CN1766950A - 多功能污水处理模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能污水处理模拟实验装置，以实现在同一实验装置上进行多种污水处理模拟实验，包括单元模拟实验、组合工艺模拟实验、分级处理工艺模拟实验。它主要是由进水箱、水泵、气泵、反应器模块、驱动电机、搅拌机、出水箱、管道模块、电器自动控制模块、支持架、导轨所组成。使用时，将进水箱、反应器模块、出水箱联接为一个整体，根据实验要求选用相应的反应器模块；采用管道模块组合所有管线系统，并安装相应的水量、气量控制元件；采用电器自动控制模块组合各控制线路并实现自动控制；本发明为组合式、模块化结构，实现污水处理模拟实验的集成化、自动化，有效地提高了多功能模拟实验的精度，并大幅度降低实验装置的制造成本。

Description

多功能污水处理模拟实验装置

                         技术领域

本发明涉及污水处理模拟实验装置，更具体地是涉及一种用于进行多种污水处理实验的多功能污水处理模拟实验装置。

                         背景技术

污水处理模拟实验广泛地用于科研与教学。用于科研，为研究人员设计新工艺和改造旧工艺提供依据；用于教学，便于直观地解释污水处理工艺，有助于学生掌握所学知识。现有的污水处理实验装置可根据处理的工艺不同分为很多种，各种装置各具特点及其应用范围。单元处理实验装置，如《废水处理》(佟玉衡编.化学工业出版社，2004.10)中介绍的混凝反应器常用于处理含较小胶体浑浊污水；气浮法污水处理实验装置，常用于处理含油污水；生物转盘法污水处理实验装置，常用于处理生活污水；《微生物与水处理工程》(李军，杨秀山，彭永臻著.化学工业出版社，2002.9)中介绍的生物滤池法污水处理实验装置常用于处理有机污水；组合处理实验装置，如《污水处理新工艺与设计计算实例》(孙力平等编著.科学出版社，2001.5)中介绍的A/O法污水处理实验装置，常用于处理高浓度的有机废水，等等。而这些现有的污水处理实验装置存在以下不足：(1)功能单一，一个实验装置只能模拟一种处理工艺的实验工作，当处理对象改变而需要改变污水处理工艺时，必须更换实验装置，费事费时；(2)结构较简陋，通常是采用一些容器通过管道连接，造成连接不紧密，实验工况难以保证，因此，模拟实验取得的数据准确性较差；(3)由于实验装置结构松散，并且当模拟多种处理工艺实验时，需要多套实验装置，为此占据的空间大，不易管理；(4)现有的污水处理实验装置均为人工控制，实验人为误差较大。综上不足之处造成污水处理模拟实验成本较高，周期较长。

                         发明内容

本发明的目的在于针对现有污水处理实验装置存在的不足之处，提供一种能在同一实验装置上进行多种污水处理模拟实验，包括单元模拟实验、组合工艺模拟实验、分级处理工艺流程模拟实验的模块化多功能污水处理模拟实验装置。

本发明的技术方案如下：

一种用于污水处理实验的模块化多功能污水处理模拟实验装置，该装置包括进水箱、可实现单元或组合或分级处理污水的反应器模块、水泵、气泵、驱动电机、搅拌机、出水箱、管道模块、电器自动控制模块、支持架和导轨；它们的连接关系如下：第一部分：进水箱与反应器模块、出水箱顺次紧固连接，第二部分：管道模块由水管道和气管道及其它们的管道接头所组成，进水箱、水泵、出水箱由管道模块的水管道连接，气泵、反应器模块由管道模块的气管道连接，第三部分：电器自动控制模块通过控制箱的各条控制线路分别与水泵的控制部分、气泵的控制部分、驱动电机、水量控制元件、气量控制元件、液位计、温度计连接，水泵、气泵与上述三部分均固定安装在支持架上；驱动电机固定安装在支持架或反应器模块的上方；导轨固定安装在进水箱、出水箱和反应器模块的顶部，搅拌机通过导轮活动安装于导轨上。

反应器模块是可实现单元或组合或多级处理工艺的反应器群，其特征在于该装置可以根据污水的性质而选定的处理工艺更换反应器模块。它可以是混凝反应器模块或布气气浮处理反应器模块或生物滤池处理反应器模块或生物转盘处理反应器模块或A/O污水处理反应器模块或污水处理厂分级处理反应器模块。反应器模块的外形是一折叠式可伸缩的容器。

该装置的污水处理厂分级处理反应器模块包括挡渣池、沉砂池、初沉池、厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池、污泥回流泵，它们顺次连接。

本发明装置的污水处理实验过程如下：根据污水的性质而选定的处理工艺，采用相应的反应器模块，利用管道模块布置水流、气流管线，安装好水量控制元件与气量控制元件，及用控制箱各条控制线路连接水量控制元件、气量控制元件、水泵的控制部分、气泵的控制部分、液位计、温度计，这样就构建整个污水处理模拟实验装置；接着可以根据实验计划进行该工艺的污水处理实验。通过电器自动控制模块开启水泵，将污水泵入进水箱，污水经过进水箱、反应器模块，得到一定的处理，再到出水箱，沉淀后排放，如果需要将出水进行再处理，可通过电器自动控制模块控制管道上阀门的开闭，将出水箱的出水管引入到水泵入口即可。反冲洗时，通过电器自动控制模块控制管道上阀门的开闭，使水泵带动水流从出水箱到进水箱的反向流动，对反应器模块进行反冲洗。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明为组合式、模块化结构，实现污水处理模拟实验的集成化、自动化，有效地提高了多功能模拟实验的精度，缩短了实验的周期，降低了实验的成本。

(2)根据实验工艺要求可任意选择反应器模块，通过替换不同的反应器模块实现在同一实验装置完成多种类型污水处理实验，包括单元实验、组合实验、分级处理实验等，大大缩小了实验设备占据的空间，并大幅度降低实验装置的制造成本。

(3)可以实现一些现有实验装置很难做到的较长工艺路线的实验，如污水处理厂分级处理模拟实验等。

(4)本发明直观、可靠，可帮助学生更好的理解各种污水处理工艺；帮助研究人员提供设计新工艺和改善旧工艺的依据。

                         附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A视图；

图3为图1的B-B视图；

图4为图1的C-C视图；

图5为反应器模块外形结构示意图；

图6为布气气浮反应器模块结构示意图；

图7为生物滤池反应器模块结构示意图；

图8为生物转盘反应器模块结构示意图；

图9为A/O污水处理反应器模块结构示意图；

图10为污水处理厂分级处理反应器模块结构示意图。

                         具体实施方式

通过如下实施例及其附图对本发明作进一步的详细描述。但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1，图2，图3，图4所示，多功能污水处理模拟实验装置是由进水箱1、反应器模块2、水泵3、气泵4、驱动电机5、搅拌机6、出水箱7、管道模块8、电器自动控制模块9、支持架10、导轨11所组成。支撑整个实验装置的支持架10是钢结构架，高度35～40cm，上面有进水箱1、出水箱7、反应器模块2的定位槽，及水泵3、气泵4、驱动电机5的固定孔。放在支持架10上的部件如下：第一部分：进水箱1、反应器模块2、出水箱7用螺栓通过法兰接口、密封橡胶垫紧固连接。第二部分：管道模块8由水管道12、气管道13和管道接头14所组成。管道的管端有螺纹活接头，根据连接长度进行拼接。管道接头14包括直通15、弯头16、三通17，根据管道走向连接在管道中。管道模块8的水管道12连接进水箱1、水泵3、出水箱7，管道模块8的气管道13连接气泵4、反应器模块2。第三部分：电器自动控制模块9通过控制箱18的各条控制线路分别与水泵的控制部分、气泵的控制部分、水量控制元件19、气量控制元件20、液位计21、温度计22连接。分别对水泵3、气泵4、搅拌机5、驱动电机6进行控制。水量控制元件19与气量控制元件20由阀门23和流量计24所组成，对水流速度、水流流量和曝气气量进行控制，并在电器自动控制模块9的控制下实现实验所要求的自动控制。水泵3和气泵4各有两组，布置在反应器模块2的后面，分别与支持架10固定连接。驱动电机5用螺栓固定在支持架10或固定在反应器模块2的上方。水泵3和气泵4分别提供实验所需的水流和气流，并能在电器自动控制模块9的控制下实现实验所要求的控制，及连续运行。导轨11安装在进水箱1、出水箱7和反应器模块2的顶部，用螺栓固定。两组搅拌机6通过导轮活动安装于导轨11上方，实现在进水箱1和反应器模块2上方的任意位置停留及进行搅拌，搅拌轴可根据需要20cm～110cm范围内伸缩。反应器模块2是可实现单元或组合或多级处理工艺的反应器，反应器模块2的外形如图5所示，为一折叠式可伸缩的容器，它可以是混凝反应器模块或气浮反应器模块或生物滤池反应器模块或生物转盘反应器模块或A/O污水处理反应器模块或污水处理厂分级处理反应器模块，可以针对不同的污水性质制定相应的处理工艺而更换不同的反应器。反应器模块2的两端是与进水箱1和出水箱7相配的法兰接口。进水箱1为长方体结构，其中一面侧壁开有高于箱底的矩形出口及与反应器模块2相连的法兰接口，。进水箱1为实验提供原水，利用其上的移动搅拌机5可以进行原水混合配置。出水箱7为与进水箱1深度相同的长方体结构，其中一面侧壁开有高于箱底的矩形进口及法兰接口，以便与反应器模块2相连。出水箱7供储存已处理的水，并提供反冲洗用水。

本实施例反应器2选混凝反应器，用来处理含较小胶体浑浊污水。混凝反应器由混凝剂调节池25、急速搅拌池26、慢速搅拌池27、二沉池28组成；混凝剂调节池25通过螺栓固定在急速搅拌池26前端中间，急速搅拌池26与慢速搅拌池27、二沉池28采用法兰接口通过螺栓连接。实验过程如下：通过控制箱18的水泵的控制部分开启水泵3，将污水泵入进水箱1，污水经过进水箱1、反应器模块2，混凝剂调节池25中的混合药水溢流到急速搅拌池26与污水进行混合，再到慢速搅拌池27进行混凝反应，经过二沉池28将污染物沉淀，出水流到出水箱7，沉淀后排放。

实施例2

当处理含油污水时，实施例1中的反应器模块2更换为图6所示的布气气浮反应器模块2，布气气浮反应器模块2与其它部件的组合、连接关系同实施例1。本实施例属于单元污水处理实验装置，用来进行污水气浮处理实验。图6中，布气气浮反应器模块2由气浮池29、整流板30、布气叶轮31、通气气管32、进气口33、驱动电机5所组成；整流板30固定于气浮池29的底部，布气叶轮31通过叶轮轴安装于气浮池29中央的底部，该轴连接在驱动电机5的输出轴上，驱动电机5固定在反应器的上方，通气气管32套装在布气叶轮轴上，进气口33通过气管道13与气泵4连接。实验过程为：污水由水泵3泵入进水箱1，稳定后流入布气气浮反应器模块2，空气从通气气管进入气浮池29，当空气气泡上浮时，水中的油脂成分被带动上浮，水流继续经过整流板30出水。

实施例3

当处理含有机污染物的污水时，实施例1中的反应器模块2更换为图7所示的生物滤池反应器模块2，生物滤池反应器模块2与其它部件的组合、连接关系同实施例1。本实施例属于组合污水处理实验装置，用来进行一级高负荷生物滤池法处理污水实验。图7中，生物滤池反应器模块2由初沉池34、高负荷生物滤池35、污泥回流泵36、二沉池28、曝气器37构成；初沉池34与高负荷生物滤池35、二沉池28采用法兰接口通过螺栓连接，污泥回流泵36通过螺栓安装在支持架10上，并通过水管道12将其与初沉池34、二沉池28连接，曝气器37固定安装在高负荷生物滤池35的底部，通过气管13、气量控制元件20与气泵4连接。实验过程为：污水由水泵3泵入进水箱1，稳定后流入生物滤池反应器模块2，污水在高负荷生物滤池35中得到处理。出水经出水箱7沉淀后排放或回流。二沉池28的污泥由污泥回流泵36实现回流。如果需要将出水进行再处理，可通过电器自动控制模块9控制管道上阀门的开闭，将出水箱7的出水管引入到水泵3入口即可。反冲洗时，通过电器自动控制模块9控制管道上阀门的开闭，使水泵3带动水流从出水箱7到进水箱1的流动，达到反冲洗反应器模块2的目的。

实施例4

当处理含有机污染物的生活污水时，实施例1中的反应器模块2更换为图8所示的生物转盘反应器模块2，生物转盘反应器模块2与其它部件的组合、连接关系同实施例1。本实施例属于组合处理的实验装置，用来进行生物转盘法处理污水实验。图8中，生物转盘反应器模块2由生物转盘38、反应池39、驱动电机5、传动链40组成，其中生物转盘38由叶片41、转盘轴42、转盘支座43、链轮44组成；生物转盘38通过转盘轴42及轴承安装在转盘支座43上，转盘支座43固定在反应池39的底部，驱动电机5安装在支持架10上，通过链轮44、传动链40、与生物转盘38连接。实验过程为：污水由水泵3泵入进水箱1，稳定后流入生物转盘反应器模块2，污水顺次流经两组生物转盘38，生物转盘38在驱动电机5驱动下转动，污水与叶片41上生物膜接触，其中有机污染物得到生物降解，出水经出水箱7沉淀后排放或回流。

实施例5

当处理高浓度污水时，实施例1中的反应器模块2更换为图9所示的A/O污水处理反应器模块2，A/O污水处理反应器模块2与其它部件的组合、连接关系同实施例1。本实施例属于组合处理的实验装置，用来进行A/O即厌氧/好氧处理工艺处理污水实验。图9中，A/O污水处理反应器模块2由厌氧池45、好氧池46、污泥回流泵36、二沉池28、曝气器37组成；厌氧池45与好氧池46、二沉池28采用法兰接口通过螺栓顺序连接，曝气器37安装在好氧池46中央的底部，入口通过管道模块8与气泵4连接，污泥回流泵36通过螺栓安装在支持架10的相应位置，并通过管道模块8实现其进口与二沉池28、出口与厌氧池45相连。实验过程为：污水由水泵3泵入进水箱1，稳定后流入A/O污水处理反应器模块2，污水流经厌氧池45反硝化，在好氧池46硝化，达到去除生物脱氮的目的，出水经出水箱7沉淀后排放或回流。二沉池28的污泥由污泥回流泵36实现回流。

实施例6

当处理合成污水时，实施例1中的反应器模块2更换为图10所示的污水处理厂分级处理反应器模块2，污水处理厂分级处理反应器模块2与其它部件的组合、连接关系同实施例1。本实施例属于分级处理实验装置，用来进行污水处理厂分级处理污水模拟实验。图10中，污水处理厂分级处理反应器模块2由挡渣池47、沉砂池48、初沉池34、厌氧池45、缺氧池49、好氧池46、二沉池28、污泥回流泵36组成；挡渣池47中插有栅格，以去除粗大的悬浮物，挡渣池47、沉砂池48、初沉池34、厌氧池45、缺氧池49、好氧池46、二沉池28依次采用法兰接口通过螺栓连接，污泥回流泵36通过螺栓安装在支持架10的相应位置，并通过水管道12实现其进口与二沉池28、出口与厌氧池45相连。实验过程为：污水由水泵3泵入进水箱1，稳定后流入污水处理厂分级处理反应器模块2，污水依次流经挡渣池47、沉砂池48、初沉池34、缺氧池49、厌氧池45、好氧池46、二沉池28得到处理。出水经出水箱7沉淀后排放或回流。二沉池的污泥由污泥回流泵36实现回流。

Claims (4)

1、多功能污水处理模拟实验装置，它包括进水箱(1)、水泵(3)、气泵(4)、驱动电机(5)、搅拌机(6)、出水箱(7)、支持架(10)，其特征在于：该装置还包括可实现单元或组合或分级处理污水的反应器模块(2)、管道模块(8)、电器自动控制模块(9)、导轨(11)；它们的连接关系如下：第一部分：进水箱(1)与反应器模块(2)、出水箱(7)顺次紧固连接，第二部分：管道模块(8)由水管道(12)和气管道(13)及其它们的管道接头(14)所组成，进水箱(1)、水泵(3)、出水箱(7)由管道模块(8)的水管道(12)连接，气泵(4)、反应器模块(2)由管道模块(8)的气管道(13)连接，第三部分：电器自动控制模块(9)通过控制箱(18)的各条控制线路分别与水泵(3)的控制部分、气泵(4)的控制部分、驱动电机(5)、水量控制元件(19)、气量控制元件(20)、液位计(21)、温度计(22)连接，水泵(3)、气泵(4)与上述三部分均固定安装在支持架(10)上；驱动电机(5)固定安装在支持架(10)或反应器模块(2)的上方；导轨(11)固定安装在进水箱(1)、出水箱(7)和反应器模块(2)的顶部，搅拌机(6)通过导轮活动安装于导轨(11)上。

2、根据权利要求1所述的多功能污水处理模拟实验装置，其特征在于：该装置可根据所处理污水的性质而选定的处理工艺更换反应器模块(2)，可在混凝反应器模块或布气气浮反应器模块或生物滤池反应器模块或生物转盘反应器模块或A/O污水处理反应器模块或污水处理厂分级处理反应器模块中任选一种。

3、根据权利要求1或2所述的多功能污水处理模拟实验装置，其特征在于：反应器模块(2)的外形是一折叠式可伸缩的容器。

4、根据权利要求2所述的多功能污水处理模拟实验装置，其特征在于：该装置的污水处理厂分级处理反应器模块包括挡渣池(47)、沉砂池(48)、初沉池(34)、厌氧池(45)、缺氧池(49)、好氧池(46)、二沉池(28)、污泥回流泵(36)，它们顺次连接。

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