一种小型村镇污水处理模块化一体式装置的制作方法

本发明涉及污水处理的技术领域，适用于生活污水或者工业废水深度处理或三级处理，尤其适用于农村生活污水处理。

背景技术：

经济的快速发展以及城乡一体化进程的加快，农村人口生活水平逐步提高，同时对生活环境质量的要求越来越高，但现状却是农村生活污水引起的环境污染日益严重。一方面农村污水排放属于点源污染，基本无管道收集系统，就近排入河道现象普遍；另一方面，农村人口居住分散，人口密度较低，排放面源较大，且经济水平相对较低，污水无法集中进行大规模处理。

农村污水主要由厨房、洗浴、冲厕以及养殖畜禽的粪便污水等组成。一般而言，农村生活污水水质较简单，水质波动大，水量排放不规则，生活污水浓度低，水中基本不含有重金属和有毒有害物质，含有一定量的磷和氮，可生化性强，但直接排放会造成环境污染。一般生活污水常规处理工艺有活性污泥法和生物膜法等，但具有占地面积大、投资成本高和运行麻烦等缺点。根据农村污水的水质和水量特点，同时考虑到投入和运行的经济性，开发农村生活污水高效、低成本、资源化利用的处理技术，是目前农村生活污水污染防治中急需解决的技术难题。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种小型村镇污水处理模块化一体式装置，吸取生物膜法的优点，耦合生物转盘、活性污泥和机械曝气技术，占地面积小、经济性高、运行高效和稳定、结构简单、操作和维护方便。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种小型村镇污水处理模块化一体式装置，包括进水管、生化反应池、沉淀池、旋转支架、出水管、曝气元件、填料元件、排泥通道和驱动设备；所述生化反应池与沉淀池共用同一池壁相邻设置，该同一池壁底部由下至上分别开设有回流污泥口和出水口；所述驱动设备与旋转支架的中心转轴驱动连接，所述旋转支架通过转轴架设在生化反应池上，所述旋转支架由内圈至外圈依次均匀分布设置有与水平面分别平行的填料元件和曝气元件；所述进水管和排泥通道分别与生化反应池连通，所述出水管与沉淀池连通。

进一步的，所述旋转支架为圆形结构，包括支撑架结构、固定部件和转轴，所述支撑架结构包括若干根均匀分布连接在转轴上的支撑柱，所述固定部件为圆环形框架，与均匀分布的支撑柱固定连接。

进一步的，所述曝气元件为带有贯穿条形缺口的圆筒状结构，与所述支撑柱垂直设置；所述曝气元件的条形缺口所对应的圆心角为5～40°；所述曝气元件的条形缺口的开口方向与对应的支撑柱所夹圆心角θ为90～125°；所述曝气元件的缺口的两端，沿长度方向分布设置有锯齿状结构；所述曝气元件的外侧壁沿着圆弧方向开有若干条细缝凹槽，所述细缝凹槽与条形缺口之间相互垂直。

进一步的，所述填料元件包括固定轴和盘片，为了便于安装，所述盘片分割为若干个扇形片，每个扇形片沿着固定轴方向组成一个模块。

进一步的，所述沉淀池底部为斜板，所述斜板的倾斜角度为10～30°。

进一步的，所述出水口的上、下端分别设有导流板，所述导流板的倾斜角度大于或等于斜板的倾斜角度。

进一步的，所述填料元件的半径大于曝气元件的半径。

有益效果：(1)本发明具有处理效果好、耐冲击负荷强、经济性高、运行高效和稳定、占地小、操作和维护方便；(2)生化反应池和沉淀池采用一体化设置，可减少占地面积；(3)污泥经沉淀池沉淀后，通过斜板和回流污泥口自回流至生化反应池，无需设置回流泵，管理和维护方便。

附图说明

附图1为本发明的主视图；

附图2为本发明的侧视图；

附图3为本发明中的曝气元件截面图；

附图4为本发明的曝气元件缺口放大图；

附图5为本发明的曝气元件展开图及剖面图；

附图6为本发明的填料元件的三视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1，一种小型村镇污水处理模块化一体式装置，包括进水管5、生化反应池6、沉淀池13、旋转支架、出水管11、曝气元件1、填料元件2、排泥通道和驱动设备；所述生化反应池6与沉淀池13共用同一池壁相邻设置，该同一池壁底部由下至上分别开设有回流污泥口和出水口；所述驱动设备与旋转支架的中心转轴驱动连接，所述旋转支架通过转轴架设在生化反应池6上，所述旋转支架由内圈至外圈依次均匀分布设置有与水平面分别平行的填料元件2和曝气元件1；所述进水管5和排泥通道分别与生化反应池6连通，所述出水管11与沉淀池13连通。

针对农村生活污水水质和水量波动大的特点，生化反应池采用以生物膜法为主，活性污泥法为辅的工艺路线，因此，旋转主体中，填料元件2相比曝气元件1具有较大的半径。

所述旋转支架为圆形结构，包括支撑架结构、固定部件4和转轴15，所述支撑架结构包括若干根均匀分布连接在转轴15上的支撑柱3，所述固定部件4为圆环形框架，与均匀分布的支撑柱3固定连接。

如附图2，所述驱动设备包括电机17和传动机构16，所述电机17通过传动机构16与转轴15驱动连接，驱动旋转支架旋转，从而带动曝气元件1和填料元件2以转轴15为圆心旋转。其中，密封组件14保证转轴15和生化反应池6良好的密封性。

如附图3、4和5，所述曝气元件1为带有贯穿条形缺口的圆筒状结构，与所述支撑柱3垂直设置；所述曝气元件1的条形缺口所对应的圆心角为5～40°；所述曝气元件1的条形缺口的开口方向与对应的支撑柱3所夹圆心角θ为90～125°；所述曝气元件1的缺口的两端，沿长度方向分布设置有锯齿状结构；所述曝气元件1的外侧壁沿着圆弧方向开有若干条细缝凹槽，所述细缝凹槽与条形缺口之间相互垂直。

如附图6，所述填料元件2包括固定轴18和盘片19，为了便于安装，所述盘片19分割为若干个扇形片，每个扇形片沿着固定轴18方向组成一个模块。

如附图1，所述沉淀池13底部为斜板10，所述斜板10的倾斜角度为10～30°。有利于沉淀池污泥下沉后因重力作用沿着斜板10从回流污泥口自回流进入生化反应池6内。

如附图1，所述出水口的上、下端分别设有导流板9，可引导生化反应池出水沿着沉淀池横向截面均匀分布。所述导流板9的倾斜角度大于或等于斜板10的倾斜角度。可防止生化反应池6出水冲刷斜板10上的污泥。

生化反应池6底部设有的排泥通道包括闸阀7和排泥管8，由于生物膜法较低的污泥产生量，生化反应池6底部污泥可定期开启闸阀7通过排泥管8排出。另外，排泥管8也兼作紧急排放管，生化反应池6需要检修时，可通过排泥管8排放池内污水。

本发明的一种小型村镇污水处理模块化一体式装置工作原理如下所述：

污水从进水管5进入生化反应池6，污水中有机物可在生化反应池6中通过生物膜法和活性污泥法去除。

曝气元件在周期性旋转过程中，将污水从生化反应池中携带至曝气元件中，曝气元件缺口与支撑柱固定的夹角保证转动过程中污水能从曝气元件缺口中流出，缺口的锯齿结构保证溢流的污水被切割成若干条细流，被切割的细流具有较大的水流比表面积，通过跌水使得污水得到充氧；除此之外，缓慢的转动速度使得剩余的细流沿着曝气元件表面的细缝凹槽流动，延长其在空气中的暴露时间；再者，经锯齿切割的细流被曝气元件表面细缝凹槽进一步切割，水流比表面积进一步增大，提高污水的充氧量。

曝气元件携带的污水溢流完后，曝气元件内部充满空气，该部分空气经旋转后被带入曝气池内；随着旋转的继续，曝气元件内空气被不断被压缩，压力的增大促使压缩空气中氧与进入曝气元件内的污水在两相接触面传质速度加快；随着进一步的旋转，曝气元件缺口转动至压缩空气边缘时，压缩空气开始从缺口处溢出，缺口的锯齿状结构将空气切割成若干细小气泡，强化了气泡与水的传质效果；与此同时，不断上升的气泡使得生化反应池内污水得到进一步的搅拌。

旋转式曝气系统周期性的旋转，能够保证生化反应池内污水得到充分搅拌，有利于污水中氧气得到充分扩散，提高曝气效果。填料元件采用缩小版的生物转盘，有利于生物转盘的通风，也方便拆卸更换，同时，避免了采用柔性填料在使用过程中出现脱落等问题。

处理后的污水经共用池壁下的出水口并在导流板9的引导下进入沉淀池13，含泥污水在沉淀池13上升过程中污泥因重力作用下沉，下沉的污泥经斜板10和共用池壁的回流污泥口自回流至生化反应池6，并在生化反应池内的曝气元件1和填料元件2的旋转搅动下重新进入生化反应池6内与污水混合。沉淀池13中沉淀后的澄清水通过溢流堰12和出水管11排出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。