水处理装置2包括阳极外筒11和阴极内筒12，阳极外筒11外套设有浮体材料层10，浮体材料层10上开有多个进水口19用于进水，待处理的雨污水通过进水口19进入雨污水处理装置2中进行处理；阴极内筒12内放置有MBR膜生物反应器15，阴极内筒12外侧采用绝缘有机骨架22与阳极外筒11相连，阴极内筒12内侧采用绝缘有机骨架23与MBR膜生物反应器15相连，MBR膜生物反应器15由多条沿纵向排布的圆柱形膜材料围合而成，形成一束纵向延伸的MBR膜生物反应器15，MBR膜生物反应器15的出水口设置在其顶部，MBR膜生物反应器15通过排水管道7与水泵6连接；污水由浮体材料层10的进水口19进入雨污水处理装置2，经过阴阳极的电解生物反应后由阴极内筒12侧壁以及阴极内筒12上下端开口进入阴极内筒12内部，经过MBR膜生物反应器15纵向膜过滤后，从MBR膜生物反应器15顶部通过水泵6抽出雨污水处理装置2；阳极外筒11和阴极内筒12分别通过电线4与溢流井1外的太阳能电池板5连接，太阳能电池板5在晴天积蓄太阳能，转化成电能储存，在来水流量大时收到信号后释电使电解池进行电解，从而将电能转换为化学能，实现能量的合理利用；MBR膜生物反应器15的出水口通过排水管道7与溢流井1的排水口9连接，其中，阳极外筒11为铁丝网编织而成的简体，铁丝网简体上包覆有活性炭层，在通电作为电解池阳极的基础上，形成铁碳微电解环境，在雨天通电及晴天不通电的情况下，均可以与微生物协同作用，加速微生物降解水体中的污染物；阴极内筒12为采用铁镍合金制成的丝编织而成的网状简体；阳极外筒11、阴极内筒12以及MBR膜生物反应器15分别通过绝缘材料相对固定；其中，阴极内筒12用多根可拆卸绝缘有机骨架22与阳极外筒11相连，阴极内筒12由多根可拆卸绝缘有机骨架23与MBR膜生物反应器15相连，MBR膜生物反应器15由多组纵向圆柱形膜材料组成纵向反应器，MBR膜生物反应器15可拆卸下来进行再生、反冲；本发明浮动式雨污水处理装置2还包括设置于溢流井1外的PLC控制器17以及设置于溢流井1内的水位传感器3，水位传感器3和太阳能电池板5分别通过电缆与PLC控制器17连接，同时PLC控制器17通过无线通讯模块与控制终端连接。
其中，排水管道7为可伸缩管道，可伸缩管道7上设有水泵6，在浮动式雨污水处理装置2的电解池被激活进行电解的同时，水泵6也开始工作，通过可伸缩管道7将处理后的初雨快速抽出，排入河道。
在阳极外筒11和阴极内筒12之间以及阴极内筒12和MBR膜生物反应器15之间设有多根人工水草21，人工水草21由铁丝草梗18以及碳纤维草丝16组成，碳纤维草丝16扎结在铁丝草梗18上。铁丝草梗18固定在铁丝网编织的简体上。
本发明浮动式雨污水处理装置2的阳极外筒11为电解反应的阳极材料，电解反应中释放气体，复氧、搅拌进水的同时释放大量电子，促进水体中同时进行的生化反应和生物微电解反应，阳极外筒11呈网状结构，利于微生物挂膜，形成MEC和生物膜共同反应的协同过程。阳极外筒11还包括锥型底座13，锥型底座13与阳极外筒简体通过卡扣14可拆卸连接，用于引导进水水流、积泥、除泥以及在水位过低时引起雨污水处理装置2倾斜。
阴极内筒12为上下开口的筒状结构，作为阴极主要发生析氢反应，由于金属之间的协同电子效应，镍合金在催化产氢方面性能优良，电解反应发生时，水中重金属离子在阴极得电子并析出，一方面可以去除初雨冲刷道路时裹挟的大量重金属污染物，同时析出的金属在阴极形成不均匀表面，有电化学活性的微生物将易于挂膜生长，不需要再外加化学催化剂即可达到高效的污水处理效率。同时，初雨中的Fe3+在阴极无法析出，会产生高活性Fe2+，Fe2+既参与溶液中的电解反应，同时Fe2+又可以絮凝沉淀(水解生成铁的络合物，可有效吸附水中的胶体、悬浮物)，为雨污水处理装置2中的生物处理提供预处理；MBR膜生物反应器15利用阴极内筒12内为微缺氧环境，可有效除磷，同时借助MBR膜生物反应器15的物理过滤，滤除出水中的絮凝体和脱落的生物膜。
每一束人工水草21以铁丝18为草梗，碳纤维草丝16扎结在铁丝草梗16上而构成。人工水草21以铁丝18为阳极材料、碳纤维16为阴极材料构成原电池，污水可以充分接触两种材料并发生电化学反应，在电解质溶液中铁丝不断发生电化学腐蚀，电极反应生成高活性Fe2+和电子(电解反应为微生物处理提供电子，从而加速微生物对污染物的降解)，同时人工水草21的复杂结构利于微生物挂膜生长，进而协同提高微生物处理污水的效率。
装置启动运行，以25V电压进行电解反应，将生活污水排入溢流井中，监测该生活污水的进出水水质，测样结果如下：
Figure BDA0002159852730000041
根据上表可知，本发明浮动式雨污水处理装置对生活污水中的表面活性剂去除率接近95％，对油脂去除率可超过90％。
装置启动运行，以25V电压进行电解反应，阴阳极之间产生电势差，形成电场，水中的阴离子表面活性剂受电场作用向阳极运动，途径人工水草21，在微生物作用下去除部分(电解反应能够为微生物处理提供电子，从而加速微生物对污染物的降解)，并在阳极富集后受重力沉降，逐渐形成污泥类物质，聚集在装置底部锥形槽中，从而实现水体中表面活性剂的去除。
人工水草21在电解质溶液中，因生物原电池作用，铁丝不断发生电化学腐蚀，电极反应生成高活性Fe2+和电子，电解反应在溶液中为微生物处理提供电子，提高污水的可生化性，从而使拥有双重电子来源的微生物将获得更佳的处理效果(电解反应能够为微生物处理提供电子，从而加速微生物对大分子油污的降解)；另一方面，高活性Fe2+水解生成铁的络合物，对水中油污等有机物起到重要凝聚、吸附、共沉淀的作用，同时阳极产氧气、阴极产氢气，微小气泡上浮过程中可产生气浮作用，将悬浮物带至水面形成浮渣层从而使水体中的污染物去除，实现高效除油。
分流制城市溢流井1设置在雨水管出水口，溢流井1入水口26处设有格栅25，雨天雨水、旱天生活污水均经过格栅25进入溢流井1，无来水时溢流井1内留存一定水深。本发明浮动式雨污水处理装置2漂浮在溢流井1中，暴雨时或生活污水来水时，排入溢流井1的初雨裹挟地面污染物，经过格栅25滤除大体积杂质后进入溢流井1，溢流井1内水位骤升，水位传感器3将溢流井1内水位信息传达给PLC控制器17(水位传感器3还可以设置在溢流井1的内侧壁上，且位于排水口9底部下方)，PLC控制器17驱动太阳能电池板5给雨污水处理装置2供电。当初雨排入15分钟后，高污染初雨处理完毕，雨污水处理装置2断电停止工作，溢流井1内雨水正常溢流。当旱天无来水时蒸发量太大，溢流井1中水深不够时，雨污水处理装置2触底，因其锥型的底部构造将使雨污水处理装置2发生大幅度倾斜，安装在雨污水处理装置2外筒壁上的重力传感器20感应到雨污水处理装置2发生倾斜，向PLC控制器17传导信号，PLC控制器17将溢流井1内缺水的情况向上位机发送警报，提示井内水量不足，需要进行补水。本发明雨污水处理装置2在旱天时不用通电，雨污水处理装置2在溢流井1的污水中浸泡依然可以维持微生物的生长活性，不用单独培养生物膜，同时又可以在暴雨时即刻启动反应净化污水，故可用于应急处理。
本发明装置为保证进入溢流井1的水先净化后再排出，不直接从溢流井1的排水口9排出，应选择与溢流井1相匹配的装置尺寸和水泵流量，确保初雨时水位低于排水口9底部，经处理的水由水泵6抽入排水管道7排出，后期关闭水泵6，溢流井1内水位上升，清洁雨水直接排水口9溢流出溢流井1。

Claims (4)

1.一种浮动式雨污水处理装置，其特征在于：该雨污水处理装置将电化学与微生物结合；该雨污水处理装置设置于溢流井中，所述雨污水处理装置包括阳极外筒和阴极内筒，阳极外筒外套设有浮体材料层，浮体材料层上开有多个进水口，阴极内筒内放置有MBR膜生物反应器，阳极外筒和阴极内筒分别通过电线与溢流井外的太阳能电池板连接，MBR膜生物反应器的出水口通过排水管道与溢流井的排水口连接，在阳极外筒和阴极内筒之间以及阴极内筒和MBR膜生物反应器之间设有多根人工水草；其中，阳极外筒为铁丝网编织而成的网状筒体，铁丝网筒体上包覆有活性炭层，阴极内筒为铁镍合金编织而成的网状筒体；所述人工水草以铁丝为草梗，以碳纤维为草丝，通过碳纤维草丝扎结在铁丝草梗上而制成；还包括设置于溢流井外的PLC控制器、设置于溢流井内的水位传感器以及设置于雨污水处理装置上的重力传感器，重力传感器、水位传感器和太阳能电池板分别通过电缆与PLC控制器连接；阳极外筒还包括锥型底座，锥型底座与阳极外筒筒体通过卡扣固定连接；
分流制城市溢流井设置在雨水管出水口，溢流井入水口处设有格栅，雨天雨水、旱天生活污水均经过格栅进入溢流井，无来水时溢流井内留存一定水深；装置漂浮在溢流井中，暴雨时或生活污水来水时，排入溢流井的初雨裹挟地面污染物，经过格栅滤除大体积杂质后进入溢流井，溢流井内水位骤升，水位传感器将溢流井内水位信息传达给PLC控制器，PLC控制器驱动太阳能电池板给雨污水处理装置供电；当初雨排入15分钟后，高污染初雨处理完毕，雨污水处理装置断电停止工作，溢流井内雨水正常溢流；当旱天无来水时蒸发量太大，溢流井中水深不够时，雨污水处理装置触底，因其锥型的底部构造将使雨污水处理装置发生大幅度倾斜，安装在雨污水处理装置外筒壁上的重力传感器感应到雨污水处理装置发生倾斜，向 PLC控制器传导信号，PLC控制器将溢流井内缺水的情况向上位机发送警报，提示井内水量不足，需要进行补水。
2.根据权利要求1所述的浮动式雨污水处理装置，其特征在于：排水管道为可伸缩管道，可伸缩管道上设有水泵，水泵通过电缆与PLC控制器连接。
3.根据权利要求1所述的浮动式雨污水处理装置，其特征在于：阳极外筒采用绝缘有机骨架与阴极内筒相连，阴极内筒采用绝缘有机骨架与MBR膜生物反应器相连。
4.根据权利要求1所述的浮动式雨污水处理装置，其特征在于：MBR膜生物反应器由多条沿纵向排布的圆柱形膜材料围合而成。
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