一种管式污水处理设备的制作方法

1.本实用新型涉及污水处理设备技术领域，特别涉及一种管式污水处理设备。


背景技术：

2.在一体化管式污水处理工程中，好氧反应作为有机物分解的主要方式，需要有合适的曝气器为其供应充足的氧气。
3.目前常规曝气手段有：鼓风曝气法。然而，鼓风曝气法中的鼓风机运行时噪声大且机器体型大，常需与设备间配套使用，造成污水处理设备运行噪音大，且结构复杂和体型较大。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种管式污水处理设备，采用潜污泵+射流器的形式提供曝气与搅拌，取代了原有风机的鼓风曝气方式，大大降低设备运行时的噪音，而且还提高了氧的传质效果，强化生物化学反应过程；而且本方案相较于现有的污水处理设备，还具有结构更加简单、反应容积更加小等特点。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种管式污水处理设备，包括：壳体和曝气机构；
7.所述壳体内依次设有生物反应区、导流区、沉淀区、混合区、絮凝区和除磷区；所述生物反应区的预设液位高于所述导流区的顶部入口，所述导流区的底部出口连通所述沉淀区的底部，所述沉淀区的预设液位高于所述混合区的顶部入口，所述混合区的底部出口连通所述絮凝区的顶部入口，所述絮凝区的侧部出口连通所述除磷区的底部；
8.所述曝气机构包括射流器和潜污泵；所述射流器和所述潜污泵分别设置于所述生物反应区内，且所述射流器的进水口与所述潜污泵的出水口相连。
9.优选地，所述导流区位于所述沉淀区的第一侧内，且包括：分别沿竖直方向且并列设置于所述壳体内的第一隔板和第二隔板；
10.所述第一隔板与所述生物反应区相邻，且其顶端低于所述生物反应区的预设液位；所述第二隔板的顶端高于所述生物反应区的预设液位，且与所述壳体顶壁设有间隙，所述第二隔板的底端与所述沉淀区的底壁之间设有间隙。
11.优选地，所述第一隔板的底端与所述沉淀区的底壁设有间隙；
12.所述管式污水处理设备还包括：
13.设置于所述沉淀区的底部，且位于所述第一隔板和所述第二隔板底端下方的斜板；所述斜板朝向所述沉淀区第一侧的方向倾斜。
14.优选地，所述斜板跨设所述沉淀区的底部。
15.优选地，所述斜板的顶端高于所述第二隔板的底端，所述斜板的底端与所述第一隔板的底端对齐，且与所述沉淀区的底壁相连。
16.优选地，所述斜板的倾斜角度为50
°
。
17.优选地，所述第二隔板包括：
18.竖直板部分；
19.连接于所述竖直板部分的底端，且垂直于所述斜板的折弯板部分。
20.优选地，所述混合区和所述絮凝区均位于所述沉淀区的第二侧；
21.所述混合区包括第三隔板和第四隔板；
22.所述絮凝区包括第五隔板和所述斜板；
23.所述第三隔板和所述第四隔板分别沿竖直方向且并列设置于所述壳体内，所述第三隔板与所述沉淀区相邻，且其顶端低于所述沉淀区的预设液位；所述第四隔板的顶端高于所述沉淀区的预设液位；所述斜板的顶端与所述第三隔板的底端相连；所述第五隔板沿竖直方向设置于所述壳体内，且其顶端与所述第四隔板的底端相连，底端与所述壳体的底壁相连，所述第五隔板设有连通所述除磷区的通孔。
24.优选地，所述第五隔板朝向靠近所述除磷区的方向倾斜设置。
25.优选地，还包括：
26.设置于所述生物反应区内的生物绳；所述生物绳的材料为聚丙烯纤维。
27.从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的管式污水处理设备中，采用潜污泵+射流器的形式提供曝气与搅拌，取代了原有鼓风曝气方式，大大降低设备运行时的噪音，而且还有助于提高了氧的传质效果，强化生物化学反应过程；而且本方案相较于现有的污水处理设备，还具有结构更加简单、反应容积更加小等特点。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本实用新型实施例提供的管式污水处理设备的外观左视图；
30.图2为本实用新型实施例提供的管式污水处理设备的内部结构示意图；
31.图3为本实用新型实施例提供的管式污水处理设备的内部结构俯视图。
32.其中，ⅰ为生物反应区，ⅱ为导流区，ⅲ为沉淀区，ⅳ为混合区，
ⅴ
为絮凝区，ⅵ为除磷区；
33.①
为射流器，
②
为潜污泵，
③
为生物绳；
34.1为进水管，2为通气管，3为电缆管，4为吸气管，5为压水管，6为加药管，7为出水管，8为穿孔排泥管，9为壳体，10为第一隔板，11为第二隔板，11.1为竖直板部分，11.2为折弯板部分，12为斜板，13为第三隔板，14为第四隔板，15为第五隔板，15.1为通孔，16为人孔，17为覆土，18为管式壳体支撑架，19为混凝土基础。
具体实施方式
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.本实用新型实施例提供的管式污水处理设备，如图1和图2所示，包括：壳体9和曝气机构；
37.如图2和图3所示，壳体9内依次设有生物反应区ⅰ、导流区ⅱ、沉淀区ⅲ、混合区ⅳ、絮凝区
ⅴ
和除磷区ⅵ；生物反应区ⅰ的预设液位高于导流区ⅱ的顶部入口，导流区ⅱ的底部出口连通沉淀区ⅲ的底部，沉淀区ⅲ的预设液位高于混合区ⅳ的顶部入口，混合区ⅳ的底部出口连通絮凝区
ⅴ
的顶部入口，絮凝区
ⅴ
的侧部出口连通除磷区ⅵ的底部；
38.如图2所示，曝气机构包括射流器
①
和潜污泵
②
；射流器
①
和潜污泵
②
分别设置于生物反应区ⅰ内，且射流器
①
的进水口与潜污泵
②
的出水口相连。
39.需要说明的是，管式污水处理设备为一体化管式污水处理设备，当然，本设备可用于地埋安装，也可用于地表安装；而且本方案采用液位差溢流的方式，实现了污水在壳体9内各个功能区的流动；此外，本方案采用的是jbr(jet-aeration biomembrane reactor)工艺污水处理技术；其中，jbr全称为射流曝气生物膜反应器，jbr工艺是集活性污泥法与生物膜法于一体的污水处理技术。进一步地，通过控制do浓度，使得好氧反应、缺氧反应和厌氧反应三个过程在生物反应区内依次进行(详情可见下文描述)，也就是说，jbr工艺污水处理技术能够使得氨化反应、硝化反应和反硝化反应在同一功能区的不同时段进行；并且采用的射流器
①
为供氧与搅拌混合设备，能够提高氧的传质效果，强化生物化学反应过程。
40.从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的管式污水处理设备中，采用潜污泵+射流器的形式提供曝气与搅拌，取代了原有鼓风曝气方式，大大降低设备运行时的噪音，而且还有助于提高了氧的传质效果，强化生物化学反应过程；而且本方案相较于现有的污水处理设备，还具有结构更加简单、反应容积更加小等特点。
41.在本方案中，如图2所示，导流区ⅱ位于沉淀区ⅲ的第一侧(即为进水侧)内，且包括：分别沿竖直方向且并列设置于壳体9内的第一隔板10和第二隔板11；其中，如图2所示，第二隔板11位于第一隔板10的右侧，即位于远离生物反应区ⅰ的一侧；
42.第一隔板10与生物反应区ⅰ相邻，且其顶端低于生物反应区ⅰ的预设液位；第二隔板11的顶端高于生物反应区ⅰ的预设液位，且与壳体9顶壁设有间隙，以使得导流区ⅱ顶部为开放式结构，第二隔板11的底端与沉淀区ⅲ的底壁之间设有间隙，便于污水流入沉淀区ⅲ底部。当然，每个隔板的两侧端分别与壳体9的两侧壁一一对应相连，下文中的隔板也同理。也就是说，本方案通过两个隔板的并列且高低错位设计，以便于形成了上部入口敞开、下部出口可连通沉淀区ⅲ的竖向导流缝，此特有的导流缝可使得固相(污泥)、液相(水)和气相(氮气、空气等)实现三相分离，从而加快反应速率，推动反应进程。其中，污水从导流缝上部入口进入，以此从上往下流动，达到了控制水流速度的效果；另外，由于密度差，较轻的气体会从导流缝向上运动，而固体和液体都向下运功，但又由于固体较重，使得其和液体形成分层。
43.具体地，如图2所示，第一隔板10的底端与沉淀区ⅲ的底壁设有间隙，如此一来，可使得生物反应区ⅰ底部与沉淀区ⅲ底部实现连通；
44.管式污水处理设备还包括：
45.设置于沉淀区ⅲ的底部，且位于第一隔板10和第二隔板11底端下方的斜板12；斜板12朝向沉淀区ⅲ第一侧的方向倾斜。本方案如此设计，以使得流入沉淀区ⅲ底部的污泥
回流至生物反应区ⅰ的底部再进行排放，进而实现了污泥依靠自重自动回流的效果，从而节省了沉淀区ⅲ排泥结构的设计，精简了设备的内部结构，而且还节省安装污泥回流泵的成本。此外，本方案中的斜板12即为滑泥板，目的在于实现污泥的回流。当然，如图2所示，生物反应区ⅰ底部设有用于排泥的穿孔排泥管8。
46.进一步地，为了使得沉淀区ⅲ底部污泥全部回流至生物反应区ⅰ，以便于污泥的统一排放；相应地，如图2所示，斜板12跨设沉淀区ⅲ的底部。也就是说，斜板12覆盖了沉淀区ⅲ的底部。
47.再进一步地，为了避免发生污泥回流的遗漏，确保从导流区ⅱ出来的污泥全部回流至生物反应区ⅰ；相应地，如图2所示，斜板12的顶端高于第二隔板11的底端，斜板12的底端与第一隔板10的底端对齐，且与沉淀区ⅲ的底壁相连。
48.具体地，为了使得污泥获得较好的回流效果；作为优选，斜板12的倾斜角度为50
°
。
49.在本方案中，为了实现污水中固液更好地分离，以及为了更好地引导污泥回流；相应地，如图2所示，第二隔板11包括：
50.竖直板部分11.1；
51.连接于竖直板部分11.1的底端，且垂直于斜板12的折弯板部分11.2。
52.进一步地，如图2所示，混合区ⅳ和絮凝区
ⅴ
均位于沉淀区ⅲ的第二侧(即为出水侧)；
53.混合区ⅳ包括第三隔板13和第四隔板14；
54.絮凝区
ⅴ
包括第五隔板15和斜板12；
55.第三隔板13和第四隔板14分别沿竖直方向且并列设置于壳体9内；第三隔板13与沉淀区ⅲ相邻，且其顶端低于沉淀区ⅲ的预设液位；第四隔板14的顶端高于沉淀区ⅲ的预设液位；斜板12的顶端与第三隔板13的底端相连；第五隔板15沿竖直方向设置于壳体9内，且其顶端与第四隔板14的底端相连，底端与壳体9的底壁相连，第五隔板15设有连通除磷区ⅵ的通孔15.1。在本方案中，第三隔板13和第四隔板14之间的间隙即为混合区ⅳ，第五隔板15和斜板12之间的间隙即为絮凝区
ⅴ
。其中，斜板12既作为污泥回流板，又作为絮凝区
ⅴ
的一侧隔板；本方案如此设计，实现了设备内部结构的重复利用，不仅精简了内部结构，而且有助于降低设备的制造成本。
56.再进一步地，为了提高絮凝区
ⅴ
的底部容量，以便于污水的絮凝；相应地，如图2所示，第五隔板15朝向靠近除磷区ⅵ的方向倾斜设置。
57.在本方案中，本实用新型实施例提供的管式污水处理设备还包括：
58.设置于生物反应区ⅰ内的生物绳
③
；也就是说，本方案通过在生物反应区ⅰ挂设生物绳
③
，以便于为微生物提供一个可附着的场所，这样一来，可使得微生物能在生物绳上挂膜形成生物膜，从而更好地保证了污水的生物化学反应；为了考虑到生物绳
③
的实用性和可靠性，作为优选，生物绳
③
的材料为聚丙烯纤维，而且生物绳
③
通用的直径为45mm，并且生物绳
③
两端固定在支架上。
59.下面再结合具体实施例对本方案作进一步介绍：
60.本实用新型提供的一种污水处理管式设备，具有结构更加简单、反应容积更加小等优点，而且不会出现膜污堵的情况，运维管理更加方便，运维成本更低。因此推广应用此设备有较广的现实需求，避免a2o设备和mbr设备存在的不足。
61.本实用新型要解决的技术问题：
62.本实用新型的一种处理污水的管式结构设备与其他传统设备不同，它能够使得硝化反应和反硝化反应在同一功能区的不同时段进行，同时与sbr序批式生物反应器相比，该实用新型又可连续进出水，并实现出水最高可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级a排放标准。
63.本实用新型所采用的技术方案：
64.本实用新型的一种处理污水的管式结构设备采用的是jbr(jet-aeration biomembrane reactor)工艺，全称为射流曝气生物膜反应器。jbr工艺是集活性污泥法与生物膜法于一体的污水处理技术；其中，该设备的主要特点如下：
65.①
通过水泵变频，持续控制do浓度，使得好氧反应、缺氧反应和厌氧反应三个过程在同一个反应器内完成，具有短程硝化的优势，使其工艺流程缩短，能耗降低；
66.②
采用的多功能射流器为供氧与搅拌混合设备，提高氧的传质效果，强化生物化学反应过程；
67.③
采用比表面积大，污水处理专用，且老化生物膜可以自动代谢更生的膜，使生物反应区的活性生物总量保持相对稳定。
68.以上的jbr的特点也是其工作原理。jbr的控制原理如下：
69.设备生物反应区内的好氧菌、硝化菌和反硝化菌的生长环境条件主要有4个：即ph、温度、碱度和do。ph、温度的适应条件，基本都在阈值之内。碱度：在三个反应过程中，消耗与补充可以达到平衡。只需严格控制do，并给定持续时间，就可使三段的优势微生物相互转换。jbr设备内的运行循环步骤：曝气——搅拌——静置，其运行时间比常规为3:2:1，可根据实际进出水水质标准要求进行相应调整。
70.本实用新型有益效果：
71.本实用新型的一种处理污水的管式结构设备出水最高可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级a排放标准，且采用潜水泵(即为潜污泵，下同)+射流器的形式提供曝气与搅拌，取代风机的鼓风曝气，大大降低设备运行时的噪音。
72.设备运行循环步骤：曝气——搅拌——静置。
73.(1)曝气：潜水泵开启+电磁阀开启。
74.(2)搅拌：潜水泵关闭+电磁阀关闭。
75.(3)静置：潜水泵关闭+电磁阀关闭。
76.其中，电磁阀安装在射流器的进气管上。
77.本实用新型的一种处理污水的管式结构设有一台专用的控制箱，安装方式依实际情况确定。
78.本实用新型所采取的处理过程为：污水从调节池通过水泵抽至一体化设备后，首先在设备生物反应区内进行多种生化反应。其中，在该区域，通过水泵变频，持续控制do浓度，使得好氧反应、缺氧反应和厌氧反应3个过程在同一个反应器内依次完成，具有短程硝化的优势，使其工艺流程缩短，能耗降低。具体地，当曝气开启时，水中的有机物由于进行氨化反应形成氨氮而降低；停止曝气开始搅拌时，水质得到充分混合，设备内的溶解氧含量逐渐降低，并且氨氮开始进行硝化反应形成硝态氮；当停止曝气和搅拌后，水体趋于静置状态，溶解氧含量降低至0.7mg/l以下，此时水体中的厌氧微生物开始进行反硝化反应，将硝
态氮转化成氮气以气体形式排至大气中，从而进行脱氮。
79.在生物反应区中，除却游离的活性污泥在作用外，生物反应区内挂设的生物绳，为微生物提供了一个可附着的场所。这样一来，微生物能在生物绳上挂膜形成生物膜，并因生物膜内的溶解氧浓度差，附着的微生物也在发生着降低氨氮的硝化反应和降低总氮的反硝化反应。
80.反应区处理后的污水，通过导流区流至沉淀区。而在导流区，特有的导流缝可使得固相(污泥)、液相(水)和气相(氮气、空气等)实现三相分离，加快反应速率，推动反应进程。
81.沉淀区具有沉降污泥的作用，设备沉淀区有独特的类似于污泥斗的挡板构造，使污泥得以回流至生物反应区底部再进行排放，节省安装污泥回流泵的成本。
82.在混合区中，使用pac(聚合氯化铝)作为絮凝剂，通过计量加药泵将药剂混合液注入，并与污水充分混合。
83.絮凝区发生絮凝反应，实现总磷的絮凝沉降。
84.最终，处理的污水到一体化设备的末端——除磷区。进一步去除ss，使出水水质清澈。
85.本实用新型拟保护的创新点：
86.1.高度集成化的污水处理一体化结构；
87.2.导流区的导流缝；
88.3.沉淀区的污泥回流结构；
89.4.射流器的曝气、搅拌功能；
90.5.活性污泥和生物膜法的结合。生物绳填料。
91.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
92.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。