CN110981094A - 一种用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备，包括过滤池以及与过滤池连接的发酵机构，发酵机构包括发酵罐体，发酵罐体的一侧底部与第一出水管连接，发酵罐体内设有聚丙烯立体填料层，发酵罐体的一侧还固定安装有出气机构，发酵罐体的顶部通过具有弹性且呈曲面形状的橡胶层进行密封，发酵罐体的顶部滑动连接有沿发酵罐体上下滑动的升降机构，升降机构还通过连接件与出气机构连接。本发明能够将污水进行充分的处理，使得处理后的净水能够回收利用，而污水则可用于发酵成清洁能源，而且在将污水发酵成清洁能源时无需电力即可实现收集能源，降低了处理污水需要的能耗，有利于节能环保。

Description

一种用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备

技术领域

本发明涉及一种污水处理技术，特别涉及一种用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备。

背景技术

随着人口的增加和城市化进程的加快，工农业的快速发展，我国年排放污水量越来越大，而污水处理率很低。大量的污水未经处理或部分处理后就排入江河湖海，造成大量水体被污染，促使水资源短缺现状进一步加剧，形成恶性循环。如何采取有效措施解决水资源危机成为当今社会经济能否保持持续快速发展的关键。污水资源化就是根据不同的水质情况和用途，通过各种处理技术，将污水净化使其达到某种用水标准,回用于工业、市政、农业、景观等领域，从而实现大部分净化水的循环再利用,同时减少污水排放对环境造成不良影响。这样对于贯彻落实可持续发展战略,妥善处理好经济发展同人口、资源、环境的关系。但是现有污水处理技术中，需要采用生化处理池，占地面积大，耗能高，而且有些设备需放置在偏远地区，电力的供应也成问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备，该设备能够将污水进行充分的处理，使得处理后的净水能够回收利用，而污水则可用于发酵成清洁能源，而且在将污水发酵成清洁能源时无需电力即可实现收集能源，降低了处理污水需要的能耗，有利于节能环保。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种用于将污水处理成清洁能源的成套设备，包括过滤池以及连接在过滤池上的进水管、第一出水管和第二出水管，其中，所述进水管用于将污水引入所述过滤池内，所述过滤池内安装有纳滤膜；

所述过滤池内通过隔板原水腔和浓水腔以及净水腔，其中，所述原水腔和浓水腔以及净水腔的截面积相等，并且所述原水腔的高度大于浓水腔的高度，浓水腔的高度大于净水腔的高度，所述浓水腔的顶部与原水腔相通，所述原水腔、浓水腔、净水腔从左至右依次排列，并且所述浓水腔靠近原水腔的一侧顶部与所述原水腔相通，所述纳滤膜安装在浓水腔与净水腔之间，所述浓水腔的底部连接所述第一出水管，所述净水腔连接所述第二出水管，所述原水腔连接所述进水管；

所述第一出水管的一端连接所述浓水腔，另一端连接有发酵机构，所述第一出水管将经过纳滤膜过滤后的污水排放到所述发酵机构内进行发酵；所述发酵机构包括发酵罐体，所述发酵罐体的一侧底部与所述第一出水管连接，所述发酵罐体内设有聚丙烯立体填料层，所述聚丙烯立体填料层通过支架固定安装于所述发酵罐体内部；

所述发酵罐体的一侧还固定安装有出气机构，所述发酵罐体的顶部通过具有弹性且呈曲面形状的橡胶层进行密封，所述发酵罐体的顶部滑动连接有沿发酵罐体上下滑动的升降机构，所述升降机构通过所述橡胶层驱动升降，所述升降机构还通过连接件与所述出气机构连接，使得所述出气机构的开闭通过所述升降机构控制。

可选的，所述出气机构包括设于所述发酵罐体上的出气口以及安装在所述出气口处的出气头，所述出气头的外端连接有封堵装置，所述封堵装置滑动连接在所述出气头上，所述出气头连接有若干出气管，所述出气头与出气管之间的通断通过所述封堵装置控制，所述封堵装置通过所述连接件与所述升降机构连接。

可选的，所述升降机构包括滑动连接在所述发酵罐体侧部的一对升降杆，一对所述升降杆对称且均匀的分布在发酵罐体的外侧部，一对所述升降杆的顶部之间还固定连接有一根横杆，所述横杆沿发酵罐体的径向分布，所述横杆的底部与所述橡胶层的弧顶位置连接。

可选的，所述连接件包括钢绳以及固定安装在发酵罐体设有出气口的一侧的滑轮组，所述钢绳的一端连接在靠近出气口的升降杆上，钢绳的另一端通过所述滑轮组后固定连接在所述封堵装置的外端面的中心点。

可选的，在所述滑轮组中，钢绳最后通过的一个滑轮的滑轮槽的底部与所述封堵装置的外端面的中心以及出气头同轴分布，使得所述钢绳与封堵装置的轴线、出气头的轴线重合。

可选的，所述封堵装置包括一端开口、另一端封堵的筒体，所述筒体的直径大于所述出气头的直径，使得所述筒体与所述出气头之间具有间隙；

所述筒体内固定安装有用于密封所述出气头端部的堵头，所述堵头的长度小于筒体的长度，并且所述堵头与筒体同轴，所述堵头的截面积与所述出气头的截面积相适应，堵头靠近出气头的侧面固定安装有一层密封垫片；

若干所述出气管固定安装在所述筒体的外端面上，并且所述出气管与筒体和堵头之间的间隙连通。

可选的，所述出气头上固定安装有一圈第一挡圈，所述第一挡圈到出气头端面的距离小于堵头的外端面到筒体开口端的距离；

所述筒体的开口端一体成型有朝向出气头外侧翻折翻边，所述翻边与出气头的外侧滑动连接，并且所述翻边与第一挡圈之间连接有复位弹簧。

可选的，所述筒体在靠近开口端的内侧壁上滑动连接第二挡圈，所述复位弹簧连接在第二挡圈与翻边之间；

所述筒体靠近开口端的内侧壁上开设有滑动连接所述第二挡圈的滑槽，所述滑槽的宽度与所述筒体的行程相适应，所述第二挡圈的两侧分别设有用于与滑槽两侧侧壁密封的O型密封圈。

可选的，所述发酵罐体的外侧壁上固定安装有与所述升降杆底部配合的挡块。

可选的，所述横杆的中部的底部固定安装有一个呈曲面体的接触块，所述接触块的曲面形状与所述橡胶层在膨胀后的弧形顶部相适应。

采用上述技术方案，本发明可首先利用高度依次降低的过滤池对收集来的污水进行过滤，使得含有大颗粒有机物分子的污水被截留下来，送入发酵机构内进行厌氧发酵而产生沼气，从而使得污水得到了有效处理。同时，在本发明中，发酵罐体只需接种厌氧发酵菌即可，在厌氧发酵菌厌氧发酵产生沼气后，发酵罐体的内部压力大于外部压力，从而使得橡胶层向上膨胀，带动升降机构向上移动，而升降机构则驱动出气机构打开，使得沼气从发酵罐体内排出并被收集起来，在发酵罐体内的沼气被排出后，发酵罐体内部的压力小于或等于外部压力，从而使得橡胶层恢复原状，并使升降机构下降，升降机构再驱动出气机构封堵出气口，在这一过程中，无需提供电力系统即可实现沼气的排放，可极大的节约了能源消耗，有利于符合节能环保的要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的出气机构与密封机构的装配示意图；

图3是图2的A部放大图；

图4是本发明的升降机构的结构示意图；

图5是本发明的筒体的结构示意图；

图6是本发明的出气头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本实施例公开了一种用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备，该成套设备能够对污水进行过滤处理，并将过滤出的有机物利用起来进行发酵而产出沼气。该成套设备包括过滤池1以及连接在过滤池1上的进水管2、第一出水管3和第二出水管4，其中，进水管2用于将污水引入过滤池1内，过滤池1内安装有纳滤膜，通过纳滤膜将污水中的有机物截留在纳滤膜的一侧，而通过纳滤膜的水则成为净水，并可回收循环利用。

在本实施例中，如图1所示，过滤池1内通过隔板原水腔101和浓水腔102以及净水腔103，隔板是与过滤池1的池体结构一体成型的。在本实施例中，分隔成的原水腔101、浓水腔102以及净水腔103的截面积相等，并且使原水腔101的高度大于浓水腔102的高度，浓水腔102的高度大于净水腔103的高度，浓水腔102的顶部与原水腔101相通，原水腔101、浓水腔102、净水腔103从左至右依次排列，并且浓水腔102靠近原水腔101的一侧顶部与原水腔101相通，纳滤膜安装在浓水腔102与净水腔103之间，浓水腔102的底部连接第一出水管3，净水腔103连接第二出水管4，原水腔101连接进水管2。当污水从进水管2进入原水腔101内后，首先需注满原水腔101，待污水的水面高度达到浓水腔102的高度后，通过与浓水腔102连接的口子流淌到浓水腔102内，由于浓水腔102的高度大于净水腔103的高度，因而当污水注满浓水腔102后，浓水腔102一侧的压力大于净水腔103一侧的压力，因而污水能够通过纳滤膜进行过滤，使得含有有机物的污水被截留在浓水腔102内。

在本实施例中，第一出水管3的一端连接浓水腔102，另一端连接有发酵机构5，第一出水管3将经过纳滤膜过滤后的污水排放到发酵机构5内进行发酵。需要说明的是，当污水注满浓水腔102时，先堵住浓水腔102与原水腔101连通的口子，另外，第一出水管3上的水阀也关闭，使得第一出水管3处于断开状态，从而可使污水能够充分的进行过滤，待过滤时间达到18～24小时后，再打开第一出水管3，将含有高浓度有机物的污水排放到发酵机构5内进行发酵。需要说明的是，打开第一出水管3时，需要将浓水腔102和净水腔103内的水同时排放完全后，再关闭第一出水管3，然后再打开浓水腔102与原水腔101之间连通的口子，使污水从原水腔101流淌到浓水腔102中，这种方法可使污水在原水腔101中进行沉淀，从而将砂砾沉淀在原水腔101中，防止砂砾堵塞纳滤膜。

在本实施例中，如图1所示，发酵机构5包括发酵罐体501，发酵罐体501的一侧底部与第一出水管3连接，发酵罐体5内设有聚丙烯立体填料层502，聚丙烯立体填料层502通过支架503固定安装于发酵罐体501内部，在接种厌氧发酵菌群时，可将厌氧发酵菌云培养在聚丙烯立体填料层502上，以此可增加厌氧发酵菌与污水的接触面积，提高发酵效率。在发酵罐体5的一侧还固定安装有出气机构6，发酵罐体501的顶部通过具有弹性且呈曲面形状的橡胶层504进行密封，橡胶层504在受到沼气的压力后可以向上膨胀。在本实施例中，发酵罐体501的顶部滑动连接有沿发酵罐体501上下滑动的升降机构7，升降机构7随着橡胶层504膨胀或收缩而实现升降，升降机构7还通过连接件8与出气机构6连接，使得出气机构6的开启或关闭通过升降机构7来控制，当升降机构7上升时，可控制出气机构6处于打开状态，将发酵罐体501内的沼气排出，当升降机构7下降时，可控制出气机构6处于关闭状态。在本实施例中，发酵罐体501的侧壁上还设有用于添加厌氧发酵菌的补菌口506，补菌口506设于发酵罐体501靠近支架503的位置处。发酵罐体501的底部还安装有放水管507，在需要将发酵罐体501内经过发酵的水体排出时，可通过放水管507排放，放水管507通过水阀控制，并处于常闭状态，只在需要排放水体时才打开。

具体的，在本实施例中，如图2、3所示，出气机构6包括设于发酵罐体501上的出气口601以及安装在出气口601处的出气头602，出气头602的出气腔内安装有单向阀，使得沼气只能排出，而外界的空气无法通过出气头602进入发酵罐体501。出气头602的外端连接有封堵装置9，封堵装置9滑动连接在出气头602上，出气头602连接有若干出气管603，出气头602与出气管603之间的通断通过封堵装置9控制，封堵装置9通过连接件8与升降机构7连接。当升降机构7上升时，可通过连接件8驱动封堵装置9滑出出气头602，从而解除对出气头602的密封，实现对发酵罐体501内的沼气的排放。

在本实施例中，如图4所示，升降机构7包括滑动连接在发酵罐体501侧部的一对升降杆701，一对升降杆701对称且均匀的分布在发酵罐体501的外侧部，一对升降杆701的顶部之间还固定连接有一根横杆702，横杆702沿发酵罐体501的径向分布，使得横杆702在受到橡胶层504的顶升作用力均匀化。发酵罐体501的外侧壁上还固定安装有与升降杆701底部配合的挡块505，在橡胶层504收缩复原后，挡块505可对升降杆701形成支撑的作用，使得横杆702与橡胶层504的顶部之间脱离，从而使橡胶层504的顶部与横杆702之间具有了间隙，因而在橡胶层504膨胀初期，不会顶升升降机构7。横杆702的底部与橡胶层504的弧顶位置连接，具体的，横杆702的中部的底部固定安装有一个呈曲面体的接触块703，接触块703的曲面形状与橡胶层504在膨胀后的弧形顶部相适应。

需要注意的是，在安装升降杆701时，升降杆701应当避开出气机构6的位置。

在本实施例中，如图2所示，连接件8包括钢绳801以及固定安装在发酵罐体501设有出气口601的一侧的滑轮组802，钢绳801的一端连接在靠近出气口601的升降杆701上，钢绳801的另一端通过滑轮组802后固定连接在封堵装置9的外端面的中心点。

在滑轮组802中，钢绳801最后通过的一个滑轮的滑轮槽的底部与封堵装置9的外端面的中心以及出气头602同轴分布，使得钢绳801与封堵装置9的轴线、出气头602的轴线重合。

在本实施例中，如图2和3所示，封堵装置9包括一端开口、另一端封堵的筒体901，筒体901的直径大于出气头602的直径，使得筒体901与出气头602之间具有间隙，以便于筒体901能够套在出气头602的外侧，将出气头602包覆起来。

具体的，筒体901内固定安装有用于密封出气头602端部的堵头902，堵头902的长度小于筒体901的长度，并且堵头902与筒体901同轴，堵头902还与筒体901的封堵端的内壁一体成型，堵头902的截面积与出气头602的截面积相适应，使得堵头902能够完全将出气头602的端部密封住，但是，堵头902的直径也小于筒体901的内径，堵头902靠近出气头602的侧面固定安装有一层密封垫片。

在本实施例中，出气管603可以固定安装在筒体901的外端面上，并且出气管603与筒体901和堵头902之间的间隙连通，当堵头902解除封堵时，沼气能够通过堵头902与筒体901之间的间隙而通向出气管603，通过出气管603排出。

如图3、6所示，出气头602上固定安装有一圈第一挡圈604，第一挡圈604到出气头602端面的距离小于堵头902的外端面到筒体901开口端的距离；筒体901的开口端一体成型有朝向出气头602外侧翻折翻边903，翻边903与出气头602的外侧滑动连接，并且翻边903与第一挡圈604之间连接有复位弹簧904。在筒体901随升降机构7的驱动而解除密封时，筒体901沿出气头602向出气头602的外端部滑移，从而使堵头902离开出气头602的端面，沼气就会从堵头902与筒体901之间的间隙流到出气管603，再从出气管603排出；当沼气排完后，发酵罐体501内的压力下降，筒体901在复位弹簧904的作用下复位，使堵头902在此封堵出气头602。

在本实施例中，如图2、5所示，筒体901在靠近开口端的内侧壁上滑动连接第二挡圈905，复位弹簧905连接在第二挡圈905与翻边903之间。筒体901靠近开口端的内侧壁上开设有滑动连接第二挡圈905的滑槽906，滑槽906的宽度与筒体901的行程相适应，第二挡圈905的两侧分别设有用于与滑槽906两侧侧壁密封的O型密封圈907。以此结构，可提高翻边903与第一挡圈604之间的密封性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备，其特征在于，包括过滤池(1)以及连接在过滤池(1)上的进水管(2)、第一出水管(3)和第二出水管(4)，其中，所述进水管(2)用于将污水引入所述过滤池(1)内，所述过滤池(1)内安装有纳滤膜；

所述过滤池(1)内通过隔板原水腔(101)和浓水腔(102)以及净水腔(103)，其中，所述原水腔(101)和浓水腔(102)以及净水腔(103)的截面积相等，并且所述原水腔(101)的高度大于浓水腔(102)的高度，浓水腔(102)的高度大于净水腔(103)的高度，所述浓水腔(102)的顶部与原水腔(101)相通，所述原水腔(101)、浓水腔(102)、净水腔(103)从左至右依次排列，并且所述浓水腔(102)靠近原水腔(101)的一侧顶部与所述原水腔(101)相通，所述纳滤膜安装在浓水腔(102)与净水腔(103)之间，所述浓水腔(102)的底部连接所述第一出水管(3)，所述净水腔(103)连接所述第二出水管(4)，所述原水腔(101)连接所述进水管(2)；

所述第一出水管(3)的一端连接所述浓水腔(102)，另一端连接有发酵机构(5)，所述第一出水管(3)将经过纳滤膜过滤后的污水排放到所述发酵机构(5)内进行发酵；所述发酵机构(5)包括发酵罐体(501)，所述发酵罐体(501)的一侧底部与所述第一出水管(3)连接，所述发酵罐体(5)内设有聚丙烯立体填料层(502)，所述聚丙烯立体填料层(502)通过支架(503)固定安装于所述发酵罐体(501)内部；

所述发酵罐体(5)的一侧还固定安装有出气机构(6)，所述发酵罐体(501)的顶部通过具有弹性且呈曲面形状的橡胶层(504)进行密封，所述发酵罐体(501)的顶部滑动连接有沿发酵罐体(501)上下滑动的升降机构(7)，所述升降机构(7)通过所述橡胶层(504)驱动升降，所述升降机构(7)还通过连接件(8)与所述出气机构(6)连接，使得所述出气机构(6)的开闭通过所述升降机构(7)控制。

2.根据权利要求1所述的用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备，其特征在于，所述出气机构(6)包括设于所述发酵罐体(501)上的出气口(601)以及安装在所述出气口(601)处的出气头(602)，所述出气头(602)的外端连接有封堵装置(9)，所述封堵装置(9)滑动连接在所述出气头(602)上，所述出气头(602)连接有若干出气管(603)，所述出气头(602)与出气管(603)之间的通断通过所述封堵装置(9)控制，所述封堵装置(9)通过所述连接件(8)与所述升降机构(7)连接。

3.根据权利要求2所述的用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备，其特征在于，所述升降机构(7)包括滑动连接在所述发酵罐体(501)侧部的一对升降杆(701)，一对所述升降杆(701)对称且均匀的分布在发酵罐体(501)的外侧部，一对所述升降杆(701)的顶部之间还固定连接有一根横杆(702)，所述横杆(702)沿发酵罐体(501)的径向分布，所述横杆(702)的底部与所述橡胶层(504)的弧顶位置连接。

4.根据权利要求3所述的用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备，其特征在于，所述连接件(8)包括钢绳(801)以及固定安装在发酵罐体(501)设有出气口(601)的一侧的滑轮组(802)，所述钢绳(801)的一端连接在靠近出气口(601)的升降杆(701)上，钢绳(801)的另一端通过所述滑轮组(802)后固定连接在所述封堵装置(9)的外端面的中心点。

5.根据权利要求4所述的用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备，其特征在于，在所述滑轮组(802)中，钢绳(801)最后通过的一个滑轮的滑轮槽的底部与所述封堵装置(9)的外端面的中心以及出气头(602)同轴分布，使得所述钢绳(801)与封堵装置(9)的轴线、出气头(602)的轴线重合。

6.根据权利要求5所述的用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备，其特征在于，所述封堵装置(9)包括一端开口、另一端封堵的筒体(901)，所述筒体(901)的直径大于所述出气头(602)的直径，使得所述筒体(901)与所述出气头(602)之间具有间隙；

所述筒体(901)内固定安装有用于密封所述出气头(602)端部的堵头(902)，所述堵头(902)的长度小于筒体(901)的长度，并且所述堵头(902)与筒体(901)同轴，所述堵头(902)的截面积与所述出气头(602)的截面积相适应，堵头(902)靠近出气头(602)的侧面固定安装有一层密封垫片；

若干所述出气管(603)固定安装在所述筒体(901)的外端面上，并且所述出气管(603)与筒体(901)和堵头(902)之间的间隙连通。

7.根据权利要求6所述的用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备，其特征在于，所述出气头(602)上固定安装有一圈第一挡圈(604)，所述第一挡圈(604)到出气头(602)端面的距离小于堵头(902)的外端面到筒体(901)开口端的距离；

所述筒体(901)的开口端一体成型有朝向出气头(602)外侧翻折翻边(903)，所述翻边(903)与出气头(602)的外侧滑动连接，并且所述翻边(903)与第一挡圈(604)之间连接有复位弹簧(904)。

8.根据权利要求7所述的用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备，其特征在于，所述筒体(901)在靠近开口端的内侧壁上滑动连接第二挡圈(905)，所述复位弹簧(905)连接在第二挡圈(905)与翻边(903)之间；

所述筒体(901)靠近开口端的内侧壁上开设有滑动连接所述第二挡圈(905)的滑槽(906)，所述滑槽(906)的宽度与所述筒体(901)的行程相适应，所述第二挡圈(905)的两侧分别设有用于与滑槽(906)两侧侧壁密封的O型密封圈(907)。

9.根据权利要求3所述的用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备，其特征在于，所述发酵罐体(501)的外侧壁上固定安装有与所述升降杆(701)底部配合的挡块(505)。

10.根据权利要求9所述的用于将污水生物反应成清洁能源的成套设备，其特征在于，所述横杆(702)的中部的底部固定安装有一个呈曲面体的接触块(703)，所述接触块(703)的曲面形状与所述橡胶层(504)在膨胀后的弧形顶部相适应。

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