CN113860634A - 污水净化装置和排水沟渠 - Google Patents

Abstract

本发明的公开了一种污水净化装置和排水沟渠。根据本发明实施例的污水净化装置，包括：碎石过滤单元，所述碎石过滤单元内设有级配碎石，以便拦截污水中的悬浮颗粒；一级MBBR净化单元，所述一级MBBR净化单元内设有悬浮填料和曝气装置，以便所述悬浮填料上的生物膜对污水中的有机污染物进行第一次生物降解；和二级水生植物净化单元，所述二级水生植物净化单元内设有水生植物，以便所述水生植物对污水中的有机污染物进行第二次生物降解，所述碎石过滤单元、所述一级MBBR净化单元和所述二级水生植物净化单元沿污水的排水方向依次连通。因此，根据本发明实施例的污水净化装置具有成本低、使用寿命长、便于设置和污水净化效果好的优点。

Description

污水净化装置和排水沟渠

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种污水净化装置和排水沟渠。

背景技术

我国幅员辽阔，地形地貌各不相同，经济发展水平和人口密度等都有区别。农村基础设施相对落后，污水中通常存在大量的漂浮物和悬浮物，进行农村污水治理时，因为农户分散、设计复杂、施工条件差等多种原因，未能做到全面收集处理；建成后的农村污水场站缺乏专业人员进行运行，未建立长效的管理机制。农村排水体制多为雨污合流制，每逢多雨季节，未收集治理的合流污水，通过雨污水排口进入到附近的水体，造成了水体的污染。

相关技术中，目前大多数农村污水治理工艺，一般会采用“管网+水处理”方式，农村附近黑臭水体的治理工艺，大多采用“控源截污+内源治理”，相关工艺研究较多，技术也比较成熟。然而在污水治理和黑臭水体治理不是独立工程，农村污水治理工程的效果与周围水体的水环境现状密切相关。污水治理工程末端雨污水排口设计中，常见的方法有：第一种雨排口污水直接进入水体，但此种方法无法有效去除污染物，对水体污染最为严重；第二种雨排口污水经沉淀池沉淀，去除雨污水中较大的颗粒污染物，再进入水体中，此种方法只是简单的物理沉降，无法有效消减进入水体的氮磷等污染物；第三种雨排口污水先经沉淀池沉淀，经由人工湿地再进入水体，此种方法可以有效降低水体污染物浓度，但是若遇到雨季高发，沉淀池的停留时间较短，大量悬浮颗粒会进入到湿地，湿地填料层很容易堵塞，污染物去除效率被大大降低；第四种生活污水末端处理，将整个污水处理工艺搬到水体附近，处理后的水排入水体，此种方法污水收集管网延长，管网埋深加大，增加投资，施工难度提高；水体附近施工场地受限，影响施工作业面，交通动力条件不利；无法处理未进入污水管网雨污河流污水，遗漏的雨污合流水仍会进入水体，增加水体富营养化风险。

申请号为202010036857.4的一种MABR初雨净化工艺中采用沉淀池+MABR的净化工艺。多雨季节，水流湍急水利条件复杂，水中含有大量的悬浮颗粒，简单沉淀后仍含有部分的悬浮颗粒，进入到MABR单元，对MABR膜丝产生冲击，缩短MABR膜使用寿命，运行成本增加；沉淀池土建投资费用较高。

申请号为202010036857.4的一种MABR初雨净化工艺采用上述第四种污水末端治理的方法，水体附近施工场地受限，施工作业面影响，交通动力不便；工艺链长，投资高，动力设备较多，能耗高，运维费高。

申请号为202010591552.X的一种用于农村污水处理的生态沟渠将原有的雨污水排口改造为生态沟渠，雨污水先进入到进水区，通过提升进入净化区，再到出水区，方法和常规人工湿做法相当，名称不同而已，雨污混合污水直接进入类人工湿地，易造成湿地填料堵塞，污染物去除效率降低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种污水净化装置和排水沟渠。

根据本发明实施例的污水净化装置，包括：

碎石过滤单元，所述碎石过滤单元内设有级配碎石，以便拦截污水中的悬浮颗粒；

一级MBBR净化单元，所述一级MBBR净化单元内设有悬浮填料和曝气装置，以便所述悬浮填料上的生物膜对污水中的有机污染物进行第一次生物降解；和

二级水生植物净化单元，所述二级水生植物净化单元内设有水生植物，以便所述水生植物对污水中的有机污染物进行第二次生物降解，所述碎石过滤单元、所述一级MBBR净化单元和所述二级水生植物净化单元沿污水的排水方向依次连通。

因此，根据本发明实施例的污水净化装置具有成本低、使用寿命长、便于设置和污水净化效果好的优点。

在一些实施例中，所述一级MBBR净化单元还包括多个网箱，多个所述网箱沿污水的排水方向依次排列，每个所述网箱内均设有所述悬浮填料。

在一些实施例中，所述曝气装置包括曝气管道和多个曝气盘，所述曝气管道和多个所述曝气盘位于所述一级MBBR净化单元的底部，所述曝气管上设有多个出气口，多个所述曝气盘一一对应地与多个所述出气口连通，每个所述网箱内均设有所述曝气盘。

在一些实施例中，所述一级MBBR净化单元的容纳腔的底壁面包括依次连接的第一下倾斜面、第二下倾斜面、沉砂面和上倾斜面,所述第一下倾斜面和所述第二下倾斜面沿污水的排水方向向下倾斜，所述上倾斜面沿污水的排水方向向上倾斜，所述第二下倾斜面、所述沉砂面和所述上倾斜面与所述一级MBBR净化单元的容纳腔的侧壁面限定出泥沙斗，所述第二下倾斜面与水平面的夹角为第一预设值，所述上倾斜面与水平面的夹角大于等于第一预设值。

在一些实施例中，所述泥沙斗内设有排污泵和网罩，所述排污泵设在所述网罩内。

在一些实施例中，所述第一下倾斜面的坡度在大于等于0.2％且小于等于2％。

在一些实施例中，所述级配碎石包括石灰石、火山岩和沸石中的至少一者。

在一些实施例中，所述级配碎石的粒径大于等于10mm且小于等于50mm。

在一些实施例中，所述水生植物包括芦苇、香蒲、菖蒲、美人蕉、再力花、水葱、水芹、灯心草、茭白和黑麦草中的至少一者。

本发明还提出了一种排水沟渠，所述排水沟渠内设有上述的污水净化装置。

附图说明

图1是本发明实施例的污水净化装置的侧视图的示意图。

图2是本发明实施例的污水净化装置的俯视图的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的污水净化装置100。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的污水净化装置100包括碎石过滤单元1、一级MBBR净化单元2和二级水生植物净化单元3。

碎石过滤单元1内设有级配碎石11，以便拦截污水中的悬浮颗粒。一级MBBR净化单元2内设有悬浮填料21和曝气装置23，以便悬浮填料21上的生物膜对污水中的有机污染物进行第一次生物降解。二级水生植物净化单元3内设有水生植物31，以便水生植物31对污水中的有机污染物进行第二次生物降解，碎石过滤单元1、一级MBBR净化单元2和二级水生植物净化单元3沿污水的排水方向依次连通。

根据本发明实施例的污水净化装置100通过设置碎石过滤单元1，从而使得污水可经过碎石过滤单元1的过滤。具体地，污水首先进入碎石过滤单元1，由此碎石过滤单元1内的级配碎石11可过滤污水中的悬浮颗粒，进而防止污水中的悬浮颗粒进入一级MBBR净化单元2并冲击一级MBBR净化单元2内的生物膜，从而增加一级MBBR净化单元2的使用寿命且不影响一级MBBR净化单元2的降解效果。碎石过滤单元1内的级配碎石11的成本低、便于放置在碎石过滤单元1内且过滤悬浮颗粒的效果好。也就是说，碎石过滤单元1成本低、便于设置且过滤悬浮颗粒的效果好。从而使得污水中的悬浮颗粒不会冲击、影响并堵塞一级MBBR净化单元2和二级水生植物净化单元3。

根据本发明实施例的污水净化装置100通过设置一级MBBR净化单元2，从而使得过滤悬浮颗粒后的污水进入到一级MBBR净化单元2内后，附着在悬浮填料21上的生物膜对污水中的有机污染物进行第一次生物降解。具体地，生物膜中的微生物把有机污染物分解，降低污水中的氮、磷等污染物，使得污水得到净化。

根据本发明实施例的污水净化装置100通过设置二级水生植物净化单元3，从而使得经历过第一次生物降解的污水进入到二级水生植物净化单元3后，二级水生植物净化单元3内的水生植物31及其根系上的微生物膜，通过吸附、吸收和代谢作用，对污水中的有机污染物进行第二次生物降解；且水生植物31的根系截留、吸附一部分水中的大颗粒的氮、磷等污染物，从而进一步净化污水，提高水质。

因此，根据本发明实施例的污水净化装置100具有成本低、使用寿命长、便于设置和污水净化效果好的优点。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的污水净化装置100包括碎石过滤单元1、一级MBBR净化单元2和二级水生植物净化单元3。碎石过滤单元1、一级MBBR净化单元2和二级水生植物净化单元3沿污水的排水方向依次连通。例如，污水的排水方向为由左向右排放，碎石过滤单元1、一级MBBR净化单元2和二级水生植物净化单元3由左向右依次连通，左右方向如图1中的箭头A所示。

碎石过滤单元1内设有级配碎石11，以便过滤污水中的悬浮颗粒。具体地，级配碎石是由各种大小不同粒级集料组成的混合料。从而使得级配碎石11可过滤污水中的悬浮颗粒，进而使得碎石过滤单元1过滤悬浮颗粒的效果好。

级配碎石11可直接散落、堆叠在碎石过滤单元1内，即级配碎石11便于放置。堆叠的级配碎石11可过滤污水中的悬浮颗粒，进而防止污水中的悬浮颗粒进入一级MBBR净化单元2并冲击一级MBBR净化单元2内的生物膜，从而增加一级MBBR净化单元2的使用寿命且不影响一级MBBR净化单元2的降解效果；堆叠的级配碎石11可过滤污水中的悬浮颗粒和体积较大的悬浮颗粒，也可防止污水中的悬浮颗粒进入二级水生植物净化单元3，从而水生植物31不易被堵塞。

级配碎石11可就近取材，以便降低碎石过滤单元1的成本。即级配碎石11的成本低，碎石过滤单元1成本低。

在一些实施例中，级配碎石11的粒径大于等于10mm且小于等于50mm，级配碎石11的粒径较小，从而使得污水在经过堆叠的级配碎石11的排水间隙时，污水中的悬浮颗粒和体积较大的悬浮颗粒可被堆叠的级配碎石11过滤。

在一些实施例中，级配碎石11包括石灰石、火山岩和沸石中的至少一者。石灰石、火山岩和沸石具有较高的强度、孔隙率高和良好的生物化学稳定性。因此，由石灰石、火山岩和沸石中的至少一者组成的级配碎石11可吸附悬浮颗粒且提高过滤悬浮颗粒的效率，从而进一步防止污水中的悬浮颗粒进入一级MBBR净化单元2和二级水生植物净化单元3。进而进一步的防止悬浮颗粒冲击一级MBBR净化单元2内的生物膜和堵塞水生植物31。

一级MBBR净化单元2内设有悬浮填料21和曝气装置23，以便悬浮填料21上的生物膜对污水中的有机污染物进行第一次生物降解。具体地，悬浮填料21上附着有生物膜，生物膜包括厌氧菌、兼性菌和好氧菌，曝气装置23可为好氧菌提供氧气。因此，有机污染物可在一级MBBR净化单元2内发生硝化反应和反硝化反应，即对有机污染物进行降解，以便降低污水中的氮、磷等污染物，从而净化污水。

如图1所示，在一些实施例中，一级MBBR净化单元2还包括多个网箱22，多个网箱22沿污水的排水方向依次排列。多个网箱22中相邻两者可相互连接，也可间隔地设置。例如，多个网箱22沿左右方向依次排列，多个网箱22中相邻两者可相互连接。

每个网箱22内均设有悬浮填料21，具体地，网箱22的排水空隙(网孔直径)小于悬浮填料21的粒径，从而可防止网箱22内的悬浮填料21溢出，从而防止悬浮填料21随意流动，进而使得悬浮填料21分布均匀、提高一级MBBR净化单元2的降解效率。因此，每个网箱22都是一个独立的MBBR生物膜反应器，污水每流过一个网箱22，污水中的有机污染物便会被该网箱22内的悬浮填料21上的生物膜进行降解。即污水每流过一个网箱22便会被净化一次，多个网箱22沿污水的排水方向依次排列可提高净化污水的效率。且每个网箱22可单独拆卸、替换，以便后期进行维护管理。

可选地，网箱22由做防腐防锈处理的钢丝制成。

如图1所示，在一些实施例中，曝气装置23包括曝气管道和多个曝气盘，曝气管道和多个曝气盘位于一级MBBR净化单元2的底部，曝气管上设有多个出气口，多个曝气盘一一对应地与多个出气口连通，每个网箱22内均设有曝气盘。由此，曝气管道内的氧气可通过多个曝气盘进入到每个网箱22内，以便为每个网箱22内的悬浮填料21上的好氧菌提供氧气。

如图1所示，在一些实施例中，一级MBBR净化单元2的容纳腔的底壁面包括依次连接的第一下倾斜面201、第二下倾斜面202、沉砂面203和上倾斜面204。例如，第一下倾斜面201、第二下倾斜面202、沉砂面203和上倾斜面204大体沿左右方向依次连接。

第二下倾斜面202、沉砂面203和上倾斜面204与一级MBBR净化单元2的容纳腔的侧壁面205限定出泥沙斗24，第一下倾斜面201和第二下倾斜面202沿污水的排水方向向下倾斜，上倾斜面204沿污水的排水方向向上倾斜。例如，污水由左向右流动，第一下倾斜面201和第二下倾斜面202沿左右方向向下倾斜，且第一下倾斜面201的左端高于第一下倾斜面201的右端，第二下倾斜面202的左端高于第二下倾斜面202的右端，第一下倾斜面201的右端与第二下倾斜面202的左端相连；上倾斜面204沿左右方向向上倾斜，上倾斜面204的左端低于上倾斜面204的右端。从而使得一级MBBR净化单元2内的泥沙、无机颗粒和微生物群体脱落层等便于从第一下倾斜面201流入二下倾斜面202，即便于一级MBBR净化单元2内的泥沙、无机颗粒和微生物群体脱落层等便于从流入泥沙斗24内。且使得泥沙斗24内的泥沙不易、无机颗粒和微生物群体脱落层等随着污水从上倾斜面204流出泥沙斗24内，即一级MBBR净化单元2内的泥沙、无机颗粒和微生物群体脱落层等不易流入到二级水生植物净化单元3内，从而不易堵塞水生植物31。上下方向如图1中的箭头B所示。

在一些实施例中，第二下倾斜面202与水平面的夹角为第一预设值，上倾斜面204与水平面的夹角大于等于第一预设值。例如，第二下倾斜面202与水平面的夹角为55°，上倾斜面204与水平面的夹角大于等于55°。上倾斜面204与水平面的夹角较大可进一步提高泥沙离开泥沙斗24的难度，即进一步减少流入到二级水生植物净化单元3内泥沙。

如图1所示，在一些实施例中，泥沙斗24内设有排污泵26和网罩25，排污泵26设在网罩25内。排污泵26可清理泥沙斗24中泥沙，网罩25可防止泥沙等大颗粒物质堵塞排污泵26。

可选地，网罩25由做防腐防锈处理的钢丝制成。

如图1所示，在一些实施例中，第一下倾斜面201的坡度在大于等于0.2％且小于等于2％。第一下倾斜面201具有坡度便于污水的流动，第一下倾斜面201具有较小的坡度不会导致污水的流动速度较快，进而便于污水在一级MBBR净化单元2内具有足够的净化时间。

如图2所示，二级水生植物净化单元3内设有水生植物31，以便水生植物31对污水中的有机污染物进行第二次生物降解。具体地，二级水生植物净化单元3内的水生植物31及其根系上的微生物可对污水中的有机污染物进行第二次生物降解，且水生植物31的根系可吸附和吸收污水中的氮、磷等污染物，从而进一步进化污水，提高水质。

在一些实施例中，水生植物31包括芦苇、香蒲、菖蒲、美人蕉、再力花、水葱、水芹、灯心草、茭白和黑麦草中的至少一者。芦苇、香蒲、菖蒲、美人蕉、再力花、水葱、水芹、灯心草、茭白和黑麦草大多为降解能力强且便于容易获得的植物，从而降低水生植物31的成本，即降低二级水生植物净化单元3的成本。

在一些实施例中，二级水生植物净化单元3的底部铺设有15cm-30cm厚的种植土层，以满足水生植物31的生长需要。

本发明还提出了一种排水沟渠，排水沟渠内设有上述的污水净化装置100。排水沟渠可为自然排水沟渠，在自然排水沟渠内设置污水净化装置100，排水沟渠也可为新建的排水沟渠，在新建的排水沟渠内设置污水净化装置100。

根据本发明实施例的排水沟渠内设有通过设置根据本发明实施例的污水净化装置100，可使得外界的氧气更易于溶解在污水净化装置100的一级MBBR净化单元2内，从而使得水体中的含氧量易于达到悬浮填料21上的好氧菌的需求量，进而可降低曝气装置23可为好氧菌提供的氧气量，即降低曝气装置23的曝气量，已达到降低耗能的作用，降低人力成本。尤其在雨季，雨水为污水净化装置100的一级MBBR净化单元2提供足够的流体动力，从而使得一级MBBR净化单元2内的水体中一定足够的氧气含量和流化状态。曝气装置23可通过与其配合的水体监测设备和控制设备自动进行降低曝气量或停止曝气，从而达到降低能耗的优点。因此，根据本发明实施例的排水沟渠具有成本低、使用寿命长、便于设置、便于降低能耗和污水净化效果好的优点。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种污水净化装置，其特征在于，包括：

碎石过滤单元，所述碎石过滤单元内设有级配碎石，以便拦截污水中的悬浮颗粒；

一级MBBR净化单元，所述一级MBBR净化单元内设有悬浮填料和曝气装置，以便所述悬浮填料上的生物膜对污水中的有机污染物进行第一次生物降解；和

二级水生植物净化单元，所述二级水生植物净化单元内设有水生植物，以便所述水生植物对污水中的有机污染物进行第二次生物降解，所述碎石过滤单元、所述一级MBBR净化单元和所述二级水生植物净化单元沿污水的排水方向依次连通。

2.根据权利要求1所述的污水净化装置，其特征在于，所述一级MBBR净化单元还包括多个网箱，多个所述网箱沿污水的排水方向依次排列，每个所述网箱内均设有所述悬浮填料。

3.根据权利要求2所述的污水净化装置，其特征在于，所述曝气装置包括曝气管道和多个曝气盘，所述曝气管道和多个所述曝气盘位于所述一级MBBR净化单元的底部，所述曝气管上设有多个出气口，多个所述曝气盘一一对应地与多个所述出气口连通，每个所述网箱内均设有所述曝气盘。

4.根据权利要求1-3任一项所述的污水净化装置，其特征在于，所述一级MBBR净化单元的容纳腔的底壁面包括依次连接的第一下倾斜面、第二下倾斜面、沉砂面和上倾斜面,所述第一下倾斜面和所述第二下倾斜面沿污水的排水方向向下倾斜，所述上倾斜面沿污水的排水方向向上倾斜，所述第二下倾斜面、所述沉砂面和所述上倾斜面与所述一级MBBR净化单元的容纳腔的侧壁面限定出泥沙斗，所述第二下倾斜面与水平面的夹角为第一预设值，所述上倾斜面与水平面的夹角大于等于第一预设值。

5.根据权利要求4所述的污水净化装置，其特征在于，所述泥沙斗内设有排污泵和网罩，所述排污泵设在所述网罩内。

6.根据权利要求4所述的污水净化装置，其特征在于，所述第一下倾斜面的坡度在大于等于0.2％且小于等于2％。

7.根据权利要求1所述的污水净化装置，其特征在于，所述级配碎石包括石灰石、火山岩和沸石中的至少一者。

8.根据权利要求1所述的污水净化装置，其特征在于，所述级配碎石的粒径大于等于10mm且小于等于50mm。

9.根据权利要求1所述的污水净化装置，其特征在于，所述水生植物包括芦苇、香蒲、菖蒲、美人蕉、再力花、水葱、水芹、灯心草、茭白和黑麦草中的至少一者。

10.一种排水沟渠，其特征在于，所述排水沟渠内设有权利要求1-9任一项所述的污水净化装置。

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