混合液、污泥可自动回流的小型一体化污水处理装置的制作方法

本实用新型涉及污水处理领域，具体为混合液、污泥可自动回流的小型一体化污水处理装置。

背景技术：

目前，远离市区的旅游景区、度假村、高速公路休息站等都存在着生活污水处理难的问题，因为远离污水处理市政网，并网难、成本高，同时因为其日污水量太低，因此需要一种将这类地方产生的污水就近就地处理、就地回用的技术和方法。

在专利(ZL201610330282.0)一种基于竹纤维填料的一体化污水处理装置，包括封闭式的外壳，其特征在于，所述外壳内由第一竖直隔板和第二竖直隔板分隔为沿水平向依次排布的：

设备安装区，用于安装曝气设备；

污水处理区，所述污水处理区内由第一水平网格板和第二水平网格板分隔为由上至下且顺次连通的布水区、填料区和曝气区，所述布水区内设置外接进水管的布水装置，所述填料区内填充竹纤维填料，所述曝气区内铺设外接所述曝气设备的曝气装置；

以及与所述曝气区相连通的出水区，所述出水区设置出水管。

从技术角度看，上述的通过填料进行处理的一体化污水处理装置，在处理污水后的出水的SS达标，但其他出水指标多存在超标的问题。

而专利(ZL201520872271.6)一种生活污水一体化处理系统，其特征在于：包括格栅井，所述的格栅井连接厌氧反应器，所述的厌氧反应器连接沉淀池，所诉的沉淀池连接污泥池和气浮系统，所述的气浮系统连接污泥池和消毒池，所述的消毒池连接回用水池，所诉的沉淀池还设有连接厌氧反应器的回流系统，所述的气浮系统包括气浮池(201)、设在气浮池(201)上的进水管(202)，所述的气浮池(201)上方设有刮渣带(204)，所述的刮渣带(204)两端分别连接转轴一(203)和转轴二(207)，所述的转轴二(207)通过皮带一连接电机(211)的传动轴(210)，所述的刮渣带(204)下方设有刮渣器(205)，所述的刮渣器(205)通过皮带二(209)连接电机(211)的传动轴(210)，所述的刮渣器(205)上设有若干刮刀(206)，所述的气浮池(201)底部设有若干进气管(214)，所述的进气管(214)上设有释放头。

从经济角度看，上述的一体化装置存在制造及运维成本高、挂膜效率低、功能单一、不利于一体化污水处理装置的发展和推广。

在本领域中，尚还有其他形式的产品，但在主要的问题上都存在着上述的两种形式，因此，在此提出一种具有有倒梯形截面环状沉淀区的竖直循环流态构造的小型一体化污水处理装置，该装置仅通过曝气输入能量就可满足污水处理工艺流程上各功能区的混合反应流态所需要的能量损失，包括实现污水混合液的自动回流，同时通过竖直循环流态在环状好氧区与倒梯形截面环状沉淀区混合液中形成的压力差实现污泥的自动回流，节省了混合液及污泥回流泵的初投资及运行费用；竖直循环流态构造形成的倒梯形截面环状沉淀区、向上的环状空隙进水与向下的自动回流污泥形成的逆向交错流动，提高了污水混合液中污泥沉降及被网捕效率，可以实现高效泥水分离，该装置处理生活污水的沉淀出水水质最低可以达到国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBT18918-2002)；而且该装置预制率可以达到90％以上，现场安装简单便捷，具有广泛的市场推广价值。

技术实现要素：

本实用新型所解决的技术问题在于提供具有倒梯形截面环状沉淀区且混合液、污泥可自动回流的小型一体化污水处理装置，以解决上述背景技术中的缺点。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：混合液、污泥可自动回流的小型一体化污水处理装置，包括内筒、喇叭筒、外筒和水平隔板，所述喇叭筒设置在内筒及外筒之间，三筒共轴安装，所述内筒、喇叭筒和外筒之间的体积比为1:5～9:8～15，所述内筒顶端低于喇叭筒顶端10～50厘米，底端高于所述外筒底部500～1200厘米；所述喇叭筒顶端低于外筒顶端30～100厘米，所述喇叭筒上部设有环形集水堰，所述环形集水堰底部设有再生水口；所述喇叭筒由上至下形成渐阔的环状坡面且所述环状坡面的底端边缘与所述外筒内壁之间留有环状空隙，所述环状空隙径向水平间距35～25厘米；所述环状坡面与外筒内壁之间由下至上形成渐阔的倒梯形截面环状沉淀区，所述水平隔板安装在内筒内壁的中下部，其安装高度与所述内筒高度比例在1:1.5～2；所述水平隔板及其所处的水平面将三个筒组成的各个腔体分隔成圆形好氧区a、环状好氧区b、圆形厌氧区和环状缺氧区，且上述四个区形成竖直循环流态构造，所述圆形好氧区a、环状好氧区b、圆形厌氧区和环状缺氧区的体积比为8～12：8～12:1:4～7；所述水平隔板上等距的开设有若干布水孔且间距为10～30厘米，所述布水孔口径为1～2.5厘米。

本实用新型中，进一步的，所述共轴安装是指内筒、喇叭筒及外筒(3)的中轴线重合安装，水平截面上各筒的圆心重合。

本实用新型中，进一步的，所述水平隔板的板面之上与内筒内壁之间形成的腔室为所述圆形好氧区a，所述水平隔板所处水平面之上的内筒外壁与喇叭筒内壁之间形成的腔室为所述环状好氧区b，所述水平隔板的板面之下与内筒内壁之间形成的腔室为所述圆形厌氧区，所述水平隔板所处水平面之下的内筒外壁与外筒内壁形成的腔室为所述环状缺氧区。

本实用新型中，进一步的，所述外筒侧壁中下部设有污水混合液进水口，污水混合液进水口与进水管连接，进水管上安装进水阀，进水管一端通过三通与环形进水管连接，另一端连接污水泵；环形进水管位于内筒外壁的下部，其安装高度与内筒高度比例在1:1.5～2.5，环形进水管上开设若干布水口，布水口的孔径相同且口径1.5～2.5厘米，布水口之间的间距自三通两端沿液体在环形进水管的流动方向逐渐扩大，其间距在10～30厘米。

本实用新型中，进一步的，所述外筒侧壁下部设有进气口，进气口与进气管连接，进气管上安装进气阀及逆止阀，进气管的一端连接若干根曝气管，另一端连接曝气泵，曝气管固定在水平隔板上，曝气管上均匀开设曝气孔。

本实用新型中，进一步的，所述外筒侧壁上部设有再生水出水口，再生水出水口与再生水出水管连接，再生水出水管上安装出水阀及流量计，其一端与所述集水堰上的再生水口连接，另一端引至再生水池。

本实用新型中，进一步的，在所述外筒侧壁中上部设置有污泥口，污泥口与排泥管连接，排泥管上安装排泥阀，排泥管一端通过三通与环形污泥管连接，另一端引至化粪池；环形污泥管位于喇叭筒外壁中下部，其安装高度与喇叭筒高度比例在1:1.5～2.5，环形污泥管上开设胡若干污泥孔，污泥孔的口径相同且口径1.5～2.5厘米，污泥孔之间的间距自三通两端沿液体在环形进水管的流动方向逐渐扩大，其间距在10～30厘米之间。

本实用新型中，进一步的，所述外筒侧壁上部还设有溢流口，溢流口与溢流管连接，溢流管引至化粪池。

本实用新型中，进一步的，在所述外筒侧壁下部还设有放空口，放空口与放空管连接，放空管上安装放空阀，放空管引至化粪池。

本实用新型中，进一步的，还包括顶盖，顶盖安装在外筒的顶端。

本实用新型中，进一步的，还可以包括砂滤池，砂滤池的进水管与再生水出水管连接，砂滤池出水管与再生水池连接，所述砂滤池包括反冲洗系统。

本实用新型中，进一步的，还可以包括MBR膜系统，所述MBR膜系统可以直接放置在内筒内，MBR膜系统的进水管与再生水出水管连接，MBR膜系统的出水管与再生水池连接；或者所述MBR膜系统可以串联在所述砂滤池系统之后，其进水管与所述砂滤池的出水管连接，其出水管与再生水池连接；所述MBR膜系统包括反冲洗系统。

本实用新型相比其它的AAO工艺流程布置形式，是在环状缺氧区、圆形厌氧区、圆形好氧区及环状好氧区采用了是竖直循环流态布置形式，仅靠圆形好氧区曝气过程中，曝气泵压缩空气所输入的能量满足整个倒置AAO污水处理工艺流程上各功能区的混合反应流态所需要的能量损失，而且通过压缩空气进入圆形好氧区后压力减小体积变大的过程，实现污水混合液自动回流；同时通过竖直循环流态在环形好氧区与倒梯形截面环状沉淀区混合液中形成的压力差实现污泥的自动回流；竖直循环流态形成的梯形截面环状沉淀区所具有的环状空隙进水方式，避免了传统圆形沉淀区进水与出水短流的问题，混合液中污泥均匀沉淀在环状坡面上，形成倒梯形截面环状污泥层过滤网；环状好氧区b的污水混合液经环状空隙均匀流入倒梯形截面环状沉淀区底部，随后再均匀穿过倒梯形截面环状污泥层过滤网，沿混合液流动方向上的环状面积逐渐增大，使得混合液流速逐渐降低，有助于污泥沉淀，泥水分离充分；同时向上的环状空隙进水与向下的回流污泥形成的逆向交错流动，环状空隙进水中的活性污泥被自动回流的污泥过滤拦截，进一步实现高效的泥水分离。

本实用新型的有益效果：一是节省投资和运行费用；由于实现了混合液及污泥的自动回流，节省了从环状好氧区到环状缺氧区的混合液回流泵、从沉淀区到环状厌氧区的污泥回流泵的设备投入，以及相应运行费用；节省了传统环状缺氧区、圆形厌氧区所必需的搅拌设备及相应运行费用；二是保障沉淀出水水质；充分高效的泥水分离，保证了沉淀出水水质，经本实用新型装置处理的生活污水的沉淀出水水质最低可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBT18918-2002)的要求；而且该装置可以根据再生水的用途需要，进一步与砂滤系统，或者再进一步与MBR膜系统组成出水水质更高的污水处理系统；三是建设周期短；一体化污水处理装置的材质可以根据需要采用玻璃钢等防腐材质或混凝土等，特别是采用玻璃钢等防腐材质加工建设时可实现90％的预制，现场安装简单快捷，而且可以根据污水处理流量的需要调整直径与高度的比例，缓解对土地占用问题。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的俯视结构示意图；

图3为本实用新型中A-A剖面结构示意图；

图4为本实用新型的正立面结构示意图；

图5为本实用新型处理污水的方法流程图。

图中：

1.内筒；

2.喇叭筒；2-1.环形集水堰；2-2.再生水口；2-3.环状坡面；2-4.环状空隙

3.外筒；

4.水平隔板；4-1.布水孔；

5.污水混合液进水口；5-1.进水管；5-2.进水阀；5-3.环形进水管；5-4.布水口；

6.进气口；6-1.进气管；6-2.进气阀；6-3.逆止阀；6-4.曝气管；

7.出水口；7-1.出水管；7-2.出水阀；7-3.流量计；

8.污泥口；8-1.污泥管；8-2.污泥阀；8-3.环形污泥管；8-4.污泥孔；

9.溢流口；9-1.溢流管；

10.放空口；10-1.放空管；10-2.放空阀；

11-1.环状沉淀区；11-2.圆形好氧区a；11-3.环状好氧区b；11-4.圆形厌氧区；11-5.环状缺氧区。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图1、图2、图3及图4所示，混合液、污泥可自动回流的小型一体化污水处理装置包括内筒1、喇叭筒2、外筒3、水平隔板4、污水混合液进水口5、进气口6、再生水出水口7、污泥口8、溢流口9、放空口10、顶盖与保温设施、砂滤池、MBR膜系统及自控系统，所述喇叭筒2设置在内筒1及外筒3之间，三筒共轴安装，其中内筒1顶端低于喇叭筒2的顶端一段距离，其底端高于外筒3一段距离；喇叭筒2的顶端低于外筒3的顶端一段距离，喇叭筒2的上部设有环形集水堰2-1，环形集水堰2-1底部设有再生水口2-2；所述喇叭筒2向下形成渐阔的环状坡面2-3，环状坡面2-3底端与外筒3的内壁之间留有环状空隙3-4；所述环状坡面2-3与外筒3内壁之间由下至上形成渐阔的倒梯形截面环状沉淀区11-1；所述水平隔板4安装在内筒1内壁的中下部，其上开设布水孔4-1；所述水平隔板4及其所处水平面将三个筒组成的各个腔体分隔成圆形好氧区a11-2、环状好氧区b11-3、圆形厌氧区11-4和环状缺氧区11-5，且上述四个区形成竖直循环结构；所述水平隔板4的板面之上与内筒1内壁之间形成的腔室为所述圆形好氧区a11-2，所述水平隔板4所处水平面之上的内筒1外壁与喇叭筒2内壁之间形成的腔室为环状好氧区b11-3，所述水平隔板4的板面之下与内筒1内壁之间形成的腔室为圆形厌氧区11-4，所述水平隔板4所处水平面之下的内筒外壁与外筒3内壁之间形成的腔室为环状缺氧区11-5。所述污水混合液进水口5设在外筒3侧壁中下部，且与进水管5-1连接，所述进水管5-1上安装进水阀5-2，进水管5-1一端与环形进水管5-3连接，另一端连接污水泵；所述环形进水管5-3设置在内筒1侧壁的下部，其上开设若干布水口5-4；所述进气口6设在外筒3侧壁下部，与进气管6-1连接，所述进气管6-1上安装进气阀6-2及逆止阀6-3，其一端连接多根曝气管6-4，另一端连接曝气泵，所述曝气管6-4固定在水平隔板4上；所述再生水出水口7设置在外筒3侧壁上部，与再生水出水管7-1连接，所述再生水出水管7-1上安装出水阀7-2及流量计7-3，且其一端与集水堰2-1上的再生水口2-2连接，另一端引至再生水池。所述污泥口8设置在外筒3侧壁下部，与排泥管8-1连接，所述排泥管8-1上安装排泥阀8-2；所述排泥管8-1一端连接环形污泥管8-3，另一端引至化粪池；所述环形污泥管8-3安装在喇叭筒2侧壁下部，其上沿长度均匀开设污泥孔8-4。所述溢流口9设置在外筒3的上部，与溢流管9-1连接，所述溢流管9-1引至化粪池；所述放空口10设置在外筒3的下部，与放空管10-1连接，所述放空管10-1上安装放空阀10-2，所述放空管10-1引至化粪池；所述顶盖安装在外筒3的顶端，所述保温设施在冬季室外温度达到0℃及以下地区需要设置；所述砂滤池包括反冲洗系统，其进水管与再生水出水管7-1连接，其出水管与再生水池连接，所述砂滤池包括反冲洗系统；所述MBR膜系统可以直接放置在内筒1内，其进水管与再生水出水管7-1连接，其出水管与再生水池连接；或者所述MBR膜系统可以串联在所述砂滤池系统之后，其进水管与所述砂滤池的出水管连接，其出水管与再生水池连接；所述MBR膜系统包括反冲洗系统；所述自控系统可以控制污水处理过程，还可以与各所述反冲洗过程形成联动。

实施例：如图5所示，污水经进水管5-1送入环形布水管5-3，通过布水口5-4流入内筒1与外筒3之间的环状缺氧区11-5腔体内；所述环状缺氧区11-5的混合液经内筒1底端流向内筒1中的水平隔板4板面之下的圆形厌氧区11-4腔体内；所述圆形厌氧区11-4的混合液经水平隔板4上的布水孔4-1进入内筒1上方的圆形好氧区a11-2腔体内，空气经曝气泵压缩后输送至进气管6-1后，分送至各个曝气管6-4内，压缩气体进入好氧区a11-2底部后压力减小体积增大，将腔内混合液向上排出后，流入内筒1与喇叭筒2之间的环状好氧区b11-3腔体内，所述混合液因曝气作用，动能增加，流速增大，而且本实用新型为竖直循环流态构成，因此环状好氧区b11-3内部分混合液向下流入内筒1和外筒3之间的缺氧区11-5，实现混合液的自动回流，同时由于其流速增加，环状好氧区b11-3内混合液动压增大，静压降低，在环状好氧区b11-3与倒梯形截面环状沉淀区11-1两个腔体内形成所述静压差；随着不断经由布水口5-4输入的混合液的增加，经上述生化反应后的所述环状好氧区b11-3腔体内的部分混合液，经环状空隙2-4均匀向上流入喇叭筒2与外筒3之间的倒梯形截面环状沉淀区11-1腔体底部，由于沿混合液流动方向上的环状面积逐渐增大，使得混合液流速逐渐降低，污泥沉淀充分，实现高效泥水分离，其中的污泥均匀沉淀在环形坡面2-3上，形成倒梯形截面环状污泥层，其构成所述倒梯形截面环状沉淀区11-1的过滤网，网捕拦截经环状空隙2-4向上流入的混合液中的污泥，泥水进一步分离；最终上清液(再生水)经集水堰2-1上的再生水口2-2进入再生水出水管7-1后流入再生水池；同时在好氧区b11-3与倒梯形截面环状沉淀区11-1两个腔体内所形成静压差的作用下，所述倒梯形截面环状污泥层中的部分污泥经环状空隙2-4向下被引流至内筒1与外筒3之间的环状缺氧区11-5腔体内继续循环，实现污泥自动回流；根据污水处理运行程序的设定，多余的污泥以混合液的形式排出，所述混合液经污泥孔8-4进入环形污泥管8-3，最后由排泥管8-1排至化粪池内，实现剩余污泥排放；污水处理运行过程中，当所述外筒3的液面超过溢流口9，混合液流入溢流管9-1内，最终排至化粪池内；当出现检修等情况时，所述放空阀10-2打开后，混合液通过放空管10-1输送至化粪池；所述顶盖安装在外筒4的顶端，所述保温设施在冬季室外温度达到0℃及以下地区需要设置。

在本实施例中，当出水水质指标需要达到更高要求时，还可以包括砂滤池，其进水管与再生水出水管7-1连接，其出水管与再生水池连接；进入砂滤池的沉淀出水，在进一步去除悬浮物SS的同时，进一步去除COD、BOD5、SS、氨氮、总磷等，以提高并稳定出水水质指标；所述砂滤池包括反冲洗系统，以实现自身的净化。

当出水水质指标需要达到更高要求时，还可以包括MBR膜系统，MBR膜系统可以直接放置在内筒1内，其进水管与再生水出水管7-1连接，其出水管与再生水池连接；或者所述MBR膜系统可以串联在所述砂滤池系统之后，其进水管与所述砂滤池的出水管连接，其出水管与再生水池连接；进入MBR膜系统的沉淀出水或砂滤池出水，在更进一步去除悬浮物SS的同时，进一步去除COD、BOD5、SS、氨氮、总磷等，以提高并稳定出水水质指标；所述MBR膜系统包括反冲洗系统，以实现自身的净化。

本实施例中还包括自控系统，所述自控系统可以控制污水处理过程，还可以与各所述反冲洗过程形成联动。

本实用新型的主要特点主要有三点：一是竖直循环流态的构造，可以仅靠圆形好氧区曝气过程中，曝气泵压缩空气所输入的能量满足整个倒置AAO污水处理工艺流程上各功能区的混合反应流态所需要的能量损失，而且通过压缩空气进入圆形好氧区后体积压力减小体积变大的过程，实现污水混合液自动回流，同时通过竖直循环流态在好氧区与沉淀区混合液中产生的压力差实现污泥的自动回流，以此节省了从环状好氧区到环状缺氧区的混合液回流泵、从沉淀区到环状厌氧区的污泥回流泵的设备投入，以及相应运行费用；节省了传统环状缺氧区、圆形厌氧区所必需的搅拌设备及相应运行费用；二是竖直循环流态构造形成的倒梯形截面环状沉淀区，其环状空隙进水方式解决了传动沉淀区进水、出水短流问题；倒梯形截面环形沉淀区沿混合液流动方向的环状面积逐渐增大，使得混合液流速逐渐降低，有助于污泥沉淀，泥水分离充分；沉淀过程中形成的倒梯形截面环状污泥层过滤网，以及向上的环状空隙进水与向下的回流污泥形成的逆向交错流动，可以使环状空隙进水中的活性污泥被自动回流的污泥网捕拦截，进一步实现高效的泥水分离，该装置沉淀出水水水质最低可以达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBT18918-2002)的要求；而且该装置可以根据再生水的用途需要，进一步与砂滤系统，或者再进一步与MBR膜系统构成出水水质更高的污水处理系统；三是建设周期短；一体化污水处理装置的材质可以根据需要采用玻璃钢等防腐材质或混凝土等，特别是采用玻璃钢等防腐材质加工建设时可实现90％的预制，现场安装简单快捷，而且可以根据污水处理流量的需要调整直径与高度的比例，缓解对土地占用问题，对解决远离市区的旅游景区、度假村、高速公路休息站，或者远郊的高档住宅区等都存在着生活污水处理难的问题颇具推广意义。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。