CN111777261B - 高落差环境无动力污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理设备技术领域，具体涉及一种高落差环境无动力污水处理系统。包括功能管节段和过滤管节；功能管节段用于分解处理污水中的污染物，功能管节段包括至少一个功能管节，功能管节为厌氧管节、缺氧管节或好氧管节，功能管节段的入水口所在的水平面高于出水口所在的水平面，且入水口与出水口之间的高度差不低于预设高度值；过滤管节的入水口与功能管节的出水口连接，用于过滤功能管节段排出的水中的杂质。在使用时，污水从功能管节段的入水口进入，利用高度差的势能向下流动，并在流动的过程中在该功能管节内实现对应的厌氧处理、好氧处理或缺氧处理，经处理后的水经过滤管节的过滤后排出。从而实现无动力运行，节约了电力能源。

Description

高落差环境无动力污水处理系统

技术领域

本发明涉及污水处理设备技术领域，具体涉及一种高落差环境无动力污水处理系统。

背景技术

户枢不蠹，流水不腐，人口聚集会集中产生大量的工业、生活污水。环境对污水具有一定的自然净化能力。当超过环境的自净能力时，排水水质就会显著恶化，为了美化环境，减少污水对人类健康的影响，就需要建设污水处理设施。污水处理是通过人类的干预，在人工构筑物中提供更有利于有微生物生产的环境，利用这些微生物在较短的时间内较小的空间内来实现水的净化。

中国的环保建设一开始从大型城市污水厂开始，然后在比较富裕的农村局部开始发展，现在进一步向山区、丘陵地区发展。城市污水处理厂建设历史时间长，技术成熟，一般建设在城市郊区。平原地区的农村一般建设建构筑物场站或者安装一体化污水处理设备。在山区、丘陵地区，其落差大，相对平坦地块面积小，比较珍贵，且多被利用为耕田，征用这些地块相对难度大，设计污水处理场站也非常受限。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种高落差环境无动力污水处理系统,系统的厌氧管节、好氧管节和缺氧管节自上而下依次连接，利用各个功能管节之间的高度差给污水流动提供动能，从而利用该动能充分曝气进行污水处理，该无动力污水处理系统设置在山区、丘陵地区的坡地沟壑之间，可减少征地阻力，充分利用了价值不高的沟壑，有效利用水力势能且减少了电力驱动的曝气能耗。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种高落差环境无动力污水处理系统，包括功能管节段和过滤管节；

所述功能管节段用于分解处理污水中的污染物，所述功能管节段包括至少一个功能管节，所述功能管节为厌氧管节、缺氧管节或好氧管节，所述功能管节段的入水口所在的水平面高于出水口所在的水平面，且所述功能管节段的入水口与出水口之间的高度差不低于预设高度值；

所述过滤管节的入水口与所述功能管节的出水口连接，用于过滤所述功能管节段排出的水中的杂质。

在如上所述的高落差环境无动力污水处理系统中，作为优选方案，还包括配水管节和沉砂管节，所述配水管节通过所述沉砂管节与所述功能管节段的入水口连接，所述配水管节的入水口承接污水排水口排出的待处理污水，所述沉砂管节用于将所述配水管节传导的污水中的砂尘沉淀留存，将沉淀后的污水排放至所述功能管节段；

优选地，所述沉砂管节为筒状，所述沉砂管节内设置有隔板，所述隔板沿所述沉砂管节的长度方向设置，将所述沉砂管节分隔为沉砂管段和排水管段，所述沉砂管段的底部封闭，所述沉砂管段的上部开口用于承接所述污水排水口排出的待处理的污水，所述排水管段的底端开口与所述功能管节段的上部开口连接；

优选地，所述沉砂管段的底部设置有排砂口，所述排砂口处活动设置有盖板。

在如上所述的高落差环境无动力污水处理系统中，作为优选方案，所述功能管节段包括厌氧管节、好氧管节和缺氧管节，所述厌氧管节与所述好氧管节、所述缺氧管节依次连接，且所述厌氧管节设置在所述好氧管节上方，所述厌氧管节、所述好氧管节和所述缺氧管节内填装有填料支架，用于布水；所述好氧管节的侧壁设置有通气管，所述通气管的一端与所述好氧管节内部连通，所述通气管的另一端与外界大气连通，且所述通气管的另一端高度高于所述功能管节段的入水口所在的水平面。

在如上所述的高落差环境无动力污水处理系统中，作为优选方案，还包括配水旁通管，所述配水旁通管的一端与所述功能管节段的入水口连接，另一端与所述缺氧管节连通，所述配水旁通管的一端设置有配水蝶阀。

在如上所述的高落差环境无动力污水处理系统中，作为优选方案，所述好氧管节设置有两个，所述功能管节段自上而下依次是相连接的厌氧管节、第一好氧管节、缺氧管节和第二好氧管节。

在如上所述的高落差环境无动力污水处理系统中，作为优选方案，还包括取样管，所述取样管设置在所述功能管节的底端，用于提取所述功能管节内的液体情况；

优选地，所述取样管设置有4个，4个所述取样管分别设置在所述厌氧管节、所述第一好氧管节、所述缺氧管节和所述第二好氧管节的底端。

在如上所述的高落差环境无动力污水处理系统中，作为优选方案，还包括布水垫圈，所述布水垫圈设置在所述功能管节的入水口处，所述布水垫圈包括水舌，所述水舌沿所述布水垫圈的边缘向内部延伸；

优选地，所述水舌上设置有翅片；

优选地，所述水舌的舌尖与所述布水垫圈的内圈之间通过拉筋相连。

在如上所述的高落差环境无动力污水处理系统中，作为优选方案，所述过滤管节包括管节本体、过滤颗粒和出口调节碟阀，所述出口调节碟阀设置在所述过滤管节的底部，所述管节本体内填充有过滤颗粒；

优选地，所述过滤颗粒为有机塑料填料，所述过滤颗粒的表观密度不小于1g/cm³；

优选地，所述管节本体的底部还设置有密目网，避免所述过滤颗粒流失；

优选地，所述过滤管节的侧壁设置有装填口和放空口，所述装填口靠近所述过滤管节的上部，所述放空口位于所述过滤管节的下端。

在如上所述的高落差环境无动力污水处理系统中，作为优选方案，所述密目网设置在所述出口调节碟阀的上方，所述放空口设置在所述出口调节碟阀的下方。

在如上所述的高落差环境无动力污水处理系统中，作为优选方案，还包括脉冲水箱，所述脉冲水箱的进水端与所述功能管节段的入水口连通，所述脉冲水箱的出水端与所述过滤管节内部连通，当所述脉冲水箱内存水达到预设量时迅速排出至所述过滤管节内。

本发明提供一种高落差环境无动力污水处理系统，具有如下有益效果：本发明提供的高落差环境无动力污水处理系统，通过设置厌氧管节、好氧管节和缺氧管节，从而分解去除实现污水中污染物，设置各功能管节在上而下依次连接，充分利用各功能管节的高度差势能，实现污水的顺利流动，且在流动过程中将势能转化为动能，实现跌水曝气效果；通过设置布水垫圈，利用其水舌对水流进行阻挡，使水流冲击在水舌上产生更好的跌水曝气效果，且使功能管节内的水分布更均匀，更利于充分分解污水中的污染物。设置过滤管节，并在过滤管节内设置有机塑料过滤颗粒，延长过滤管节的检查周期，避免悬浮物过快堵塞系统，设置脉冲水箱，根据过滤管节的阻塞情况自动对过滤管节进行冲洗，及时冲走截留的污泥，回复过滤管节的过滤能力。本发明能够避免建设专用的污水场站、免去场站选址困难，免去要建设用电、用水等公用设施，还不用建设调节水池，无需安装提升泵、风机等设施，能够根据所处地势的不同设计、选型。这种系统的制造成本低、运行成本低、建设方便。非常适合山区、丘陵地区等高落差环境下的污水处理。既能够应用于生活污水，也能够应用于小规模的工业污水。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的高落差环境无动力污水处理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的沉砂管节的结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的相邻功能管节之间的连接结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的布水垫圈结构示意图；

附图标记说明：

1、污水排水口；2、配水管节；3、沉砂管节；302、沉砂管段；303、排砂口；304、排水管段；305、隔板；4、厌氧管节；5、取样管；6、第一好氧管节；8、缺氧管节；10、第二好氧管节；12、过滤管节；13、放空口；14、出水明管渠；15、出口调节蝶阀；16、装填口；17、滤料反洗管；18、配水旁通管；19、脉冲水箱；20、配水蝶阀；21、功能管节；22、填料支架；23、布水垫圈。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合具体情况说明本发明的示例性实施例：

请参考图1至图4，本发明提供了一种高落差环境无动力污水处理系统，包括功能管节段和过滤管节12；

功能管节段用于分解处理污水中的污染物，功能管节段包括至少一个功能管节21，功能管节21为厌氧管节4、缺氧管节8或好氧管节，功能管节段的入水口所在的水平面高于出水口所在的水平面，且功能管节段的入水口与出水口之间的高度差不低于预设高度值；

过滤管节12的入水口与功能管节21的出水口连接，用于过滤功能管节段排出的水中的杂质。

在使用时，污水从功能管节段的入水口进入，利用高度差的势能向下流动，并在流动的过程中在该功能管节21内实现对应的厌氧处理、好氧处理或缺氧处理，经处理后的水经过滤管节12的过滤后排出。该污水处理系统利用入水口和出水口之间的高度差实现污水的流动，从而实现无动力运行，节约了电力能源。

进一步地，还包括配水管节2和沉砂管节3，配水管节2通过沉砂管节3与功能管节段的入水口连接，配水管节2的入水口承接污水排水口1排出的待处理污水，沉砂管节3用于将配水管节2传导的污水中的砂尘沉淀留存，将沉淀后的污水排放至功能管节段。优选地，沉砂管节3为筒状，沉砂管节3内设置有隔板305，隔板305沿沉砂管节3的长度方向设置，将沉砂管节3分隔为沉砂管段302和排水管段304，沉砂管段302的底部封闭，沉砂管段302的上部开口用于承接污水排水口1排出的待处理的污水，排水管段304的底端开口与功能管节段的上部开口连接。优选地，沉砂管段302的底部设置有排砂口303，排砂口303处活动设置有盖板。在使用时，配水管节2将污水引导至沉砂管节3的沉砂管段302内，由于沉砂管段302的底部封闭，污水中的砂等杂质沉淀在沉砂管段302底部，上清污水自沉砂管段302的上部溢出至排水管段304，并进排水管段304向下排出至功能管节段内。当运行一段时间至沉砂管段302内积满沉砂时，打开排砂口303处的盖板，排出沉砂即可正常使用。通过设置沉砂管节3，及时将污水中的砂粒等杂质沉淀排出，避免其流入功能管节段内发生堵塞而影响功能管节段的使用寿命。

进一步地，功能管节段包括厌氧管节4、好氧管节和缺氧管节8，厌氧管节4与好氧管节、缺氧管节8依次连接，且厌氧管节4设置在好氧管节上方，厌氧管节4、好氧管节和缺氧管节8内填装有填料支架22，填料支架22为网格状，用于布水，且为功能管节21提供内层支撑力，防止其受外力压扁；在本实施例中，相邻功能管节21内的填料支架22错缝反向安装，以保证布水的均匀。依据填料支架22的填料前端填料密度大，且尽可能设计为满充水系统。好氧管节的侧壁设置有通气管(图未示)，通气管的一端与好氧管节内部连通，通气管的另一端与外界大气连通，且通气管的另一端高度高于功能管节段的入水口所在的水平面。在使用时，污水自上而下依次经过厌氧处理、好氧处理和缺氧净化处理。在厌氧管节4中不做曝气，污染物浓度高，因为分解消耗溶解氧使得水体内几乎无溶解氧，适宜厌氧微生物活动从而处理水中污染物。经过厌氧处理后的污水进入好氧管节，由于污水从污水排水口1经过沉砂管节3和厌氧管节4后，其高度势能都转化为动能，进入好氧管节时的污水的流速较大，与通气管通入的空气混合产生曝气效果，维持水中溶解氧含量在预设值例如4mg/l左右，适宜好氧微生物生长繁殖，从而处理水中污染物质。经过好氧处理后的污水进入缺氧管节8，经过上述厌氧和好氧处理后，污水中的含量较低，适宜好氧和兼氧微生物生活，在缺氧管节8中对污水中的污染物进行进一步的处理，从而使其达到净化要求，满足排放条件。

进一步地，还包括配水旁通管18，配水旁通管18的一端与功能管节段的入水口连接，另一端与缺氧管节8连通，配水旁通管18的一端设置有配水蝶阀20。在使用时，部分原污水经过配水旁通管18进入缺氧管节8，以确保缺氧管节8内反硝化所需的碳源，从而实现更好的除氮效果。可以根据进水量需求调节配水蝶阀20的开合程度。

进一步地，好氧管节设置有两个，分别为第一好氧管节6和第二好氧管节10，功能管节段自上而下依次是相连接的厌氧管节4、第一好氧管节6、缺氧管节8和第二好氧管节10。同样的，通气管也设置有两个。设置两个好氧管，利用好氧微生物(包括兼性微生物)在有氧气存在的条件下进行生物代谢以充分降解污水中的有机物。

进一步地，还包括取样管5，取样管5设置在功能管节21的底端，用于提取功能管节21内的液体情况；

优选地，取样管5设置有4个，4个取样管5分别设置在厌氧管节4、第一好氧管节6、缺氧管节8和第二好氧管节10的底端。在本实施例中，取样管5采用DN25的管子，垂直安装。可以定期取不同管节水样，验证其净化处理情况。

进一步地，还包括布水垫圈23，布水垫圈23设置在功能管节21的入水口处，布水垫圈23包括水舌，水舌沿布水垫圈23的边缘向内部延伸。布水垫圈23可以优化布水，避免因重力影响致使水的偏流，布水垫圈23的水舌也能产生一定的跌水曝气作用。

优选地，水舌上设置有翅片，不仅可以提高与污水的接触面积，使跌水曝气效果更好，还能增强水舌的承载强度，避免污水冲击而变形。在本实施例中，布水垫圈23采用不锈钢材质，水舌上的翅片采用压制工艺制作，布水垫圈23通过橡胶法兰与功能管节21相连接。

优选地，水舌的舌尖与布水垫圈23的内圈之间通过拉筋相连。避免水舌强度不足导致变形。

在本实施例中，水舌与布水垫圈23的外环所在的的平面之间的夹角不同设置有多种规格的布水垫圈23，以保证功能管节段外壁随地面环境坡度埋设时，有合理的布水，停留时间足够且能够满足要求；

进一步地，过滤管节12包括管节本体、过滤颗粒和出口调节碟阀15，出口调节碟阀15设置在过滤管节12的底部，管节本体内填充有过滤颗粒；

优选地，过滤颗粒为有机塑料填料，过滤颗粒的表观密度不小于1g/cm³；采用有机塑料填料，检查周期长、不采用细沙等重介质，避免悬浮物过快堵塞系统。

优选地，管节本体的底部还设置有密目网，支撑在过滤管节12内部，且避免过滤颗粒流失。

优选地，过滤管节12的侧壁设置有装填口16和放空口13，装填口16靠近过滤管节12的上部，放空口13位于过滤管节12的下端。

进一步地，密目网设置在出口调节碟阀15的上方，放空口13设置在出口调节碟阀15的下方。

在使用时，当过滤管节12截留的悬浮物增多，水位抬高，由于过滤颗粒充满过滤管节12内的水中,过滤颗粒之前的间隙增大，阻力自动降低，处理后的污水仍能流出，大部分悬浮物仍能被截留。

进一步地，还包括脉冲水箱19，脉冲水箱19的进水端与功能管节段的入水口连通，脉冲水箱19的出水端通过滤料反洗管17与过滤管节12内部连通，当脉冲水箱19内存水达到预设量时迅速排出至过滤管节12内。

当过滤管节12内截留的悬浮物达到上限，使污水流出速度大幅降低，来不及及时排出的污水从功能管节段的入水口流入脉冲水箱19，并在脉冲水箱19内积聚，当脉冲水箱19中的水达到预设量例如充满时，脉冲水箱19中的排水阀打开，将脉冲水箱19中的水快速放出，由于脉冲水动能很大，放空口13打开，脉冲水冲洗过滤管节12内的过滤颗粒，将过滤颗粒之间的污泥冲洗排出，使过滤管节12内的水位再降低至指定水位，放空口13阀门关闭。过滤管节12逐渐重新充满水，过滤浮颗粒重新上浮相互压挤，起到过滤作用。过滤管节12的末端与排水明管渠连接，经过过滤管节12过滤后的水达到排放标准，可通过出水明管渠14排出。

综上所述，本发明实施例所提供的高落差环境无动力污水处理系统，通过设置厌氧管节、好氧管节和缺氧管节，从而分解去除实现污水中污染物，设置各功能管节在上而下依次连接，充分利用各功能管节的高度差势能，实现污水的顺利流动，且在流动过程中将势能转化为动能，实现跌水曝气效果；通过设置布水垫圈，利用其水舌对水流进行阻挡，使水流冲击在水舌上产生更好的跌水曝气效果，且使功能管节内的水分布更均匀，更利于充分分解污水中的污染物。设置过滤管节，并在过滤管节内设置有机塑料过滤颗粒，延长过滤管节的检查周期，避免悬浮物过快堵塞系统，设置脉冲水箱，根据过滤管节的阻塞情况自动对过滤管节进行冲洗，及时冲走截留的污泥，回复过滤管节的过滤能力。本发明能够避免建设专用的污水场站、免去场站选址困难，免去要建设用电、用水等公用设施，还不用建设调节水池，无需安装提升泵、风机等设施，能够根据所处地势的不同设计、选型。这种系统的制造成本低、运行成本低、建设方便。非常适合山区、丘陵地区等高落差环境下的污水处理。既能够应用于生活污水，也能够应用于小规模的工业污水。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的具体实施方式进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.高落差环境无动力污水处理系统，其特征在于，包括功能管节段和过滤管节；

所述功能管节段用于分解处理污水中的污染物，所述功能管节段包括至少一个功能管节，所述功能管节为厌氧管节、缺氧管节或好氧管节，所述功能管节段的入水口所在的水平面高于出水口所在的水平面，且所述功能管节段的入水口与出水口之间的高度差不低于预设高度值；

还包括配水管节和沉砂管节，所述配水管节通过所述沉砂管节与所述功能管节段的入水口连接，所述配水管节的入水口承接污水排水口排出的待处理污水，所述沉砂管节用于将所述配水管节传导的污水中的砂尘沉淀留存，将沉淀后的污水排放至所述功能管节段；所述沉砂管节为筒状，所述沉砂管节内设置有隔板，所述隔板沿所述沉砂管节的长度方向设置，将所述沉砂管节分隔为沉砂管段和排水管段，所述沉砂管段的底部封闭，所述沉砂管段的上部开口用于承接所述污水排水口排出的待处理的污水，所述排水管段的底端开口与所述功能管节段的上部开口连接；所述沉砂管段的底部设置有排砂口，所述排砂口处活动设置有盖板；

所述功能管节段包括厌氧管节、好氧管节和缺氧管节，所述厌氧管节与所述好氧管节、所述缺氧管节依次连接，且所述厌氧管节设置在所述好氧管节上方，所述厌氧管节、所述好氧管节和所述缺氧管节内填装有填料支架，用于布水；所述好氧管节的侧壁设置有通气管，所述通气管的一端与所述好氧管节内部连通，所述通气管的另一端与外界大气连通，且所述通气管的另一端高度高于所述功能管节段的入水口所在的水平面；

还包括配水旁通管，所述配水旁通管的一端与所述功能管节段的入水口连接，另一端与所述缺氧管节连通，所述配水旁通管的一端设置有配水蝶阀；

还包括取样管，所述取样管设置在所述功能管节的底端，用于提取所述功能管节内的液体情况；所述取样管设置有4个；

还包括布水垫圈，所述布水垫圈设置在所述功能管节的入水口处，所述布水垫圈包括水舌，所述水舌沿所述布水垫圈的边缘向内部延伸；所述水舌上设置有翅片；所述水舌的舌尖与所述布水垫圈的内圈之间通过拉筋相连；

所述过滤管节的入水口与所述功能管节的出水口连接，用于过滤所述功能管节段排出的水中的杂质；所述过滤管节包括管节本体、过滤颗粒和出口调节碟阀，所述出口调节碟阀设置在所述过滤管节的底部，所述管节本体内填充有过滤颗粒；所述过滤颗粒为有机塑料填料，所述过滤颗粒的表观密度不小于1g/cm³ ；所述管节本体的底部还设置有密目网，避免所述过滤颗粒流失；所述过滤管节的侧壁设置有装填口和放空口，所述装填口靠近所述过滤管节的上部，所述放空口位于所述过滤管节的下端；

还包括脉冲水箱，所述脉冲水箱的进水端与所述功能管节段的入水口连通，所述脉冲水箱的出水端与所述过滤管节内部连通，当所述脉冲水箱内存水达到预设量时迅速排出至所述过滤管节内；

当过滤管节内截留的悬浮物达到上限，使污水流出速度大幅降低，来不及及时排出的污水从功能管节段的入水口流入脉冲水箱，并在脉冲水箱内积聚，当脉冲水箱中的水达到预设量例如充满时，脉冲水箱中的排水阀打开，将脉冲水箱中的水快速放出，由于脉冲水动能很大，放空口打开，脉冲水冲洗过滤管节内的过滤颗粒，将过滤颗粒之间的污泥冲洗排出，使过滤管节内的水位再降低至指定水位，放空口阀门关闭；过滤管节逐渐重新充满水，过滤浮颗粒重新上浮相互压挤，起到过滤作用；过滤管节的末端与排水明管渠连接，经过过滤管节过滤后的水达到排放标准，可通过出水明管渠排出。

2.根据权利要求1所述的高落差环境无动力污水处理系统，其特征在于，所述好氧管节设置有两个，所述功能管节段自上而下依次是相连接的厌氧管节、第一好氧管节、缺氧管节和第二好氧管节。

3.根据权利要求1所述的高落差环境无动力污水处理系统，其特征在于，所述密目网设置在所述出口调节碟阀的上方，所述放空口设置在所述出口调节碟阀的下方。

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