CN110759473A - 一种一体塔式污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体塔式污水处理装置，涉及污水处理技术领域，包括分离排放装置、好氧处理装置、缺氧处理装置、预分离器、水路系统和气路系统；分离排放装置包括上筒体和上分离器，好氧处理装置包括水路系统、气路系统、中筒和内筒，缺氧处理装置包括下筒，上筒体、中筒和下筒依次连接；内筒内设螺旋片，上分离器下部为锥形，预分离器包括下锥盘和上锥盘，下锥盘与下筒连接，上锥盘的锥面正对内筒设置；气路系统用于对好氧处理装置供气并驱动其内的水流循环流动；水路系统用于泵入待处理污水和泵入下层污水。该装置兼具缺氧和好氧处理功能，并能实现内循环脱氮处理，其处理效果好、停留时间短、处理效率高，占地面积小，投资和运行成本低。

Description

一种一体塔式污水处理装置

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种一体塔式污水处理装置。

背景技术

污水处理是为使污水达到排入某一水体的排放标准或再次使用的水质要求，对污水进行净化的过程，污水处理工艺和装置被广泛应用于市政、工业、建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域。目前，污水处理的方法一般分为物理法、化学法和生物法三种，其中生物法污水处理是利用微生物的新陈代谢功能，将污水中呈溶解或胶体状态的有机物分解氧化为稳定的无机物质，使污水得到净化，常用的有活性污泥法和生物膜法等，相对于物理法或化学法的污水处理工艺，其处理效果好，效率高且投资和运行成本低。

在利用生物法进行污水处理时，根据微生物种类不同，又分为厌氧生物处理、缺氧生物处理和好氧生物处理。针对不同行业的污水，为达到排放标准，需要采用不同的生物法污水处理工艺，而对于大部分行业的污水处理，通常需要缺氧处理和好氧处理方式相结合才能达到所要求的去除COD和TN的污水处理效果。而目前，大部分污水处理反应装置往往采用独立的缺氧或好氧形式，二者采用串联结构，不仅构筑物多，管路复杂，而且占地面积大，运行成本高，操作管理复杂，常常容易导致其出水不能达到排放标准。而在串联使用时，若水平布置，将增加污水处理系统的占地面积，进一步增加了污水处理的投资和运行成本；若垂直方向堆叠布置，又需要进一步设置支架、提升水泵、排泥设备等设备投入，增加成本，同时还因为堆叠高差存在设备运行的安全隐患。另外，将缺氧处理装置和好氧处理装置串联使用，其工艺流程往往是单线工艺，即先缺氧处理再好氧处理，好氧处理后直接排放，这种单线工艺存在污水处理效果不稳定的情况，难以保证排放的污水指标均达到排放标准。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种一体塔式污水处理装置，其为一体式结构，同时具备缺氧污水处理和好氧污水处理的功能，并能对好氧处理后的污水循环处理，其处理效果好、处理效率高，且结构简单、占地面积小，可有效降低投资和运行成本。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种一体塔式污水处理装置，包括分离排放装置、好氧处理装置、缺氧处理装置、预分离器和水路系统；

所述分离排放装置包括上筒体、溢流堰和上分离器，所述上筒体包括上筒和锥筒，所述上筒的一端与所述锥筒的大直径端固定连接，所述溢流堰包括溢流管和环形的溢流盘，所述溢流盘的内圈固定套接在所述溢流管的外壁上，所述溢流盘的外圈壁与所述上筒的内壁固定连接，所述上筒上开设有排水孔和循环水孔，所述排水孔设置于所述溢流盘的上方，所述循环水孔设置于所述溢流盘的下方，所述上分离器包括通气管和上部锥管，所述通气管的一端与所述上部锥管的小直径端固定连接，所述通气管固定且同心设置于所述上筒的中心，所述上部锥管的大直径端与所述锥筒的小直径端形成有上部过水通道；

所述好氧处理装置包括中筒、内筒和气路系统，所述中筒的一端与所述锥筒的小直径端固定连接，所述内筒固定且同心设置于所述中筒内，所述内筒的内壁上设置有螺旋片，所述气路系统包括风机、曝气装置和气管，所述曝气装置与所述内筒同心设置，所述曝气装置设置于所述内筒远离所述锥筒一端的下方，所述风机与所述曝气装置通过所述气管连通；所述好氧装置内设有生物载体颗粒；

所述缺氧处理装置包括下筒，所述下筒的底部封闭，所述下筒的顶端与所述中筒远离所述锥筒的一端固定连接，所述下筒的下部设置有进水管，所述进水管的两端伸出所述下筒的侧壁外，所述进水管的管壁上开设有若干喷水口；

所述预分离器包括中空的下锥盘和中空的上锥盘，所述下锥盘大直径端的外壁与所述下筒的顶端内壁固定连接，所述下锥盘的锥顶端设置于所述下筒内，所述下锥盘的锥顶开设有通水孔，所述上锥盘的大直径端固定且同心设置于所述下锥盘内，所述上锥盘的大直径端与所述下锥盘的内壁之间形成有下部过水通道，所述上锥盘的锥顶与所述下锥盘的锥顶方向相反；

所述水路系统包括水泵a、单向阀a、水泵b和单向阀b，所述水泵a的出水端与所述单向阀a的一端连通，所述单向阀a的另一端与所述进水管的一端连通，所述进水管的另一端与所述单向阀b的一端连通，所述单向阀b的另一端与所述水泵b的出水端连通，所述水泵b的进水端与所述循环水孔连通。

进一步的，所述上筒体、中筒和下筒一体成型。

进一步的，所述曝气装置的顶面开设有若干出气孔，所述曝气装置的顶面正对所述内筒设置，所述曝气装置的底面靠近所述上锥盘的锥顶设置，所述曝气装置的直径小于所述内筒的直径。

进一步的，所述下筒的侧壁上设置有排气管，所述排气管靠近所述下锥盘的大直径端下方设置。

进一步的，所述下筒的底部设置有排泥口。

进一步的，所述下筒内的上部填充有纤维状的缺氧菌附着填料。

进一步的，所述中筒内投放有颗粒状的好氧菌附着填料。

本发明的有益效果是：

该一体塔式污水处理装置由分离排放装置、好氧处理装置、缺氧处理装置、预分离器和水路系统集成组成，在同一装置内可进行污水的缺氧处理和好氧处理，其污水的处理效果好、处理效率高。该污水处理装置的筒体设置为一体式结构，其内主要设置上分离器、预分离器、带螺旋片的内筒以及溢流盘结构，整体结构稳定，且零部件少，结构简单，同时占地面积小，企业的投入和运行成本低，在工厂应用时，可以先整体制造成成品，然后运输至污水处理厂（站），安装接上管路即可，施工周期短，并且塔式结构，整体较高，可以很好避免常规方法存在的臭味问题，有极大的推广意义。

采用独特设计的预分离器结构，污水在缺氧处理装置内处理过程中有效将上部回流的硝化液中的溶解氧分离排出在缺氧处理装置外，控制缺氧区的确保缺氧处理装置的处理效果。

上述预分离器结构结合独特设计的上分离器结构，污水在好氧处理装置中进行处理时，其在内筒和中筒之间形成内循环水流，增强了污水处理的效果，提高了污水处理的效率。内筒的内壁设置螺旋片对其内的水流进行引流，进一步使水流紊乱，亦具备打散气泡的能力，提升曝气效果，增强传质效果，提高好氧菌活性，提高处理效果和处理效率。好氧处理装置中投入颗粒状的填料，其随水流循环而流动，可分散分布于污水当中，进一步提升污水好氧处理的效率和效果。

分离排放装置内设置溢流盘，污水经处理后在该分离排放该装置内沉降分层，上层清水漫出至溢流盘上方排出，下层水体仍残留部分污染物，其被隔绝在溢流盘外。设置水路系统可将上述下层水体循环至缺氧处理装置内再次进行处理，确保了整个装置排放的水质质量。

附图说明

图1为本发明一种一体塔式污水处理装置的整体结构示意图；

图2为分离排放装置的结构爆炸示意图；

图3为好氧处理装置的结构示意图；

图4为缺氧处理装置及水路系统的结构示意图；

图5为预分离器的结构示意图；

图6为本发明一种一体塔式污水处理装置的透视结构示意图；

图7为多曝气盘式曝气装置结构示意图；

图8为多曝气管式曝气装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1至图6所示，一种一体塔式污水处理装置，包括分离排放装置100、好氧处理装置200、缺氧处理装置300、预分离器和水路系统。

缺氧处理装置300包括下筒310，下筒310的底部采用蝶形封头、椭圆封头或锥形封头进行封闭，下筒310的下部设置有进水管320，进水管320的管壁上开设有若干喷水口321。在处理污水时，污水经喷水口321喷出于下筒310内。在具体实施时，下筒310内的上部填充有纤维状的缺氧菌附着填料，通过该缺氧菌附着填料对下筒310内的污水进行缺氧处理。

上述预分离器包括中空的下锥盘410和中空的上锥盘420，下锥盘410大直径端的外壁与下筒310的顶端内壁固定连接，下锥盘410的锥顶端设置于下筒310内，下锥盘410的锥顶开设有通水孔411，上锥盘420的大直径端固定且同心设置于下锥盘410内，上锥盘420的大直径端与下锥盘410的内壁之间形成有下部过水通道，上锥盘420的锥顶与下锥盘410的锥顶方向相反。

上述好氧处理装置200包括中筒210，下筒310的顶端与中筒210远离锥筒112的一端固定连接，经过缺氧处理后的污水由上述通水孔411和下部过水通道溢入好氧处理装置200内，而由于下锥盘410的锥顶朝向下方，经缺氧处理产生的氮气和二氧化碳等气体在下锥盘410的锥面引导下会堆积于其根部，并经排气管330排出，而不会进入好氧处理装置200内。同时，经缺氧处理的污水溢过预分离器，可形成有效的密封，好氧处理装置200内通入的氧气不会进入缺氧处理装置300内影响缺氧处理的效果。

在具体实施时，下筒310的侧壁上设置有排气管330，排气管330靠近下锥盘410的大直径端下方及下锥盘410根部设置，可定期对缺氧处理的废气进行排气处理，以避免其过多的堆积。

上述好氧处理装置200还包括内筒220和气路系统，内筒220固定且同心设置于中筒210内，气路系统包括风机232、曝气装置231和气管，曝气装置231与内筒220同心设置，曝气装置231设置于内筒220下端的下方，风机232与曝气装置231通过气管连通。上述分离排放装置100包括上筒体110和上分离器130，上筒体110包括上筒111和锥筒112，上筒111的一端与锥筒112的大直径端固定连接，中筒210的一端与锥筒112的小直径端固定连接。上分离器130包括通气管131和上部锥管132，通气管131的一端与上部锥管132的小直径端固定连接，通气管131固定且同心设置于上筒111的中心，上部锥管132的大直径端与锥筒112的小直径端形成有上部过水通道。

当风机232开启时，外界空气进入曝气装置231中并在其导向下，气流吹入内筒220的内腔，带动经缺氧处理的污水在内筒220内腔内移动，并由内筒220的另一端排出。该端污水流具备动能，当其抵达上方的上部锥管132时，在上部锥管132的锥面引流作用下，向内筒220的外壁和中筒210的内壁之间的空间流动，在流出内筒220的外壁和中筒210的内壁之间的空间端部后，又在预分离器的上锥盘420的锥面引动下向内筒220的内腔运动，从而使整个好氧处理装置200内的污水流循环流动，亦提携下部经缺氧处理的新的污水快速参与好氧处理，增加了处理效果和效率。优选的，曝气装置231的顶面开设有若干出气孔，曝气装置231的顶面正对内筒220设置，曝气装置231的底面靠近上锥盘420的锥顶设置，曝气装置231的直径小于内筒220的直径，通过该设置，曝气装置231输出的气流直接冲向内筒220内，气流集中，确保上述循环效果，同时使曝气装置231靠近上锥盘420的锥顶设置更有利于提携经缺氧处理的新的污水加入循环过程。在小型塔式污水处理应用时，该曝气装置231可以选用单个曝气盘，在应用于大型污水处理工程时，根据该装置的具体尺寸，选用多个曝气盘2311或多个曝气管2312组成曝气装置231，其结构如图7、图8所示，多个曝气盘2311或多个曝气管2312均匀排布并均设置于内筒220的直径范围内，各曝气盘2311或各曝气管2312之间留有足够的空隙，通过气流带动的水流可直接从该空隙位置流向内筒220。通过该种曝气装置231对内筒220均匀和充分的提供气流，达到良好的曝气效果，亦在大型污水处理应用中确保上述循环效果，提高污水处理效率。

上述内筒220的内壁上设置有螺旋片221，在螺旋片221的导向作用下，污水流在内筒220内的流动为螺旋上升式流动，进一步使水流紊乱，亦具备打散气泡的能力，提升曝气效果，增强好氧菌活性，提高处理效果和处理效率。上述用于曝气的气流和经好氧反应产生的废气在上升后由上部锥管132和通气管131排出装置外，而不会造成气体堆积。进一步的，上述好氧装置200内设置有生物载体，该生物载体可以选用人工合成载体、颗粒活性炭、多孔有机载体、多孔无机载体等。该生物载体要求其亲水性好，对微生物无毒、亲生物性好，多孔、比表面积大，不被生物降解，强度高，不易破碎。该生物载体，可以使微生物附着在生物载体表面生长成生物膜，同时其密度在密度在0.95-1.5g/cm³之间，在上述水流循环过程中随水流一起运动，能悬浮分散分布于污水当中，进一步提升污水好氧处理的效率和效果。

经好氧处理的上层污水经上部锥管132的大直径端与锥筒112的小直径端形成的上部过水通道溢流至分离排放装置100内。该分离排放装置100还包括溢流堰120。溢流堰120包括溢流管121和环形的溢流盘122，溢流盘122的内圈固定套接在溢流管121的外壁上，溢流盘122的外圈壁与上筒111的内壁固定连接。上筒111上开设有排水孔113和循环水孔114，排水孔113设置于溢流盘122的上方，循环水孔114设置于溢流盘122的下方。溢流管121的顶部开成三角形开口或者圆形开孔方便对溢流的水进行引流，经过好氧处理的污水在分离排放装置100内沉降，上层清水由溢流管121的端部开口处溢出至溢流盘122的上方，最终由排水孔113排出；在沉降过程中，下层的水体还含有一定的污染物，其可在水路系统的作用下，通过循环水孔114回到缺氧处理装置300内循环处理。

上述水路系统包括水泵a511、单向阀a512、水泵b521和单向阀b522，上述进水管320的两端伸出下筒310的侧壁外。水泵a511的出水端与单向阀a512的一端连通，单向阀a512的另一端与进水管320的一端连通，水泵a511用于将外界污水泵入该污水处理装置中进行处理，设置单向阀a512仅允许污水向该污水处理装置内流动；进水管320的另一端与单向阀b522的一端连通，单向阀b522的另一端与水泵b521的出水端连通，水泵b521的进水端与循环水孔114连通，水泵b521用于将上述分离排放装置100内含有污染物的下层水体泵入缺氧处理装置300再次进行处理，同样的，单向阀b522亦仅允许水体向该污水处理装置内流动。

在具体实施时，上筒体110、中筒210和下筒310一体成型，其结构稳定性高，对整个污水处理装置而言，其零部件少，结构简单，成本低。

进一步的，下筒310的底部设置有排泥口340，具体应用时，在污水处理的各环节均会产生一定量的污泥，分离排放装置100内的水体沉降过程中的污泥在其自重下可通过上部过水通道进入好氧处理装置200内，好氧处理装置200内进行好氧处理后产生的污泥在自重作用下经过预分离器的下部过水通道进入缺氧处理装置300内，最终污泥会在自重作用下于下筒310的底部堆积，仅需要定期对排泥口340进行排泥处理即可完成整个装置的排泥。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境（例如把本装置设计成方形、多边形结构等各种变换方式），并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种一体塔式污水处理装置，其特征在于，包括分离排放装置（100）、好氧处理装置（200）、缺氧处理装置（300）、预分离器和水路系统；

所述分离排放装置（100）包括上筒体（110）、溢流堰（120）和上分离器（130），所述上筒体（110）包括上筒（111）和锥筒（112），所述上筒（111）的一端与所述锥筒（112）的大直径端固定连接，所述溢流堰（120）包括溢流管（121）和环形的溢流盘（122），所述溢流盘（122）的内圈固定套接在所述溢流管（121）的外壁上，所述溢流盘（122）的外圈壁与所述上筒（111）的内壁固定连接，所述上筒（111）上开设有排水孔（113）和循环水孔（114），所述排水孔（113）设置于所述溢流盘（122）的上方，所述循环水孔（114）设置于所述溢流盘（122）的下方，所述上分离器（130）包括通气管（131）和上部锥管（132），所述通气管（131）的一端与所述上部锥管（132）的小直径端固定连接，所述通气管（131）固定且同心设置于所述上筒（111）的中心，所述上部锥管（132）的大直径端与所述锥筒（112）的小直径端形成有上部过水通道；

所述好氧处理装置（200）包括中筒（210）、内筒（220）和气路系统，所述中筒（210）的一端与所述锥筒（112）的小直径端固定连接，所述内筒（220）固定且同心设置于所述中筒（210）内，所述内筒（220）的内壁上设置有螺旋片（221），所述气路系统包括风机（232）、曝气装置（231）和气管，所述曝气装置（231）与所述内筒（220）同心设置，所述曝气装置（231）设置于所述内筒（220）远离所述锥筒（112）一端的下方，所述风机（232）与所述曝气装置（231）通过所述气管连通；所述好氧处理装置（200）内设有生物载体颗粒；

所述缺氧处理装置（300）包括下筒（310），所述下筒（310）的底部封闭，所述下筒（310）的顶端与所述中筒（210）远离所述锥筒（112）的一端固定连接，所述下筒（310）的下部设置有进水管（320），所述进水管（320）的两端伸出所述下筒（310）的侧壁外，所述进水管（320）的管壁上开设有若干喷水口（321）；

所述预分离器包括中空的下锥盘（410）和中空的上锥盘（420），所述下锥盘（410）大直径端的外壁与所述下筒（310）的顶端内壁固定连接，所述下锥盘（410）的锥顶端设置于所述下筒（310）内，所述下锥盘（410）的锥顶开设有通水孔（411），所述上锥盘（420）的大直径端固定且同心设置于所述下锥盘（410）内，所述上锥盘（420）的大直径端与所述下锥盘（410）的内壁之间形成有下部过水通道，所述上锥盘（420）的锥顶与所述下锥盘（410）的锥顶方向相反；

所述水路系统包括水泵a（511）、单向阀a（512）、水泵b（521）和单向阀b（522），所述水泵a（511）的出水端与所述单向阀a（512）的一端连通，所述单向阀a（512）的另一端与所述进水管（320）的一端连通，所述进水管（320）的另一端与所述单向阀b（522）的一端连通，所述单向阀b（522）的另一端与所述水泵b（521）的出水端连通，所述水泵b（521）的进水端与所述循环水孔（114）连通。

2.根据权利要求1所述的一种一体塔式污水处理装置，其特征在于，所述上筒体（110）、中筒（210）和下筒（310）一体成型。

3.根据权利要求1所述的一种一体塔式污水处理装置，其特征在于，所述曝气装置（231）的顶面开设有若干出气孔，所述曝气装置（231）的顶面正对所述内筒（220）设置，所述曝气装置（231）的底面靠近所述上锥盘（420）的锥顶设置，所述曝气装置（231）的直径小于所述内筒（220）的直径。

4.根据权利要求1所述的一种一体塔式污水处理装置，其特征在于，所述下筒（310）的侧壁上设置有排气管（330），所述排气管（330）靠近所述下锥盘（410）的大直径端下方设置。

5.根据权利要求1所述的一种一体塔式污水处理装置，其特征在于，所述下筒（310）的底部设置有排泥口（340）。

6.根据权利要求1所述的一种一体塔式污水处理装置，其特征在于，所述下筒（310）内的上部填充有纤维状的缺氧菌附着填料。

7.根据权利要求1所述的一种一体塔式污水处理装置，其特征在于，所述中筒（210）内投放有颗粒状的好氧菌附着填料。

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