本实用新型涉及一种污水净化装置，尤其涉及一种用于寒冷区域的零能耗污水净化装置。
背景技术：
生活污水处理目前主要的工艺是生化法，生化法能够正常运行的首要条件就是要保证污水净化槽中的污水生化反应温度在15℃以上。寒带地区冬季室外的温度往往在0℃以下，排放的污水温度通常在10℃以下，因此，寒带地区使用的污水净化槽需要通过加热才能保证其正常运行。传统的办法是通过外置的锅炉或其它加热方式来保证污水净化槽内的温度达到15℃以上，存在耗能大、管理不方便且污水处理成本高等缺点。
污水净化槽在使用中，往往采用地埋方式，直接地埋散热大，矿渣保温棉由于吸水性，导致保温效果差等缺点。
生活污水生化法处理过程中，需要污泥和污水回流，已达到去除氨氮和磷等污染物的目的，传统的办法是采用加装回流水泵的办法，在寒带地区还需要专门对回流水泵采取保温加热等措施，存着系统控制复杂、故障率高、管理操作要求高等不足。
因此，远离城市污水官网的寒冷区域乡镇及景区建筑物的生活污水处理设施，在冬季通常无法正常运行。
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寒带零能耗污水净化装置，实现了寒带地区污水处理设备冬季生化处理正常运行、零能耗和全自动无人值守，达标排放的目标，解决了寒冷区域冬季小型分布式污水设施不能正常运行的问题。
本实用新型的技术方案是：
一种适于寒冷区域的零能耗污水净化装置，包括净化槽、热交换器、太阳能集热箱和风机，所述风机的出气端接入所述净化槽的进气口，所述热交换器的放热气体进口连接所述净化槽的排气口，放热气体出口接入大气环境，吸热气体进口连接大气环境，吸热气体出口接入所述太阳能集热箱的进气端，所述太阳能集热箱的出气端接入所述风机的进气端，所述净化槽设有进水口、出水管、污泥回流管和溢水口，所述净化槽的进气口设有布置在所述净化槽内的进气管道。
所述净化槽位于地下并设有保温层，所述保温层优选采用真空绝热板。所述净化槽至少分隔为集水预沉室、第一反应室、第二反应室和沉淀出水室四个区域，所述所述进水口位于所述集水沉淀室上部，所述集水预沉室下部通过第一进水口连接所述第一反应室下部，所述第一反应室上部通过第二进水口连接所述第二反应室上部，所述第二进水口的高度低于所述进水口的高度，所述第二反应室下部通过第三进水口连接所述沉淀出水室下部，所述溢流口位于所述沉淀出水室上部低于所述第二进水口的位置，所述出水管下部位于所述沉淀出水室上部并低于所述溢流口，所述沉淀出水室与所述第一反应室之间设有回流管，所述回流管的进水端位于所述沉淀出水室的下部且低于所述第三进水口，所述回流管的出水端位于所述第一反应室的上部且高于所述第二进水口。
所述出水管采用汽提出水管，所述污泥回流管采用污泥汽提回流管，所述进气管道设有汽提支管，所述汽提支管通过所述汽提出水管和所述污泥汽提回流管上的汽提接头分别接入所述汽提出水管和污泥汽提回流管。
所述寒带零能耗污水净化装置还设有用电设备供电的太阳能发电装置和蓄电池控制箱，所述蓄电池控制箱设有蓄电池和控制器，所述太阳能发电装置和所述蓄电池连接所述控制器。
本实用新型的有益效果为：通过设置全热交换器，将室外冷气体和污水槽热气体进行热交换，实现冷空气预加热和热气体降温排放，达到节能、环保的效果；通过设置太阳能集热箱对预加热的气体进行进一步加热，达到生化法所需的温度，能耗小且效果好；由于所述净化槽设有真空绝热板作为保温层，相比原有的保温技术，导热系数大幅度降低；由于采用汽提回流技术，将曝气风机输送的气体通过汽提支管输送到汽提出水管和污泥汽提回流管，可以简化结构，便于控制；由于设置了太阳能发电装置，所述装置的运行可以不依靠外部输入电能，同时设有蓄电池和控制器，可以实现蓄电池的自动充放电使整个装置可以不受天气影响，在无人监管情况下自动运行。
附图说明
图1是本实用新型实施方式示意图；
图2是本实用新型实施方式太阳能集热箱主视图；
图3是本实用新型实施方式太阳能集热箱侧视图；
图4是本实用新型实施方式净化槽结构图。
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所示，本实用新型涉及一种寒带零能耗污水净化装置，包括净化槽6、全热交换器2、太阳能集热箱1和风机7，所述风机7的出气端接入所述净化槽6的进气口，所述热交换器2的放热气体进口连接所述净化槽6的排气口，放热气体出口接入大气环境，吸热气体进口连接大气环境，吸热气体出口接入所述太阳能集热箱1的进气端，所述太阳能集热箱1的出气端接入所述风机7的进气端，所述净化槽6设有进水口615、出水管602、污泥回流管605和溢水口603，所述净化槽6的进气口设有布置在所述净化槽内的进气管道。
所述寒带零能耗污水净化装置内气体的运行路线为：
室外冷气体自全热交换器2的吸热气体进口进入所述全热交换器（同时所述净化槽6内的热废气自放热气体进口进入所述全热交换器2与所述冷气体热交换）完成热交换，并经所述放热气体出口进入所述太阳能集热箱1进气端，在所述太阳能集热箱1中进一步加热，并经所述太阳能集热箱1出气端进入所述风机7，在风机7的作用下将达到生化反应所需的温度的气体送入所述净化槽6给污水加热，所述净化槽中的热废气自所述全热交换器2的放热气体进口进入所述全热交换器完成热交换并自所述放热气体出口排放到大气中。
优选地，所述全热交换器2设有热交换效率大于80%的热交换芯，所述全热交换器2可以采用节能建筑中使用的新风全热交换器通过改装，去掉其空气净化功能应用到污水净化槽的散发气体热回收，室外冷空气经过热交换器吸收污水表面散发出带有高于环境温度的气体热量，进行第一次的加温，由于室外温度和污水净化槽温度的温差较大，同时污水表面散发出的气体含有大量的水蒸气焓值较大，所以冷空气获取的热量就多，换热效率高。
如图2和图3所示，优选地，所述太阳能集热箱1包括箱体102，所述箱体102背面设有保温层106和护板107，内部设有若干引导气体流动方向的Z型导流板104，所述Z型导流板104交替在左右两端开有缺口，气流沿所述Z型导流板104呈S型路线流动，所述太阳能集热箱1的进气端105位于所述箱体的下部，出气端101位于所述箱体的上部，所经过第一次加温的气体自箱体102下部的进气端105进入所述太阳能集热箱1，由于热空气密度小会自然上升，可以节省输送气体的动力，同时自下而上气体温度逐渐升高，可以保证冷气体始终位于箱体下部，箱体上部的出气端流出的气体温度始终满足生化反应所需的温度。
所述太阳能集热箱1优选设置在太阳能集热箱支架8上，所述太阳能集热箱支架8下部固定在地面上，上部设有角度可调的安装装置，以调整太阳能集热箱1到适合的角度。
如图4所示，优选地，所述净化槽6位于地下，进出水能够按照重力自流的方式流入和流出，并减少地上占地，所述净化槽6设有保温层612，所述保温层612优选采用真空绝热板，所述真空绝热板由填充芯材与真空保护表层复合而成，可以有效避免空气对流引起的热传递，导热系数大幅度降低，所述真空绝热板采用粘贴方式固定，减少了现场的施工量。
优选地，所述净化槽6顶部设有至少一个检修孔601，所述检修孔601应能够方便人的出入，以便后期对所述净化槽6进行保养与维修，所述检修孔601入口设在地面并覆盖有保温盖613，减小所述检修孔处的热量损失。
优选地，所述净化槽6至少分隔为集水预沉室611、第一反应室610、第二反应室609和沉淀出水室606四个区域：
所述集水预沉室611上部设有进水口615，待处理污水自所述进水口615进入所述净化槽6，并在所述集水预沉室611内进行汇集和初级沉淀，初步除去污水中的悬浮物及较大的无机颗粒，所述集水预沉室611可以设有用于过滤进水的过滤网，以滤除进水中较大的污染物，还可以根据需要加入沉淀剂，例如，所述集水除尘室的内壁上可以悬挂有缓释沉淀剂箱，所述缓释沉淀剂箱的下部位于水面之下，并设有用于释出沉淀剂的若干微小通孔，并可以设有能够遮挡这些微小通孔的抽拉式挡板，以便根据需要露出适当数量的微小通孔，进而控制沉淀剂的缓释速度，缓释沉淀剂箱的上部位于水面之上，并设有盖板，可以通过掀开盖板投加缓释的沉淀剂物料或其他适宜形式的沉淀剂物料，所述缓释沉淀剂箱的微小通孔所在的箱体的外表面优先与水流方向平行（基本平行），例如，箱体选用长方体，其中的一个侧壁正对着进水方向，另一个侧壁则背对着进水方向，将所述的微小通孔设置在其余两个侧壁中的任意一个或者任一两个上，水流绕过箱体时基本上与微小通孔所在的箱体侧壁表面平行，带走微小通孔外面的水，当水流速度快时，释出沉淀剂的速度也快，当水流速度慢时，释出沉淀剂的速度也慢，由此得以依据水流速度自动调节沉淀剂的释出速度，所述缓释沉淀剂箱内的下部可以填充有人造海绵，所述人造海绵的顶面位于水面下方和微小通孔上方，以利于沉淀剂的缓释；
所述集水预沉室611下部通过第一进水口613连接所述第一反应室610下部，经过初步沉淀之后的污水经所述第一进水口613流入所述第一反应室610；
所述第一反应室610上部通过第二进水口614连接所述第二反应室609上部，所述第二进水口614的高度低于所述进水口615的高度，所述第一反应室610内的水面逐渐升高直到所述第二进水口614，并通过溢流的方式流入所述第二反应室609；
所述第二反应室609下部通过第三进水口607连接所述沉淀出水室606下部，污水经过所述集水预沉室611、第一反应室610和第二反应室609的三级处理后已达到排放标准并流入所述沉淀出水室606；
所述溢流口603位于所述沉淀出水室606上部低于所述第二进水口614的位置，所述出水管602下部位于所述沉淀出水室606上部且低于所述溢流口603，上层清水通过所述出水管602进行排放，所述污泥回流管605的进水端位于所述沉淀出水室606的下部且低于所述第三进水口607，将通过第三进水口607流入所述沉淀出水室606内的污泥回流到所述第一反应室610，所述污泥回流管605的出水端位于所述第一反应室610的上部且高于所述第二进水口614，可以实现一根污泥回流管同时将回流的污泥补充到所述第一反应室610和所述第二反应室609。
优选地，所述第一反应室610和第二反应室609底部设有填料层，所述填料层中包含有生化反应所需的多种微生物，所述第一进水口613设在所述填料层下靠近所述填料层顶部的位置，避免所述集水预沉室611底部大颗粒悬浮物进入所述第一反应室610，所述第三进水口607设在所述填料层下靠近所述填料层底部的位置，以保证第二反应室609内充分处理之后再进入所述沉淀出水室606。
优选地，所述净化槽6的进气口通过进气管道接入所述第二反应室的底部并设有多个在底部均匀分布的曝气管道608，所述曝气管道608可以是通过进气管道呈辐射状的多个支管道，或者是所述进气管道经过多次曲折布置在所述第二反应室底部，所述曝气管道608上可以设有多个曝气孔，所述曝气孔可以均匀分布也可以不均匀分布。
优选地，所述出水管602采用汽提出水管，所述污泥回流管605采用污泥汽提回流管，所述进气管道设有汽提支管604，所述汽提支管604通过所述汽提出水管和所述污泥汽提回流管上的汽提接头分别接入所述汽提出水管和污泥汽提回流管提供汽提气源，所述气提接头可以采用任意能够实现气提的现有技术，可以采用类似于文氏管的形式，也可以采用能够使所送入的气提气源形成向出口方向的气流的其他简易构造，所述汽提接头能够在气液混合处产生负压，将所述液体吸入所述污泥汽提出水管或所述污泥汽提回流管，在污水净化槽内无需要再装水泵及其它运转的器件，所述风机7优选安放在污水净化槽的上方，便于操作和检修。
所述出水管可以接入出水集水池，所述出水集水池埋设于地下并设有系统排水管道，位于净化槽外的所述出水管亦优选全部位于地下，所述系统排水管道连接于所述出水集水池的下部，所述出水集水池的顶部连接有出水排气管，所述出水排气管的出口直接接入所述热交换器的放热气体进口或者接入所述净化槽的排气管并经所述净化槽的排气管接入所述热交换器的放热气体进口，由此使得用于气提出水的热空气也作为热交换器的放热气体，以有效地利用这部分气体的热能。
优选地，所述寒带零能耗污水净化装置还设有为用电设备供电的太阳能发电装置3和蓄电池控制箱5，整个装置的电能依靠所述太阳能发电装置3供，无需市电供应就能实现长期稳定运行，实现零能耗，所述蓄电池控制箱5包括蓄电池和控制器，所述太阳能发电装置3和所述蓄电池连接所述控制器，当阳光充足时，所述太阳能发电装置3一方面满足整个装置的电能供应，另一方面在所述控制器的控制下为所述蓄电池充电，当阳光不足时，所述蓄电池在所述控制器的控制下放电满足整个装置的电能供应，如此实现整个装置长期自动稳定运行。
所述太阳能发电装置3优选设置在太阳能发电装置支架4上，所述太阳能发电装置支架下部固定在地面上，上部设有角度可调的安装装置，以调整太阳能发电装置到适合的角度。
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。