CN117401824B - 一种高寒地区节能污水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高寒地区节能污水处理装置，涉及污水处理技术领域，包括通过管道依次连通设置的反应池以及降解池，降解池内设置有滤料层，降解池内插设有垂直布气管，垂直布气管位于滤料层的底部设置有水平布气管，垂直布气管的顶部连接有风车装置，风车装置能够在风力的吹动下旋转，并在垂直布气管内形成正压或负压，反应池内转动设置有搅拌件，搅拌件与风车装置通过传动组件传动连接。本发明通过风力、风车装置能够实现对搅拌件的驱动旋转，从而使得反应池内的污水能够处于流动状态，而不易发生冰冻。因此，水流无需长期保持流通状态，污水的浓度变化较低。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别地，涉及一种高寒地区节能污水处理装置。
背景技术
高寒地区往往因夏冬季气候差异明显、昼夜温差大，伴随海拔高、气压低、空气稀薄﹑冬季温度过低等不利环境条件，导致市面上各类污水生物处理工艺往往难以正常运行。其原因在于，冬季和夏季巨大的环境温度的差异，以及冬季为防止反应池内污水冰冻而使水流长期保持流通状态使得污水浓度过低，导致夏季能正常运行的采用常规工艺的污水处理设施，到冬季往往难以正常运转。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高寒地区节能污水处理装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种高寒地区节能污水处理装置，包括通过管道依次连通设置的反应池以及降解池，所述降解池内设置有滤料层，所述降解池内插设有垂直布气管，所述垂直布气管位于所述滤料层的底部设置有水平布气管，所述垂直布气管的顶部连接有风车装置，所述风车装置能够在风力的吹动下旋转，并在所述垂直布气管内形成正压或负压，所述反应池内转动设置有搅拌件，所述搅拌件与所述风车装置通过传动组件传动连接。
所述反应池埋设于土层内。
所述滤料层的滤料从上至下粒径逐渐增大。
所述反应池设置有两个，两个所述反应池沿水流方向依次为厌氧池、兼氧池，且两个所述传动组件的传动比不同，并能够使得所述兼氧池内的所述搅拌件的转速大于所述厌氧池内的所述搅拌件的转速。
所述传动组件包括连接于所述搅拌件的转动轴的齿轮一、连接于所述风车装置的转动轴的齿轮二，所述齿轮一与所述齿轮二之间传动连接有传动带。
所述厌氧池的顶部密封滑动设置有压水板，所述厌氧池的顶部还转动设置有动力轴，所述动力轴与对应的所述搅拌件之间设置有蓄能组件，所述动力轴与所述压水板之间设置有动力组件，当所述蓄能组件释能时，所述动力轴旋转并能够通过所述动力组件驱动所述压水板在竖向上的滑动。
所述蓄能组件包括连接于所述动力轴的蓄能单元以及连接于对应的所述搅拌件的传递单元，所述蓄能单元包括扭簧以及棘轮棘爪组件，所述传递单元包括设置在所述搅拌件上的齿轮三以及设置在所述动力轴上的齿状结构，所述齿轮三包括主体以及沿周向弹动设置在所述主体的侧壁上的齿单元，所述齿单元的一侧设置有斜面，所述齿轮三能够啮合于所述齿状结构，所述棘轮棘齿组件包括棘轮棘爪单元以及电磁铁二，所述电磁铁二通电能够驱使棘爪从所述棘轮上脱出。
所述动力轴的侧壁上螺旋开设有动力槽，所述动力组件包括沿径向弹动设置于所述压水板的传动杆，所述压水板上还对应设置有电磁铁一，所述电磁铁一通电能够将所述传动杆推入至所述动力槽内，所述压水板上还设置有复位弹簧。
所述动力轴为中空结构，所述搅拌件的转动轴同轴穿入所述动力轴内，所述齿状结构设置在所述动力轴的内壁上。
本发明的有益效果是：
1、通过风车装置、垂直布气管以及水平布气管能够过自然压力差实现复氧，使得降解池具有好氧、厌氧交替功能，从而有效去除污水中COD，氨氮等污染物。
2、本发明通过风力、风车装置能够实现对搅拌件的驱动旋转，从而使得反应池内的污水能够处于流动状态，而不易发生冰冻。因此，水流无需长期保持流通状态，污水的浓度变化较低。
3、通过对两个传动组件的传动比的设置，使得厌氧池内的搅拌件转速小于兼氧池内的搅拌件的转速，如此厌氧池内可形成污水厌氧处理环境，兼氧池内则更易形成污水兼氧处理环境，污水处理的效率以及可靠性得到提高。
4、通过动力轴、压水板、蓄能组件以及动力组件的配合能够实现厌氧池的自动出水以及进水，并且蓄能组件可以对风力驱动旋转的搅拌件的旋转力进行蓄能，并为压水板的抽吸动作提供动力，以此实现了压水板的无需额外设置动力源的抽吸作业，因此本发明的污水处理装置更具节能性。
附图说明
图1为实施例的结构示意图；
图2为图1的A部放大图；
图3为图2的B部放大图；
图4为齿轮三的结构示意图；
图5为棘轮棘爪组件的结构示意图。
附图标记：1、反应池；2、降解池；3、滤料层；4、垂直布气管；5、水平布气管；6、风车装置；7、搅拌件；8、传动组件；9、厌氧池；10、兼氧池；11、齿轮一；12、齿轮二；13、传动带；14、压水板；15、动力轴；16、蓄能组件；17、动力组件；18、蓄能单元；19、传递单元；20、扭簧；21、棘轮棘爪组件；22、齿轮三；23、齿状结构；24、主体；25、齿单元；26、斜面；27、棘轮棘爪单元；28、电磁铁二；29、动力槽；30、传动杆；31、电磁铁一；32、复位弹簧；33、布水管。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。
如图1至图5所示，一种高寒地区节能污水处理装置，包括通过管道依次连通设置的厌氧池9、兼氧池10以及降解池2。其中，厌氧池9、兼氧池10可埋设在土层内，从而降低寒冷天气对池内污水的影响；降解池2内则设置有滤料层3，通过滤料层3可对进入降解池2内的污水进行过滤降解。对于本领域技术人员而言，滤料层3如何附着有微生物以及如何通过微生物对污水中的杂质降解净化为应知应会，故在本披露中不做赘述。
例如，滤料层3可以由从上至下依次铺层的细砂、中砂、粗砂、小颗粒砾石、中小颗粒砾石、中颗粒砾石、大颗粒砾石形成。优选可将细砂、中砂、粗砂、小颗粒砾石、中小颗粒砾石、中颗粒砾石、大颗粒砾石的平均粒径依次配置为：0.125mm-0.25mm、0.25mm-0.5mm、0.5mm-1mm、3cm-5cm、5cm-10cm、10cm-20cm、20cm-40cm。
而为了实现对降解池2内的无外设动力复氧，降解池2内配置为插设有垂直布气管4，垂直布气管4穿过滤料层3，且垂直布气管4的底部连通有水平布气管5，其顶部则连接有风车装置6。可以理解，风车装置6可根据风向的不同被驱动发生正转或反转，从而可在垂直布气管4内形成正压或负压。形成正压时，外部空气可经由垂直布气管4、水平布气管5充入降解池2内，从而实现降解池2的好氧功能；形成负压时，降解池2内的空气可经由水平布气管5、垂直布气管4排出至外界，从而实现降解池2的厌氧功能。
另外，虽然将厌氧池9、兼氧池10埋设在土层内，但厌氧池9、兼氧池10内的污水仍可能出现冰冻的风险，对此需要对污水的水流保持为长期流通状态，但这将造成污水浓度过低，此时需要对例如夏季、冬季两种气温环境的污水处理提供两套不同处理工艺的污水处理装置，而这大大增加了污水处理的成本以及不便性。
对此，本披露还在厌氧池9、兼氧池10内均配置有可旋转的搅拌件7，且为了进一步解决耗能问题以及对风力的利用，每一搅拌件7与风车装置6均通过传动组件8传动连接。在风车装置6被风力驱动旋转时，旋转的风车装置6可通过传动组件8带动搅拌件7发生旋转。
例如，厌氧池9、兼氧池10的顶部均可设置机架，搅拌件7可包括转动设置于机架的搅拌轴以及设置在搅拌轴上的搅拌叶，通过搅拌叶在池内的旋转来使得池内的污水处于流动状态，从而不易发生冰冻。
在一些实施例中，还可将两个传动组件8配置为具有不同的传动比，并因此可使得兼氧池10内的搅拌件7的转速大于厌氧池9内的搅拌件7的转速。可以理解，由于厌氧池9内的搅拌件7转速较低，因此厌氧池9内的污水在保持流动不易冰冻的同时还能够维持有稳定的厌氧处理状态；而兼氧池10内的搅拌件7可获得较大的转速，并因此使得兼氧池10内的污水流动程度更加剧烈，此时兼氧池10内的污水更易处于兼氧状态，污水处理的效率以及可靠性得到提高。
例如，传动组件8可优选包括连接于搅拌件7的转动轴的齿轮一11、连接于风车装置6的转动轴的齿轮二12，且齿轮一11与齿轮二12之间还传动连接有传动带13。在风车装置6被风力驱动旋转时，齿轮二12旋转并通过传动带13驱使齿轮一11、搅拌件7一起发生旋转。详细地，对应厌氧池9的搅拌件7的传动组件8可配置为齿轮一11的直径大于齿轮二12的直径，对应兼氧池10的搅拌件7的传动组件8则配置为齿轮一11的直径小于齿轮二12的直径，以此可实现兼氧池10内的搅拌件7的转速大于厌氧池9内的搅拌件7的转速。
在污水处理装置的实际运行过程中，还需要通过水泵等动力装置将反应池1内的污水泵入位于降解池2的顶部的布水管33内，随后布水管33可将污水均匀的喷洒在滤料层3上进行降解处理。然而，水泵的设置增加了能源损耗的负担同时也降低了污水处理装置的经济性。
对此，本披露在厌氧池9的顶部还密封滑动设置有压水板14，厌氧池9顶部的机架的底部还转动设置有动力轴15，并且动力轴15与厌氧池9的搅拌件7之间设置有蓄能组件16，在搅拌件7旋转时，蓄能组件16可对旋转力进行蓄能，并在释能时可驱动动力轴15发生旋转。动力轴15与压水板14之间则设置有动力组件17，在动力轴15旋转时，动力轴15可通过动力组件17驱动压水板14实现竖向上的滑动，从而使得压水板14可在厌氧池9内形成抽吸力，并实现厌氧池9的自动出水以及自动进水。
其中，需要说明的是，由于风向的不确定性以及污水反应处理需要一定的反应时间，所以需要通过动力轴15、蓄能组件16的配合对风车装置6的动力进行蓄能，从而满足厌氧池9的间隔出水以及进水。
例如，动力轴15可为中空结构，搅拌件7的转动轴则同轴穿入动力轴15内，并向下穿过压水板14进入厌氧池9内。
在一些实施例中，蓄能组件16可包括连接于动力轴15的蓄能单元18以及连接于对应搅拌件7的传递单元19。其中，蓄能单元18可包括连接在动力轴15与机架之间的扭簧20以及棘轮棘爪组件21；传递单元19可包括设置在搅拌件7的转动轴上的齿轮三22以及设置在动力轴15的内壁上的齿状结构23。可以理解，在搅拌件7旋转时，齿轮三22能够啮合齿状结构23并驱动动力轴15发生旋转，此时扭簧20对动力轴15的旋转进行蓄力，棘轮棘爪组件21则可限制动力轴15发生反转，从而保持扭簧20的蓄力状态。
更具体地，由于风向具有不确定性，如此搅拌件7的旋转方向也具有不确定性，而扭簧20的蓄力需要单向传动。对此，本披露的齿轮三22包括主体24以及沿周向弹动设置在主体24的侧壁上的若干齿单元25，并且齿单元25的一侧设置有斜面26。例如，在搅拌件7正转时，齿单元25背离斜面26的一侧与齿状结构23抵接传动，由于动力轴15在此旋转方向上具有可旋转自动度，因此动力轴15将发生旋转使得扭簧20进行蓄能；在搅拌件7反转时，斜面26与齿状结构23抵接，由于动力轴15在此旋转方向不具备可旋转自由度，如此在斜面26的引导下齿单元25会发生弹动，从而不易带动动力轴15发生旋转。
棘轮棘爪组件21为现有技术，故在本实施例中不做赘述。简单来说，棘轮棘爪组件21例如可以包括连接在动力轴15上的棘轮以及连接在机架上的棘爪，通过棘爪来防止动力轴15不被预期的反转。优选地，棘轮棘爪组件21还包括设置在机架上的电磁铁二28。例如，当蓄能组件16需要释能驱动动力轴15主动旋转时，可控制电磁铁二28通电并驱使棘爪从棘轮上脱出，此时棘爪解除对棘轮的限制，随后扭簧20释能驱动动力轴15主动旋转。
在一些实施例中，动力轴15的侧壁上螺旋开设有动力槽29，动力组件17则包括沿径向弹动设置在压水板14上的传动杆30。例如，压水板14上还对应设置有电磁铁一31。在传动杆30的自然状态下，传动杆30保持在远离动力槽29的使用状态；当电磁铁一31通电时，电磁铁一31能够将传动杆30推入至动力槽29内。因此，在动力轴15主动旋转时，可控制电磁铁一31通电将传动杆30推入至动力槽29内，随后旋转的动力轴15将在动力槽29、传动杆30的配合下驱使压水板14下压，此时厌氧池9内的污水将被压入兼氧池10内，兼氧池10内的污水则在压力的作用下被压入至降解池2内。
更具体地，压水板14上还连接有复位弹簧32，例如厌氧池9的内壁上设置有凸台，复位弹簧32的一端连接于凸台，另一端则连接于压水板14。在压水板14下压至预设位置后，可控制电磁铁一31失电，随后传动杆30将从动力槽29中退出，压水板14则可在复位弹簧32的弹力作用下回复至初始位置，此时厌氧池9内重新形成负压状态，随后可将外部的污水重新抽入至厌氧池9内进行反应。优选地，厌氧池9的进水管与出水管内均对应设置有单向阀（图未示），以此可防止压水板14将池内的污水压入至进水管，以及还可防止厌氧池9形成负压时兼氧池10内的污水进入至出水管。
本发明的运作过程如下：
蓄能状态：
风车装置6在风力的带动下发生旋转并实现降解池2内的复氧，进而实现降解池2的好氧、厌氧交替功能；同时，旋转的风车装置6通过传动组件8带动两个搅拌件7分别对厌氧池9、兼氧池10进行搅拌，从而防止厌氧池9、兼氧池10内的污水出现冰冻现象；旋转的搅拌件7则可通过传递单元19驱使动力轴15发生单一方向的旋转，随后蓄能组件16对旋转力进行蓄能。
泵水状态：
控制电磁铁一31通电，使得传动杆30被推入至传动槽内；随后，控制电磁铁二28通电，使得棘爪从棘轮上脱出，此时动力轴15将在扭簧20的释能下发生旋转，压水板14则在动力槽29、传动杆30的配合下发生下压，实现厌氧池9的自动出水。
抽水状态：
在压水板14下压至预设位置后，也即压水板14完成预设量的出水后，可控制电磁铁一31失电，使得传动杆30从动力槽29中退出，随后复位弹簧32恢复自然状态将压水板14推回至初始位置，此时厌氧池9内将形成负压状态，并将外部的污水重新抽入至厌氧池9内进行反应。
例如，还可在上述泵水状态中，不控制电磁二通电，此时动力轴15的主动旋转将只带动齿轮三22、搅拌件7进行反转，并以此可反向驱动风车装置6进行旋转。可以理解，在风力充足的状态下，蓄能组件16可进行蓄能；而在风力不充足时，可通过动力轴15反向驱动风车装置6进行旋转，从而实现降解池2的复氧。
在一些实施例中，可根据棘爪的弹动次数来判断扭簧20的蓄力情况，当扭簧20进入极限蓄力状态时，可控制电磁铁二28通电对扭簧20进行释能。例如，可通过接触开关或红外等传感器来监测棘爪的弹动次数。其中，对于电磁铁一31的通断电时机可根据电磁铁二28的通电时机来判断。例如在电磁铁二28通电之前，先控制电磁铁一31通电，使得传动杆30推入至动力槽29内；随后电磁铁二28通电，使得压水板14下压完成压水作业；随后可根据电磁铁一31通电的时长来对电磁铁一31进行断电，时长的长短可决定压水板14的下压距离，也即泵水量。或者，可在厌氧池9的相应侧壁处设置接触传感器，在压水板14触碰接触传感器时控制电磁铁一31断电。
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，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)
1.一种高寒地区节能污水处理装置，其特征是：包括通过管道依次连通设置的反应池(1)以及降解池(2)，所述降解池(2)内设置有滤料层(3)，所述降解池(2)内插设有垂直布气管(4)，所述垂直布气管(4)位于所述滤料层(3)的底部设置有水平布气管(5)，所述垂直布气管(4)的顶部连接有风车装置(6)，所述风车装置(6)能够在风力的吹动下旋转，并在所述垂直布气管(4)内形成正压或负压，所述反应池(1)内转动设置有搅拌件(7)，所述搅拌件(7)与所述风车装置(6)通过传动组件(8)传动连接；
所述反应池(1)包括厌氧池(9)；
所述厌氧池(9)的顶部还转动设置有动力轴(15)，所述动力轴(15)与对应的所述搅拌件(7)之间设置有蓄能组件(16)；
所述蓄能组件(16)包括连接于所述动力轴(15)的蓄能单元(18)以及连接于对应的所述搅拌件(7)的传递单元(19)，所述蓄能单元(18)包括扭簧(20)以及棘轮棘爪组件(21)，所述传递单元(19)包括设置在所述搅拌件(7)上的齿轮三(22)以及设置在所述动力轴(15)上的齿状结构(23)，所述齿轮三(22)包括主体(24)以及沿周向弹动设置在所述主体(24)的侧壁上的齿单元(25)，所述齿单元(25)的一侧设置有斜面(26)，所述齿轮三(22)能够啮合于所述齿状结构(23)，所述棘轮棘爪组件(21)包括棘轮棘爪单元(27)以及电磁铁二(28)，所述电磁铁二(28)通电能够驱使棘爪从棘轮上脱出；
所述动力轴(15)为中空结构，所述搅拌件(7)的转动轴同轴穿入所述动力轴(15)内，所述齿状结构(23)设置在所述动力轴(15)的内壁上。
2.根据权利要求1所述的高寒地区节能污水处理装置，其特征是：所述反应池(1)埋设于土层内。
3.根据权利要求1所述的高寒地区节能污水处理装置，其特征是：所述滤料层(3)的滤料从上至下粒径逐渐增大。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高寒地区节能污水处理装置，其特征是：所述反应池(1)设置有两个，两个所述反应池(1)沿水流方向依次为所述厌氧池(9)、兼氧池(10)，且两个所述传动组件(8)的传动比不同，并能够使得所述兼氧池(10)内的所述搅拌件(7)的转速大于所述厌氧池(9)内的所述搅拌件(7)的转速。
5.根据权利要求4所述的高寒地区节能污水处理装置，其特征是：所述传动组件(8)包括连接于所述搅拌件(7)的转动轴的齿轮一(11)、连接于所述风车装置(6)的转动轴的齿轮二(12)，所述齿轮一(11)与所述齿轮二(12)之间传动连接有传动带(13)。
6.根据权利要求4所述的高寒地区节能污水处理装置，其特征是：所述厌氧池(9)的顶部密封滑动设置有压水板(14)，所述动力轴(15)与所述压水板(14)之间设置有动力组件(17)，当所述蓄能组件(16)释能时，所述动力轴(15)旋转并能够通过所述动力组件(17)驱动所述压水板(14)在竖向上的滑动。
7.根据权利要求6所述的高寒地区节能污水处理装置，其特征是：所述动力轴(15)的侧壁上螺旋开设有动力槽(29)，所述动力组件(17)包括沿径向弹动设置于所述压水板(14)的传动杆(30)，所述压水板(14)上还对应设置有电磁铁一(31)，所述电磁铁一(31)通电能够将所述传动杆(30)推入至所述动力槽(29)内，所述压水板(14)上还设置有复位弹簧(32)。
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