CN215288157U - 一种一体化农村污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种一体化农村污水处理装置，旨在解决传统AO工艺中存在水力负荷不高、工艺流程复杂、维护成本高等缺陷，该装置包括一体式的污水处理箱体，在污水处理箱体中分隔形成有设备区、缺氧池、好氧池、沉淀池和回用池，外部污水顺次流经缺氧池、好氧池和沉淀池，经过沉淀池处理得到的清水流入回用池，回用池的顶部设置有排出超过设定最高水位的溢流管，好氧池与缺氧池通过竖直方向的隔板分隔，隔板的底部开有连通孔，好氧池内安装有曝气器，曝气器与设备区中的压缩空气源连接。本实用新型利用气升式环流反应器的原理，有效地提高溶氧效率、截留时代周期较长的微生物，结构简单紧凑、占地面积小、运行能耗低、处理效率高。

Description

一种一体化农村污水处理装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，特别是一体化的农村污水处理装置。

背景技术

近年，我国农村经济发展与生态环境的矛盾日渐凸显，尤其是农村水环境污染问题越来越严重，亟待解决。农村水污染具有范围广、地区间差异大、分布分散、水质水量变化大等特征。常用的污水处理技术主要包括厌氧生物技术如化粪池、厌氧池、沼气池；好氧生物处理技术如生物接触氧化、生物滤池、氧化沟、SBR（序批式活性污泥法）；生态技术如稳定塘、人工湿地、土地渗滤等。上述处理技术均有优缺点，实际工程中需组合使用。

在农村污水设备的工艺选择上，AO工艺形式简单、处理效率高，是最常用的选择工艺。传统AO工艺是由缺氧反应系统和好氧反应系统组成的污水生物处理系统，其工艺流程图如图1所示。

传统AO工艺存在如下问题：

一般污泥浓度不高，大多在3000mg/L左右，因此水力负荷不高。

由缺氧池、好氧池、沉淀池等多个处理单元组成，各处理单元分设，工艺流程复杂；好氧池所需的供气设备、沉淀池所需的回流设备需单独建设机房进行放置，增加了基建投资和占地面积；

好氧池和沉淀池内的污泥需同时回流与进水混合，共同流入缺氧池，由于有两个回流系统，设备运行复杂，导致运行管理难度高、维护成本增加。

实用新型内容

本实用新型目的是针对AO工艺的不足，利用气升式环流反应器的原理，有效地提高溶氧效率、截留时代周期较长的微生物，提供一种结构简单紧凑、占地面积小、运行能耗低、处理效率高的一种一体化农村污水处理设备。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种一体化农村污水处理装置，包括一体式的污水处理箱体，在所述污水处理箱体中分隔形成有设备区、缺氧池、好氧池、沉淀池和回用池，一体式的污水处理箱体外侧壁有一进水口，外部污水通过供水管穿过进水口与缺氧池导通连接，其中在所述污水处理箱体内污水顺次流经缺氧池、好氧池、沉淀池和回用池，所述回用池的顶部设置有排出超过设定最高水位的溢流管，所述好氧池内安装有曝气器，曝气器管路连接压缩空气源，所述压缩空气源设置在设备区中。

本实用新型一体化农村污水处理装置将缺氧、好氧、沉淀处理单元按时间和空间顺序进行合理分配，同时将设备间、污水回用共同纳入系统，把各单元构筑物组合建设，形成高度集成的一体化设备，功能分区包括缺氧池、好氧池、沉淀池、回用池和设备区。

本实用新型一种一体化农村污水处理装置的连通方式为：缺氧池与好氧池通过分隔板底部的过水孔洞连通，好氧池与沉淀池通过外导流板连通，沉淀池与回用池通过出水槽上的出水管连通，回用池通过出水管将处理后的水回用，完成污水净化和资源化利用。同时，在回用池最高水位处还设计了溢流管，当系统水量高于最高水位时，将多余的水排出系统，保证系统安全；在好氧池底部设置了排空管，用于系统排空。

本实用新型一体化农村污水处理装置处理污水的过程如下：污水首先通过高位进水口进入缺氧池，污水通过缺氧池和好氧池间的分隔板底部的孔洞进入好氧池。污水在曝气的作用下进入升流区，进行好氧生化处理，污水到达好氧池顶部时进入外导流板和内导流板围成的降流区，然后再进入沉淀池。经好氧处理的混合物通过斜管填料进行泥水分离，分离后的水通过出水槽上的出水管进入回用池，污泥则通过倾斜的分隔板回到好氧池底部。最后回用池的水通过出水管出水，沉淀分离的污泥和好氧池污水混合，形成混合液，通过与设备区相连的回流设备回流到缺氧池进水口附近，与原水混合，再次进入系统开启下一轮循环。系统产生的剩余污泥通过与回流管相连的剩余污泥管排出，打开剩余污泥管上的阀门即可。

本实用新型一体化农村污水处理装置去除污染物的原理是：在缺氧池，异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，提高污水的可生化性，提高氧的效率。在缺氧池异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化，游离出氨（NH₃-N、NH₄ ⁺），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH₃-N（NH₄ ⁺）氧化为NO₃ ^-，通过回流控制返回至缺氧池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO₃ ^-还原为分子态氮（N₂）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。

本实用新型一体化农村污水处理装置对污染物特别是有机物和氨氮的去处效果较好，能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，若需强化对磷的去除效果，可在系统内增加化学除磷设施，将化学除磷药剂如PAC、PAFC等混凝剂添加进好氧池。本一体化农村污水处理装置出水做回用时，可根据需要在出水管上接过流式紫外消毒器，使出水总大肠菌群数达标。

作为优选，所述的一种一体化农村污水处理设备结构为钢结构。

所述的缺氧池和好氧池通过分隔板进行分区，分隔板底部均匀开孔实现连通。

所述的沉淀池位于好氧池内部，两者通过外导流板分隔，外导流板外部为好氧池，泥水混合物处于升流状态，自下而上流动。在外导流板内部，泥水混合物处于降流状态，自上而下流动。

所述的泥水混合物降流后进入沉淀池进行泥水分离，沉淀池内安装斜管填料。分离后的水通过出水槽进入回用池；污泥通过倾斜分隔板回到好氧池，通过好氧池内安装的回流管回流污泥。

所述的回用池用于储存AO净化并沉淀分离的水，回用池位于高位，可为回用提供重力流条件。

所述的设备区位于回用池下部，通过分隔底板分隔，设备区用于存放该处理系统相关的设备，如风机、回流泵、电控箱等。

进一步地，所述的缺氧池进水管与回流管相互垂直，实现进水与回流混合液混合。

进一步地，所述的好氧池底部设有曝气系统，曝气系统包括进气管和曝气器。

进一步地，外导流板分为两部分，一是垂直外导流板，一是倾斜外导流板，垂直导流板底部与倾斜导流板的夹角优选为120°- 135°，倾斜外导流板底距离设备底距离30-50cm。

进一步地，外导流板上固定安装导流控制堰板，堰板上开矩形或三角形堰，高度上下可调，控制好氧池混合物的进入量。

进一步地，好氧池底部设置回流管，回流管与设备区的回流设备连接，将好氧池高浓度的混合液回流到缺氧池。系统剩余污泥的排出与回流管共用，剩余污泥管和回流管在缺氧池外通过三通连接，当需要排出剩余污泥管时，打开剩余污泥管上的阀门即可。

进一步地，内导流板分为两部分，一是垂直内导流板，一是倾斜内导流板，垂直内导流板底部与倾斜内导流板的夹角优选为120°- 135°。

进一步地，外导流板和内导流板围合形成降流区，外导流板与内导流板的间距10-20cm，为保证降流区的平整度和稳定性，在外导流板和内导流板间设置横撑，横撑上下层固定安装。

进一步地，沉淀池的分隔板分为两部分，一是2#垂直分隔板，一是2#倾斜分隔板，2#倾斜分隔板与设备底板相连，夹角为50°-60°。

进一步地，沉淀池斜管填料通过上下层支架固定，支架垂直焊接。斜管填料60°倾斜安装，斜管长度优选1m。

进一步地，出水槽上固定安装出水控制堰板，堰板上开矩形或三角形堰，高度上下可调，控制出水量及拦截漂浮物。同时为保证出水槽平整度和稳定性，在槽内设置横撑。

进一步地，回用池水位顶部设置溢流管，排出多余水，保证系统安全；回用池底部出水，出水通过重力流进入后端系统（如城市绿化、车辆冲洗），在回用池根据需要可安装过流式紫外消毒器。

本实用新型的有益效果：

（1）利用气升式环流反应器的原理，有效地提高了溶氧效率、截留时代周期较长的微生物、污泥浓度高，提高污水处理时的水力负荷，对污染物特别是有机物和氨氮的去除效果好。

（2）将沉淀池置于好氧池内部，将原本污泥回流和混合液回流2个回流系统合二为一，减少能耗，节省运行成本。

（3）缺氧池、好氧池、沉淀池、回用池、设备区组合建设，结构紧凑，减少基建投资和占地面积。

（4）缺氧池、好氧池、沉淀池、回用池、设备区组合建设，设备高度集成化，施工技术简单方便，只需将组装好的设备运输到现场进行安装即可。运行时无需精细管理，管理方便。

（5）回用池可作城市污水再生利用，回用池位于高位，可重力流供水；同时可根据需要在回用池内种植水生植物。

附图说明

附图1为传统AO工艺流程图。

附图2为本实用新型顶部平面示意图。

附图3为本实用新型底部平面示意图。

附图4为图1的A-A剖面图。

附图5为图1的B-B剖面图。

附图6为图1的C-C剖面图。

附图7为图1的D-D剖面图。

图中，A为缺氧池、O为好氧池、S为沉淀池、R为回用池、E为设备区、F-1为进水管阀门、F-2为剩余污泥管阀门、F-3为回流管阀门、F-4为进气管阀门、F-5为出水管阀门、F-6为溢流管阀门、F-7为排空管阀门、S-1为鼓风机、S-2为回流泵、S-3为曝气器、a为进水管、b为出水管、b-1为内出水管、b-2为外出水管、c为溢流管、d为排空管、e为排泥管、e-1为回流管、e-2为剩余污泥排放管、f为进气管、1为筒体、2为1#分隔板、3为导流控制堰板、4为外导流板、4-1为垂直外导流板、4-2为倾斜外导流板、5为内导流板、5-1为垂直内导流板、5-2为倾斜内导流板、6为出水控制堰板、7为出水槽板、8为2#分隔板、8-1为2#垂直分隔板、8-2为2#倾斜分隔板、9为分隔底板、10为过水孔洞。

具体实施方式

如图2所示，本一体化农村污水处理装置包括缺氧池A、好氧池O、沉淀池S、回用池R和设备区E。设备筒体1与1#分隔板2组成缺氧池A，1#分隔板2和外导流板4组成好氧池O，内导流板5与2#分隔板8组成沉淀池，2#分隔板8、筒体1、分隔底板9组成回用池R，筒体1与分隔底板9组成设备区E。

如图3所示，本一体化农村污水处理装置的连通方式为：缺氧池A与好氧池O通过底部的过水孔洞10连通，好氧池O与沉淀池S通过外导流板4（外导流板4包括2部分，一是4-1，具体为垂直外导流板；二是4-2，具体为倾斜外导流板）连通，沉淀池S与回用池R通过出水槽板7和2#垂直分隔板8-1围成的出水槽上的出水管b-1连通。回用池R通过出水管b-2将处理后的水排出系统，完成污水净化。同时，在回用池R最高水位处还设计了溢流管c，溢流管c上安装有阀门F-6，将系统水量高于最高水位时，将多余的水排出系统，保证系统安全。同时在好氧池O底部设置了排空管d，打开排空管上的阀门F-7可将系统排空。上述的连通方式即表示水流通过各区的先后顺序。

为实现系统生物脱氮功能，本实用新型一体化农村污水处理装置设计了回流系统，通过回流设备S-2连接回流管e-1，将沉淀后的污泥回流到缺氧池A的进水口处，共同进入缺氧池A，缺氧池A中的反硝化细菌利用原水以及回流污泥共同提供的有机碳源进行反硝化，提高脱氮效率。当系统剩余污泥过多时，通过剩余污泥管e-2排出，回流管e-1与剩余污泥管e-2通过三通连接，打开剩余污泥管e-2上的阀门F-2即可实现排泥。

如图4所示，本实用新型一体化农村污水处理装置将沉淀池S设置在好氧池O内，为达到良好的气、液、固三相分离效果，在好氧池O内设置外导流板4进行简单的分隔，外导流板4包括2部分，一是垂直外导流板4-1；二是倾斜外导流板4-2，垂直外导流板4-1的顶部通过1#螺丝安装导流控制堰板3，导流控制堰板3上开矩形堰或三角堰，可上下调节高度，可控制好氧池O的泥水混合物进入沉淀池S的量。为防止好氧池O底部的曝气器S-3产生的气体对泥水分离效果的影响，在垂直外导流板4-1的末端设置了倾斜外导流板4-2，垂直和倾斜外导流板的夹角在120~135°区间内，例如135°，倾斜外导流板4-2底距离设备底约30cm。

外导流板4与内导流板5组成的区域为降流区，将改变好氧池O内污水的水流方向，好氧池O污水原本流向为自下而上形成升流区，进入外导流板后，水流方向为自上而下。外导流板4与内导流板5的间距10-20cm，5为内导流板也包括2部分，一是，垂直内导流5-1板；二是倾斜内导流板5-2，垂直和倾斜内导流板的夹角为120°-135°。外导流板4与内导流板5通过1#横撑（如方通）进行固定，1#横撑上下两层安装，通过2#螺丝固定。

沉淀池S采用斜管沉淀方法，在垂直内导流板5-1和2#垂直分隔板8-1组成的区域内，安装斜管填料11，为方便填料的安装，在填料的顶部和底部设置2#横撑和3#横撑（如方通），2#横撑和3#横撑上下两层安装，方向相互垂直。为方便沉淀池出泥，设计2#倾斜分隔板8-2，泥水分离的污泥沿着倾斜的分隔板8-2下滑至底部。2#倾斜分隔板8-2与设备底板的夹角为55°。

沉淀池S出水槽由出水槽板7和2#垂直分隔板8-1组成，出水槽末端安装出水管b-1，让沉淀分离后的水进入回用池R。为拦截漂浮物和调节出水量，在出水槽板7上安装出水控制堰板6，出水控制堰板6上开矩形堰或三角堰，可上下调节高度，可控制沉淀池S的分离后的水进入回用池R。出水槽板7与出水控制堰板6通过1#螺丝固定。为保证出水槽段的平整度和稳定性，在出水槽板7和2#垂直分隔板8-1之间安装1#横撑（如方钢），可直接焊接。

如图所示，回用池R与设备区E通过分隔底板9分隔，上部为回用池R，用于存放处理后的水，该一体化装置若放置于地面，出水管b-2的位置较高，后端可接人工湿地，实现湿地高位配水；若想进行出水展示，可在回用池种植水生植物。设备区E用于存放该装置涉及的设备，如回流泵S-2、鼓风机S-1、电控箱等。在设备区的侧壁可设置门洞，便于后期进入。

本实用新型一种一体化农村污水处理装置的连通方式为：缺氧池A与好氧池O通过分隔板9底部的过水孔洞10连通，好氧池O与沉淀池S通过外导流板4连通，沉淀池S与回用池R通过出水槽上的出水管b连通，回用池R通过出水管b将处理后的水排出系统，完成污水净化。同时，在回用池R最高水位处还设计了溢流管c，当系统水量高于最高水位时，将多余的水排出系统，保证系统安全；在好氧池O底部设置了排空管d，用于系统排空。

本实用新型一体化农村污水处理装置处理污水的过程如下：图3中的箭头方向为污水的流动方向，污水首先通过高位进水口进入缺氧池A，污水通过缺氧池A和好氧池O间的分隔板9底部的过水孔洞10进入好氧池O。污水在曝气的作用下进入升流区，进行好氧生化处理，污水到达好氧池O顶部时进入外导流板4和内导流板5围成的降流区，然后再进入沉淀池S。经好氧处理的混合物通过斜管填料进行泥水分离，分离后的水通过出水槽上的出水管进入回用池R，污泥则通过倾斜分隔板8-2回到好氧池底部,倾斜分隔板8-2起到引导污泥流向的作用。最后回用池R的水通过出水管b出水，沉淀分离的污泥和好氧池O污水混合，形成混合液，通过与设备区相连的回流设备回流泵S-2回流到缺氧池O进水口附近，与原水混合，再次进入系统开启下一轮循环。系统产生的剩余污泥通过与回流管e-1相连的剩余污泥管e-2排出，打开剩余污泥管上的阀门即可。回流管e-1与剩余污泥管e-2通过三通相连，通过两端的阀门控制，可调节剩余污泥量，即回流量加大后，排出的剩余污泥量减少；回流量减少后，排出的剩余污泥量加大，是主动调节的方式。

本实用新型一体化农村污水处理装置去除污染物的原理是：在缺氧池，异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，提高污水的可生化性，提高氧的效率。在缺氧池异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化，游离出氨（NH₃-N、NH₄ ⁺），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH₃-N（NH₄ ⁺）氧化为NO₃ ^-，通过回流控制返回至缺氧池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO₃ ^-还原为分子态氮（N₂）完成R、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。

本实用新型一体化农村污水处理设备对污染物特别是有机物和氨氮的去处效果较好，能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，若需强化对磷的去除效果，可在系统内增加化学除磷设施，将化学除磷药剂如PAC、PAFC等混凝剂添加进好氧池。

Claims (10)

1.一种一体化农村污水处理装置，其特征在于：包括一体式的污水处理箱体，在所述污水处理箱体中分隔形成有设备区、缺氧池、好氧池、沉淀池和回用池，所述缺氧池外侧壁的上端连通有进水管，外部污水通过进水管进入污水处理箱体，污水顺次流经缺氧池、好氧池和沉淀池，经过沉淀池处理得到的清水流入回用池，所述回用池的顶部设置有排出超过设定最高水位的溢流管，所述好氧池与缺氧池通过竖直方向的隔板分隔，隔板的底部开有连通孔，所述好氧池内安装有曝气器，曝气器通过进气管管路连接压缩空气源，所述压缩空气源设置在设备区中。

2.根据权利要求1所述的一体化农村污水处理装置，其特征在于：所述好氧池底部设置有回流管，所述回流管与设备区的回流泵连接。

3.根据权利要求2所述的一体化农村污水处理装置，其特征在于：在缺氧池中所述外部污水竖直向下流动，所述回流管中的混合液水平流入缺氧池。

4.根据权利要求1所述的一体化农村污水处理装置，其特征在于：所述设备区和回用池在好氧池的同一侧，所述回用池在设备区上方。

5.根据权利要求1所述的一体化农村污水处理装置，其特征在于：所述好氧池内包括升流区和降流区，所述降流区由相互平行设置的外导流板和内导流板合围配合形成，所述缺氧池与升流区相连通，所述曝气器设置在升流区的底部。

6.根据权利要求5所述的一体化农村污水处理装置，其特征在于：所述沉淀池位于好氧池内部，沉淀池内安装有斜管填料，沉淀池下方具有向好氧池升流区底部倾斜的倾斜分隔板。

7.根据权利要求6所述的一体化农村污水处理装置，其特征在于：所述沉淀池通过外导流板与好氧池中的降流区分隔。

8.根据权利要求5所述的一体化农村污水处理装置，其特征在于：所述外导流板包括垂直外导流板和倾斜外导流板，所述倾斜外导流板在垂直外导流板的尾端，并且和垂直外导流板之间形成有120°- 135°的夹角，倾斜外导流板为指向倾斜分隔板一侧倾斜。

9.根据权利要求8所述的一体化农村污水处理装置，其特征在于：所述倾斜外导流板和垂直外导流板之间的夹角为135°。

10.根据权利要求1所述的一体化农村污水处理装置，其特征在于：在所述回用池中种植有水生植物。

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