CN110510733A - 一种湿地生态净化罐及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种湿地生态净化罐及其工作方法，包括外筒、内筒、曝气池，上述部件依次套接在一起；所述曝气池用于兼氧曝气；其中内筒与曝气池之间设置曝气主管、污水进水管，所述污水进水管和曝气主管的末端插入曝气池的底部，曝气主管用于传输气体，与曝气主管连接的TPU微孔曝气管形成纳米微气泡，所述曝气池内填设填料一，填料一对污水进行初步处理；所述外筒上设置锯齿形溢流堰，初步处理的水从曝气池顶部依次流经间距二、间距一后能够从锯齿形溢流堰流出。本发明可以针对单户及连户等分散式污水点源进行污水处理，无需投入大量资金建设管网，施工周期短、节省投资。

Description

一种湿地生态净化罐及其工作方法

技术领域

本发明涉及生活污水的处理，特别是涉及一种湿地生态净化罐及其工作方法。

背景技术

农村生活污水处理系统投资包括污水管网和污水处理系统(污水站)的建设，其中管网建设投资一般占整个污水处理工程的70％以上，费用高昂；而北京农村多处山区，地质结构复杂，部分村庄的存在排污排水困难等问题，管道埋设会碰到山石的影响,从而影响工程建设的质量和进度,增加建设投资。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简单、免维护、微动力、出水稳定的湿地生态净化罐。实现上述目的的技术方案如下：

一种湿地生态净化罐，包括外筒、内筒，所述内筒同轴套设在外筒内，并且外筒与内筒之间间隔有距离，形成间距一；

所述内筒中心设置曝气池，所述曝气池与内筒之间也间隔有距离，形成间距二，所述曝气池用于兼氧曝气；其中，所述间距二内设置曝气主管、污水进水管，所述污水进水管的末端插入曝气池的底部，所述污水能够从污水进水管流经间距二、流入曝气池内；所述曝气主管连接曝气设备，同时曝气主管沿着曝气池的池壁插入曝气池的底部，同时曝气池底部布置TPU微孔曝气管，TPU微孔曝气管与曝气主管连通；所述曝气主管内通入空气，经过TPU微孔曝气管后形成纳米微气泡，所述纳米微气泡能够搅动流入曝气池内的污水，同时为曝气池内的微生物充氧；

其中，所述曝气池内填设填料一，填料一对污水进行初步净化，得到初次净化水；同时所述填料一能够为微生物生长提供栖息环境；

其中，所述外筒上设置锯齿形溢流堰，初次净化的水从曝气池顶部依次流经间距二、间距一后能够从锯齿形溢流堰口流出。

优选的，其中，所述内筒和曝气池的下部设置回泥孔，所述少量纳米微气泡能够通过回泥孔进入间距一内；

同时所述间距一内、在内筒的侧壁上设置气体导流板，所述气体导流板与内筒接触处、在内筒上开设导气孔；从回泥孔出来的纳米微气泡通过气体导流板的引流能够从导气孔内进入间距二内；同时所述气体导流板自由端与外筒内壁之间具有间隙；进入间距二的、经过初次净化后的水通过间隙上溢能够进入间距一内，从而气体导流板又形成气液分离板。

优选的，内筒侧壁与底面之间还设置倾斜的下板，所述下板形成固体导流板，污水中的沉降污泥通过下板滑落至内筒底部。

优选的，所述导气孔位于内筒的中部或者内筒的中部以上位置。

优选的，所述曝气池的上方设置生态浮岛，所述生态浮岛上用于种植水生植物，所述水生植物用于净化初次净化后的水，形成二次净化水；

和/或所述间距一的顶部设置填料二，填料二用于对二次净化水进行三次净化，形成三次净化水；所述填料二上用于种植水生植物，所述水生植物对三次净化水进行净化，形成四次净化水；

和/或所述填料二为特殊多孔强吸附组合填料，所述特殊多孔强吸附组合填料为植物的根系提供附着点，并为微生物提供栖息环境；和/或所述填料一为高分子聚合填料。

优选的，所述气体导流板为一斜板，所述斜板与垂面之间的夹角为锐角夹角；

和/或下板与水平面之间的夹角为钝角夹角。

优选的，所述曝气池的下部设置有隔板，所述隔板与曝气池的底部之间间隔有距离，形成间距三，所述污水进水管、曝气主管、TPU微孔曝气管插入在间距三的空间内，所述填料一放置在隔板上。

优选的，所述外筒的边缘向外延伸出一卡边，所述卡边的端面上设置水槽，所述水槽底部或者侧壁上安装有净化水出水接口。

优选的，所述曝气设备为小型风机。

优选的，所述水槽边缘为锯齿形溢流堰。

由于TPU微孔曝气管中以纳米微气泡形式不断放出，微小的气泡在上升过程中不断合并，逐渐形成较大的气泡(较大气泡是相比于TPU微孔曝气管曝出的小气泡而言)，在兼氧反应区上部由于气泡的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的区域，污泥和水流经间距二B后一起进入三相分离器(间距一)内，纳米微气泡碰到三相分离器下部的反射板(气体导流板11)时，折向反射板的内侧四周，然后穿过导气孔进入内筒内，如此重复、循环往复使用纳米微气泡。

纳米微气泡会将污水中的污泥充分搅动后形成固液混合液，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区(间距一的底部)，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降，沉淀至外筒底部的污泥通过回泥孔滑回污泥沉降区(间距二的底部)，沉降区的污泥由于纳米微气泡的带动又重新回到兼氧反应区。处理之后的水再经过填料二上附着的微生物及植物根系的净化，从锯齿形溢流堰流出，流进集水槽，再从集水管流出。

本发明可以针对单户及连户等分散式污水点源进行污水处理，无需投入大量资金建设管网，施工周期短、节省投资。尤其针对农村生活污水点源污染体量较小、专业运营维护匮乏的实际情况，可以有效解决生活污水直排问题，实现资源回收利用。

具有出水水质优良、抗冲击、操作简单、免维护等特点，适用于偏远地方农村的生活污水处理。

附图说明

图1为本发明剖视图；

图2为本发明剖视图；

图3为本发明俯视图；

图4为污水、纳米微气泡的走势图；

图5为本发明半剖视图；

图6为本发明的后视图；

图7为本发明的示意图；

附图序号说明：外筒1、内筒2、间距一A、曝气池3、间距二B、曝气主管4、TPU微孔曝气管4-1、污水进水管5、填料一、隔板7、间距三C、净化水出水接口8、生态浮岛9、水生植物10、气体导流板11、下板12、填料二13、水槽14、电控设备15、回泥孔16、导气孔17、承托板18、排空管19；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细的说明：

图中，湿地生态净化罐包括外筒1、内筒2，所述内筒2同轴套设在外筒1内，并且外筒1与内筒2之间间隔有距离，形成间距一A，所述间距一A的结构形成三相分离器，可以进行水、污泥、气体的分流；

所述内筒2中心设置曝气池3，所述曝气池3与内筒2之间也间隔有距离，形成间距二B，所述曝气池3用于兼氧曝气；其中，所述间距二B内设置曝气主管4、污水进水管5，所述污水进水管5的一端与污水连通，同时污水进水管的另一端，即末端插入曝气池3的底部，所述污水通过污水进水管5流经间距二B、进入曝气池3内；所述曝气主管4沿着曝气池3的池壁插入曝气池3的底部，优选，曝气主管4与TPU微孔曝气管4-1连通，所述TPU微孔曝气管位于曝气池3的底部；所述曝气主管4内通入空气，通过TPU微孔曝气管4-1形成纳米微气泡，所述纳米微气泡通过TPU微孔曝气管4-1溢出，能够搅动流入曝气池3内的污水，使污水内的大块杂质形成小块状，进行泥水的充分混合反应，同时为曝气池3内的微生物提供氧气，TPU微孔曝气管4-1产生的纳米微气泡数量多、速度快；曝气主管4与曝气设备连接，曝气设备是产生纳米微气泡的动力源，曝气设备通过曝气主管4将纳米微气泡送入曝气池3内，所述曝气设备采用现有的技术即可。

其中，所述曝气池3内填设填料一6，填料一6对污水进行初步净化，得到初次净化水；同时所述填料一6为微生物生长提供栖息环境、给污水处理提供生物膜载体；优选填料一6为高分子聚合填料，同时高分子聚合填料为球形填料，球形填料之间会有空隙，能够很好的实现净化。当曝气主管4爆出纳米微气泡后，纳米微气泡冲击进入曝气池3的污水，将污水中的大块杂质冲击细碎，污水经过填料一6的时候，填料一6净化污水中的杂质，完成初次净化。

由于填料一比表面积巨大，因此能够为微生物的生长提供栖息环境，同时所述填料一表面形成的致密生物膜能够净化污水。

优选所述曝气池3的下部设置有隔板7，所述隔板7与曝气池3的底部之间间隔有距离，形成间距三C，所述污水进水管5的末端、TPU微孔曝气管4-1插入在间距三C的空间内，所述填料一6放置在隔板7上，起到承托填料一6的目的，方便更换填料一6，间距三C的设置为污水的流动和微纳米气泡的流动提供充足的空间。

其中，外筒1上设置净化水出水接口8，如果没有后续的净化，初次净化的水能够从净化水出水接口8流出，如果有后续的净化和过滤，那么完全净化好的水也是从净化水出水接口8流出。当然也可以直接设置锯齿形溢流堰，锯齿形溢流堰设置在间距一A的开口边缘，间距一A内的净水直接从锯齿形溢流堰流出，净水的流出后续还会描述。本发明中所述净化水出水接口和锯齿形溢流堰可以同时设置，也可以单独设置。

更加优选的是曝气池3的上方设置生态浮岛9，所述生态浮岛9上用于种植水生植物10，所述水生植物10用于净化初次净化后的水，形成二次净化水；二次净化水经过生态浮岛9后流入间距二B内；水生植物10选取根系发达的品种，通过根系对水进行净化，同时还具有绿化的作用。生态浮岛9、水生植物10等形成生态净化区。

其中，所述内筒2和曝气池3的下部设置回泥孔16，TPU微孔曝气管4-1出来的纳米微气泡会有少量的部分通过回泥孔16进入间距一A内，因此通过设置回泥孔16，将间距一A内的污泥回流进入间距二B的底部；优选回泥孔16设置在内筒2和曝气池3的底部边缘；

同时所述间距一A内、在内筒2的侧壁上设置气体导流板11，所述气体导流板11与内筒1接触处、在内筒上开设导气孔17；从回泥孔16出来的少量纳米微气泡通过气体导流板11的引流能够从导气孔17进入内筒2内(即间距二B内)，纳米微气泡会再次冲击间距二B内的二次净化水，使二次净化水产生流动，导气孔17的设置可以充分利用纳米微气泡，不必再单独设置曝气主管4，进入间距二B内的纳米微气泡与间距二B的水流方向正好相反，因此纳米微气泡对水流的冲击很有效果；导气孔17的位置高于回泥孔16的位置，方便纳米微气泡为间距二B内的水流提供冲击动力，优选导气孔位置位于内筒2的中部或者内筒2的中部以上位置。

尤其是，气体导流板11使得兼氧反应区(即曝气池)产生的纳米微气泡再次回到兼氧反应区中部位置，避免影响固体颗粒物的沉降。

同时所述气体导流板11自由端与外筒1内壁之间具有间隙，所述初步净化后的水或者二次净化水在间距二B内通过间隙上溢进入间距一A内，从而气体导流板11又形成气液分离板，将水导流进入间距一A内。

气液分离板使得从兼氧反应区出来的污水上流至生态净化区，让植物的根系最大面积的与污水接触。

内筒2侧壁与底面之间还设置倾斜的下板12，所述下板12形成固体导流板，污水中的污泥通过下板12滑落至内筒2底部。优选所述下板12间隔的设置在回泥孔16的左右两侧，当污泥从回泥孔16进入间距二B的底部时，下板12同时起到导向的作用，将污泥导流至间距二B的底部。

气体导流板11和下板12形成内筒群。

优选所述气体导流板11为一斜板，所述斜板与垂面之间的夹角为锐角夹角，所述夹角的范围在70-20度之间。本发明通过一块气体导流板11就完成了气体和液体的导流，简单、方便。

气体导流板11可以是直线型的直板结构，也可以是具有内凹弧面的弧形板，所述内凹的弧面朝向底面。弧形的板状结构可以更好的聚拢纳米微气泡，将纳米微气泡送入间距二B内。

当然，外筒1的下部也可以设置成与下板12大体平行的结构，如此，间距一A内的污泥可以更好的滑落。

在间距一A的顶部还设置填料二13，填料二13用于对二次净化水进行净化，形成三次净化水；为了承托填料二13，可以在间距一A内设置具有透水孔的承托板18，填料二13就放置在承托板18上。

具体的，二次净化水通过气体导流板11自由端与外筒1内壁之间的间隙上溢后经过间距一A、之后再经过填料二13，填料二13再一次对二次净化水进行净化，形成三次净化水，尤其是再在填料二13上种植水生植物10，通过水生植物10对三次净化水再一次净化，达到四次净化水的目的，经过四次净化之后，污水基本上就可以被处理成可以返回大自然的干净水源；

填料二13为特殊多孔强吸附组合填料，所述特殊多孔强吸附组合填料为植物的根系提供附着点，同时为微生物提供栖息环境；

优选外筒1的边缘向外延伸出一卡边，所述卡边的端面上设置水槽14，优选水槽14边缘为锯齿形溢流堰；

所述净化水出水接口8设置在水槽14的底部或者侧壁上。四次净化水上溢到水槽14后，通过水槽14底部或者侧壁上的净化水出水接口8流出，流出的净水回归大自然。如果水流过大，净水除了通过净化水出水接口8流出，还可以共同通过锯齿形溢流堰流出。

经过日积月累，本装置中沉降的污泥会越来越多，为了解决污泥越来越多的问题，可以在外筒1的下部设置排空管19，排空管19上安装阀门，需要清理的时候，将排空管19的阀门打开，之后使用清水灌注进入曝气池内，下流的水将本装置底部的污泥从排空管19排出去。

本发明中，所述曝气设备为小型风机(即体积相对较小的、可以安装在本装置上的风机)，小型风机形成电控设备15，所述小型风机可以直接设置在外筒1的外侧侧面上，现在小型的现有的曝气设备也有很多，将小型的曝气设备安装在外筒1上，本装置就可以直接使用，不再需要外接曝气设备，农村、家庭生活的排污使用很是方便；小型风机具体的电路连接关系使用现有技术即可，本发明不再赘述。

本发明的工作原理如下：

首先污水通过污水进水管5进入曝气池3的底部，TPU微孔曝气管产出纳米微气泡，污水经过填料一6，填料一6净化污水中大部分的杂质，完成初次处理，得到初次净化水；纳米微气泡融合在污水中，上升的纳米微气泡对污水产生冲击作用，将污水中大块的杂质冲击成小块，使填料一6充分净化污水中的杂质；同时少量纳米微气泡从回泥孔溢出，进入间距一A内，间距一A内的气体导流板11将纳米微气泡经导气孔进入间距二B内；同时初次处理的水经过生态浮岛9和生态浮岛9上的水生植物10完成二次净化，二次净化后的水从曝气池3的顶部进入间距二B内，间距二B的二次净化水和从导气孔出来的纳米微气泡再一次相遇冲击，再次进行泥水的充分混合反应，最后二次净化水从气体导流板11与外筒1内壁之间的间隙进入间距一A；如果间距一内有杂质，杂质会沉入间距一A底部，如果间距一A底部淤过多，污泥会从回泥孔滑落至曝气池3底部。最后间距一A内的净化水再次经过填料二完成三次净化，最后经过水生植物10再一次净化，四次净化后的净化水溢出进入水槽14，最后从净化水出水接口8和/或锯齿形溢流堰排出，排出的水可以进行灌溉、洗漱。

上述水流经过一次次循环，处理一次又一次的污水，最终净化成可以直接使用的净水，不仅环保，而且节约水源。

使用的时候，将污水进水管5插入污水内，启动电控设备，电控设备控制污水进水管5的进水和曝气主管的曝气。

本发明可放置在地上、半地埋或者地埋式皆可，需要注意的是，如果本装置是放置在地面上的，就需要另外配置水泵或者提升泵为污水进入曝气池提供动力，污水进水管5与水泵或者提升泵的出水口连通；如果本装置是半地埋或地埋，直接利用地势差使污水流入污水进水管5即可。本发明的装置尺寸可以根据需要进行制作，图7所示为本发明优选的尺寸设置。

本发明的优点还在于：

(1)水质优良：抗冲击负荷强、净水处理效果好、出水稳定。

(2)高度集成：复合罐体设计、水力流态好、不堵塞。

(3)操作方便：动力设备少、控制及操作简单、免维护。

(4)经济性好：运行能耗低、无需管网建设、就地处理就地排放。

以上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)

1.一种湿地生态净化罐，其特征在于：包括外筒、内筒，所述内筒同轴套设在外筒内，并且外筒与内筒之间间隔有距离，形成间距一；

所述内筒中心设置曝气池，所述曝气池与内筒之间也间隔有距离，形成间距二，所述曝气池用于兼氧曝气；其中，所述间距二内设置曝气主管、污水进水管，所述污水进水管的末端插入曝气池的底部，所述污水能够从污水进水管流经间距二、流入曝气池内；所述曝气主管连接曝气设备，同时曝气主管沿着曝气池的池壁插入曝气池的底部，同时曝气池底部布置TPU微孔曝气管，TPU微孔曝气管与曝气主管连通；所述曝气主管内通入空气，经过TPU微孔曝气管后形成纳米微气泡，所述纳米微气泡能够搅动流入曝气池内的污水，同时为曝气池内的微生物充氧；

其中，所述曝气池内填设填料一，填料一对污水进行初步净化，得到初次净化水；同时所述填料一能够为微生物生长提供栖息环境；

其中，所述外筒上设置锯齿形溢流堰，初次净化的水从曝气池顶部依次流经间距二、间距一后能够从锯齿形溢流堰口流出。

2.根据权利要求1所述的湿地生态净化罐：其特征在于：其中，所述内筒和曝气池的下部设置回泥孔，所述少量纳米微气泡通过回泥孔进入间距一内，同时所述回泥孔还用于污泥的回流；所述纳米微气泡能够把通过回泥孔回流的沉降污泥带入兼氧反应区的中上部，进行泥水的充分混合反应；

同时所述间距一内、在内筒的侧壁上设置气体导流板，所述气体导流板与内筒接触处下部、在内筒上开设导气孔；从回泥孔出来的纳米微气泡通过气体导流板的引流能够从导气孔内进入间距二内；同时所述气体导流板自由端与外筒内壁之间具有间隙；进入间距二的、经过初次净化后的水通过间隙上溢能够进入间距一内，从而气体导流板又形成气液分离板。

3.根据权利要求2所述的湿地生态净化罐：其特征在于：内筒侧壁与底面之间还设置倾斜的下板，所述下板形成固体导流板，污水中的沉降污泥通过下板滑落至内筒底部；

和/或所述导气孔位于内筒的中部或者内筒的中部以上位置。

4.根据权利要求3所述的湿地生态净化罐：其特征在于：所述曝气池的上方设置生态浮岛，所述生态浮岛上用于种植水生植物，所述水生植物用于净化初次净化的水，形成二次净化水；

和/或所述间距一的顶部设置填料二，填料二用于对二次净化水进行三次净化，形成三次净化水；所述填料二上用于种植水生植物，所述水生植物对三次净化水进行净化，形成四次净化水；

和/或所述填料二为特殊多孔强吸附组合填料，所述特殊多孔强吸附组合填料为植物的根系提供附着点，并为微生物提供栖息环境；和/或所述填料一为高分子聚合填料。

5.根据权利要求4所述的湿地生态净化罐，其特征在于：所述气体导流板为一斜板，所述斜板与垂面之间的夹角为锐角夹角；

和/或下板与水平面之间的夹角为钝角夹角。

6.根据权利要求1所述的湿地生态净化罐，其特征在于：所述曝气池的下部设置有隔板，所述隔板与曝气池的底部之间间隔有距离，形成间距三，所述污水进水管、曝气主管、TPU微孔曝气管插入在间距三的空间内，所述填料一放置在隔板上。

7.根据权利要求1所述的湿地生态净化罐，其特征在于：所述外筒的边缘向外延伸出一卡边，所述卡边的端面上设置水槽，所述水槽底部或者侧壁上安装有净化水出水接口。

8.根据权利要求7所述的湿地生态净化罐，其特征在于：所述曝气设备为小型风机；和/或所述水槽边缘为锯齿形溢流堰。

9.湿地生态净化罐的工作方法，其特征在于：

首先将污水引到间距二和曝气池内，打开曝气设备，TPU微孔曝气管放出纳米微气泡；

纳米微气泡上升，在上升过程中不断合并，逐渐形成较大的气泡，所述纳米微气泡搅动污水，使泥水充分混合均匀；

污水通过填料一进行初步净化，之后通过填料一上种植的水生植物进行二次净化，得到二次净化水；二次净化水流经间距二后进入间距一内，同时曝气池内少量的纳米微气泡通过回泥孔进入间距二内，进入间距二内的纳米微气泡碰到气体导流板，所述气体导流板通过导气孔将纳米微气泡导流进入间距二内，达到循环往复使用纳米微气泡的目的；

同时进入间距一内的二次净化水从气体导流板与外筒内壁之间的间隙流入，二次净化水中的污泥沉入间距一的底部，当间距一底部的污泥沉淀过多时，所述污泥通过回泥孔进入间距二的底部，所述纳米微气泡能够把通过回泥孔回流的沉降污泥带入兼氧反应区的中上部，进行泥水的充分混合反应；

之后所述二次净化水通过间距一内的填料二进行三次净化，最后从水槽和/或净化水出水接口流出。

10.根据权利要求9所述的湿地生态净化罐的工作方法，其特征在于：

所述二次净化水流经间距一时，通过填料二进行四次净化。