一種管道式高原地區生活汙水處理裝置及處理方法與流程
2023-05-10 23:05:51 1
本發明涉及一種管道式高原地區生活汙水處理裝置及處理方法，屬於汙水處理領域。
背景技術：
青藏高原地區位於我國西部青海、西藏兩省，平均海拔4500m以上，被稱為「世界屋脊」。地域遼闊，物產豐富，自然資源富饒，具有廣闊的發展前景，是我國未來發展的後備力量和西南的天然屏障。同時位於青藏高原的三江源地區是長江、黃河和瀾滄江-湄公河的源頭匯水區。因此，保護青藏高原的生態環境對自然及人類可持續發展具有重要意義。而隨著人類生活水平的提高和流動人口的增加，青藏高原地區的汙水量不斷增多，其中以生活汙水為主。
青藏高原地區環境容量較小，水體自淨能力差，因此，對青藏高原汙水排放的要求相對較高，要達到國家一級排放標準。現有的生活汙水處理方式多採用生物處理法，但在平原地區能高效運行的活性汙泥法並不能很好地運用在高原地區，這是因為在高原地區常年低溫的環境下水溫過低，抑制微生物的活性，且高原地區含氧量低，好氧微生物難以發揮作用，並且大量曝氣會使得水溫更低，由此產生惡性循環。
高原地區地廣人稀，生活區無規則分布，較為分散，由於高原多為山地，管道鋪設困難，且運輸成本極高，絕大部分生活汙水無法做到集中收集處理，多採取就近排放的方式，對生態環境造成了破壞。另外，由於生活和飲食習慣，高原地區多以肉類為食，使得生活汙水中含油量較高，若排入自然水體會使得油脂漂浮在水面上，從而降低水中溶解氧，對水生動植物、微生物都產生了嚴重威脅。因此，需要提出一種能夠適應高原地區的特殊條件，能夠自由移動，可處理分散式生活汙水的汙水處理裝置。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種適用於高原高寒、高海拔、含氧量低等極端環境的分散式生活汙水的處理裝置及處理方法，致力於高原地區生態環境的保護。
為達到以上目的，本發明提供一種管道式高原地區生活汙水處理裝置，包括進水管道和出水管道，在所述進水管道和所述出水管道之間設有依次連通的汙水初級處理裝置、加熱管道和生物處理管道；所述加熱管道內設有用於加熱的電熱元件，所述水流經過電熱元件實現升溫，所述加熱管道連接有曝氣充氧裝置，所述曝氣充氧裝置包括增氧泵和曝氣頭，所述增氧泵用來將空氣中的氧氣泵入所述加熱管道內，所述曝氣頭均勻分布於所述管道底部，使氧氣均勻地融入水中，顯著提高汙水中的含氧量；所述生物處理管道包括固定於管道側壁的固定化微生物，水流流經所述生物處理管道時所述固化微生物對水流中的有機物進行降解。
作為本發明的進一步改進，所述汙水初級處理裝置包括進水口、出水口、細格柵、反衝洗進水管、反衝洗出水管和蓋板。所述進水口與汙水收集池相連，所述出水口與所述氣浮裝置相連，所述細格柵傾斜放置於所述汙水初級處理裝置內，用於去除較大的懸浮物和漂浮物，所述反衝洗進水管和所述反衝洗出水管在反衝洗時開啟，用於清理柵渣，所述蓋板位於所述汙水初級處理裝置頂部，可在需要時打開人工清理柵渣。
作為本發明的進一步改進，所述氣浮裝置包括氣浮罐、溶氣罐和增壓泵。所述氣浮罐設有進水口和出水口；所述氣浮罐上部設置集油槽，所述集油槽末端設有出油口；所述增壓泵用來對空氣加壓，所述溶氣罐使增壓空氣在水中充分溶解，所述溶氣罐與均勻分布在所述氣浮罐底部的釋放器相連，所述釋放器將空氣以微小氣泡的形式注入汙水中，使微小氣泡與水中的懸浮物和油粒粘附，並上浮至所述集油槽，形成浮渣層從水中分離，最後從所述出油口排出。
作為本發明的進一步改進，所述加熱管道包括保溫層、控溫裝置、管狀電熱元件和限流板。所述保溫層用以隔絕外界空氣，為所述加熱管道提供更好的加熱條件；所述控溫裝置用以實時監測汙水的溫度並可人工調控溫度；所述管狀電熱元件在金屬管內放入高溫電阻絲，在空隙部分緊密填入具有良好絕緣性和導熱性的結晶氧化鋁粉，並在金屬管外包裹防水材料，所述管狀電熱元件熱效率高，具有耐腐蝕、耐磨擦等特點；所述限流板用來延長汙水的停留時間，使汙水在所述加熱管道中受熱均勻，為後續生物反應提供有利條件。
作為本發明的進一步改進，所述生物處理管道採用多段管道用法蘭相接而成，所述生物處理管道包括保溫層、固定化微生物、固定膜和限流板。所述保溫層用來保證加熱後的水體不受外界氣溫影響而降低溫度；所述固定化微生物用活性汙泥、活性炭以及膠合劑按照一定比例配合而成，可附著於所述生物處理管道內壁；所述固定膜孔徑為0.45μm，使所述固定化微生物不會因水力衝刷而掉落，從而保證處理效果，所述限流板保證汙水在所述生物處理管道中的停留時間，為活性汙泥微生物提供充足的反應時間，從而降解汙水中的有機物。
作為本發明的進一步改進，所述活性汙泥微生物選用適應於高原地區高海拔、強紫外線、低溫、低氧等特殊條件，且代謝較為活躍的微生物，所述活性汙泥微生物選用假單胞菌屬、嗜冷桿菌屬、芽胞桿菌屬、黃桿菌屬和產鹼桿菌屬之間幾種的組合。
作為本發明的進一步改進，所述紫外消毒管道包括保溫層、紫外燈和限流板。所述保溫層同樣用來保證管內汙水的溫度不會過低；所述紫外燈用來對生物處理後的汙水進行殺菌消毒，無需投加化學藥劑、消毒效率高、操作簡單、便於運行管理；所述限流板同樣用來延長汙水在所述紫外消毒管道中的停留時間，保證消毒的徹底性。
作為本發明的進一步改進，所述檢測裝置包括出水口的水質分析儀和所有管路的壓力計等設備，所述水質分析儀用來監控處理後的水質，保證出水水質達標；所述壓力計用來檢測管道壓力，保證整個處理流程的安全運行。
作為本發明的進一步改進，所述太陽能系統包括太陽能板和控制系統，所述太陽能板位於可移動箱體的頂部，用來吸收高原地區強烈的紫外線；所述控制系統將所述太陽能板吸收的太陽能轉化為電能，並與所述各管路相連，為所述管道式生活汙水處理裝置提供電能。所述太陽能系統，利用了高原地區豐富的太陽能資源，效率高且節能環保。
作為本發明的進一步改進，所述各管路及裝置的進、出口處均設有閥門，可人為關閉所述閥門對管路進行檢修，或通過調節所述閥門來控制汙水的流速和流量。
本發明還公布了一種高原地區生活汙水處理方法，其特徵在於包括以下步驟：
a對汙水進行初級處理，攔截汙水中的懸浮物和漂浮物；
b去除汙水中的油類和較小懸浮物,在汙水底部注入氣泡，通過氣泡帶動汙水中的油類和懸浮物上浮後去除；
c對汙水進行加熱升溫，並通入氧氣增加汙水中的含氧量；
d對汙水中的有機物進行微生物降解，將固化微生物固定在管道側壁，汙水流過時可被微生物降解；
e對汙水進行殺菌消毒；
上述步驟在可移動箱體中進行，所述可移動箱體內設置連通的進水管道、出水管道、汙水初級處理裝置、氣浮裝置、加熱管道、生物處理管道、紫外消毒管道和出水管道。
與現有技術相比，本發明達到的有益效果是：
(1)整套管道式生活汙水處理裝置佔地較小，可放在貨櫃內，運輸至需要處理生活汙水的地方。
(2)裝置結構簡單，且各裝置之間可拆卸組裝，便於裝車、運輸。所有裝置及管路全密封，優於傳統汙水處理的沉澱池、生物池等池體，可在運輸過程中承受路途顛簸而不會有液體灑出等弊端。
(3)利用了高原地區紫外線較強這一優勢，充分利用豐富的太陽能資源來為整套裝置進行供電，節能環保且成本較低。
(4)克服了高原地區低溫、低氧等特殊條件，採用密閉曝氣充氧和管道加熱的方式，並選用高原地區代謝較為活躍的微生物作為活性汙泥進行有機物降解，能夠很好地應用在高原汙水處理中，具有較高的處理效率，為高原地區生態環境的保護提供了保障。
附圖說明
圖1是本發明的結構示意圖
圖中：1、汙水池；2、汙水泵；3、閥門；4、進水管道；5、汙水初級處理裝置；6、蓋板；7、細格柵；8、反衝洗進水管；9、反衝洗出水管；10、氣浮罐；11、集油槽；12、出油口；13、溶氣罐；14、釋放器；15、增壓泵；16、管狀電熱元件；17、控溫裝置；18、保溫層；19、限流板；20、曝氣頭；21、增氧泵；22、固定化微生物；23、固定膜；24、法蘭；25、紫外燈；26、出水管道；27、水質分析儀；28、壓力計；29、太陽能板；30、控制系統；31、可移動箱體。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述。用於說明的是本發明中所說的底部、頂部、上下等位置描述均是在裝置工作狀態下的基礎上做出的描述，與生活習慣所認為的位置一致。
如圖1所示，一種管道式高原地區生活汙水處理裝置，包括汙水初級處理裝置5、氣浮裝置、加熱管道、曝氣充氧裝置、生物處理管道、紫外消毒管道、檢測裝置和太陽能系統。
所述汙水初級處理裝置5包括進水口、出水口、細格柵7、反衝洗進水管8、反衝洗出水管9和蓋板6。所述汙水池1中的生活汙水通過所述汙水泵2由所述進水管道4進入所述汙水初級處理裝置5；所述細格柵7柵條間隙約為3-10mm，可阻攔大部分懸浮物和漂浮物；在所述汙水初級處理裝置5在運行一段時間後，開啟所述反衝洗進水管8和反衝洗出水管9對所述細格柵7進行反衝洗；運行較長時間後，開啟所述蓋板6對所述細格柵7進行人工清渣。
所述氣浮裝置包括氣浮罐10、溶氣罐13和增壓泵15。所述氣浮罐10直徑約為50cm，設有進水口和出水口，上部設置集油槽11，所述集油槽末端設有出油口12；所述增壓泵15對空氣進行加壓，並通過所述溶氣罐13使增壓空氣在水中充分溶解，最後通過均勻分布在所述氣浮罐10底部的釋放器14使微小氣泡進入汙水中，微小氣泡與水中的懸浮物和油粒粘附後上浮至所述集油槽11，最後由所述出油口12排出；經過所述氣浮裝置去除油類和懸浮物的汙水經過所述出水口進入到下一裝置。
所述加熱管道包括保溫層18、控溫裝置17、管狀電熱元件16和限流板19。所述加熱管道直徑約為30cm，所述保溫層厚度約為10cm，所述保溫層採用巖棉管殼保溫材料；採用所述控溫裝置17實時監測汙水溫度，並根據需要調控溫度，控制在25-30℃左右；所述管狀電熱元件16在金屬管內放入高溫電阻絲，在空隙部分緊密填入具有良好絕緣性和導熱性的結晶氧化鋁粉，並在金屬管外包裹防水材料；所述限流板19按照一定間隔安裝在所述加熱管道內，汙水在所述限流板19的作用下與所述管狀電熱元件16充分接觸，溫度可快速提高到所需溫度。
所述曝氣充氧裝置包括增氧泵15和曝氣頭20。所述增氧泵15將氧氣泵入所述加熱管道內，並通過均勻分布在所述加熱管道內的曝氣頭20將氧氣融入汙水中，提高汙水的含氧量。
所述生物處理管道包括7段管道，採用法蘭24相接而成，所述生物處理管道包括保溫層18、固定化微生物22、固定膜23和限流板19。所述生物處理管道直徑約為40cm，所述保溫層18厚度約為5cm；所述固定化微生物22用活性汙泥、活性炭以及膠合劑按照一定比例配合而成，可採用如下配比：活性汙泥60％，活性炭30％，膠合劑10％；所述活性汙泥選用假單胞菌屬、嗜冷桿菌屬、芽胞桿菌屬、黃桿菌屬和產鹼桿菌屬之間幾種的組合，將配製好的所述固定化微生物22附著在所述生物處理管道內壁，並用所述固定膜23固定，所述固定膜23孔徑為0.45mm，所述限流板19按照一定間隔安裝在所述生物處理管道內，汙水在所述限流板19的作用下與所述固定化微生物22充分接觸，所述活性汙泥對汙水中有機物進行降解。
所述紫外消毒管道包括保溫層18、紫外燈25和限流板19。所述紫外消毒管道用所述法蘭24與所述生物處理管道相連，所述紫外燈25在汙水通過時，對其進行殺菌消毒，所述限流板19按照一定間隔安裝在所述紫外消毒管道內，汙水在所述限流板19的作用下與紫外線充分接觸。
所述檢測裝置包括出水管道26的水質分析儀27和所有管路的壓力計28等設備，所述水質分析儀27對出水水質進行實時監測，所述壓力計28位於整套設備的所有管道上，對管道壓力進行實時監測。
所述太陽能系統包括太陽能板29和控制系統30，所述太陽能板29吸收太陽能並通過所述控制系統30將太陽能轉化為電能，為汙水處理裝置提供電能。
所述各管路及裝置的進、出口處均設有閥門3，對汙水的流量和流速進行人為調控。
所述管道式汙水處理裝置可全部置於所述可移動箱體31內，便於移動和運輸，處理後的排出水通過所述出水管道26可直接排入附近水體或進行回用。以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明。