一種高效脫氮的無動力汙水淨化裝置的製作方法
2023-05-19 00:36:08 1
本實用新型涉及一種汙水淨化裝置，具體涉及一種適合村鎮地區的高效脫氮的無動力汙水淨化裝置。
背景技術：
我國農村地區在由於居民居住分散,能源緊缺,在對生活汙水處理上面的技術選擇限制型較大。但是，隨著環境汙染形勢日益嚴峻，農村生活汙染物處理的必要性也凸顯出來。目前，農村地區目前處理生活汙水主要是用沼氣池、化糞池、生活汙水淨化池、人工溼地進行處理。
近年來，農村生活汙水處理在技術上也取得了不少進展，如中國專利「CN201510426543」公開了一種用於小城鎮汙水處理的人工溼地汙水預處理的方法，具體步驟為：汙水經格柵池攔截處理後進入生物選擇區,然後進入生物反應區，活性汙泥降解生活汙水中的各種汙染物,之後在混凝區投加絮凝劑進行混凝,混凝後在沉澱區進行沉澱,最後汙水進入人工溼地進行深度處理,該實用新型提高了系統的耐衝擊能力，適合在小城鎮汙水水質波動較大的環境使用；又如中國專利「CN201510353294」提供了一種用於農村生活汙水處理的新型生物濾池，包括有池體，池體內設有多組並列的過濾單元，每個過濾單元包括有曝氣混合區，曝氣混合區兩側分別設有生物過濾區，兩個生物過濾區的外側分別設有清水出水區；池體上開有與曝氣混合區聯通的進水口以及與清水出水區聯通的出水口。該實用新型適用於用地緊張，而且要求出水水質嚴格的地區。
然而，我國的生活汙水淨化處理起步較晚，現有的生活汙水淨化處理系統仍存在一些問題，在無動力的情況下，汙水淨化裝置前段汙水濃度大，微生物濃度高，而汙水淨化裝置後半段汙水濃度低，相應微生物濃度低，裝置的處理效率前段高后段低，降低了裝置後段的容積利用率。而且，由於裝置後半段汙水中有機碳濃度低，不能達到微生物脫氮的要求，導致汙水脫氮效率低，出水總氮含量難以達標。
技術實現要素：
為了解決現有技術的不足，本實用新型在於提出一種高效脫氮的無動力汙水淨化裝置，該裝置對汙水實行合理布流，使汙水的有機碳按照微生物脫氮除磷的需求在整個淨化裝置中進行分配，並且根據生物脫氮除磷生化過程的需 要，使汙水反覆經過厭氧-好氧-兼氧的過程，保證了汙水中含氮汙染物的去除效果。同時，本裝置還通過汙泥合理分配，平衡了整個裝置中的微生物濃度，提高了裝置的容積利用率，整個處理過程不消耗動力，非常適合能源缺乏的農村地區使用。
為了實現上述的目的，本實用新型採用的技術方案如下：
一種高效脫氮的無動力汙水淨化裝置，包括三級處理單元，每級處理單元均包括位於單元底部的厭氧處理區和位於單元上部的復氧區，每級處理單元的厭氧處理區均設有填料，所述第一級處理單元的厭氧處理區設有彈性填料或者軟性填料，第二、三級處理單元的厭氧處理區設有生物活性填料或生物懸浮填料；厭氧處理區和復氧區通過分區隔板隔開，所述分區隔板的末端設有汙水過流孔；第一、二處理單元的復氧區均設有汙水導流管與下一級處理單元的厭氧處理區連通；第一單元的厭氧處理區的底部前端有汙水進水管接入，位於裝置外的汙水進水管上設有具有布流作用的布水支管，所述布水支管以2％-5％的坡度與第二、三級處理單元的厭氧處理區相連，汙水能夠在有一定坡度的布水支管內實行自動布流。
進一步地，所述第一、二級單元的厭氧處理區末端底部設有汙泥溢流孔；所述汙泥溢流孔位於第一、二級處理單元的厭氧處理區末端並靠近池底，厭氧處理區底部的汙泥通過汙泥溢流孔溢流至下一級處理單元。
進一步地，所述布水支管的管徑不得大於汙水進水管的15％，其中布水支管在第二、三級處理單元的布水支管數的比例位於1.5-2之間；汙水隨著呈一定坡度的布水支管無需動力的自動分流入第二、三級處理單元的厭氧處理區中，根據所需處理汙水量的大小分配布水支管的數量。
進一步地，各級復氧區頂部開放，汙水與空氣充分接觸；所述復氧區的汙水底部鋪設碎石，並在復氧區設有濾料或種有去汙植物，提高汙水去汙效果。
進一步地，各級復氧區中間部位設有隔板，所述隔板一端與復氧區末端相連接，另一端與復氧區前端留有空隙；復氧區利用隔板讓汙水形成回流廊道，汙水從汙水過流孔進入復氧區繞過隔板從汙水導流管流向下一級處理單元的厭氧處理區，增加汙水的流通路徑，增加汙水與氧氣的接觸時間，促進兼氧與好氧反應的進行。
進一步地，所述第三級處理單元的復氧區末端設有排水管，淨化後的水從排水管排出。
進一步地，該裝置中第一、二、三級處理單元所佔的容積百分比分別為40％-50％、25％-30％、25％-30％，根據微生物以及有機碳的數量合理分配三級處理單元的容積大小，提高了裝置的容積利用率。
進一步地，該淨化裝置中各級處理單元的厭氧處理區和復氧區的容積之比位於1.5-2.5之間，厭氧處理區需要更多的容積中來沉降汙水中的汙泥。
本實用新型的有益效果是：
(1)在本實用新型中，充分利用了汙水中原有的有機物，通過布水支管合理的布流，將其通入到汙水反硝化的區域即厭氧處理區，為汙水反硝化過程提供了充分的有機碳，保證了汙水脫氮的效果；同時通過布水支管實現了汙水原水和微生物菌群的重新分布，有效避免了該裝置後段處理部分的微生物濃度較低的現象的發生，有效解決了微生物濃度低處理能力降低的問題，使得裝置內汙水處理能得到有效平衡，提高了裝置總體的容積利用效率，提高了汙水脫氮的能力。
(2)在本實用新型中，沉降在上一級處理單元中攜帶微生物的汙泥將通過汙泥溢流孔流入下一級處理單元，既防止了上一級處理單元中汙泥的過量堆積，也豐富了下一階段的微生物菌群，提高了後續單元汙水處理的效率，平衡了汙水處理能力。
(3)在本實用新型中，各級處理單元形成微生物種群各有不同，針對的汙染物降解特性也不同，汙水經過各級單元反覆的厭氧-兼氧-好氧過程的處理後，各種有機物均能得到有效去除，處理效果良好。
(4)在本實用新型中，整個過程無需外加動力，靠汙水自流和有一定坡度的布水支管的分流來自動控制汙水的布流效果，降低了能耗，使得運行成本低。
附圖說明
圖1是本實用新型的一種高效脫氮的無動力汙水淨化裝置的剖面結構示意圖；
圖2是本實用新型的一種高效脫氮的無動力汙水淨化裝置的俯視圖。
圖中：11、第一級處理單元的厭氧處理區；12、第二級處理單元的厭氧處理區；13、第三級處理單元的厭氧處理區；21、第一級處理單元的復氧區；22、第二級處理單元的復氧區；23、第三級處理單元的復氧區；3、分區隔板；4、汙水進水管；5、布水支管；6、汙水導流管；7、汙泥溢流孔；8、隔板；9、排水管；10、汙水過流孔。
具體實施方式
為了使實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本實用新型作進一步闡述。
在本實施例中，參閱圖1-2，一種高效脫氮的無動力汙水淨化裝置，包括三級處理單元，每級處理單元均包括位於單元底部的厭氧處理區和位於單元上部的復氧區，每級處理單元的厭氧處理區均設有填料，所述第一級處理單元的厭氧處理區11設有彈性填料或者軟性填料，第二、三級處理單元的厭氧處理區設有生物活性填料或生物懸浮填料；厭氧處理區和復氧區均通過分區隔板3隔開，所述分區隔板3的末端設有汙水過流孔10，厭氧處理區的汙水通過汙水過流孔10進入復氧區中；第一、二級處理單元的復氧區均設有汙水導流管6與下級處理單元的厭氧處理區連通；第一級處理單元的厭氧處理區11的底部前端有汙水進水管4接入，位於裝置外的汙水進水管4上設有具有布流作用的布水支管5，布水支管5以3％的坡度與第二、三級處理單元的厭氧處理區相連通；所述第三級處理單元的復氧區23末端設有排水管9，淨化後的水從排水管9排出。
作為本實用新型的一種優化方案，所述第一、二級單元的厭氧處理區末端底部設有汙泥溢流孔7；所述汙泥溢流孔7位於第一、二級處理單元的厭氧處理區的末端並靠近池底；優選汙泥溢流孔7孔徑不大於10mm，若汙泥溢流孔7孔徑過大，會導致汙泥過多的進入下一級處理單元，從而影響了處理效果。
作為本實用新型的一種優化方案，所述汙水進水管4管徑大於100mm；所述布水支管5的管徑不大於汙水進水管4管徑的15％，汙水能夠在有一定坡度的布水支管5內實行自動布流，其中布水支管5在第二、三級處理單元的布水支管數的比例為2；汙水隨著呈一定坡度的布水支管5無需動力的自動分流入第二、三級處理單元的厭氧處理區中，根據所需處理汙水量的大小分配布水 支管數；如果布水支管5管徑過大，會造成第二、三級處理單元的厭氧處理區的汙水過量，從而影響汙水處理效果。
作為本實用新型的一種優化方案，各級復氧區頂部開放，增加了汙水與氧氣的接觸機率；各級復氧區的汙水底部鋪設碎石，並在復氧區設有濾料或種有去汙植物，提高汙水去汙效果。
作為本實用新型的一種優化方案，各級復氧區中間部位設有隔板8，所述隔板8一端與復氧區末端相連接，另一端與復氧區前端留有空隙；復氧區利用隔板8讓汙水形成回流廊道，汙水從汙水過流孔10進入復氧區繞過隔板8從汙水導流管6流向下一級處理單元的厭氧處理區，增加了汙水的流通路徑，增加汙水與氧氣的接觸時間，促進兼氧與好氧反應的進行。
作為本實用新型的一種優化方案，所述第三級處理單元的復氧區23末端設有排水管9，淨化後的水從排水管9排出。
作為本實用新型的一種優化方案，該淨化裝置的總容積為10-50m3，適合在農村的生活汙水處理，該裝置中第一、二、三級處理單元所佔的容積百分比分別為40％、30％、30％，按照微生物的數量合理分配容積的大小，提高了容積利用率。
作為本實用新型的一種優化方案，該淨化裝置中各級處理單元的厭氧處理區和復氧區的容積之比為2，厭氧處理區需要更多的容積中來沉降汙水中的汙泥。
本實用新型在使用中時，汙水通過汙水進水管4進入該裝置，先在第一級處理單元的厭氧處理區11進行生化處理，同時汙水中的固態汙染物沉降到第一級處理單元底部；經過厭氧處理之後，汙水通過汙水過流孔10進入該單元的復氧區21，該單元的復氧區21的隔板8將該區分割為較長的流動廊道，使得汙水繞著隔板8流動，增加了汙水與氧氣接觸的時間；在該區中，汙水與氧氣充分接觸，汙水與微生物發生兼氧和好氧反應，將汙水中的含氮汙染物氧化為硝態氮或亞硝態氮；在第一級處理單元的復氧區21反應完成之後，汙水通過汙水導流管6流入第二級處理單元的厭氧處理區12，在該區域中，汙水進水時的一部分汙水由於水力學作用將通過布水支管5直接流入該區域，這增加了該區域有機碳的含量，該區的微生物與經過硝化的汙水在此區進行反硝化反應，由於布水支管5布流過來的汙水原水將為反應提供充分的碳源，使反硝化反應進 行更加徹底，大大提高了汙水中氮的去除效率；經過此段反應後，汙水將再次流經第二級處理單元的復氧區22，增加水中的溶解氧，同時將汙水中少部分未去除的氮在此區再次進行硝化過程，之後再進入第三級處理單元使得汙水的處理效果進行強化，進一步提高了汙水中氮的去除效果，最後在第三級處理單元的復氧區23經過過濾後通過排水管9排出該淨化處理裝置。
其中，由於汙水原水汙染物濃度較大，且汙水中還有大量可沉澱物質，在汙水第一、二級處理單元中微生物將大量生長，形成大量汙泥，這部分汙泥在該單元累積到一定數量後將通過汙泥溢流孔7流入下一個單元，這些多餘的汙泥在減少本單元微生物數量的同時也將會增加下個單元的微生物數量，同時通過布水支管5實現了汙水原水和微生物菌群的重新分布，有效避免了該裝置後段處理部分的微生物濃度較低的現象的發生，有效解決了微生物濃度低處理能力降低的問題，並為後階段的反硝化反應提供足夠的有機碳，使得裝置內汙水處理能得到有效平衡，提高了各個單元的處理效率，使得裝置內汙水處理得到有效平衡，從而增加了整個裝置的容積利用效率。
以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。