CN107522351A - 无动力微型梯级污水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无动力微型梯级污水处理装置，斜板沉淀区污水进入口处设有兜式可收缩性滤网，下部设有消能污泥槽，通过溢流口处溢流弯连通厌氧停水区和厌氧过滤区，厌氧过滤区底部通过底部多孔固定板连通缺氧过滤区，缺氧过滤区上部通过溢流口处溢流弯连通污水复氧区，污水复氧区中装有充氧药剂自动投加部件，污水复氧区底部通过好氧过滤区底部固定多孔板连通好氧过滤区，好氧过滤区上部的活动多孔板上面设有活性炭过滤区和砾间渗水区；污水通过溢流的方式通过斜板沉淀区和缺氧过滤区中的溢流口分别进入厌氧停水区和污水复氧区，厌氧停水区和污水复氧区中的污水分别通过逆渗的方式进入缺氧过滤区和好氧过滤区，提高水利停留时间，加强污水处理效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水处理装置，具体涉及一种无动力微型梯级污水处理装置，属于无动力污水处理技术领域。
背景技术
在我国，农村或偏远地区的居民环保意识相对薄弱，部分农村和偏远地区居民过于分散，无法建立类似于城市的集中式污水处理***，所以，相对于污水收纳和处理技术日趋成熟的城市，农村的水环境污染相对于城市来说更严重。我国的农村每年产生生活污水大概有80多亿吨，而其中大部分的农村地区都没有污水处理***以及排水渠道，生活污水的排放十分随意，基本上都进入了自然水体。随着地方经济的实力不断加强，人们也认识到，如果不对农村的生活污水进行有效处理，不仅会影响农村经济发展和基础设施建设，而且严重影响人居环境和生活质量。因此，根据我国农村污水排放特点，现急需一种简易方便，成本低廉，且处理能力可以满足农村单户家庭日常污水排放量的微型污水处理装置，用来缓解农村生活污水无序排放造成的水污染问题。
目前，市面上已经出现一些已授权或公开的家用污水处理装置或***。如中国专利：家用污水处理器(91227568.5)，组合式家用污水处理储存箱(200420081749.5)，家用污水处理池(200420063720.4)等装置或设备在家庭生活污水处理方面起到了一定作用。但也存在不同问题：①需要水泵、消毒灯等外加能源，额外增加了农村家庭生活污水处理的成本；②装置复杂，技术要求较高，维护较难；③占地面积大，妨碍生活空间，给日常生活带来诸多不便。因此，需要设计一种无需外加动力，操作简便，成本较低，易于管理维护且能对家用生活污水进行有效处理的污水处理装置对于缓解农村附近河流水域的水体污染情况具有重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于解决目前农村或偏远地区家用生活污水任意排放造成的水体污染周围水体处理设备或工艺运行成本和技术要求高，操作复杂，维护困难等问题，为缓解农村周边河流水域的水体污染情况，而提供一种无动力微型梯级污水处理装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种无动力微型梯级污水处理装置、包括兜式可收缩性滤网、斜板沉淀区、消能污泥槽、厌氧停水区、厌氧过滤区、缺氧过滤区、充氧药剂自动投加部件、污水复氧区、好氧过滤区、活性炭过滤区、砾间渗水区，所述斜板沉淀区上部的污水进入口处设有兜式可收缩性滤网，下部设有消能污泥槽，并通过溢流口处溢流弯连通厌氧停水区和厌氧过滤区，厌氧过滤区底部通过缺氧过滤区底部多孔固定板连通缺氧过滤区，氧过滤区上部通过溢流口处溢流弯连通污水复氧区，污水复氧区中装有充氧药剂自动投加部件，污水复氧区底部通过好氧过滤区底部固定多孔板连通好氧过滤区，好氧过滤区上部的好氧过滤区顶部活动多孔板上面设有活性炭过滤区和砾间渗水区；污水通过溢流的方式通过斜板沉淀区和缺氧过滤区中的溢流口分别进入厌氧停水区和污水复氧区，厌氧停水区和污水复氧区中的污水分别通过逆渗的方式进入缺氧过滤区和好氧过滤区，提高水利停留时间，加强污水处理效果。
所述兜式可收缩性滤网是孔径为5mm的网兜式滤网，所述兜式可收缩性滤网直接挂套在生活污水排水管的出口，用于处理生活污水中的悬浮物。
所述消能污泥槽的斜面从高到低依次设置直径分别为10mm、15mm、20mm组合消能管，其中，每根消能管位于中间1/3管长部位为多孔管，内充与圆径相当的片状芽孢杆菌复合剂，用于降解污水中的大分子物质，其余部位为实心钢柱，用于消减从污水管排出将要落入到斜板沉淀池底部的污水的势能。
所述厌氧过滤区内填充特异性微生物载体材料，用于降解污水中的大分子有机物；所述缺氧过滤区和好氧过滤区采用改性后生物质灰渣制成的滤料。
所述动力微型梯级污水处理装置由第一过滤区组成的厌氧过滤区、第二、三过滤区组成的缺氧过滤区、污水复氧区和第四过滤区组成的好氧过滤区组合而成一个微型的A2O多级微生物过滤处理装置，可大大提高对污水的处理效果。
所述充氧药剂自动投加部件包括储药罐、加药管、布药器、充氧药剂缓释管，所述储药罐通过加药管、布药器连接三根充氧药剂缓释管，其中，任意两根相邻的充氧药剂缓释管之间呈120度，三根充氧药剂缓释管长度分别为好氧过滤区高度H的1/4、1/2、5/6。
所述活性炭过滤区为一个可拆卸的活性炭滤层组成的可定期更换的滤芯，砾间渗水区中为鹅卵石。
所述第一过滤区的滤料的粒径为3-4mm，第二至第四过滤区的滤料的粒径范围分别为：4-6mm、2-4mm、0.5-1mm。
所述充氧药剂自动投加部件采用的充氧药剂为缓释型CaO2，缓释型CaO2粉末经疏水性材料包埋后，形成缓释型充氧药剂，并通过调整疏水性材料含量来获得所需的释氧周期，从而实现长期持续供氧。
本发明的有益效果是：
本发明采用一种将兜式可收缩性滤网、斜板沉淀区、消能污泥槽、厌氧停水区、多级微生物过滤区、污水复氧区、充氧药剂自动投加部、活性炭过滤区、砾间渗水区等结合起来的无动力微型梯级污水处理装置，实现对家庭生活污水的有效处理。在家用生活污水排水管出口处紧密地固定好一只网兜式滤网，使对生活污水中的悬浮物的去除变得极为简便；消能污泥斜槽将能有效消除生活污水携带的势能，使沉淀于斜槽底部的污泥免于受到流速过大的水流冲击从而上扬到斜板沉淀区上部，溢流到厌氧蓄水区；充氧药剂自动投加部提高了装置的自动化程度；污水富氧区通过充氧药剂自动投加部向蓄水区投加粒粒氧，其中，粒粒氧的主要成分是碳酸氢钠，中间产物是过氧化氢，投加粒粒氧后，将使污水中的溶解氧浓度升高，从而达到充氧的目的。厌氧蓄水区、缺氧过滤区和污水复氧区与好氧过滤区形成一个微型A2O工艺，使污水处理效果得到显著提高。
本装置主要利用物理、生物方法去除家庭生活污水中含有的悬浮物、有机物、氨氮和总磷等污染物，有效减轻生活污水对附近水域的污染程度。本装置开创性的用向污水中缓释颗粒氧的方式代替机械曝气的为构建好氧过滤区提供足量的溶解氧；微生物过滤区的滤料采用改性后的生物质灰渣，该滤料来源广，成本低，过滤效果良好，是一种性能优异的微生物挂膜载体；蓄水区和过滤区组合排列，在高程差的作用下蓄水区的水逆渗通过过滤区，延长水利停留时间，有效提高污水处理效果；充氧药剂自动投加部将极大提高装置污水处理效率；本装置无需外加动力，运行成本低，易于维护，适用于农村或偏远地区单个家庭分散式排放污水的情况，如能进行有效推广，将能有效地减轻该地区附近水域的污染治理负担和自我净化压力。
附图说明
图1为本发明的装置流程图；
图2为本发明的装置结构示意图；
图3为本发明的装置三维立体图。
图中：
1：斜板沉淀区活动盖板 2：溢流口处溢流弯 3：厌氧蓄水区固定顶盖 4：可收缩性兜状滤网 5：污水进水管 6：斜板沉淀区 7：消能污泥槽 8：组合消能管 9：消能污泥槽提杆10：厌氧过滤区 11：挂槽 12：缺氧过滤区多孔活动板 13：厌氧停水区 14：缺氧过滤区 15：缺氧过滤区底部多孔固定板 16：导流板 17：缺氧过滤区活动盖板 18：溢流口处溢流弯19：储药罐活动盖板 20：储药罐 21：加药管 22：布药器 23：充氧药剂缓释管 24：污水复氧区25：好氧过滤区底部固定多孔板 26：好氧过滤区 27：好氧过滤区顶部活动多孔板 28：活性炭过滤区 29：砾间渗水区 30：网状活动盖 31：厌氧区污泥清理口 32：好氧区污泥清理口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步的描述说明：
如图2，3所示，一种无动力微型梯级污水处理装置，包括斜板沉淀区活动盖板1、厌氧蓄水区固定顶盖3、兜式可收缩性滤网4、污水进水管5、斜板沉淀区6、消能污泥槽7、消能污泥槽提杆9、挂槽11、缺氧过滤区多孔活动板12、厌氧停水区13、厌氧过滤区10、缺氧过滤区14、导流板16、缺氧过滤区活动盖板17、充氧药剂自动投加部件、污水复氧区24、好氧过滤区底部固定多孔板25、好氧过滤区26、好氧过滤区顶部活动多孔板27、活性炭过滤区28、砾间渗水区29、网状活动盖30、厌氧区污泥清理口31、好氧区污泥清理口32等。
斜板沉淀区6上部的污水进入口处设有兜式可收缩性滤网4，下部设有消能污泥槽7，并通过溢流口处溢流弯2连通厌氧停水区13和厌氧过滤区10，厌氧过滤区10底部通过缺氧过滤区底部多孔固定板15连通缺氧过滤区14，氧过滤区14上部通过溢流口处溢流弯18连通污水复氧区24，污水复氧区24中装有充氧药剂自动投加部件，污水复氧区24底部通过好氧过滤区底部固定多孔板25连通好氧过滤区26，好氧过滤区26上部的好氧过滤区顶部活动多孔板27上面设有活性炭过滤区28和砾间渗水区29；污水通过溢流的方式通过斜板沉淀区6和缺氧过滤区14中的溢流口分别进入厌氧停水区13和污水复氧区24，厌氧停水区13和污水复氧区24中的污水分别通过逆渗的方式进入缺氧过滤区14和好氧过滤区26，提高水利停留时间，加强污水处理效果。
可收缩性兜状滤网4：网孔直径约15mm,规格为36cm*22cm，滤网呈兜状，网口可收缩，网兜的孔径应适中，孔径过大将使拦截悬浮物的能力减弱，孔径过小时，当网兜中的悬浮物的量到达一定程度时，网兜过水不畅，影响污水管的正常排污能力。滤网容量够大，所以只需定期换上备用滤网或将滤网的垃圾清空后再重复使用。
斜板沉淀区6：沉淀区呈三角体状，上部附有可活动盖，材质均为5mm厚的不锈钢钢板。便于清换滤网和处理排泥槽中的污泥。污水经过网兜式滤网后，进入斜板沉淀区，进行初步沉淀，污水中的污泥或小粒径悬浮物将在重力作用下进行自由沉淀，并沿着斜板聚集到沉淀区底部。
消能污泥槽7：嵌套在斜板沉淀区底部，主要收集斜板沉淀区沉淀下来的污泥或粒径小于滤网孔径的悬浮物，便于进行沉淀聚集物的处理。污泥槽上方设有直径为8mm的不锈钢圆管，便于将污泥槽从斜板沉淀区底部提取上来。消能污泥槽7的斜面从高到低依次设置直径分别为10mm、15mm、20mm的组合消能管8，其中，每根消能管8位于中间1/3管长部位为多孔管，内充与圆径相当的片状芽孢杆菌复合剂，用于降解污水中的大分子物质，其余部位为实心钢柱，用于消减从污水管排出将要落入到斜板沉淀池底部的污水的势能，避免使污泥槽底部污泥被流速过大的水流冲击上扬到沉淀区上部。
溢流口：一种无动力微型梯级污水处理装置是利用高程差，将势能转化为动能，让污水自由流过溢流口。在斜板沉淀区6与厌氧停水区13之间、缺氧过滤区14与污水复氧区24之间各设一条高度为10mm的的溢流口。
厌氧停水区13：斜板沉淀区6溢流而出的污水进入厌氧蓄水区，厌氧蓄水区上部密封，下部水封，长时间保持厌氧状态。
厌氧过滤区10：填充区别于缺氧过滤区14和好氧过滤区26的特异性微生物载体材料，污水中的粒径较大悬浮物和大分子有机污染物将被载体材料拦截和特异性降解成小分子物质。
缺氧过滤区14：缺氧过滤区下部水封，上部紧闭，厌氧蓄水区中的污水通过逆渗的方式，在高程差的作用下从滤区底部向上渗滤，其中，缺氧过滤部区的1、2号滤区均采用粒径为2-4mm的改性生物质灰渣作为滤料，1,2号滤区间的多孔板为厚度2mm的不锈钢钢板，孔径为6mm。上部多孔板起规整滤料，逆渗污水流的作用，中间多孔板起承载滤料，分割滤区，为逆渗构建有利水利条件。其中，逆渗将提高水利停留时间，加强污水处理效果。
充氧药剂自动投加部件：上设储药盒20、储药罐活动盖板19，下连加药管21。由于氧的纵向传质，下层水体的DO维持时间较短，所以加药管21下部通过布药器22设置三根充氧药剂缓释管23，任意两根相邻的充氧药剂缓释管之间呈120度，设好氧过滤区26高度为H，三根缓释管长度分别为的H/4，H/2，5H/6，污水复氧区24水平方向上等距平行分布三个充氧药剂投加部，如此将能使充氧药剂均匀缓释到污水复氧区不同方位和垂直高度。储药盒20和加药管21壁为2mm的不锈钢管；充氧药剂缓释管23壁的厚度为1mm不锈钢管。充氧药剂缓释23管壁和管底均多孔，孔径为3mm。
充氧药剂：充氧药剂选用缓释型CaO2。过氧化钙能与水缓慢作用释放氧气并能产生絮凝作用增加水体的透明度；CaO2遇水反应可产生大量氧气并具有操作简单、环境友好、释氧高效、价格低廉等优点。粉末CaO2经疏水性材料包埋后，与水的接触面积减少，减缓了反应速度。CaO2缓释氧剂的释氧速率随疏水性材料含量的增加而降低，因此可通过调整疏水性材料含量来获得所需的释氧周期，从而实现长期持续供氧。
污水复氧区24：污水经过厌氧蓄水区和缺氧过滤区后，水中溶解氧含量将处于低值状态。污水逆渗过缺氧过滤区后，溢流到污水复氧区，颗粒氧经充氧药剂自动投加部转移到缓释管处，与来自缺氧过滤区污水接触后，缓释到污水中，经化学反应后，污水中的溶解氧含量恢复到高值状态，为好氧过滤区提供足量溶解氧条件，保证好氧过滤区的过滤效果。
好氧过滤区26：污水复氧区24与好氧过滤区26底部贯通，在高程差的作用下，污水复氧区24中溶解氧含量较高的污水逆渗通过好氧过滤区，好氧过滤区26中填充粒径为0.5-1mm的改性生物质灰渣作为滤料。污水中的悬浮物和污染物在滤料和滤料表面生物膜的拦截或微生物的生理代谢作用下被除去，提高排放到自然水体中的污水的水质。
活性炭过滤区28：好氧过滤区26上部，设活性炭过滤区28，滤区内置活性炭滤芯。
砾间渗水区29：活性炭过滤区28后设砾间渗水区29，内置粗糙而洁净的鹅卵石或建筑石瓦废弃物，起澄清过滤作用。
如图1所示，本发明的实施过程：
在污水排水管5靠近出水口圆周处紧密地固定好一只可收缩性兜式滤网4，再将滤网口收缩，以防悬浮物外泄；当滤网4内收集的生活污水悬浮物总量达到一定程度，可打开盖板1，拆除滤网4，清空滤网内的垃圾再对滤网回收利用或直接换用一只新的滤网污水经过滤网。污水经过兜式滤网4过滤掉粒径较大的悬浮物后，流入斜板沉淀区6。斜板沉淀区6沉淀下来的污泥将通过可拆卸式的消能污泥槽7进行异位处理，消能污泥槽斜板上的直径不一的实心钢柱能有效消减污水管中跌落的污水的势能，从而有效避免使污泥槽底部污泥被流速过大的水流冲击上扬到沉淀区上部。斜板沉淀区6内的污水将通溢流口溢流弯2溢流通过厌氧过滤区10进入到厌氧停水区13，厌氧蓄水区13内的生活污水在高程差的作用下，通过滤池内多孔钢板逆渗入2、3号缺氧过滤区，，缺氧过滤区的2、3号滤区均采用粒径为2-4mm的改性生物质灰渣作为滤料。缺氧过滤区的污水再经过溢流口溢流弯18溢流到污水复氧区24，在充氧药剂自动投加部的储药罐20、加药管21、布药器22和充氧药剂缓释罐23的共同作用下，将充氧药剂均匀的缓释到污水复氧区各位置，使缺氧过滤区14过来的溶解氧处于低值状态的污水迅速恢复到溶解氧处于高值状态，为好氧过滤区26处理污水提供必要的溶解氧条件。污水复氧区24中的污水在高程差的作用下，逆渗进入好氧过滤区26，然后逆渗通过活性炭滤层27，最后渗出砾间渗水区29。最后，经过无动力微型污水处理装置有效处理的污水排入自然水体。其中，斜板沉淀区活动盖板1、缺氧过滤区活动盖板17、网状活动盖30均为活动盖，便于处理污泥和更换滤料。污水复氧区水平方向上等距平行分布3个充氧药剂投加部，能使充氧药剂均匀缓释到污水复氧区，使缺氧过滤区出来的污水中的溶解氧含量迅速恢复到高值状态，为好氧过滤区提供必要的足值溶解氧含量。1号滤区填充特异微生物载体材料，降解污水中的大分子物质。2-4号滤区的滤料为改性后的生物质灰渣，且粒径依次减小，实现对污水的多级过滤，水中的悬浮物和污染物在滤料和滤料表面生物膜的拦截或微生物的生理代谢作用下被除去，提高排放到自然水体中的污水的水质。
Claims (9)
1.一种无动力微型梯级污水处理装置，包括兜式可收缩性滤网(4)、斜板沉淀区(6)、消能污泥槽(7)、厌氧停水区(13)、厌氧过滤区(10)、缺氧过滤区(14)、充氧药剂自动投加部件、污水复氧区(24)、好氧过滤区(26)、活性炭过滤区(28)、砾间渗水区(29)，其特征在于：所述斜板沉淀区(6)上部的污水进入口处设有兜式可收缩性滤网(4)，下部设有消能污泥槽(7)，并通过溢流口处溢流弯(2)连通厌氧停水区(13)和厌氧过滤区(10)，厌氧过滤区(10)底部通过缺氧过滤区底部多孔固定板(15)连通缺氧过滤区(14)，氧过滤区(14)上部通过溢流口处溢流弯(18)连通污水复氧区(24)，污水复氧区(24)中装有充氧药剂自动投加部件，污水复氧区(24)底部通过好氧过滤区底部固定多孔板(25)连通好氧过滤区(26)，好氧过滤区(26)上部的好氧过滤区顶部活动多孔板(27)上面设有活性炭过滤区(28)和砾间渗水区(29)；污水通过溢流的方式通过斜板沉淀区(6)和缺氧过滤区(14)中的溢流口分别进入厌氧停水区(13)和污水复氧区(24)，厌氧停水区(13)和污水复氧区(24)中的污水分别通过逆渗的方式进入缺氧过滤区(14)和好氧过滤区(26)，提高水利停留时间，加强污水处理效果。
2.根据权利要求1所述的无动力微型梯级污水处理装置，其特征在于：所述兜式可收缩性滤网(4)是孔径为5mm的网兜式滤网，所述兜式可收缩性滤网(4)直接挂套在生活污水排水管的出口，用于处理生活污水中的悬浮物。
3.根据权利要求1所述的无动力微型梯级污水处理装置，其特征在于：所述消能污泥槽(7)的斜面从高到低依次设置直径分别为10mm、15mm、20mm的组合消能管(8)，其中，每根消能管(8)位于中间1/3管长部位为多孔管，内充与圆径相当的片状芽孢杆菌复合剂，用于降解污水中的大分子物质，其余部位为实心钢柱，用于消减从污水管排出将要落入到斜板沉淀池底部的污水的势能。
4.根据权利要求1所述的无动力微型梯级污水处理装置，其特征在于：所述厌氧过滤区(10)内填充特异性微生物载体材料，用于降解污水中的大分子有机物；所述缺氧过滤区(14)和好氧过滤区(26)采用改性后生物质灰渣制成的滤料。
5.根据权利要求1所述的无动力微型梯级污水处理装置，其特征在于：所述动力微型梯级污水处理装置由第一过滤区组成的厌氧过滤区(10)、第二、三过滤区组成的缺氧过滤区(14)、污水复氧区(24)和第四过滤区组成的好氧过滤区(26)组合而成一个微型的A2O多级微生物过滤处理装置，可大大提高对污水的处理效果。
6.根据权利要求1所述的无动力微型梯级污水处理装置，其特征在于：所述充氧药剂自动投加部件包括储药罐(20)、加药管(21)、布药器(22)、充氧药剂缓释管(23)，所述储药罐(20)通过加药管(21)、布药器(22)连接三根充氧药剂缓释管(23)，其中，任意两根相邻的充氧药剂缓释管(23)之间呈120度，三根充氧药剂缓释管(23)长度分别为好氧过滤区(26)高度H的1/4、1/2、5/6。
7.根据权利要求1所述的无动力微型梯级污水处理装置，其特征在于：所述活性炭过滤区(28)为一个可拆卸的活性炭滤层组成的可定期更换的滤芯，砾间渗水区(29)中为鹅卵石。
8.根据权利要求5所述的无动力微型梯级污水处理装置，其特征在于：所述第一过滤区的滤料的粒径为3-4mm，第二至第四过滤区的滤料的粒径范围分别为：4-6mm、2-4mm、0.5-1mm。
9.根据权利要求6所述的无动力微型梯级污水处理装置，其特征在于：所述充氧药剂自动投加部件采用的充氧药剂为缓释型CaO2，缓释型CaO2粉末经疏水性材料包埋后，形成缓释型充氧药剂，并通过调整疏水性材料含量来获得所需的释氧周期，从而实现长期持续供氧。
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