小型污水处理设备的制作方法

本实用新型涉及一种污水处理设备，特别涉及一种小型污水处理设备，属于水处理领域。

背景技术：

目前我国农村供水安全堪忧、污染物排放逐年增加、污水处理覆盖率远低于城镇。农村在我国的二元城乡经济结构中占有重要战略地位，且保障民生意义突出，迫切需要国家下大力气推动农村水务事业发展。

在农村饮水安全、污水处理等领域，国家政策扶持和资金支持力度将有较大提高。农村污水处理市场将迎来“大机遇+大挑战”。目前我国有6.74亿农村人口，分布在250多万个自然村，每天产生3000多万吨生活污水，但是这些污水处理率不足10%，大部分未经处理排入到自然环境中。

农村生活污水处理仍处于起步阶段，即便在水处理率达到全国平均水平的农村地区，设施运行率低也是逐渐暴露出来的重要问题之一。以北京市为例，截至2015年，北京市农村污水处理率已达到60%，远远高于全国平均水平，但却出现设施运行率低的问题。在技术适用性方面的考虑不足，在后期管理方面投入不够，这些都会对处理设施在后期的运行产生影响。

目前农村污水常用的技术是生物接触氧化法和潜流人工湿地技术，生物接触氧化法目前面临的问题是水质波动比较大，需要较为专业的运行人员进行维护管理。而潜流人工湿地对污水的进水要求比较高，需要对其进水进行预处理，目前单独运用人工湿地技术处理农村污水经常会出现人工湿地堵塞的问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种小型污水处理设备，能够进行污水预处理和深化处理，污水处理有双重保障，不需要复杂的专业环保设备，检修方便，全年运行有保障。

本实用新型的技术方案是：

一种小型污水处理设备，包括生物温室池，所述生物温室池包括反应池和沉淀池，所述反应池内设有生物温室，所述生物温室内设有填料，所述填料上附着有大量生物膜，以利于实现相应的生化处理，所述生物温室的底部设有曝气装置，所述生物温室的外壳体底部设有进水口，顶部设有出水口，所述生物温室与所述沉淀池之间设有隔墙，所述隔墙的下部设有连通两侧池体的通道（例如，隔墙采用悬空隔墙，其底部与池底之间留有间距，由此构成介质流过隔墙的通道），由此，从生物温室顶部流出的水转向向下流，流回池底的部分水重新进入生物温室进行反应，部分水经过隔墙底部的通道流入沉淀池，当设有多个反应池时，相邻反应池之间可以采用相同的隔墙结构，前一个反应池的水采用相同的方式流入下一个反应池）。

优选地，所述生物温室的外壳体采用多层结构，包括保护壳和保温层，所述外壳体内设有或者不设有内壳体，所述外壳体和内壳体均采用下大上小的呈旋转曲面状，类似于半个蛋壳的形状。

优选地，所述内壳体的数量为一个或多个，当所述内壳体的数量为多个时，位于内侧的内壳体套位于其外侧的相邻内壳体内且与该相邻内壳体之间留有空间，所述生物温室内的填料填充在各壳体之间（包括外壳体与与其相邻的内壳体之间，相邻的内壳体之间）以及最内侧内壳体内，各壳体的顶部中央均设有构成其出水孔的通孔，生物温室底部的曝气装置在相邻壳体之间的空间以及最内侧内壳体内的空间进行曝气，气体与水混合形成气液混合物，形成上升的流动，在穿过填料的过程中，填料截留水中的SS及其他相关污染物，并通过厌氧和好氧生化反应分解其中的有机污物。

优选地，所述反应池的数量为一个或相互串联的多个，当为相互串联的多个时，相邻的所述反应池之间设有隔墙，所述隔墙的下部设有连通两侧池体的通道。

优选地，所述沉淀池设有构成出水区域的溢流堰，上层清水通过所述溢流堰的作用能够平稳的流出所述沉淀池。

优选地，本实用新型还包括格栅池，所述格栅池设有用于过滤的格栅，格栅池进水口设置在所述格栅的前面，用于输出污水的污水管道设置在所述格栅的后面，所述污水管道连通所述反应池，出水端伸入所述反应池的池底，由此将经过格栅过滤的污水送入反应池底部。

优选地，所述格栅的下端与所述格栅池的池底或池壁相接触，上端连接在高于所述格栅池的支架上，所述格栅设有手动或自动提升装置，当采用自动提升装置时，所述格栅设有探测所述格栅上污染物多少的传感器，可以采用重力传感器探测污染物的重量，也可以采用光电传感器探测污染物对所述格栅的覆盖率，所述传感器的输出端连接所述自动提升装置的控制端，当探测到所述格栅上有较多的污染物时，自动提升将所述格栅上的污染物带离所述格栅池，输送到指定位置或输送到运输车上。

所述格栅池敞口或半敞口，当采用半敞口时，所述格栅池设有格栅池盖，所述格栅池盖的中央设有通孔，当所述格栅的下端与所述格栅池的池壁相接触时，所述格栅池的上部或所述格栅池盖的通孔的内壁与所述格栅的中部相接触形成所述格栅的另一个支点。

优选地，所述格栅的后面设有溢流堰，所述污水管道的进水端连通所述格栅池的溢流堰的出水区域，这里的溢流堰一方面能够起到二次清洁的作用，清楚所述格栅未能除去的部分污染物，另一方面也保证了水流的平稳。

所述格栅池的溢流堰和所述沉淀池的溢流堰均可以采用平堰或齿形堰，优选齿形堰，具有更好的适应性。

优选地，本实用新型还包括垂直潜流湿地，所述沉淀池的出水区域与所述垂直潜流湿地的布水管通过输水管道或输水沟渠相互连接。

优选地，所述垂直潜流湿地的填料层采用石灰石层、沸石层、火山岩层和砾石层中的任意一种或者依次分布的任意多种，当同时设有石灰石层、沸石层、火山岩层和砾石层时，任意一种填料层的数量为一层或多层，且各种填料层总厚度的比例优选为1:1:1:1，通过多种填料层的设置，可以发挥不同填料层的特性，更好地处理各种污染物。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型适用于农村污水处理，特别是比较分散的农村村落，同时也适用受严重污染的小型河道与湖泊，对相关的河道和湖泊进行旁路处理，处理后的水体回用到河道和湖泊具有较好的净化效果；良好的污水预处理加上后端的深化处理，污水处理有双重保障，不需要复杂的专业环保设备，检修方便，全年运行有保障；设备简单，不需要要专业的人员进行维护，造价低廉，易于大规模应用，操作简单，易于管理；由于生物温室具有蛋壳型或流线型的外壳和内部布水和曝气相结合，能够使生物温室能够在最小的动力消耗上取得最大的经济效益，保证污水中有机物和氨氮在生物温室池进行良好的降解。

附图说明

图1是本实用新型实施方式示意图；

图2是本实用新型生物温室的构造示意图；

图3是本实用新型生物温室底部构造的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1-3所示，本实用新型涉及一种小型污水处理设备，包括生物温室池、格栅池1和垂直潜流湿地7，所述生物温室池包括反应池3和沉淀池5，所述反应池3内设有生物温室9，所述生物温室9的底部设有曝气装置2，所述曝气装置2的进气端通过风机管道13连接鼓风风机的出风口，所述生物温室9与所述沉淀池3之间设有隔墙10，所述隔墙10的下部设有连通两侧池体的通道4，所述格栅池1设有用于过滤的格栅16，所述格栅16的后面设有连通所述反应池的污水管道14，所述污水管道14的出水端伸入所述反应池3的池底，所述沉淀池5的出水区域与所述垂直潜流湿地7的布水管通过输水管道6或输水沟渠相互连接。

本实用新型的处理流程为收集到的农村污水首先进入所述格栅池1中，大量的漂浮在水中的垃圾及沉淀的垃圾通过所述格栅16的作用与污水分离开，所述格栅16设有手动或自动提升装置，分离出来的垃圾通过格栅的提升作用运送到垃圾车上，穿过所述格栅的污水流入设置在所述格栅池1内的溢流堰15，并进一步通过所述输水管道14流入所述反应池，通过定期的清理即可，同时部分的沙子及石子在所述格栅池1中沉淀下来，这部分的沙子只需要一年到两年定期清理即可。

所述格栅池1处理后的污水通过所述污水管道14进入到下级的所述生物温室池的反应池3中，所述生物温室池优选长方形，前端为反应池3，可以是一个反应池3，也可以是多个相互串联的反应池3，当采用多个相互串联的反应池3时，相邻的所述反应池3之间设有隔墙10，所述隔墙10的下部设有连通两侧池体的通道4，污水在所述反应池3进行一级或多级有机物和氮的降解和转化。

所述反应池内设有生物温室，通常一个反应池内设置一个生物温室，但根据实际情况，也可以设置多个生物温室，污水通过所述污水管道14进入所述反应池3底部，所述曝气装置2中的空气在所述生物温室9底部均匀布气，在气体上升的同时带动了底部污水向上流动，同时实现了布气、气水混合以及使气水混合物向上流动等多重作用，水流过填料层时与填料层发生物理及生化作用，悬浮物被截留，大分子有机物及其他污染物被吸附，且发生相应的厌氧和好氧生化反应，分解有机物等。

参见图2和图3，生物温室可以包括安装在水泥基座91上的底座、由外壳体92和一个或多个内壳体93构成的多层壳体、生物填料12和环形曝气管95，壳体采取具有保温效果的材料制成并固定连接在所述底座上，在壳体与底座交界处，具体地讲，壳体底部内侧贴近壳体内壁的位置上布设有环形曝气管95，环形曝气管连接曝气主管94，由此形成生物温室的曝气装置2，所述环形曝气管和曝气主管可以安装在池底的相应部位，曝气主管通过管道13连接鼓风机或其他曝气气源，生物填料填充在壳体与壳体之间的间隙内以及最内层壳体的内部空间，优选采用亲水材质的生物填料，在水中极易被形成生物膜。

当采用曝气风机时，曝气风机通过曝气主管进行供气，将具有一定压力的空气送至环形曝气管，空气从环形曝气管的曝气通孔中喷出，与周围的水形成乳白色的气水混合区，随着气水混合物不断上升，汽水混合物不断的给填料上面的生物膜提供氧气和有机物，在微生物的作用下，水中的污染物不断被微生物进行分解，同时处理后的水体被底下的汽水混合物不断推流往上，气体夹带部分液体和固体混合物通过壳体顶部的通孔96排出，各内壳体的出水要流出生物温室，都将经过外壳体的顶部出口，由此，所述外壳体的顶部出口构成了生物温室的出水口11，从而污水经过设备处理后，水中污染物能够被大幅度降解。

壳体采用具有特殊保温措施的HDPE制成，微生物填料采用具有亲水性的材质制成，加上壳体的保温作用和良好的输送和混合效果，填料上能够在半个月内形成生物膜，比常规生物接触氧化设备的填料快1-2个月，该设备只需通过鼓风机供风，污水处理设备就能正常运行，无需额外动力消耗，操作简单快捷。能够大大缩短设备调试时间。

所述壳体的内侧面可以设有耐磨涂层或经过耐磨处理形成耐磨表层。

所述壳体内可以设有冲洗管，所述壳体的底部侧壁上或者所述底座上可以设有排污口，以便通过冲洗管对填料和壳体进行冲洗，并通过排污口将冲洗水排出。

可以依据实际需要在各壳体上设检修门，各壳体上的检修门可以位于同一方向上，且外层壳体上的检修门大于内层壳体上的检修门，以方便检修门的开启。

所述水泥基座可以通过减振器安装在地面基础上，以提高减振性能，减小噪音和振动。

所述水泥基座优选等角度的Y形，即连接于中心位置的三条等角度分布的水泥台，也可以采用超过三条的等角度分布的水泥台，生物温室的壳体支承在水泥基础上，各壳体底边与池底之间因水泥台的支承而留有间距，形成生物温室的进水口，生物温室外部的水经过该间距流入生物温室内。

所述底座和水泥基座之间可以设有橡胶减振垫。

这种生物温室具有下列特点：

生物温室内充满填料，曝气管布设在生物温室的最底部，通过空气的上升作用下，底部的污水流经填料表面，污水中的污染物不断与填料表面附着的微生物进行反应，从而去除水中的污染物；

设置三角型的水泥基座，主要是为了防止水体对生物温室壳体和内部结构的冲刷作用，使生物温室能在水体的冲击作用下保持良好的稳定功能。为生物温室里面的微生物提供一个良好的生存空间，同时形成了生物温室的进水口；

生物温室中的填料中微生物膜依次为好氧状态、缺氧状态和厌氧状态，污染物分别在这三个区域发生硝化、反消化作用去除水中的氨氮和硝态氮；

低温条件下，外壳能具有较好的保温性，同时在阳光的条件下能够吸收部分能量对反应器中的水体进行适量的加热，在低温条件下能下生物反应器能够正常运行，同时保持较高的处理水平；

具有特殊流体力学构造，独特的外形和内部布水方式和特有的进气效果，能够使生物反应器能够在最小的动力消耗上取得最大的经济效益；

壳体采用的材质（HDPE）具有较好的力学特点和较强的塑形，能够保持反应器的外形和总体结构；

壳体采用的HDPE材质具有较好的塑料，使得该生物反应器能够批量化生产，同时降低成本，利于生物反应器的大规模推广应用；

构造简单，主要零部件易于购买和加工，同时主要零部件故障率极低，基本不要要维护；

适于小型化，生物温室内微生物密度高，反应效果好，可以通过小型化减少对土地资源的占用，并且节省制造费用；

噪音污染小：生物温室本身通过HDPE和水泥基础的减振安装可以在很大程度上降低噪音，另外还可以设置在水下或地下，机械的震动和噪声对地面建筑和居民基本没有影响，有效地防止了噪声对周围居民工作生活的影响；

温度较恒定：外壳保温措施能够很好的保证生物温室运行的水体保持较高的水温，另外还可以地下设置，因此除受进水水质的影响外，基本上不受外部环境的影响，特别是地下常年温差相较于地面温差要小，有利于各种生物降解污染物。

环境适应能力强：可用在各种不同环境中，在地理气候差异较大的中国南北都能适用，环境适应性强。

能耗小：生物温室损耗较一般污水处理生物温室小，经久耐用，有着良好的环境效益与经济效益。

本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

污水经过一级或多级所述生物温室的反应，污染物在微生物的作用下进行了降解和转化，同时产生了一部分的生物污泥，由于所述生物温室9具有较强的保温效果，能够使污水在寒冷的冬天也能保持良好的处理效率，在此处大量有机污染物被附着在生物温室9上的微生物大量降解，污水在反应过程中产生的污泥较少，通过设置在所述隔墙10下部的通道，污泥和污水进入位于所述生物温室池后端的所述沉淀池5，所述沉淀池5的作用是进行泥水分离，由于污水的比重大，污泥在此区域进行沉降，上层清水通过溢流堰8流出，并通过输水管道或输水沟渠流入到所述垂直潜流湿地的布水管。

所述沉淀池5的出水区域连接所述垂直潜流湿地7，进一步脱除污水中的磷，同时由于目前农村污水中含有的污染物较复杂，部分持久性有机污染物等难降解污染物无法通过所述生物温室进行除去，但是所述垂直潜流湿地7能够很好地去除持久性有机污染物，所以通过所述垂直潜流湿地7的最后深度处理能够使农村污水处理达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918 - 2002)规定的一级A标准，部分指标能够达到《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）地表Ⅳ类水标准。

所述垂直潜流湿地7的填料为生态填料，主要由石灰石、沸石、火山岩、砾石等填料形成的相应填料层，可以同时设置上述四种或其中部分种类填料的填料层，优选采用四种填料层中，各种填料层的总厚度之比为1:1:1:1组成，可以相间分层设置，每种填料层的数量可以为一个或多个，层数越多的水处理效果越好，但成本越高。所述石灰石用于吸附除磷，所述沸石主要用于氨氮的吸附和分解，所述火山岩的比表面积较大，负载微生物较多，增强净化能力，所述砾石具有较大的空隙率和较强的透水性。

所述垂直潜流湿地7中水流在重力作用下非饱和流动，可以改善湿地床体上层的氧环境，使上层湿地床中硝化细菌通过硝化反应去除NH₄⁺-N、好氧异养菌去除COD，随着水体由上而下流动，水中的溶解氧慢慢被吸收利用，中层湿地床处于兼氧环境，下层湿地床处于厌氧环境，有利于厌氧异养菌去除COD，同时依靠填料中大量的空隙吸附和降解持久性有机污染物，使得农村污水排放进标准进一步提高。

本实用新型属于一种解决农村污水处理的技术，该技术工艺流程简单，操作方便，投资费用低廉，无需专业的技术人员进行维护，能够适用大部分的乡村地区，由于这种工艺用到生物温室技术具有较好的保温效果，在北方寒冷的冬季也能正常适用，不受气温的波动而出水水质较差，能够解决农村日益严峻的水环境问题。

本工艺流程短，且工艺中无复杂和贵重的设备，设备只有细格栅、潜污泵和小型的气泵，这些设备都是常见的污水处理设备，生物温室外壳主要是有高密度聚乙烯加工而成，特殊的外壳保温措施能够很好的保证设备运行的水体保持较高的水温，除受进水水质的影响外，基本上不受外部环境的影响，特别是地下常年温差相较于地面温差要小，有利于各种生物降解污染物。

生物温室里面填料的比表面积大，池内的厌氧-好氧区域条件良好，能够形成较好的脱氮效果，后端工艺的人工湿地上可以种植芦苇、菖蒲等水生植物，具有较好的景观效果，能够增添农村一处景观效果。

本工艺具有投资省，运行检修方便，不需要专业的人员进行维护，同时农村地区有大量的劳动人员，只需简单的培训即可进行污水处理。

本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。