太阳能供电的超氧微纳米气泡曝气氧化沟的制作方法

本实用新型涉及环保设备技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种太阳能供电的超氧微纳米气泡曝气氧化沟。

背景技术：

目前处理市政污水、工业园区废水等应用较多的是采用传统活性污泥生物法中的氧化沟及其变型工艺。氧化沟是一种活性污泥处理系统，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法，它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠，又称循环曝气池。氧化沟因泥龄和水力停留时间较长，在去除溶解态和颗粒态有机物同时污泥可得到彻底稳定，故不需设置初沉池和专门的污泥消化处理设施；另外，氧化沟工艺处理系统因其占地面积和建设投资较少，被各大污水厂广泛应用。不同氧化沟工艺类型，其基建及运行费用均不同。氧化沟工艺在脱氮除磷、抗冲击负荷、污泥稳定、动力消耗等方面均有一定优势，其特点在于好氧池由封闭的沟渠型和不均匀的曝气设备组成，泥水混合液在氧化沟中循环流动，反复经历曝气和缺氧过程，实现了硝化、反硝化以及氧化同时进行的过程。目前，氧化沟工艺已成为中小型城市或大城市新增区域污水厂的首选工艺，其升级改造以及新型节能高效工艺的研发成为研究热点。但是，其仍然存在如下问题急需解决：氧化沟底部难以得到充分供氧而导致的氧化沟底部流速基本为零，即循环曝气动力单一不足，而导致活性污泥沉积死亡。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种太阳能供电的超氧微纳米气泡曝气氧化沟，其能够在保证氧化沟污水处理能力的基础上，减少氧化沟的总体占地面积，增强氧化沟的污水处理效果。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种太阳能供电的超氧微纳米气泡曝气氧化沟，包括：

厌氧池，其为类长方体形，沿其长度方向竖直固设有厌氧隔板，所述厌氧池侧壁沿其长度方向一端连通进水管；

缺氧池，其为与厌氧池远离进水管一侧共侧壁的类长方体形，共侧壁靠近进水管的一端开设有缺口，所述缺氧池沿其长度方向竖直固设有缺氧隔板；

好氧池，其横向截面包括至少两个共侧壁的U形槽，位于端部的两个U形槽的非共用侧壁弧形连接，每个U形槽内沿其长度方向竖直固设有好氧隔板，相邻两个好氧隔板间弧形连接，以将好氧池分隔为首尾连通的多个水流通道，位于每个水流通道的前端均设有曝气设备，其中，所述U形槽垂直于所述缺氧池设置，且位于端部的两个U形槽的端部与所述缺氧池远离其缺口的一侧连通。

优选的是，所述厌氧池的横向截面的两个端面呈等半径的半圆弧形，其中，所述进水管位于所述厌氧池内的一端为沿厌氧池高度方向设置的导流管，所述导流管内水流从上至下，且所述导流管靠近所述厌氧隔板另一端的侧壁沿其长度方向上下间隔开设多个出水孔，多个出水孔的孔径由上至下逐渐变大。

优选的是，所述缺氧池横向截面的两个端面呈等半径的半圆弧形，所述缺口为沿所述缺氧池侧壁高度方向设置的条状，所述缺口远离所述好氧池和所述厌氧池共侧壁的一端朝向共侧壁开口固设有第一导流板，所述第一导流板的横向截面为半圆弧形；

其中，所述第一导流板位于所述厌氧池内的部分靠近所述好氧池和所述厌氧池共侧壁的一侧、所述第一导流板位于所述缺氧池内的部分远离所述好氧池和所述厌氧池共侧壁的一侧均间隔设置多个弹簧，多个弹簧的自由端连接挡水板，每个弹簧均平行于所述好氧池和所述厌氧池共侧壁。

优选的是，位于所述厌氧池内的多个弹簧、位于所述缺氧池内的多个弹簧均分别沿所述第一导流板长度方向等间隔设置，其中，所述挡水板沿与其连接弹簧的轴向方向朝向第一导流板移动至与所述第一导流板叠设。

优选的是，所述U形槽的弧形端部与所述缺氧池靠近其缺口一端共侧壁，且沿该U形槽弧形端部高度方向设有下开口，以连通该U形槽和缺氧池，所述下开口靠近第一导流板的一端位于缺氧池内固设有四分之一圆弧形的第二导流板，以将缺氧池内的水体导入下开口，所述下开口远离第一导流板的一端位于该U形槽内固设有四分之一圆弧形的第三导流板，以将下开口内的水体导入该U形槽靠近端部的水流通道；

所述U形槽的弧形端部与所述缺氧池远离其缺口一端共侧壁，且沿该U形槽弧形端部高度方向设有上开口，以连通该U形槽和缺氧池，所述上开口靠近第一导流板的一端位于该U形槽内固设有第四导流板，所述第四导流板为两个四分之一圆弧形板体组成的S形，以将该U形槽靠近端部水流通道的部分水体导入上开口。

优选的是，所述曝气设备为超微纳米曝气头，位于所述好氧池长度方向每一端的超微纳米曝气头均连通一曝气管道，每一曝气管道连通一超氧微纳米气泡发生器。

优选的是，所述的太阳能供电的超氧微纳米气泡曝气氧化沟，还包括：太阳能供电装置，其包括与超氧微纳米气泡发生器电连接的电流输出端、与所述电流输出端连接的蓄电池组、与所述蓄电池组连接的控制器、与所述控制器连接的太阳能电池板。

优选的是，所述超微纳米曝气头包括均与曝气管道连通的沿U形槽长度方向间隔设置的多个T形空腔，每个T形空腔包括竖直设置的与曝气管道连通的竖腔、水平设置的与竖腔连通的水平腔，每个超微纳米曝气头的多个水平腔的顶端沿其长度方向间隔开设多个通孔，每个超微纳米曝气头的多个水平腔沿水流方向顶面高度依次增高。

优选的是，所述的太阳能供电的超氧微纳米气泡曝气氧化沟，还包括：沉淀池，其与具有上开口的U形槽延长度方向的侧壁溢流连通。

本实用新型至少包括以下有益效果：

第一、合理布局厌氧池、缺氧池和好氧池，在保证氧化沟污水处理能力的基础上，减少氧化沟的总体占地面积，增强氧化沟的污水处理效果，通过导流管的设置，使进水上下分布均匀，首先、出水孔朝向该导流管所在水流通道的流水方向出水提供水流动力，促进循环，其次，出水孔的孔径由上至下逐渐变大，相同时间内下方流水体积明显大于上方的流水体积，由于体积差，其自身会存在一个由下至上的动力，促进混合的同时避免活性污泥沉淀。

第二、第一导流板的设置起到导流引流的作用，同时，使用时通过调控不同时间段的进水速度，或者曝气设备的曝气动力，进而调节水流在不同时间段对挡水板的冲压力，而使弹簧产生振动，进而有效避免污泥沉淀死亡。

第三、控制使挡水板沿与其连接弹簧的轴向方向朝向第一导流板移动至与所述第一导流板叠设，增大弹簧弹性运动范围，污水具体通过下开口流入好氧池，通过超氧微纳米曝气头进行曝气，继续降解有机物，将氨氮及有机氮通过生物硝化作用转化为硝酸盐，同时聚磷菌进行好氧吸磷，混合液(含硝酸盐)通过上开口回流至缺氧池，实现缺氧池和好氧池的循环曝气，且第二导流板、第三导流板、及第四导流板的设置促进循环，避免出现紊流。

第四、氧化沟的好氧池底部安装超氧微纳米气泡曝气头，超氧微纳米气泡曝气头通过曝气管道与超氧微纳米气泡发生器连接，使用时将少量清水通入超氧微纳米气泡发生器，形成微纳米气泡，经过曝气管道从好氧池底部的超氧微纳米曝气头释放到好氧池的污水中，微纳米气泡的比表面积很大，提高了氧的利用率，活性污泥中的微生物可更好地进行生化反应，提高了有机物的去除效率，提高了硝化反应速率，促进聚磷菌吸磷，且曝气装置作为氧化沟核心组成部分，它不但具有提供氧气和提供混合动能的作用，其设备的选择还决定氧化沟的规模和投资。

第五、通过超微纳米曝气头的设置，提供氧气和混合动力，首先、多个水平腔的设置，使氧气提供在初始阶段更为均匀和分散，促进循环，其次，每个超微纳米曝气头的多个水平腔沿水流方向顶面高度依次增高，曝气提供的动力形成阶梯式变化，供养、动力供给的良好结合。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型的其中一种技术方案所述太阳能供电的超氧微纳米气泡曝气氧化沟的结构示意图；

图2为本实用新型的其中一种技术方案所述太阳能供电的超氧微纳米气泡曝气氧化沟的结构示意图；

图3为本实用新型的其中一种技术方案所述超微纳米曝气头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-3所示，本实用新型提供一种太阳能供电的超氧微纳米气泡曝气氧化沟，包括：厌氧池1，其为类长方体形，沿其长度方向竖直固设有厌氧隔板10，所述厌氧池1侧壁沿其长度方向一端连通进水管11；

缺氧池2，其为与厌氧池1远离进水管11一侧共侧壁(所述厌氧池1与具有水管一侧相对的一侧)的类长方体形，共侧壁靠近进水管11的一端开设有缺口20缺口2020，所述缺氧池2沿其长度方向竖直固设有缺氧隔板21缺氧隔板21；

好氧池3好氧池33，其横向截面包括至少两个共侧壁的U形槽30，相邻两个U形槽30以其共侧壁为对称面对称设置，位于端部的两个U形槽30的非共用侧壁(即不与其他U形槽30共用的侧壁)弧形(优选半圆弧形)连接，每个U形槽30内沿每个U形槽30自身长度方向竖直固设有好氧隔板31，所述好氧隔板31底端与所述好氧池3好氧池33的底端固接，相邻两个好氧隔板31间远离U形槽30弧形端的一端弧形连接，以将好氧池3好氧池33分隔为首尾连通的多个水流通道，且每个U形槽30内的两个水流通道沿该U形槽30内的好氧隔板31镜像对称，即好氧隔板31延长度方向的两端均不与所述好氧池3好氧池33侧壁池抵接，位于每个水流通道的前端(即水流通道内水流的前端)均设有曝气设备，其中，所述U形槽30横向截面延长度方向垂直于所述缺氧池2横向截面延长度方向设置，且位于端部的两个U形槽30的端部(弧形部)与所述缺氧池2远离其缺口20缺口2020的一侧(非与厌氧池1的共用侧壁)连通。

在上述技术方案中，所述厌氧隔板10底端与所述厌氧池1的底端固接，以将厌氧池1分隔为首尾相连的两个水流通道，且两个水流通道优选的以厌氧隔板10为对称面呈镜像对称，即厌氧隔板10延长度方向的两端均不与所述厌氧池1抵接，所述进水管11与厌氧池1侧壁沿其长度方向的其中一端连通，以将外界水体导入厌氧池1，所述缺口20缺口2020位于共侧壁沿其长度方向的其中一端，以将厌氧池1中的水体导入缺氧池2，所述缺氧隔板21缺氧隔板21底端与所述缺氧池2的底端固接，以将缺氧池2分隔为首尾相连的两个水流通道，且两个水流通道优选的以缺氧隔板21缺氧隔板21为对称面呈镜像对称，即缺氧隔板21缺氧隔板21延长度方向的两端均不与所述厌氧池1抵接，使用过程中，污水首先通过进水管11进入厌氧池1，在无溶解氧和硝酸盐存在的厌氧条件下，通过厌氧菌对污水进行厌氧处理，聚磷菌释放出磷，厌氧处理可降低氧化沟的有机负荷，然后污水流入通过缺口20缺口2020部分流入缺氧池2，部分仍在厌氧池1进行循环，缺氧池2中的兼性菌以通过厌氧池1进入的可生物降解的有机物为碳源，对好氧池3好氧池33的上开口6回流过来的硝酸盐进行缺氧反硝化反应，将硝酸盐转化为氮气溢出，从而达到脱氮和去除COD的双重目的；然后污水流入好氧池3好氧池33，通过超氧微纳米曝气头进行曝气，继续降解有机物，将氨氮及有机氮通过生物硝化作用转化为硝酸盐，同时聚磷菌进行好氧吸磷，混合液(含硝酸盐)回流至缺氧池2，同时污水溢流进入沉淀池9进行泥水分离；采用这种技术方案，合理布局厌氧池1、缺氧池2和好氧池3好氧池33，在保证氧化沟污水处理能力的基础上，减少氧化沟的总体占地面积，增强氧化沟的污水处理效果。

在另一种技术方案中，所述厌氧池1的横向截面的两个端面呈等半径的半圆弧形(向外凸出)，其中，所述进水管11位于所述厌氧池1内的一端为沿厌氧池1高度方向设置的导流管，所述导流管内水流从上至下，即进水管11与所述厌氧池1的上端连通，所述导流管从上至下设置，且所述导流管靠近所述厌氧隔板10另一端的侧壁沿其长度方向上下间隔开设多个出水孔，出水孔朝向该导流管所在水流通道的流水方向出水，多个出水孔的孔径由上至下逐渐变大。采用这种方案，通过导流管的设置，使进水上下分布均匀，首先、出水孔朝向该导流管所在水流通道的流水方向出水提供水流动力，促进循环，其次，出水孔的孔径由上至下逐渐变大，相同时间内下方流水体积明显大于上方的流水体积，由于体积差，其自身会存在一个由下至上的动力，促进混合的同时避免活性污泥沉淀。

在另一种技术方案中，所述缺氧池2横向截面的两个端面呈等半径的半圆弧形，所述缺口20缺口2020为沿所述缺氧池2侧壁高度方向设置的长条状，所述缺口20缺口2020远离所述好氧池3好氧池33和所述厌氧池1共侧壁的一端朝向共侧壁开口固设有第一导流板4，所述共侧壁沿其长度方向的延长线与所述第一导流板4的固定处相交重合，所述第一导流板4的横向截面为半圆弧形，优选所述好氧池3好氧池33和所述厌氧池1共侧壁的缺口20缺口2020端与所述第一导流板4两端位于同一平面，半圆弧半径的大小根据实际氧化沟的处理能力大小，以及污水的性能进行调控；

其中，所述第一导流板4位于所述厌氧池1内的部分靠近所述好氧池3好氧池33和所述厌氧池1共侧壁的一侧、所述第一导流板4位于所述缺氧池2内的部分远离所述好氧池3好氧池33和所述厌氧池1共侧壁的一侧均间隔设置多个弹簧40，多个弹簧40的自由端连接挡水板41，每个弹簧40的轴线均平行于所述好氧池3好氧池33和所述厌氧池1共侧壁。采用这种方案，第一导流板4的设置起到导流引流的作用，同时，使用时通过调控不同时间段的进水速度，或者曝气设备的曝气动力，进而调节水流在不同时间段对挡水板41的冲压力，而使弹簧40产生振动，进而有效避免污泥沉淀死亡。

在另一种技术方案中，位于所述厌氧池1内的多个弹簧40、位于所述缺氧池2内的多个弹簧40均分别沿所述第一导流板4长度方向等间隔设置，其中，所述挡水板41沿与其连接弹簧40的轴向方向朝向第一导流板4移动至与所述第一导流板4叠设。采用这种方案，控制使挡水板41沿与其连接弹簧40的轴向方向朝向第一导流板4移动至与所述第一导流板4叠设，增大弹簧40弹性运动范围。

在另一种技术方案中，所述U形槽30的弧形端部与所述缺氧池2靠近其缺口20缺口2020一端共侧壁，且沿该U形槽30弧形端部高度方向设有下开口5，以连通该U形槽30和缺氧池2，所述下开口5靠近第一导流板4的一端位于缺氧池2内固设有四分之一圆弧形的第二导流板50，以将缺氧池2内的水体导入下开口5，所述下开口5远离第一导流板4的一端位于该U形槽30内固设有四分之一圆弧形的第三导流板51，以将下开口5内的水体导入该U形槽30靠近端部的水流通道；

所述U形槽30的弧形端部与所述缺氧池2远离其缺口20缺口2020一端共侧壁，且沿该U形槽30弧形端部高度方向设有上开口6，以连通该U形槽30和缺氧池2，所述上开口6靠近第一导流板4的一端位于该U形槽30内固设有第四导流板60，所述第四导流板60为两个四分之一圆弧形板体组成的S形，以将该U形槽30靠近端部水流通道的部分水体导入上开口6。采用这种方案，污水具体通过下开口5流入好氧池3好氧池33，通过超氧微纳米曝气头进行曝气，继续降解有机物，将氨氮及有机氮通过生物硝化作用转化为硝酸盐，同时聚磷菌进行好氧吸磷，混合液(含硝酸盐)通过上开口6回流至缺氧池2，实现缺氧池2和好氧池3好氧池33的循环曝气，且第二导流板50、第三导流板51、及第四导流板60的设置促进循环，避免出现紊流。

在另一种技术方案中，所述曝气设备为超微纳米曝气头71，位于所述好氧池3好氧池33长度方向每一端的超微纳米曝气头71均连通一曝气管道70，每一曝气管道70连通一超氧微纳米气泡发生器7。采用这种方案，氧化沟的好氧池3好氧池33底部安装超氧微纳米气泡曝气头，超氧微纳米气泡曝气头通过曝气管道70与超氧微纳米气泡发生器7连接，使用时将少量清水通入超氧微纳米气泡发生器7，形成微纳米气泡，经过曝气管道70从好氧池3好氧池33底部的超氧微纳米曝气头释放到好氧池3好氧池33的污水中，微纳米气泡的比表面积很大，提高了氧的利用率，活性污泥中的微生物可更好地进行生化反应，提高了有机物的去除效率，提高了硝化反应速率，促进聚磷菌吸磷，且曝气装置作为氧化沟核心组成部分，它不但具有提供氧气和提供混合动能的作用，其设备的选择还决定氧化沟的规模和投资。

在另一种技术方案中，太阳能供电装置8，其包括与超氧微纳米气泡发生器7电连接的电流输出端、与所述电流输出端连接的蓄电池组、与所述蓄电池组连接的控制器、与所述控制器连接的太阳能电池板。采用这种方案，采用太阳能供电装置8与超氧微纳米气泡发生器7连接，为超氧微纳米气泡发生器7供电，太阳能供电装置8的太阳能电池板把太阳能转换成电能，贮存在蓄电池组里，蓄电池通过控制器的控制，为超氧微纳米气泡发生器7提供合适的电源，采用太阳能供电，为保证整个超氧微纳米气泡发生器7需电设备的正常使用，其仍需使用外接电源，但可减少外接电源的供电量，节省能源。

在另一种技术方案中，所述超微纳米曝气头71包括均与曝气管道70连通的沿U形槽30长度方向间隔设置的多个T形空腔72，每个T形空腔72包括竖直设置的与曝气管道70连通的竖腔720、水平设置的与竖腔720连通的水平腔721，每个超微纳米曝气头71的多个水平腔721的顶端沿其长度方向间隔开设多个通孔，每个超微纳米曝气头71的多个水平腔721沿水流方向顶面高度依次增高。采用这种方案，通过超微纳米曝气头71的设置，提供氧气和混合动力，首先、多个水平腔721的设置，使氧气提供在初始阶段更为均匀和分散，促进循环，其次，每个超微纳米曝气头71的多个水平腔721沿水流方向顶面高度依次增高，曝气提供的动力形成阶梯式变化，供养、动力供给的良好结合。

在另一种技术方案中，沉淀池9，其与具有上开口6的U形槽30延长度方向的侧壁溢流连通。采用这种方案，溢流至沉淀区的水流进行泥水分离，获得污泥和上清液。

在好氧隔板31的两侧均设有潜水搅拌机，潜水搅拌机的带动的水流方向与原始水流通道的水流方向一致。

城市污水厂60％或更多的能耗消耗在曝气供氧方面，曝气可加快污水的复氧过程，提高混合液中的溶解氧含量，增强好氧微生物的活性，促进污水中的污染物去除。氧化沟工艺应用广泛的曝气方式有：表面机械转碟、转刷曝气和底部微孔曝气方式三大类。表面曝气是将曝气与推动结合，使曝气与推动作用同步，但不利于设备运行操作优化，效率低、动力消耗大。底部微孔曝气设备由加压设备、空气扩散装置和管道系统组成，和潜水推动设备独立的运行模式弥补了上述不足，且氧利用率较表面曝气有所提高，但仍存在曝气头易堵塞，造成气流短路，氧传质效率不高、电耗过大等问题。我国目前的发电方式以火力发电为主，火力发电以不可再生的化石燃料为能量来源，化石燃料的燃烧产生二氧化硫、氮氧化物、悬浮颗粒物等污染物，是产生雾霾的重要原因。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型太阳能供电的超氧微纳米气泡曝气氧化沟的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。