CN111320274A - 一种一体式污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体式污水处理装置，包括主机和控制器，主机从下往上依次分为相互连通的曝气区、填料区、安全区、排水区和超高区；曝气区设有位于主机底部的进水组件、位于曝气区上方的布水板以及位于曝气区内的曝气装置；填料区设置有可更换的脱氮除磷填料；安全区的上方设有过滤装置；排水区设有排水组件，且其下方设有液位器；超高区的上方设有溢流管；控制器与进水组件、曝气装置、过滤装置、排水组件和液位器连接，以控制其工作。本发明提供的一体式污水处理装置以时间代替空间，将污水处理所需的工艺集中，在一个装置中完成厌氧生化反应、缺氧生化反应、好氧生化反应、过滤的全过程，结构紧凑，体积小，占地面积小，投入成本低。

Description

一种一体式污水处理装置

技术领域

本发明涉及污水处理领域，更具体地说，它涉及一种一体式污水处理装置。

背景技术

目前，对于生活污水一般采用的是集中处理，集中处理采用污水管网将居民产生的生活污水进行收集，统一排入集中生活污水处理设施进行二级生化处理。这种处理方法常用于城市或集镇，有较多居民集中居住的地方，但对于广大的乡村，特别是南方丘陵地区的乡村居民，由于居住地地形的限制，基本上都是分散居住在山坡或者河谷，对于这些居民的生活污水治理，如果沿用集中处理方法，污水收集管网的费用将非常高，而且很多地方不能做到重力自流。另外，由于乡村远离城市，在进行土建施工时材料和设备的运输也会增加工程难度和建设费用。而目前广大乡村的生活污水污染正日益严重，基本上占到了全部生活污水总量的一半以上，如何便捷、有效地对这些污水进行处理，是一个亟待解决的问题，虽已有类似处理设施，但因为占地面积大、投入建设成本高等因素使得推广受到很大的局限性。对于分散的生活污水，无法建设管网集中处置，需要就地处理达标。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种一体式污水处理装置，其至少解决部分上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:

一种一体式污水处理装置，包括主机和控制器，所述主机从下往上依次分为相互连通的曝气区、填料区、安全区、排水区和超高区；所述曝气区设有位于所述主机底部的进水组件、位于所述曝气区上方的布水板以及位于所述曝气区内的曝气装置；所述填料区设置有可更换的脱氮除磷填料；所述安全区的上方设有过滤装置；所述排水区设有排水组件，且其下方设有液位器；所述超高区的上方设有溢流管；所述控制器与所述进水组件、所述曝气装置、过滤装置、排水组件和液位器连接，以控制其工作。

进一步优选为：所述控制器控制所述进水组件、所述曝气装置和所述排水组件依次工作，且分别对应为污水处理的进水阶段、曝气阶段和排水阶段；在所述曝气阶段和所述排水阶段之间还包括污水处理的沉淀阶段，所述进水阶段、曝气阶段、沉淀阶段和排水阶段的时间比为1:4:2:1，且所述曝气阶段持续时间不超过4h。

进一步优选为：还包括供气装置，所述供气装置包括空气泵、第一供气管、第二供气管以及与三者相连通的三通阀，所述第一供气管与所述曝气装置连通，所述第二供气管与所述过滤装置连通。

进一步优选为：所述进水组件包括进水管和控制所述进水管进污水的电磁阀，所述电磁阀与所述控制器连接；所述排水组件包括线性连接的抽吸管、抽吸泵、流量计和加药箱，所述抽吸管一端伸入所述主机内的排水区，所述加药箱中设置有氯片。

进一步优选为：所述过滤装置包括膜组件，所述膜组件的两端均通过活接头分别与所述抽吸管、第二供气管可拆卸连接。

进一步优选为：所述曝气装置为曝气管，所述曝气管包括内层的衬管和外层的橡胶管，所述衬管和所述橡胶管之间形成气流通道，所述橡胶管上设置有曝气孔，所述气流通道上设有朝向所述衬管凹陷形成的通气槽，所述衬管为空心管，且所述衬管靠近所述曝气孔的一侧的管壁厚度小于所述衬管远离所述曝气孔的一侧的管壁厚度。

进一步优选为：所述曝气孔靠近所述衬管一端的孔径大于远离所述衬管一端的孔径，所述曝气孔为多个，且相邻两个所述曝气孔之间的间距在气流流动方向上逐渐变小。

进一步优选为：所述曝气孔位于所述橡胶管的下方，并朝向所述主机的底部曝气；

或者，所述曝气孔位于所述橡胶管的上方，所述曝气孔倾斜设置，且其倾斜方向与所述气流通道内气流流向方向一致。

进一步优选为：所述主机的底部设有放空管，顶部设有可拆卸的检修盖板，所述主机的制备材料为碳钢、不锈钢、PP、PVC、HDPE中的一种或多种。

进一步优选为：所述脱氮除磷填料由钢渣、沸石、珍珠膨胀岩、粘土和白云石制备而成。

综上所述，本发明的技术方案中：污水从进水管进入，在液位器检测到内部液位达到设定值时控制器控制停止进水，开始进水到停止进水时间段为该装置的厌氧反应阶段；然后启动空气泵进行曝气，此时该装置进行好氧反应，曝气时间由控制器控制，达到设定时间后停止曝气；当停止曝气后，悬浮物等会慢慢沉降，同时进行反硝化反应，本阶段为该装置的反硝化和沉淀阶段；当反硝化和沉淀达到设定时间后，抽吸泵启动进行排水，排水水位达到设定液位后停止排水；启动空气泵，并通过三通阀进行流道转换，对过滤装置进行反洗；反洗结束后，进行下一周期的进水和后续处置阶段，不断重复，完成污水的净化。在一个装置中完成厌氧生化反应、缺氧生化反应、好氧生化反应、过滤的全过程，该装置结构紧凑，整个装置的体积小，从而占地面积小，投入建设的成本低，同时出水可达到或优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB19818-2002)一级A标准。同时曝气装置中曝气管的设置，能够使得曝气效果更好，提供良好的有氧环境。

附图说明

图1是本发明实施例中一体式污水处理装置的立面结构示意图；

图2也是本发明实施例中一体式污水处理装置的立面结构示意图；

图3是本发明实施例中一体式污水处理装置的曝气管部分轴向剖视图；

图4是本发明实施例中一体式污水处理装置的曝气管径向剖视图；

图中，1、主机；11、超高区；12、排水区；13、安全区；14、填料区；15、曝气区；16、检修盖板；17、放空管；18、溢流管；2、过滤装置；21、活接头；22、膜组件；3、脱氮除磷填料；31、布水板；4、曝气管；41、衬管；42、橡胶管；43、气流通道；44、曝气孔；45、通气槽；5、供气装置；51、第一供气管；52、第二供气管；53、空气泵；54、三通阀；6、排水组件；61、抽吸泵；62、流量计；63、加药箱；64、抽吸管；7、进水组件；71、进水管；72、电磁阀；8、液位器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

在本发明的一个实施例中，参考图1、图2，提供了一种一体式污水处理装置，包括主机1和控制器(未图示)，主机1从下往上依次分为相互连通的曝气区15、填料区14、安全区13、排水区12和超高区11；曝气区15设有位于主机1底部的进水组件7、位于曝气区15上方的布水板31以及位于曝气区15内的曝气装置(未图示)；布水板31位于曝气装置的上方，能够避免曝气时直接气体冲击填料区14，使得进入填料区14的水速比较稳定。填料区14设置有可更换的脱氮除磷填料3；安全区13的上方设有过滤装置2；填料区14与过滤装置2间为安全区，是本装置内的泥水界面，界面以上为排水区12，排水区12设有排水组件6，且其下方设有液位器8；超高区11的上方设有溢流管18；控制器与进水组件7、曝气装置、过滤装置2、排水组件6和液位器8连接，以控制其工作。

一体式污水处理装置还包括供气装置5，供气装置5包括空气泵53、第一供气管51、第二供气管52以及与三者相连通的三通阀54，第一供气管51与曝气装置连通，第二供气管52与过滤装置2连通。进水组件7包括进水管71和控制进水管71进污水的电磁阀72，电磁阀72与控制器连接；排水组件6包括相互连接的抽吸管64、抽吸泵61、流量计62和加药箱63，抽吸管64一端伸入主机1内的排水区12，加药箱63中设置有氯片，加药箱63内投加氯片进行消毒，简单可靠。过滤装置2包括膜组件22，膜组件22的两端均通过活接头21分别与抽吸管64、第二供气管52可拆卸连接。这样方便对膜组件22进行拆卸清洗。主机1的顶部设有排放口(未图示)，以将气体排出，维持主机1内的气压平衡。

在本发明的一个实施例中，控制器的控制方式主要采用液位控制、时间继电器控制。可选地：控制器控制进水组件7、曝气装置和排水组件6依次工作，且分别对应为污水处理的进水阶段、曝气阶段和排水阶段；在曝气阶段和排水阶段之间还包括污水处理的沉淀阶段，进水阶段、曝气阶段、沉淀阶段和排水阶段的时间比为1:4:2:1，且曝气阶段持续时间不超过4h，这样能够起到更好地污水处理效果。具体地，污水经进水管71进入主机1内部，控制器通过液位计9控制进水量，当液位低于设定值时，电磁阀72打开，污水持续进入主机1内部，当液位达到设定值时，电磁阀72关闭，切断进水，进水阶段即为本装置的厌氧处理过程，此过程在厌氧微生物作用下分解高分子有机物，且聚磷菌释放磷；进水阶段结束后空气泵53开启，电动三通阀54走空气泵-曝气管路，开始曝气，进入曝气阶段，进行污水处理好氧过程，在好氧微生物作用下去除COD等污染物，同时聚磷菌过量吸磷，分离水中磷；控制器通过时间继电器进行控制曝气时间，当曝气时间达到设定值后，空气泵53关闭，进入污水处理的沉淀阶段，此阶段悬浮物(SS)沉降至安全区，同时进行缺氧反硝化，硝酸盐、亚硝酸盐转化成氮气排出水体，达到脱氮目的；沉淀阶段达到设定时间后，抽吸泵61启动排水，大部分细小悬浮物(SS)经膜组件22截留，出水达标排，流量计62统计排放流量，当排放至设定液位后关闭抽吸泵61；此为污水处理的额排水阶段。在本发明的一个实施例中，进水阶段15min、曝气阶段60min，沉淀阶段30min，排水阶段15min，进水阶段的时间主要根据所需要处理的污水量，以及主机1的内部容纳量来定，曝气阶段要求不超过4h，一方面是主机1的内部容纳量空间限定了单次处理污水的量有限，另一方面曝气时间过长，对于好氧微生物过长时间发挥作用，其处理污水效果随着时间的延长而降低。

排水阶段结束后即进行反洗，启动空气泵53，三通阀54进行流道转换，走空气泵-膜组件管路，对附着在膜组件22上的悬浮物和微生物进行清洗；反洗结束即完成一个污水处理周期，不断重复，完成污水净化。优选地，膜组件的反洗通过切换气体流道进行，不需要额外动力。膜组件22为无机陶瓷膜组件。无机陶瓷膜组件中的无机陶瓷膜(即管体)的孔隙优选为0.1-50微米，根据出水要求进行选择。可截留悬浮物(SS)、大分子有机物、无机盐等。这种截留作用一方面可保证出水SS达标，另一方面可使SRT(污泥停留时间)和HRT(污水停留时间)完全分开，保证装置内的污泥浓度和污泥龄。同时无机陶瓷膜实现了固液分离彻底取代传统的沉淀池和过滤池，极大的降低设备体积。更优选地，膜组件22包括管体(未图示)和附件(未图示)，管体安装于主机1的内部。管体与第一供气管51、抽吸管64采用可拆卸式密封连接，可自由拆卸进行清洗。

在上述实施例中，采用空气泵53作为膜组件22反洗和曝气区15及填料区14供氧，其具有超静音、低能耗的优点，通过三通阀54进行气体调配，正常曝气时气体从曝气管4进入设备内部，完成供氧过程，反洗时关闭第二供气管52，经第一供气管51进入膜组件22，对膜组件22进行清洗，防止堵塞。实现整机结构的合理化，同时满足厌氧生化反应、缺氧生化反应、好氧生化反应、过滤的全过程在同一个主机1内完成，使得该装置结构紧凑，整个装置的体积小，从而占地面积小，投入建设的成本低，非常适合广大乡村等分散居住地中居民的生活污水处理，也方便一些小型工厂或食堂等区域的生活污水处理。

可选地：参考图3、图4，曝气装置为曝气管4，曝气管4包括内层的衬管41和外层的橡胶管42，衬管41和橡胶管42之间形成气流通道43，橡胶管42上设置有曝气孔44，气流通道43上设有朝向衬管41凹陷形成的通气槽45，衬管41为空心管，且衬管41靠近曝气孔44的一侧的管壁厚度小于衬管41远离曝气孔44的一侧的管壁厚度。在不曝气的时候，外层的橡胶管42与衬管41之间的间隙较小，也就是气流通道43比较窄，而空气泵53通过第二供气管52向气流通道43内充入空气时，气流通道43会变宽，使得外层的橡胶管42胀大，这样曝气孔44也就打开了，空气从曝气孔44喷出。通气槽45的设置可以方便第二供气管52快速向气流通道43内充入空气，通气槽45相当于在气流通道43内形成了一个快速宽通道，便于空气充入。需要说明的是，通气槽45的位置与曝气孔44的位置错开，比如曝气孔44位置设置在正上方，则通气槽45设置在斜上方，这样能够避免气流通道43还没有完全胀开，空气就从曝气孔44喷出去了，空气的上升速度等会受影响，进而影响曝气效果。将衬管41靠近曝气孔44的一侧的管壁厚度小于衬管41远离曝气孔44的一侧的管壁厚度，这样能够使得曝气管4的重心偏向于远离曝气孔44，曝气管4在曝气的时候更加稳定，不会因为气流的向外排出导致重心不稳。如果采用强力固定曝气管4的方式，对固定的强度以及曝气管4本身材质的强度要求较高，否则影响曝气管4的使用寿命。本发明中提供的实施例中的曝气管4直接固定在主机1的壁上即可，不需要对固定结构进行加强，比如额外采用强力胶等。

可选地：曝气孔44靠近衬管41一端的孔径大于远离衬管41一端的孔径，也就是孔径外小内大，这样能够有效防止污水中的杂质等直接进入曝气孔44造成曝气孔44堵塞。曝气孔44为多个，且相邻两个曝气孔44之间的间距在气流流动方向上逐渐变小。在靠近第二供气管52的一侧，空气刚开始进入到曝气管4，此处的曝气孔44较为疏散，使得空气往远离第二供气管52的方向运动，同时另一端曝气孔44密集，能够较快从曝气孔44排出，也加快了空气中曝气管4中的流动，同时也能够使得主机内曝气不均衡，利于形成污水的搅动效果，进而提高好氧微生物的作用。

可选地：在本发明的一个实施例中，曝气孔44位于橡胶管42的下方，并朝向主机1的底部曝气；这样主机内的沉淀物或者污水中杂质不会堵塞曝气孔44.在本发明的另一个实施例中，曝气孔44位于橡胶管42的上方，曝气孔44倾斜设置，且其倾斜方向与气流通道43内气流流向方向一致。这样一方面避免杂质直接进入到曝气孔，另一方面也能够形成主机内污水搅动的效果，具体地，曝气孔倾斜朝向气流流动方向曝气，使得主机内两侧的曝气量不均等，主机内污水就会顺着搅动起来，这样污水中污物也被搅动气流，好氧微生物与之接触更加充分，利于污水处理效果提升。

可选地：主机1的底部设有放空管17，当污水处理完成后，可以通过打开放空管17，将残留在主机1内的水有效排除，并且可以方便对主机1进行全面清洗。顶部设有可拆卸的检修盖板16，用于对主机1内部结构进行检修，或者更换脱氮除磷填料3以及膜组件22的离线清洗等处理。主机1的制备材料为碳钢、不锈钢、PP、PVC、HDPE中的一种或多种。

可选地：脱氮除磷填料3由钢渣、沸石、珍珠膨胀岩、粘土和白云石制备而成。优选地，各组分的比例为钢渣18％-42％，沸石35-65％，珍珠膨胀岩3％-12％，粘土8％-20％，白云石8-25％，钢渣为炼钢高温转炉等废渣，属于废物资源化利用，其中铁盐、钙盐在碱性条件下具有磷沉淀稳定作用。沸石本身具有多孔性，对氨氮具有强力吸附作用。白云石为填料提供必需的碱性。珍珠膨胀岩作为发泡剂，为填料提供膨胀使其具备高比表面积和多孔性特点。粘土作为粘接剂，为填料提供高强度性能。这样制备出来的脱氮除磷填料3具有强度高、轻质、多孔性、比表面积大的优点，安装方便，能提供微生物生长条件，同时对氮磷有很强的吸附能力和吸附速率，吸附容量大，饱和后可生物再生，无二次污染。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种一体式污水处理装置，其特征在于：包括主机和控制器，所述主机从下往上依次分为相互连通的曝气区、填料区、安全区、排水区和超高区；

所述曝气区设有位于所述主机底部的进水组件、位于所述曝气区上方的布水板以及位于所述曝气区内的曝气装置；

所述填料区设置有可更换的脱氮除磷填料；

所述安全区的上方设有过滤装置；

所述排水区设有排水组件，且其下方设有液位器；

所述超高区的上方设有溢流管；

所述控制器与所述进水组件、所述曝气装置、过滤装置、排水组件和液位器相连接，以控制其工作。

2.根据权利要求1所述的一种一体式污水处理装置，其特征在于：所述控制器控制所述进水组件、所述曝气装置和所述排水组件依次工作，且分别对应为污水处理的进水阶段、曝气阶段和排水阶段；在所述曝气阶段和所述排水阶段之间还包括污水处理的沉淀阶段，所述进水阶段、曝气阶段、沉淀阶段和排水阶段的时间比为1:4:2:1，且所述曝气阶段持续时间不超过4h。

3.根据权利要求1所述的一种一体式污水处理装置，其特征在于：还包括供气装置，所述供气装置包括空气泵、第一供气管、第二供气管以及与三者相连通的三通阀，所述第一供气管与所述曝气装置连通，所述第二供气管与所述过滤装置连通。

4.根据权利要求3所述的一种一体式污水处理装置，其特征在于：所述进水组件包括进水管和控制所述进水管进污水的电磁阀，所述电磁阀与所述控制器连接；所述排水组件包括线性连接的抽吸管、抽吸泵、流量计和加药箱，所述抽吸管一端伸入所述主机内的排水区，所述加药箱中设置有氯片。

5.根据权利要求4所述的一种一体式污水处理装置，其特征在于：所述过滤装置包括膜组件，所述膜组件的两端均通过活接头分别与所述抽吸管、第二供气管可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的一种一体式污水处理装置，其特征在于：所述曝气装置为曝气管，所述曝气管包括内层的衬管和外层的橡胶管，所述衬管和所述橡胶管之间形成气流通道，所述橡胶管上设置有曝气孔，所述气流通道上设有朝向所述衬管凹陷而成的通气槽，所述衬管为空心管，且所述衬管靠近所述曝气孔的一侧的管壁厚度小于所述衬管远离所述曝气孔的一侧的管壁厚度。

7.根据权利要求6所述的一种一体式污水处理装置，其特征在于：所述曝气孔靠近所述衬管一端的孔径大于远离所述衬管一端的孔径，所述曝气孔为多个，且相邻两个所述曝气孔之间的间距在气流流动方向上逐渐变小。

8.根据权利要求7所述的一种一体式污水处理装置，其特征在于：所述曝气孔位于所述橡胶管的下方，并朝向所述主机的底部曝气；

或者，所述曝气孔位于所述橡胶管的上方，所述曝气孔倾斜设置，且其倾斜方向与所述气流通道内气流流向方向一致。

9.根据权利要求1所述的一种一体式污水处理装置，其特征在于：所述主机的底部设有放空管，顶部设有可拆卸的检修盖板，所述主机的制备材料为碳钢、不锈钢、PP、PVC、HDPE中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的一种一体式污水处理装置，其特征在于：所述脱氮除磷填料的原材料包括钢渣、沸石、珍珠膨胀岩、粘土和白云石。

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