一种高效的污水处理装置的制作方法

本实用新型涉及污水处理设备领域，具体是指一种高效的污水处理装置。

背景技术：

随着现代社会经济科技发展，人们的生活品质逐渐提高，对于物资的需求也逐渐提高，在众多物资需求中，必不可缺的就是人类赖以生存的资源，例如水资源。中国是一个水资源短缺的国家，而且多年来，中国水资源质量不断下降，水环境持续恶化，由于污染所导致的缺水和事故不断发生，造成了不良的社会影响和较大的经济损失。对于城镇污水处理，现在已经具有较好的处理体系进行稳定高效的处理排放，而对于广大的农村地区，施行污水集中处理难度较大，但如果不进行处理直接排放，日积月累会逐渐影响当地水资源质量。特别是在大江大河上游村落，如果采取进行一些措施进行防治，会对下游城镇用水带来严重的影响。

现有技术中，对于偏远地区污水处理的方案较多，但是大多数是采用化粪池技术。化粪池处理效率较低，对于一些人口较多的村落，采用化粪池工艺不能够满足较大的污水处理量需求，而如果修建大型污水处理厂，成本较高；而且现有的小型污水处理设备受温度影响较大，一旦地处北方地区，室外温度较低，会影响微生物的活动和繁殖，从而影响处理效率，严重时导致整个污水处理装置失效，污水堆积无法处理。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种结构紧凑占地面积较小、适用于偏远地区且能够高效保温处理的污水处理装置。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种高效的污水处理装置，包括地埋式封闭结构的池体，所述池体依次分隔为生物选择池、前置厌氧池和反应池，所述生物选择池为进水端，反应池为出水端，池体顶部设有滑动密封盖，所述反应池底部设有曝气管，所述曝气管通过管道与设置在滑动密封盖上的曝气机连通，反应池内还设有虹吸式U型管，所述前置厌氧池内设有用来挡水的隔板。

本实用新型的池体是埋在地表以下的密封结构，设置在地下是为了增加整个装置的保温效果，避免较大的温度变化影响到微生物的活动和繁殖。池体内通过挡板将其分隔为三个互相连通的部分，所述的生物选择池是用来收集回流污泥，并将污泥和进入生物选择池中的污水进行混合，不仅能够进行水量流速的调节，而且能够增加厌氧菌的生长，抑制丝状菌生长，防止污泥膨胀；所述前置厌氧池与生物选择池相邻，前置厌氧池与生物选择池之间的挡板A的底部固定在池体内壁上，而挡板A上部设有通道，污水在填满生物选择池后即可通过挡板A上部的通道流入前置厌氧池。前置厌氧池中的隔板是上部两侧边固定在池体内壁上，而下边沿与池体底部之间存在间隙，从而形成流通通道，通过设有隔板能够增加污水在前置厌氧池中的停留时间，从而增加污水的厌氧反应时间。所述的反应池与前置厌氧池相邻，通过挡板B进行分隔，反应池中的曝气管是用来曝气的装置，由顶部的曝气机将室外的空气压缩进曝气管中进行曝气，而反应池上部也设有通气口，能够将曝气阶段剩余的空气排出，也能够为虹吸式U型管提供正常的大气压强。而反应池中设置的虹吸式U型管是用来自动排水的装置，通过虹吸式方式将反应池中上部的污水吸出，从而达到自动排放的目的。反应池底部还设有污泥回流泵，所述污泥回流泵将反应池中的污泥送回到生物选择池中进行生物筛选。而整个池体是掩埋在地下的结构，一般为封闭式状态，如果需要检查运行状态或进行维护，需要设置有通道。而现有技术一般在上部留有观察通道，其开口较小，不利于维护和检修。而本实用新型将池体的顶盖设置为滑动式密封盖，通过一半固定一半滑动的结构，尽可能增大开口面积，从而便于使用者观察和检修整个池体。本实用新型还设有控制柜，所述的控制柜是用来控制整个装置的仪器，可直接设置在地面上，首先控制柜内部设有开关用来控制池体内所有装置与外部电源的连接状况，然后还设有控制主板，用来设定各个元器件的开关时间，达到自动处理污水的目的。而所述的控制柜均通过电源线与所有功能件连接，例如曝气机、进水阀、出水阀、污泥回流泵和虹吸式U型管，每一个功能件均通过设有的与控制柜连接的继电器来控制开闭，本实用新型的控制原理和结构均为本领域技术人员的公知技术，是污水处理设备的常用手段，只需要达到自动通电和断电即可，例如PLC控制柜，均为现有技术，而本实用新型的改进点也不在此，所以不再过多赘述。

本实用新型的原理和步骤：首先，污水通过管道进入生物选择池中与回流污泥混合，在厌氧状态下增加厌氧菌的生长和繁殖，例如反硝化菌；然后污水从生物选择池流入前置厌氧池中进行厌氧反应，所述的聚磷菌在前置厌氧池中先释放磷，而通过污泥回流泵回流过来的污泥含有部分的硝态氮也在前置厌氧池中进行反硝化，避免反应池中反硝化不完全。而且相比于现有技术，在反应池前部设有前置厌氧池能够避免回流污泥中硝态氮进行反硝化影响聚磷菌释放磷，从而提高脱氮除磷的效果。而且通过前置厌氧池中的厌氧菌进行生物降解能够将不同进水水质在前置厌氧池中进行调和形成均质，能够以相对稳定的水质进入反应池，减轻反应池中因水质变化较大而带来的影响。然后污水进过前置厌氧池中的处理，进入反应池中进行下一步处理。整个反应池进行四个步骤，包括曝气阶段、沉淀阶段、排水阶段和闲置阶段，在每个阶段都进行污泥回流，而污泥回流量为污水量的20-30%。在曝气阶段中，控制柜给曝气机通电运行2h，此时经过厌氧阶段处理的污水进入反应池中进行好氧反应，使有机亏染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH₃-N通过微生物的硝化作用转化为NO₃-N，而在前置厌氧阶段释放出的磷被聚磷菌吸收。反应池中的液位开始上升，当曝气阶段完成后，控制柜按照预设时间停止曝气，开始进行沉淀阶段。此时反应池中污水中的悬浮物和活性污泥开始沉淀，从而开始分层，上部为上清液，下部为浓缩污泥，微生物还是继续氧化分解，随着反应池中的氧气浓度的降低，反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应，而聚磷菌吸收完磷后开始沉淀，沉淀过程为60-70min。沉淀完成后便进入排水阶段，控制柜开始控制虹吸式U型管开始吸附上层澄清液并排出，整个排出时间为60-70min。当排水阶段完成后，便进入短时间的闲置阶段，所述的闲置阶段时间为10-20min，闲置阶段是为了下个周期的处理进行准备，为下个周期创造良好的初始条件。经过闲置阶段后的活性污泥处于一种营养物的饥饿状态，单位重量的活性污泥具有很大的吸附表面积，因此，一旦进入下个运行周期的进水期时，活性污泥便可充分发挥其较强的吸附能力，有效地除掉污染物。整个反应池中的四个阶段便形成周期性交替循环，从而达到在同一反应池内进行有氧厌氧反应，能够高效的去除水中的有机物、氮和磷，是污水达到排放标准。

为更好的实现本实用新型，进一步地，所述虹吸式U型管包括横置在反应池上部的主水管，所述主水管一端连接有U型管，主水管与U型管连接处设有穿出滑动密封盖并与外部连通的通气管，所述通气管端口处设有进气阀，所述U型管另一端端口向上延伸并高于主水管所在水位，U型管另一端端口下部低于主水管所在水位处设有排水管，主水管上横置有多根副水管，每根副水管上设有多根垂直于液面的吸水短管。所述的吸水短管的进水口设置在反应池中预设的最低水位处，而所述的最低水位是根据实际需求进行计算而得，因为本实用新型不对尺寸进行限定，可根据实际使用场景进行设计，涉及到不同的预设处理水量和池体大小，所以有不同的最低水位和最高水位，这也是本领域技术人员所公知且常用的技术手段。而虹吸式U型管是因为排水管所在高度低于吸水短管所在高度，并且通过通气管进行与外部气压连通，从而控制柜控制进气阀来控制整个虹吸式U型管的排水作业。首先，吸水短管中在上个排水阶段存在一部分空气，而此时进气阀处于关闭状态，整个U型管和吸水短管中形成气封，吸水短管中的空气被水头压向上方，由于U型管底部存有污水，这部分污水利用水位差将空气压力抵消，从而形成静置的状态，反应池中的水不能够从虹吸式U型管排出；而当控制柜控制进气阀开启时，此时形成的气封便消除，污水便源源不断的从吸水短管中进入主管道，然后进入U型管，再进入排水管中排出，然后便关闭进气阀，此时污水有进水口和出水口存在液位差而一直向外排出。当反应池中污水水位下降到吸水短管下部1-2cm处便打开进气阀，此时虹吸被破坏，排水阶段结束。本装置是利用虹吸式原理进行主动吸水作业，其原理为现有技术，也是本领域技术人员所公知的技术手段，故在此不再赘述。

进一步地，所述池体在反应池后端设有与虹吸式U型管连通的UV灯消毒池，所述UV灯消毒池内设有UV消毒灯组。

进一步地，所述滑动密封盖包括固定盖和滑盖，所述固定盖固定在反应池上部，所述曝气机设置在固定盖上，所述固定盖一侧的池体两侧壁上设有滑动轨道，所述滑盖与滑动轨道配合，所述滑动轨道外部设有与滑盖表面接触的密封胶条。所述的滑盖可通过人工手动打开，也可以通过设有电机驱动打开，具体的打开方式不做限定，均为现有技术。而所述的密封胶条是设置在滑动轨道上下两侧，用来贴合滑盖，防止外部异物或泥水进入滑动轨道导致滑盖无法打开。而滑盖与固定盖之间为高低交错式设置，一般固定盖只覆盖反应池一部分，而滑盖能够覆盖整个生物选择池和前置厌氧池，也能够覆盖反应池的一部分。

进一步地，所述反应池池底设有热管加热层，所述热管加热层从下至上依次为保温层、反射金属板、地热管层、找平水泥层和防水布层，所述地热管层设有地热盘管，所述地热盘管与外部设有的燃气锅炉连通。所述的地热盘管内的介质为水，通过燃气锅炉加热水并送入地热盘管中对整个池体进行加热作业，而使用者可以根据池体内的温度情况来控制燃气锅炉，一旦池体内设有的温度检测器检测温度低于一定值后，便开启燃气锅炉。也可以将温度检测器与控制柜连接，并预设有温度阀值，一旦温度低于阀值便开启燃气锅炉进行工作。

进一步地，所述前置厌氧池内设有用来挂载生物膜的组合式填料。现在将前置厌氧池优化为生物膜接触厌氧池，通过组合式填料挂载厌氧微生物能够高效的进行厌氧反应，而且减少污泥的损耗，增加附着时间。

进一步地，所述池体内壁设有聚氨酯保温层。

进一步地，所述滑动密封盖内设有聚氨酯保温板。

进一步地，所述曝气管上设有多个球冠形曝气器。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型结构紧凑占地面积较小，通过地埋式设计能够适应多种环境和地形，也通过将池体设置在地表以下来增加池体的保温效果，避免外部温度变化较大而影响池体内微生物的繁殖与活动；

（2）本实用新型通过设有的虹吸式U型管进行自动排水，相比于现有技术的泵排水方案，不仅减少了能耗，降低了使用成本，而且排水过程均匀缓慢，排水点均匀覆盖整个反应池的上清液表面，避免单点时抽水使出水水质不稳定；

（3）本实用新型通过增设有热管加热层能够为池体提供主动加热装置，从而在温度较低的地区也能够获得较好的处理效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：

图1为本实用新型的部分立体结构透视示意图；

图2为本实用新型的平面结构示意图；

图3为本实用新型滑盖的结构部分透视图；

图4为本实用新型的滑动轨道结构示意图。

其中：1—池体，2—生物选择池，3—前置厌氧池，4—反应池，5—滑动密封盖，501—固定盖，502—滑盖，601—主水管，602—U型管，603—排水管，604—副水管，605—吸水短管，606—通气管，607—进气阀，7—隔板，8—UV灯消毒池，9—UV消毒灯组，10—滑动轨道，11—密封胶条，12—热管加热层，13—组合式填料，14—球冠形曝气器，15—曝气管，16—曝气机。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

本实施例的一种高效的污水处理装置，如图1和图2所示，包括地埋式封闭结构的矩形池体1，所述池体1从左至右依次分隔为生物选择池2、前置厌氧池3和反应池4，所述生物选择池2为进水端，反应池4为出水端，池体1顶部设有滑动密封盖5，所述反应池4底部设有曝气管15，所述曝气管15通过管道与设置在滑动密封盖5上的曝气机16连通，反应池4内还设有虹吸式U型管，所述前置厌氧池3内设有用来挡水的隔板7，池体1上部地面上设有与曝气机16、虹吸式U型管连接的控制柜本实施例的原理和步骤：首先，污水通过管道进入生物选择池2中与回流污泥混合，在厌氧状态下增加厌氧菌的生长和繁殖，例如反硝化菌；然后污水从生物选择池2流入前置厌氧池3中进行厌氧反应，所述的聚磷菌在前置厌氧池3中先释放磷，而通过污泥回流泵回流过来的污泥含有部分的硝态氮也在前置厌氧池3中进行反硝化，避免反应池4中反硝化不完全。而且相比于现有技术，在反应池4前部设有前置厌氧池3能够避免回流污泥中硝态氮进行反硝化影响聚磷菌释放磷，从而提高脱氮除磷的效果。而且通过前置厌氧池3中的厌氧菌进行生物降解能够将不同进水水质在前置厌氧池3中进行调和形成均质，能够以相对稳定的水质进入反应池4，减轻反应池4中因水质变化较大而带来的影响。然后污水进过前置厌氧池3中的处理，进入反应池4中进行下一步处理。整个反应池4进行四个步骤，包括曝气阶段、沉淀阶段、排水阶段和闲置阶段，在每个阶段都进行污泥回流，而污泥回流量为污水量的20-30%。在曝气阶段中，控制柜给曝气机16通电运行2h，此时经过厌氧阶段处理的污水进入反应池4中进行好氧反应，使有机亏染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH₃-N通过微生物的硝化作用转化为NO₃-N，而在前置厌氧阶段释放出的磷被聚磷菌吸收。反应池4中的液位开始上升，当曝气阶段完成后，控制柜按照预设时间停止曝气，开始进行沉淀阶段。此时反应池4中污水中的悬浮物和活性污泥开始沉淀，从而开始分层，上部为上清液，下部为浓缩污泥，微生物还是继续氧化分解，随着反应池4中的氧气浓度的降低，反应池4逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应，而聚磷菌吸收完磷后开始沉淀，沉淀过程为60-70min。沉淀完成后便进入排水阶段，控制柜开始控制虹吸式U型管开始吸附上层澄清液并排出，整个排出时间为60-70min。当排水阶段完成后，便进入短时间的闲置阶段，所述的闲置阶段时间为10-20min，闲置阶段是为了下个周期的处理进行准备，为下个周期创造良好的初始条件。经过闲置阶段后的活性污泥处于一种营养物的饥饿状态，单位重量的活性污泥具有很大的吸附表面积，因此，一旦进入下个运行周期的进水期时，活性污泥便可充分发挥其较强的吸附能力，有效地除掉污染物。整个反应池4中的四个阶段便形成周期性交替循环，从而达到在同一反应池4内进行有氧厌氧反应，能够高效的去除水中的有机物、氮和磷，是污水达到排放标准。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，所述虹吸式U型管包括横置在反应池4上部的主水管601，所述主水管601一端连接有U型管602，主水管601与U型管602连接处设有穿出滑动密封盖5并与外部连通的通气管606，所述通气管606端口处设有进气阀607，所述U型管602另一端端口向上延伸并高于主水管601所在水位，U型管602另一端端口下部低于主水管601所在水位处设有排水管603，主水管601上横置有多根副水管604，每根副水管604上设有多根垂直于液面的吸水短管605。所述的吸水短管605的进水口设置在反应池4中预设的最低水位处，而所述的最低水位是根据实际需求进行计算而得，因为本实用新型不对尺寸进行限定，可根据实际使用场景进行设计，涉及到不同的预设处理水量和池体1大小，所以有不同的最低水位和最高水位，这也是本领域技术人员所公知且常用的技术手段。而虹吸式U型管是因为排水管603所在高度低于吸水短管605所在高度，并且通过通气管606进行与外部气压连通，从而控制柜控制进气阀607来控制整个虹吸式U型管的排水作业。首先，吸水短管605中在上个排水阶段存在一部分空气，而此时进气阀607处于关闭状态，整个U型管602和吸水短管605中形成气封，吸水短管605中的空气被水头压向上方，由于U型管602底部存有污水，这部分污水利用水位差将空气压力抵消，从而形成静置的状态，反应池4中的水不能够从虹吸式U型管排出；而当控制柜控制进气阀607开启时，此时形成的气封便消除，污水便源源不断的从吸水短管605中进入主管道，然后进入U型管602，再进入排水管603中排出，然后便关闭进气阀607，此时污水有进水口和出水口存在液位差而一直向外排出。当反应池4中污水水位下降到吸水短管605下部1-2cm处便打开进气阀607，此时虹吸被破坏，排水阶段结束。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例3：

本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，所述池体1在反应池4后端设有与虹吸式U型管连通的UV灯消毒池8，所述UV灯消毒池8内设有UV消毒灯组。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例4：

本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，如图3和图4所示，所述滑动密封盖5包括固定盖501和滑盖502，所述固定盖501固定在反应池4上部，所述曝气机16设置在固定盖501上，所述固定盖501一侧的池体1两侧壁上设有滑动轨道10，所述滑盖502与滑动轨道10配合，所述滑动轨道10外部设有与滑盖502表面接触的密封胶条11。所述的滑盖502可通过人工手动打开，也可以通过设有电机驱动打开，具体的打开方式不做限定，均为现有技术。而所述的密封胶条11是设置在滑动轨道10上下两侧，用来贴合滑盖502，防止外部异物或泥水进入滑动轨道10导致滑盖502无法打开。而滑盖502与固定盖501之间为高低交错式设置，滑盖502在下层，固定盖501在上层。而当滑盖502开始滑动并打开时，滑盖502滑动在固定盖501下部，而连接曝气机16和曝气管15的管道、通气管606均设置在池体1池壁内或者外部，避免与滑盖502接触。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例5：

本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，所述反应池4池底设有热管加热层12，所述热管加热层12从下至上依次为保温层、反射金属板、地热管层、找平水泥层和防水布层，所述地热管层设有地热盘管，所述地热盘管与外部设有的燃气锅炉连通。所述的地热盘管内的介质为水，通过燃气锅炉加热水并送入地热盘管中对整个池体1进行加热作业，而使用者可以根据池体1内的温度情况来控制燃气锅炉，一旦池体1内设有的温度检测器检测温度低于一定值后，便开启燃气锅炉。也可以将温度检测器与控制柜连接，并预设有温度阀值，一旦温度低于阀值便开启燃气锅炉进行工作。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例6：

本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，所述前置厌氧池3内设有用来挂载生物膜的组合式填料13。现在将前置厌氧池3优化为生物膜接触厌氧池，通过组合式填料13挂载厌氧微生物能够高效的进行厌氧反应，而且减少污泥的损耗，增加附着时间。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例7：

本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，所述池体1内壁设有聚氨酯保温层。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例8：

本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，所述滑动密封盖内设有聚氨酯保温板。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例9：

本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，所述曝气管15上设有多个球冠形曝气器14。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。