一种一体化小型污水处理装置及处理方法与流程

本发明涉及一种一体化小型污水处理装置及处理方法，属于污水处理技术领域。

背景技术：

我国城镇污水处理主要采用集中收集处理模式，处理工艺多采用常规的厌氧-缺氧-好氧(简称aao)或者循环式活性污泥(简称cass)工艺。但是乡村污水与城镇污水比较而言，乡村污水水量小且日水量变化波动大，水质也极不稳定，城镇污水应用的aao和cass工艺难以适应这种水质水量的冲击。其次，乡村地区较为偏远，与城镇相比，缺少可以随时对大型污水处理工艺维护与调控的专业技术人员，很容易出现因为维护不及时造成的设施因故障而停运。与城镇相比，乡村更难以投入大量运行和维护费用在污水处理设施上。

另一方面，乡村受制于自然条件和地理环境问题，村民居住多为户与户之间距离较远的分散形式，这就造成城镇采用的管道收集后再集中处理模式在乡村地区推广存在高投资成本的问题。因此，乡村地区更适于采用小型分散处理设施以解决紧邻多户村民污水的处理问题。如果分散污水处理装置的生物池仅采用好氧处理工艺，其出水氮磷会影响农村水体的富营养化。再考虑到乡村居民施工安装和设备运行维护的可承受能力，需要一种低成本运行和维护的小型污水处理设备，这种污水处理装置要兼顾占地面积小及运行维护费用低的需求。

技术实现要素：

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种一体化小型污水处理装置及处理方法。

实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种一体化小型污水处理装置，进水管、括反应桶以及电控箱；所述反应桶竖直设置且通过隔板分成化粪池一区、化粪池二区、调节区、生物反应区以及清水区，反应桶的顶部设有检查口；所述进水管化粪池一区连通设置，所述化粪池一区与化粪池二区以及化粪池二区与调节区均通过过流管连通设置，所述调节区通过第一气提机构与生物反应区连通设置，所述生物反应区内设有曝气管、曝气盘以及填料，所述曝气盘位于填料的下端，所述曝气管的下端与曝气盘的进气端连通设置，曝气管的上端与电控箱连接，所述清水区内设有排水管、消毒框、清水泵以及泥/水交替排放气提系统；所述消毒框内填充有氯片且与泥/水交替排放气提系统连通设置，所述清水泵放置于清水区的底部且与排水管的进水口连通设置，所述排水管的出水口伸出至地面，所述电控箱包括定时器、电磁阀系统以及曝气泵；所述电磁阀系统的一端与曝气泵连接，电磁阀系统的另一端分别与第一提气提机构、曝气管以及泥/水交替排放气提系统连接，电磁阀系统通过定时器进行设定。

本发明的一种一体化小型污水处理方法，包括如下步骤：

步骤一：小型生活污水通过下水道直接连通进水管，进入与进水管连通的化粪池一区内；

步骤二：粪便在步骤一所述的化粪池一区中沉淀，污水经过对应的过流管进入化粪池二区内；

步骤三：污水在化粪池二区内进一步沉淀后，经过对应的过流管进入调节区内；

步骤四：经过步骤二和步骤三两次沉淀的污水在调节区内暂存，至定时器预定时间开启电磁阀系统，启动第一气提机构，将调节区中的污水提升进入生物反应区；

步骤五：步骤四所述定时时间结束后关闭电磁阀系统；

步骤六：污水在生物反应区中，通过预定程序进行间歇曝气模式的污水处理；

步骤七：通过步骤六的间歇曝气，中位过水管以及连接斜管中进入泥水混合液；

步骤八：当生物反应区沉淀期结束后，定时器启动电磁阀系统的电磁阀三，启动第二气提机构，抽提和排放掉中位过水管以及连接斜管中残存的泥水混合液，并通过污泥管回流到化粪池一区中；

步骤九：预定时间后关闭电磁阀系统的电磁阀三，开启电磁阀四，启动第三气提机构；

步骤十：污水经由第三气提机构抽吸到清水区上部的消毒框中；

步骤十一：污水流经消毒框中装填的氯片，消毒后进入清水区中暂存；

步骤十二：随着清水区中水面逐渐升高，清水泵启动抽水；

步骤十三：抽提的污水经过排水管排放或者回用；

步骤十四：随着清水区中液面下降，当浮漂降低到池底时自动关闭清水泵。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明将粪水分离功能的化粪池与具备脱氮除磷及有机物去除功能的污水处理生物池组合建设，粪水首先经进水管与气泵驱动反应桶连接，处理后的出水由出水管外排或回用；整体运行和维护成本低，设备体积小且结构紧凑，具备粪水分离、污染物中有机物及氮磷的去除能力，抗水质水量变化能力强，可以模块化生产，出水水质可以稳定保持cod低于50mg/l，氨氮10mg/l，满足多地乡村生活污水的排放标准，解决了小水量污水维护简易及达标排放的技术需求，适用于小水量乡村污水处理，也可用于小水量工业废水的处理。

附图说明

图1是本发明的平面图；

图2是检查口平面图；

图3是展开剖视图；

图4是电控箱、气提机构和泥/水交替排放气提系统示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

具体实施方式一：如图1～图4所示，本发明公开了一种一体化小型污水处理装置，进水管1、反应桶以及电控箱24；所述反应桶竖直设置且为圆柱体结构，亦可为截面为方形或者椭圆形的筒体结构，围绕圆心通过隔板依次分成化粪池一区2、化粪池二区3、调节区4、生物反应区5以及清水区6(如图1所示)，反应桶的顶部设有检查口13(如图2所示，通过设置在顶部的检查口13可以定期对各个功能单元维护、清扫和管理，抽吸化粪池一区和二区底部的沉积固体物质)；所述进水管1与化粪池一区2连通设置，所述化粪池一区2与化粪池二区3以及化粪池二区3与调节区4均通过过流管8连通设置(如图3所示，所述过流管8为倒l型结构，过流管8竖直设置且水平管穿过对应的隔板与相邻的区域连通，继而实现两个相邻区域的连通)，所述调节区4通过第一气提机构9-1与生物反应区5连通设置，所述生物反应区5内设有曝气管10-2、曝气盘12以及填料13，所述曝气盘12位于填料13的下端，所述曝气管10-2的下端与曝气盘12的进气端连通设置，曝气管10-2的上端与电控箱24的电磁阀系统的电磁阀二22-2连接，所述清水区6内设有排水管7、消毒框14、清水泵15以及泥/水交替排放气提系统；所述消毒框14内填充有氯片16用于处理后清水的接触消毒；且与泥/水交替排放气提系统连通设置，所述清水泵15放置于清水区6的底部且与排水管7的进水口连通设置，所述排水管7的出水口伸出至地面，用于处理后水的外排；如图4所示，所述电控箱24设置与地面上，本发明中的自控由电控箱24实现，包括定时器21、电磁阀系统以及曝气泵23；所述电磁阀系统的一端与曝气泵23连接，电磁阀系统的另一端分别与第一提气提机构9-1、曝气管10-2以及泥/水交替排放气提系统连接，电磁阀系统通过定时器21进行设定，电磁阀系统由定时器21设定的时间程序控制。

具体实施方式二：如图4所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述第一气提机构9-1包括通气管一10-1以及提升管11，所述通气管一10-1以及提升管11均竖直设置，通气管一10-1的上端与电磁阀一22-1连接，通气管一10-1的下端与提升管11的下端连通设置，所述提升管11的上端穿过调节区4和生物反应区5之间的隔板与生物反应区5连通设置。

具体实施方式三：如图4所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述泥/水交替排放气提系统包括中位过水管17、连接斜管18、第二气提机构9-2(用于排泥)和第三气提机构9-3(用于抽提处理后污水)；所述中位过水管17的上端穿过生物反应区5和清水区6之间的隔板与生物反应区5连通设置，中位过水管17的下端与连接斜管18的一端连通设置，所述连接斜管18的另一端与第二气提机构9-2连通设置，连接斜管18的中部与第三气提机构9-3连通设置。定时器21控制泥/水交替排放气提系统首先开启第二气提机构9-2，完成管道中泥水混合液排放到化粪池一区2；再开启第三气提机构9-3，抽提生物反应区5处理后的污水流入清水区消毒框14中。泥/水交替排放气提系统代替传统沉淀池，实现泥水分离，节省一体化处理装置池体容积。

具体实施方式四：如图4所示，本实施方式是对具体实施方式三作出的进一步说明，所述第二气提机构9-2包括通气管二10-3以及污泥管19，所述通气管二10-3的上端与电磁阀三22-3连接，通气管二10-3的下端与污泥管19的下端连通设置，所述污泥管19的底部与连接斜管18的另一端连通设置，污泥管19的上端穿过化粪池一区2与清水区6之间的隔板与化粪池一区2连通设置。

具体实施方式五：如图4所示，本实施方式是对具体实施方式三作出的进一步说明，所述第三气提机构9-3包括通气管三10-4以及清水管20，所述通气管三10-4的上端与电磁阀四22-4连接，通气管三10-4的下端与清水管20的下端连通设置，所述清水管20的底部与连接斜管18的中部连通设置，清水管20的上端与消毒框14连通设置。

具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述清水泵15设有浮漂，通过浮漂的漂浮状态控制清水的启闭。

具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式六作出的进一步说明，所述反应桶的材质为钢或塑料或混凝土。

具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式七作出的进一步说明，所述塑料为玻璃钢或pp材料(聚丙烯)或pvc材料。

具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式六作出的进一步说明，所述连接斜管18的倾斜角度为15°～30°。

具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述填料13占生物反应区5体积的3/4，位于设计水位以下20～25cm。

具体实施方式十一：本实施方式是对具体实施方式十作出的进一步说明，所述填料13为球形多孔悬浮填料或悬挂式固定填料。

具体实施方式十二：一种利用具体实施方式一至十一中任一具体实施方式所述的装置实现一体化小型污水处理方法，包括如下步骤：

步骤一：小型生活污水可由卫生间、厨房等地方通过下水道直接连通进水管1，进入与进水管1连通的化粪池一区2内；

步骤二：粪便在步骤一所述的化粪池一区2中沉淀(粪水在化粪池一区2中静置完成固体颗粒物质和液体的分离：粪便等大颗粒物质沉淀到底部，上部为不含大颗粒物质的上清液)，污水(上清液)经过对应的过流管8进入化粪池二区3内；

步骤三：污水在化粪池二区3内进一步沉淀(小固体颗粒物质和液体进一步实现固液分离，小固体颗粒物质沉淀到池底，)后，经过对应的过流管8进入调节区4内；

步骤四：经过步骤二和步骤三两次沉淀的污水在调节区4内暂存，至定时器21预定时间开启电磁阀系统(电磁阀一22-1)，启动第一气提机构9-1，将调节区4中的污水提升进入生物反应区5；

步骤五：步骤四所述定时时间结束后关闭电磁阀系统(电磁阀一22-1)；

步骤六：污水在生物反应区5中，通过预定程序，启动电磁阀二22-2，进行间歇曝气模式的污水处理；

步骤七：通过步骤六的间歇曝气，连通生物反应区5的中位过水管17以及连接斜管18中进入泥水混合液；

步骤八：关闭电磁阀二22-2，进行生物反应区5沉淀，沉淀期结束后，定时器21启动电磁阀系统的电磁阀三22-3，启动第二气提机构9-2，抽提和排放掉中位过水管17以及连接斜管18中残存的泥水混合液，并通过污泥管19回流到化粪池一区2中；

步骤九：预定时间后关闭电磁阀系统的电磁阀三22-3，开启电磁阀四22-4，启动第三气提机构9-3；

步骤十：将处理并沉淀后的污水经由第三气提机构9-3抽吸到清水区6上部的消毒框14中；

步骤十一：污水自上而下流经消毒框14中装填的氯片16，以接触消毒的方式消毒后进入清水区6中暂存；

步骤十二：随着清水区6中水面逐渐升高，清水泵15自带的浮漂逐渐上浮到预设点后，启动抽水；

步骤十三：抽提的污水经过排水管7排放或者回用；

步骤十四：随着清水区6中液面下降，当浮漂降低到池底时自动关闭清水泵15。

具体实施方式十三：本实施方式是对具体实施方式十二作出的进一步说明，步骤六中所述间歇曝气模式是通过定时器21控制电磁阀系统(电磁阀22-2)的启闭，从而控制曝气管10-2中通气与否，实现间隙曝气。运行采用12h为一个运行周期，一天2个周期。每个周期包括进水期、间歇曝气一期、好氧期、间歇曝气二期及沉淀期等5个时间段。其中进水15min，间歇曝气期1h，间歇曝气一期含4个循环(每个循环包括曝气5min，停止曝气10min，共四循环合计1小时)；好氧期8小时，间歇曝气二期1小时，同样含四个循环(每个循环包括曝气5min，停止曝气10min，四循环合计1小时)；沉淀期1小时45min。实现在好氧活性污泥的作用下，污水中的大部分有机物被氧化为二氧化碳与水、氨氮被氧化为硝酸盐；停止曝气条件下的缺氧环境中，污泥中反硝化细菌将硝酸盐氮转化为氮气，最终实现总氮去除，缺氧与好氧交替运行的环境也有助于磷的去除。

本发明使用时需满足最小覆土埋深及冰冻线的要求。装置整体埋于地下，地面仅有电控箱24。

每个通气管均通过电磁阀系统连接曝气泵23，曝气泵23工作后，气体通过对应的通气管向下流动，在各个通气管和提升管11、污泥管19或清水管20的连接处形成一定的吸引力，将混合液连通输入的气体一起通过混合液提升管提升到另一位置。

实施例1：

反应桶直径1.5m，高1.5m，化粪池一区2、化粪池二区3、调节池4、生物反应区5及清水区6体积比2：1：1：2：2，运行效果为：进水cod为312～342mg/l，出水cod为10.2～15.2mg/l；进水氨氮为14.3～18.7mg/l，出水氨氮为0.9～1.3mg/l；进水总氮为38～48mg/l，出水总氮为14.3～18.7mg/l；进水总磷为4.06～5.29mg/l，出水总磷为1.39～2.48mg/l。生物反应区污泥浓度为3573～4300mg/l。

污水首先经过进水管1与反应桶连接，污水重力流入化粪池一区2、化粪池二区3及调节区4。粪便沉淀在化粪池一区2和化粪池二区3的底部并定期清掏，沉淀后的污水随后进入调节区4。在调节区4内设置第一气提机构9-1，将污水提升至生物反应区5。在生物反应区5内设置填料13，底部设置曝气管10-2，生物反应区5和清水区6之间隔板中部设置中位过水管17；清水区6内部设置泥/水交替排放气提系统、装填消毒片(氯片16)的消毒框14及自带浮漂的清水泵15。泥/水交替排放气提系统将生物反应区5的中位过水管17中的污泥及污水依此提升，泥/水交替排放气提系统包括中位过水管17、第二气提机构9-2、第三气提机构9-3及连接斜管18。第一气提机构9-1将污水提升至生物反应区5后，按照程序控制完成污染物的去除，随后通过沉淀完成泥水分离。虽然中位过水管17之上为清水区6，但中位过水管17和连接斜管18中堆积好氧反应时进入的污泥，需要将这些污泥当作剩余污泥排放到化粪池一区2，首先启动第二气提机构9-2将连接斜管18中的污泥回流到化粪池一区2，随后启动第三气提机构9-3将生物反应区5的中位过水管17位置上的清水经装填消毒片的消毒框14后转移到清水区6暂存。清水区6中的清水泵15随后启动排水。曝气泵23分别连接第一气提机构9-1、泥/水交替排放气提系统和曝气管10-2，由定时器21控制电磁阀系统实现各气体管路开启。

本发明的特点是提出一种化粪池与污水处理池合并建设的小型污水处理装置，采用曝气泵23驱动实现污水提升、污水缺氧混合与好氧处理、剩余污泥排放及污水提升。应用时，将曝气泵23、定时器21及电磁阀系统放置在电控箱24内，曝气泵23通过电磁阀系统分别与第一气提机构9-1、泥/水交替排放气提系统和曝气管10-2连接，电磁阀系统的开启由24小时计程的定时器21控制。采用定时器21实现曝气泵23连接的电磁阀系统在不同时段开启，进而分别完成污水提升、间歇曝气、污泥排放及清水提升。

本方面运行和维护成本低，设备体积小且结构紧凑，具备粪水分离、污染物中有机物及氮磷的去除能力，抗水质水量变化能力强，可以模块化生产，解决了小型小水量污水维护简易及达标排放的技术需求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。