CN113620509A - 一种用于建筑的装配式污水处理装置及净化污水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于建筑的装配式污水处理装置及净化污水的方法，包括污水处理装置、废气处理装置、水流量调节***及气压调节***；所述污水处理装置包括生化反应装置与多层净化装置，所述废气处理装置包括废气收集装置与废气净化装置，所述水流量调节***包括检测机构、调节机构和水量控制模块；所述气压调节***包括储气罐、第二电子阀门、气压检测装置以及出气控制模块。该装置可实现预制装配式，在工厂批量预制，运输至项目现场后快速安装，简单快捷，省时省力，可同时实现污水深度处理和废气的有效净化，同时智能化调节，自动运行，可用于园区、居民住宅区和公共建筑区。

Description

一种用于建筑的装配式污水处理装置及净化污水的方法

技术领域

本发明涉及生活污水处理技术领域，特别涉及一种用于建筑的装配式污水处理装置及净化污水的方法。

背景技术

装配式住房是将住宅的部分或全部构件在工厂预制完成，然后运输到施工现场，将构件通过可靠的连接方式组装来建成的住宅。目前，在装配式建筑居住使用的过程中，居民的日常生活会产生许多生活污水，污水中含有较多有机污染物，直接排出会造成环境污染，污染水质，影响居民居住和人员办公。

污水处理***作为装配式住房组成配套部，其安装及处理效果直接影响居民居住品质。目前现有的污水处理***仅能对污水进行处理，无法对于污水处理过程中产生的恶臭废气进行处理，恶臭废气直接排放，导致污染空气的同时严重影响居民的身体健康与居住品质。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于建筑的装配式污水处理装置及净化污水的方法，解决目前污水处理***只能对污水进行处理，无法对污水处理过程中产生的废气进行处理的问题，同时实现污水的深度处理和废气的有效净化。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种用于建筑的装配式污水处理装置，包括：

污水处理装置，包括生化反应装置与多层净化装置，所述生化反应装置设置有第一进水管与第一出水管，所述多层净化装置设置有第二进水管与第二出水管，所述第一出水管与第二进水管通过水管相连接，待处理污水通过第一进水管进入生化反应装置进行生化处理后通过第一出水管与第二进水管相连接的水管进入多层净化装置进行深度处理后通过第二出水管排出；

废气处理装置，包括废气收集装置与废气净化装置，所述废气收集装置设置于生化反应装置上方，用于收集污水生化反应产生的废气，所述废气收集装置设置有出气管，所述废气净化装置设置有进气管，所述进气管与出气管通过气管相连接，所述废气收集装置收集废气通过进气管进入废气净化装置进行净化处理；

水流量调节***，所述水流量调节***包括检测机构、调节机构和水量控制模块，所述检测机构包括安装于第一进水管的第一水流量检测器和安装于第二出水管的第二水流量检测器；所述水量控制模块接收检测机构数据处理后对调节机构发送调节信号；所述调节机构包括安装于第一进水管的第一电子阀门，所述调节机构接收水量控制模块的调节信号进行第一进水管进水量调节；

气压调节***，所述气压调节***包括设置于出气管与进气管相连接的气管上的储气罐，设置于储气罐出气端口的第二电子阀门、设置于储气罐内部的气压检测装置以及出气控制模块，所述出气控制模块接收气压检测装置的气压检测数据处理后对第二电子阀门发送调节信号，所述第二电子阀门接收出气控制模块的信号进行废气净化装置进气管进气量调节。

所述污水处理装置中，通过生化反应装置的生化反应与多层净化装置的净化，达到对于污水的深层处理；与此同时，通过废气收集装置收集生化反应的废气进入废气净化装置中，使废气完成净化。所述用于建筑的装配式污水处理装置设置水流量调节***与气压调节***，对于第一进水管进水量以及进气管进气量进行智能调节，实现自动化运行，提高了工作效率的同时，保证污水以及废气的处理效果。

进一步的，所述的用于建筑的装配式污水处理装置还包括不锈钢框架，所述多层净化装置设置于不锈钢框架内部，所述生化反应装置设置于不锈钢框架顶部。

所述生化反应装置高于多层净化装置，有利于第二进水管的进水流畅不受阻塞，与此同时，由第二进水管的水体具备一定初速度，保证净化效果。

进一步的，所述的不锈钢框架顶面四周向上延伸形成围护空间。

所述不锈钢框架顶面四周向上延伸形成围护空间，有利于保证生化反应装置的稳定性与安全性。

进一步的，所述的不锈钢框架内部设置有隔板，所述隔板下部沿底边方向等距离设置圆形过水孔。

进一步的，所述多层净化装置包括上行流***和下行流***，分别设置于隔板两侧。

所述上行流***与下行流分置于内部隔板两侧，可以将污水进行重复净化，有效保证净化效果。

与此同时，本发明还提供一种用于建筑的装配式污水处理装置净化污水的方法，所述方法包括：

检测机构获取第一进水管水流量数据、第二出水管水流量数据；

水量控制模块比较第一进水管水流量与第二出水管水流量，发送调节信号；

调节机构响应调节信号，将第一进水管进水量调节至所需值。

进一步的，所述用于建筑的装配式污水处理装置净化污水的方法还包括：

气压检测装置获取储气罐气压检测数据；

出气控制模块比较气压检测数据与预设阈值，发送调节信号；

第二电子阀门响应调节信号，将进气管进气量进行调节。

进一步的，所述用于建筑的装配式污水处理装置净化污水的方法还包括：

指示工作状态，判断第一进水管水流量不为0且第二出水管水流量为0时，输出故障预警。

有益效果：

由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供了一种用于建筑的装配式污水处理装置及净化污水的方法，本发明的不锈钢框架、污水处理装置和废气处理装置均可实现预制装配式，在工厂批量预制，运输至项目现场后快速安装，简单快捷，省时省力，大大减少施工成本和时间；污水通过生化反应装置(A²O工艺)和多层净化装置(下行流+上行流人工湿地污水处理工艺)的净化，实现污水深度处理；本发明的废气处理装置可将污水处理装置内部由于生化反应产生的有毒有害、气味难闻的气体基本完全净化，营造清新空气，创建美丽社区；与此同时，本发明配备的水流量调节***，有效将设备进行智能化调节，实现自动化运行，无需人工，提高工作效率。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1为本申请的用于建筑的装配式污水处理装置剖面示意图；

图2为本申请的不锈钢框架内部隔板结构示意图；

图3为废气净化装置结构示意图；

附图各标记含义：

1、不锈钢框架，11、过水孔，12、滤网，2、生化反应装置，21、厌氧处理箱，22、缺氧处理箱，23、好氧处理箱，24、第一进水管，25、第一出水管，26、集气管，27、气流连通管，28、出气管，29、水流连通管，3、多层净化装置，31、第一种植土壤层，32、铝污泥复合填料层，33、缓释碳源填料层，34、砾石层，35、第二进水管，36、第三进水管，37、第二出水管，4、废气净化装置，41、进气管，42、活性炭，43、第二种植土壤层，44、第一弯管，45、第二弯管，46、截止阀，47、通气管，5、气压调节***，51、第二电子阀门，611、第一水流量检测器，612、第二水流量检测器，621、第一电子阀门。

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的附图,对本发明实施例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的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需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。除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件,并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。

本发明是针对现有用于建筑的装配式污水处理装置，仅能对于污水进行处理，不能对于污水处理进行的生化反应产生的废气处理而直接排放，造成环境污染的同时，严重影响周边居住人员的生活品质。

本发明的发明构思是对于污水处理过程中产生的废气进行收集，并进行净化处理，从而保证污水处理的同时废气的有效净化，与此同时，在污水处理装置上，配备水流量调节***与气压调节***进行智能调节，实现自动化运行，提高了工作效率的同时，保证污水以及废气的处理效果。

实施例

结合图1所示的用于建筑的装配式污水处理装置剖面示意图，该装置包括不锈钢框架1、位于不锈钢框架1顶部的生化反应装置2、位于不锈钢框架1内部的多层净化装置3以及废气净化装置4；

不锈钢框架1主体结构为箱体结构。所述的不锈钢框架1内部设置有隔板，所述隔板下部沿底边方向等距离设置圆形过水孔11，过水孔11孔径与第三进水管36外径一致；滤网12完全覆盖过水孔11表面，滤网12孔洞直径2-4mm。

生化反应装置2包括依次设置的厌氧处理箱21、缺氧处理箱22和好氧处理箱23，第一进水管24贯穿厌氧处理箱21侧壁进入厌氧处理箱21内部，第一出水管25贯穿好氧处理箱23侧壁进入好氧处理箱23内部；厌氧处理箱21和缺氧处理箱22相邻侧壁的上部通过水流连通管29连通，缺氧处理箱22和好氧处理箱23相邻侧壁的下部通过水流连通管29连通；特别地，好氧处理箱23与缺氧处理箱22之间设有硝化液回流泵，以保证好氧处理箱23中含有大量硝酸盐的污水进入缺氧箱22进行反硝化反应，达到脱氮目的。

多层净化装置3包括从上往下依次设置的第一种植土壤层31、铝污泥复合填料层32、缓释碳源填料层33和砾石层34，第一种植土壤层31土壤平均粒径1-3.5mm，铝污泥复合填料层32填料粒径5-8mm，缓释碳源填料层33填料粒径10-15mm，砾石层34填料粒径20-30mm。

多层净化装置3包括上行流***和下行流***，分别置于不锈钢框架1内部隔板左右两侧，第二进水管35埋设于下行流***铝污泥复合填料层32，一端抵至不锈钢框架1内部隔板表面，另一端贯穿不锈钢框架1侧壁与出水管25连接；第三进水管36埋设于上行流***砾石层34上部，一端与过水孔11无缝卡接，外径略小于过水孔11孔径，另一端抵至不锈钢框架1内壁；第二进水管35与第三进水管36在不锈钢框架1内部管段表面均密布布水孔，第二进水管35布水孔孔径不应大于铝污泥复合填料层32粒径，第三进水管36布水孔孔径2-4mm。第二出水管37埋设于结构层3左空间的铝污泥复合填料层32，一端抵至不锈钢框架1内部隔板表面，另一端贯穿不锈钢框架1侧壁，通向外部空间。

废气收集装置包括集气管26和气流连通管27，所述集气管26水平安装于厌氧处理箱21、缺氧处理箱22和好氧处理箱23内部上方空间，与第一进水管24平行，且位置高于第一进水管24，集气管26通过气流连通管27连接，集气管26表面密布透气孔，孔径0.5-1mm，将生化反应装置2产生的废气进行收集并通过出气管28排出。

废气净化装置4从下往上依次设置为活性炭层42和第二种植土壤层43，两者通过不透水隔板隔开；活性炭层42中的活性炭粒径50mm-200mm，第二种植土壤层43土壤平均粒径1-3.5mm；进气管41贯穿废气净化装置4左侧壁进入活性炭层42内部，第一弯管44一端伸入活性炭层42，另一端伸入第二种植土壤层43；第二弯管45以1％-2％的角度铺设于第二种植土壤层43，一端与第一弯管44连接，另一端贯穿废气净化装置左侧内壁伸出，并在露在外面部分安装截止阀46；第一弯管44夹角为90°，第二弯管45夹角为120°-160°；第二弯管45顶部以5-10cm间距开设竖向通气管47，通气管47一端与第二弯管45通过热熔连接，另一端向上垂直***第二种植土壤层43；通气管47表面密布排气孔，孔径不应大于第二种植土壤层43土壤粒径，且在通气管47***裹上一层透水土工布，以达到排气、排水和隔土作用。

水流量调节***，包括检测机构、调节机构和水量控制模块，所述检测机构包括安装于第一进水管24的第一水流量检测器611和安装于第二出水管37的第二水流量检测器612；所述水量控制模块接收检测机构数据进行处理后对调节机构发送调节信号；所述调节机构包括安装于第一进水管24的第一电子阀门621，所述调节机构接收水量控制模块的调节信号进行水流量调节；

气压调节***5，所述气压调节***包括设置于出气管与进气管相连接的气管上的储气罐，设置于储气罐出气端口的第二电子阀门51、设置于储气罐内部的气压检测装置以及出气控制模块，所述出气控制模块接收气压检测装置的气压检测数据处理后对第二电子阀门51发送调节信号，所述第二电子阀门51接收出气控制模块的信号进行废气净化装置进气管进气量调节。

具体的，不锈钢框架1的顶面、底面和内部工字型竖撑为实心钢板，四周从底部至第一种植土壤层31上表面均为实心钢板，第一种植土壤层31上表面至顶面空间为植物生长预留空间。

具体的，不锈钢框架1顶面四周向上延伸形成围护空间，保证生化反应装置2的稳定性和安全性。

具体的，不锈钢框架1、生化反应装置2和废气净化装置4均可实现预制装配式，在工厂批量预制，运输至项目现场后快速安装，简单快捷，省时省力，大大减少施工成本和时间。另外，多层净化装置3可在不锈钢框架1、生化反应装置2和废气净化装置4安装完毕后直接现场铺设。

与此同时，本发明还提供一种用于建筑的装配式污水处理装置净化污水的方法，所述方法包括：

检测机构获取第一进水管24水流量数据、第二出水管37水流量数据；

水量控制模块比较第一进水管水24流量与第二出水管水37流量，发送调节信号；

调节机构响应调节信号，将第一进水管24进水量调节至所需值。

当检测机构获取到的第一进水管24水流量大于第二出水管37水流量时，第一电子阀门621开度减小至第一进水量24水流量与第二出水管37水流量相等时停止；当检测机构获取到的第一进水管24水流量小于第二出水管37水流量时，第一电子阀门621开度增加至第一进水量24水流量与第二出水管37水流量相等时停止；当检测机构获取到的第一进水管24水流量等于于第二出水管37水流量时，第一电子阀门621开度保持不变。

具体的，所述用于建筑的装配式污水处理装置净化污水的方法还包括：

气压检测装置获取储气罐气压检测数据；

出气控制模块比较气压检测数据与预设阈值，发送调节信号；

第二电子阀门51响应调节信号，将进气管进气量进行调节。

当生化反应装置2产生的废气较少时，气压检测装置检测储气罐内部气体压力较小，电子阀门51关闭，产生的废气可暂时存储在储气罐内，待收集到的气体逐渐增多，储气罐内气体压力达到预定阈值时，电子阀门打开，将气体导入废气净化装置4中进行净化处理；本发明配置的废气净化装置已能满足生化反应产生的最大废气量的净化要求，为了防止突发情况，即生化反应装置2产生的废气较多，储气罐内部压力过大，超出废气净化装置4的最大处理能力，防止气体压力过大产生危险，可通过打开截止阀46进行泄压。

具体的，所述用于建筑的装配式污水处理装置净化污水的方法还包括：

指示工作状态，判断第一进水管水流量不为0且第二出水管水流量为0时，输出故障预警。

本发明用于建筑的装配式污水处理装置安装于建筑污水排污口，承接建筑内部生活污水，污水经过预处理后从第一进水管24进入生化反应装置2，依次通过厌氧处理箱21、缺氧处理箱22和好氧处理箱23的生化处理(A²O工艺)，氮磷等污染物经过厌氧-缺氧-好氧工艺反应后被大量降解和去除，经过处理后的污水通过第一出水管25进入结构层3右空间，由第二进水管35均匀布水后从上往下依次流入铝污泥复合填料层32、缓释碳源填料层33和砾石层34，然后通过滤网12和过水孔11进入第三进水管36，由第三进水管36再一次均匀布水后从下往上依次流经砾石层34、缓释碳源层33和铝污泥复合填料层32，最终通过第二出水管37流出，至此建筑污水经过完整的A²O+复合垂直潜流人工湿地污水处理工艺(下行流+上行流)，实现深度处理，得到有效净化。

生化反应装置2内部由于生化反应产生的各种混合气体通过集气管26收集后集中输送至进气管41，气体通过进气管41进入废气净化装置4，首先经过活性炭层42强力净化，大部分有毒有害、气味难闻的气体被吸附去除，剩余气体通过第一弯管44由活性炭层42进入第二种植土壤层43中的第二弯管45，再通过通气管47排出，排出的气体经过第二种植土壤层43的吸附实现最终净化。降雨或者浇灌植物产生的过量水流通过通气管47表面的排气孔进入第二弯管45，由于第二弯管有一定的安装倾斜角度，水被导至截止阀46处，可通过打开截止阀46，将水放出即可，避免装置内部积水，影响排气顺畅和植物生长。

与此同时，所述用于建筑的装配式污水处理装置设置水流量调节***与气压调节***，对于第一进水管24进水量以及进气管41进气量进行智能调节，实现自动化运行，提高了工作效率的同时，保证污水以及废气的处理效果。

通过对附图所示的用于建筑的装配式污水处理装置进行应用测试，以化学需氧量(COD)、总磷(TP)和氨氮(NH₃-N)为评价指标，经测试，结果表明本发明公开的用于建筑的装配式污水处理装置对污水中的化学需氧量(COD)、总磷(TP)和氨氮(NH₃-N)的平均去除率分别为69.67％、90.23％和88.51％，净化效果显著。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种用于建筑的装配式污水处理装置，其特征在于：包括：

污水处理装置，包括生化反应装置与多层净化装置，所述生化反应装置设置有第一进水管与第一出水管，所述多层净化装置设置有第二进水管与第二出水管，所述第一出水管与第二进水管通过水管相连接，待处理污水通过第一进水管进入生化反应装置进行生化处理后通过第一出水管与第二进水管相连接的水管进入多层净化装置进行深度处理后通过第二出水管排出；

废气处理装置，包括废气收集装置与废气净化装置，所述废气收集装置设置于生化反应装置上方，用于收集污水生化反应产生的废气，所述废气收集装置设置有出气管，所述废气净化装置设置有进气管，所述进气管与出气管通过气管相连接，所述废气收集装置收集废气通过进气管进入废气净化装置进行净化处理；

水流量调节***，包括检测机构、调节机构和水量控制模块，所述检测机构包括安装于第一进水管的第一水流量检测器和安装于第二出水管的第二水流量检测器；所述水量控制模块接收检测机构数据处理后对调节机构发送调节信号；所述调节机构包括安装于第一进水管的第一电子阀门，所述调节机构接收水量控制模块的调节信号进行第一进水管进水量调节；

气压调节***，所述气压调节***包括设置于出气管与进气管相连接的气管上的储气罐，设置于储气罐出气端口的第二电子阀门、设置于储气罐内部的气压检测装置以及出气控制模块，所述出气控制模块接收气压检测装置的气压检测数据处理后对第二电子阀门发送调节信号，所述第二电子阀门接收出气控制模块的信号进行废气净化装置进气管进气量调节。

2.根据权利要求1所述的用于建筑的装配式污水处理装置,其特征在于：还包括不锈钢框架，所述多层净化装置设置于不锈钢框架内部，所述生化反应装置设置于不锈钢框架顶部。

3.根据权利要求2所述的用于建筑的装配式污水处理装置，其特征在于：所述不锈钢框架顶面四周向上延伸形成围护空间。

4.根据权利要求2所述的用于建筑的装配式污水处理装置，其特征在于：所述不锈钢框架内部设置有隔板，所述隔板下部沿底边方向等距离设置圆形过水孔。

5.根据权利要求4所述的用于建筑的装配式污水处理装置，其特征在于：所述多层净化装置包括上行流***和下行流***，分别设置于隔板两侧。

6.一种用于建筑的装配式污水处理装置净化污水的方法，其特征在于：所述方法包括：

检测机构获取第一进水管水流量数据、第二出水管水流量数据；

水量控制模块比较第一进水管水流量与第二出水管水流量，发送调节信号；

调节机构响应调节信号，将第一进水管进水量调节至所需值。

7.根据权利要求6所述的用于建筑的装配式污水处理装置净化污水的方法，其特征在于：所述方法还包括：

气压检测装置获取储气罐气压检测数据；

出气控制模块比较气压检测数据与预设阈值，发送调节信号；

第二电子阀门响应调节信号，将进气管进气量进行调节。

8.根据权利要求6所述的用于建筑的装配式污水处理装置净化污水的方法，其特征在于：所述方法还包括：

指示工作状态，判断第一进水管水流量不为0且第二出水管水流量为0时，输出故障预警。

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