一种全方位竖流式污水处理装置及其处理方法与流程

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种全方位竖流式污水处理装置及其处理方法。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，污水的排放量也呈现出日益增长的趋势，城市中产生的污水通常通过污水处理厂进行集中处理，但在广大的农村地区一方面由于村民居住比较分散，无法集中处理污水也不具备集中处理污水的设备；另一方面，农村的现状是厨房、厕所和起居室不是一体设计的，分别具有独立的区域。由于以上原因，现在的农村都是直接排放污水，一方面造成了资源的浪费，同时也污染了地下水和附近的河流。

以上显然是与“整治农村人民居住环境”和“厕所革命”的号召是相违背的，为了响应以上号召，厕所革命就要解决两个问题：如厕和污水处理。现有的用于污水处理的设备通常为格栅式的大型的污水处理设备，该设备不但占地面积大，同时价格昂贵、用电量大，污水处理的效果也较差（降解率低）。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种全方位竖流式污水处理装置及其处理方法，以克服上述技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种全方位竖流式污水处理装置，包括锥形沉降底座，锥形沉降底座上套设有三个同心圆筒，自外向内分别是外筒、导流筒和清水筒，外筒的筒底密封连接于锥形沉降底座的锥形外壁，导流筒的筒底和清水筒的筒底自下至上依次卡接于锥形沉降底座的锥形外壁；外筒的上部筒壁开设着污水入口和清水出口，清水出口连接着清水出水管，清水出水管沿径向依次垂直穿过外筒筒壁、清水筒筒壁，与清水筒的内筒腔连通；外筒的内筒壁和导流筒的外筒壁之间形成的环形空腔内设有缠绕在锥形沉降底座的锥形外壁上的曝气组件。

本发明的实施方式还提供了一种全方位竖流式污水处理装置的处理方法，包括：

将预先经过厌氧处理的污水由污水入口排入外筒和导流筒之间的环形空腔内，打开曝气泵，曝气泵输送的带压空气通过曝气管释放，在环形空腔产生大量气泡，气泡搅动预置在环形空腔内的活性污泥，活性污泥、气泡、污水互相混合，并充分接触形成混合液进入好氧区进行好氧反应，混合液沿着环形空腔向上移动直至到达液面，经过充分混合的液体再由导流筒内壁和清水筒外壁之间的空腔向下流动进入兼氧区，混合液沿着外筒和导流筒之间的环形空腔、导流筒内壁和清水筒外壁之间的空腔形成闭环移动，同时经过好氧处理的混合液沿着空心圆锥体和清水筒之间的空隙向上进入清水筒内，清水筒内的混合液由于不受外界扰动会在厌氧沉降区快速沉降，沉降的污泥沿着空心圆锥体表面向下流至环形圆盘内并在气泡的带动下继续参与好氧反应，经过沉淀的水通过清水筒内的滤网过滤后自动流入清水出水管，透过投药孔投入杀菌药，杀菌药沿着加药管进入清水出水管，对清水出水管内的清水进行杀菌消毒，被杀菌后的清水通过清水出水管流出，完成污水处理。

另外，锥形沉降底座包括空心圆锥体，空心圆锥体的底圆边缘水平向外延伸形成环形圆盘，环形圆盘的外边缘垂直向上延伸形成挡板，外筒的下部筒壁密封紧贴挡板的内壁，外筒的筒底密封紧贴于环形圆盘的上盘面。

另外，空心圆锥体的锥形外壁上沿周向均匀间隔固设有多个条形卡座，每一个条形卡座上开设有两个缺口，分别是上缺口和下缺口，清水筒的筒底卡接于上缺口，导流筒的筒底卡接于下缺口。

另外，曝气组件包括曝气管和软管，软管的中段穿插在曝气管内，穿插于曝气管内的软管管壁上均匀间隔开设有若干个小孔，曝气管的两个端口密封扎紧于软管外壁，曝气管沿着外筒和导流筒之间的环形空腔呈o型缠绕在空心圆锥体的外壁上，软管的两个管口垂直向上延伸至外筒的顶部筒口并连接着曝气泵。

另外，导流筒整体置于外筒内，外筒上盖合有环形顶盖，清水筒的筒顶穿过环形顶盖的中心孔，清水筒的筒顶孔作为水质观察孔，环形顶盖的环形盖上开设有两个用于通过软管两个管口的通孔。

另外，清水出水管在外筒和清水筒之间的管壁上通过三通连接着加药管，加药管垂直向上延伸穿透环形顶盖，环形顶盖上开设有与加药管相通的投药孔。

另外，清水筒内沿径向安装有一滤网，滤网置于导流筒的正上方。

另外，空心圆锥体的空心腔内设有用于支撑三个同心圆筒和锥形沉降底座的支撑底座。

另外，环形空腔内还设有用于阻挡曝气管上浮的水平挡片，水平挡片的一端抵接在外筒内壁，另一端抵接在导流筒外壁。

本发明的有益效果如下：本发明在曝气供氧的同时实现污泥回流并高效稳定的实现泥水分离，无需回流泵和搅拌器等动力设备，整个装置仅有曝气机一个用电和需维修的设备，既节省能耗又减少了系统故障率；同时该污水处理装置布局紧凑，占地面积小，可任意选址，且污水处理效果良好。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是全方位竖流式污水处理装置的结构示意图；

图2是锥形沉降底座的结构示意图；

图3是环形顶盖的结构示意图。

附图标记说明：

1.锥形沉降底座；2.外筒；3.导流筒；4.清水筒；5.曝气管；6.环形空腔；7.曝气泵；8.污水入口；9.清水出口；10.清水出水管；11.条形卡座；12.软管；13.环形顶盖；14.水质观察孔；15.通孔；16.加药管；17.投药孔；18.滤网；19.支撑底座；20.水平挡片；101.空心圆锥体；102.环形圆盘；103.挡板；1101.上缺口；1102.下缺口；a.好氧区；b.兼氧区；c.厌氧沉降区。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的全方位竖流式污水处理装置的上、下、左、右。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明的第一实施方式涉及一种全方位竖流式污水处理装置，如图1所示，包括锥形沉降底座1，锥形沉降底座1上套设有三个同心圆筒，自外向内分别是外筒2、导流筒3和清水筒4，外筒2的筒底密封连接于锥形沉降底座1的锥形外壁，导流筒3的筒底和清水筒4的筒底自下至上依次卡接于锥形沉降底座1的锥形外壁；外筒2的上部筒壁开设着污水入口8和清水出口9，清水出口9连接着清水出水管10，清水出水管10沿径向依次垂直穿过外筒2筒壁、清水筒4筒壁，与清水筒4的内筒腔连通；外筒2的内筒壁和导流筒3的外筒壁之间形成的环形空腔6内设有缠绕在锥形沉降底座1的锥形外壁上的曝气组件。

全方位竖流式污水处理装置的工作过程如下：

参照图1，将预先经过厌氧处理的污水由污水入口8排入外筒2和导流筒3之间的环形空腔6内，打开曝气组件，曝气组件输送的带压空气在环形空腔6产生大量气泡，气泡搅动预置在环形空腔6内的活性污泥，活性污泥、气泡、污水互相混合，并充分接触形成混合液进入好氧区a进行好氧反应，混合液沿着环形空腔6向上移动直至到达液面，经过充分混合的液体再由导流筒3内壁和清水筒4外壁之间的空腔向下流动进入兼氧区b，混合液沿着外筒2和导流筒3之间的环形空腔6、导流筒3内壁和清水筒4外壁之间的空腔形成闭环移动，同时经过好氧处理的混合液沿着空心圆锥体101和清水筒4之间的空隙进入清水筒4，经过好氧进入清水筒4中的污水因为处于静止状态，所以污泥会在厌氧沉降区c迅速沉降，沉降的污泥沿着空心圆锥体101向下流至环形圆盘102内，在气泡的带动下继续参与好氧反应，经过沉淀的水通过清水筒4内的滤网18过滤后自动流入清水出水管10，再通过投药孔17投入杀菌药，杀菌药沿着加药管16进入清水出水管10，对清水出水管10内的清水进行杀菌消毒，被杀菌后的清水通过清水出水管10流出，完成污水处理。

在此，需要说明的是，本发明采用的是活性污泥法污水处理技术，该技术的主要原理是：废水与活性污泥混合搅拌并曝气，利用活性污泥中的微生物将废水中的有机污染物分解。本发明中的活性污泥是预置在环形空腔6内的，并且污水在进入本装置前，已经过三格式化粪池进行了厌氧处理（为现有技术，本实施例仅作为优选选择三格式化粪池，但不仅限于此，也可以是其他方式的厌氧处理）。

具体地说，三个同心圆筒与锥形沉降底座1的中心是同心的，如图1所示，最外部的外筒2是整个污水处理装置的外壳，外筒2的筒内是用于导流的导流筒3，曝气组件产生大量细小气泡（增加污水中的溶解氧含量），使由污水和活性污泥组成的混合液处于剧烈搅动的状态，当混合液向上翻滚至导流筒3的筒口时，污泥可以沿着导流筒3向下流动直至锥形沉降底座1的锥形外壁，在本实施例中，之所以选择空心圆锥体，其目的是污泥可以沿着斜壁顺利流下，穿过导流筒3底部再进入环形空腔6内，以此不断循环，形成闭环运动，在翻滚过程中泥水分离，由于重力作用，污泥向下，清水相对在其上方，清水筒4内的清水自动流入清水出水管10。

需要特别指出的是，本发明的污水处理装置整体为竖流式，具体参照图1，竖流式结构的优点是紧凑/占地面积小，特别适用于农村，方便组建，且组装简单农民可以自己安装，可以任意选址。

在整个污水处理装置中，可以看出只有一个用电设备，即曝气组件，与传统的污水处理设备相比，本装置无需回流泵和搅拌器等用电设备，节省了资源的同时又减少了系统故障率；并且可以看出本装置结构紧凑，占地面积小，经济适用，特别适合在农村推广应用。

本发明第二实施方式提供了一种全方位竖流式污水处理装置，如图1所示，包括锥形沉降底座1，锥形沉降底座1上套设有三个同心圆筒，自外向内分别是外筒2、导流筒3和清水筒4，外筒2的筒底密封连接于锥形沉降底座1的锥形外壁，导流筒3的筒底和清水筒4的筒底自下至上依次卡接于锥形沉降底座1的锥形外壁；外筒2的上部筒壁开设着污水入口8和清水出口9，清水出口9连接着清水出水管10，清水出水管10沿径向依次垂直穿过外筒2筒壁、清水筒4筒壁，与清水筒4的内筒腔连通；外筒2的内筒壁和导流筒3的外筒壁之间形成的环形空腔6内设有缠绕在锥形沉降底座1的锥形外壁上的曝气组件。

如图1和图2所示，锥形沉降底座1包括空心圆锥体101，空心圆锥体101的底圆边缘水平向外延伸形成环形圆盘102，环形圆盘102的外边缘垂直向上延伸形成挡板103，外筒2的下部筒壁密封紧贴挡板103的内壁，外筒2的筒底密封紧贴于环形圆盘102的上盘面。

具体地说，当污泥沿着空心圆锥体101的锥壁向下流动时，污泥会短暂的堆积在环形圆盘102的盘面，挡板103一方面可以阻挡盘面上的污泥外流，另一方面可以为外筒2提供支撑力，同时也方便密封。

特别地，本实施例中选择了锥形的沉降底座，一方面可以使污泥顺畅的向下流，实现泥水分离，另一方面也实现了全方位的污水处理，实现了污水的闭环运动，进一步提升污水处理效果。

参照图2，空心圆锥体101的锥形外壁上沿周向均匀间隔固设有多个条形卡座11，每一个条形卡座11上开设有两个缺口，分别是上缺口1101和下缺口1102，清水筒4的筒底卡接于上缺口1101，导流筒3的筒底卡接于下缺口1102。

作为一种优选的实施例，共有四条条形卡座11，图2展示出了相对的2条，条形卡座11既可以为清水筒4和导流筒3提供相应的卡槽使其固定在空心圆锥体101的外壁上，同时也提供了污泥向下流的间隙，以使污泥形成闭环的运动。

在以上实施例的基础上，本发明第三实施方式提供了如图1所示的全方位竖流式污水处理装置，其中曝气组件包括曝气管5和软管12，软管12的中段穿插在曝气管5内，穿插于曝气管5内的软管12管壁上均匀间隔开设有若干个小孔，曝气管5的两个端口密封扎紧于软管12外壁，曝气管5沿着外筒2和导流筒3之间的环形空腔6呈o型缠绕在空心圆锥体101的外壁上，软管12的两个管口垂直向上延伸至外筒2的顶部筒口并连接着曝气泵7。

导流筒3整体置于外筒2内，外筒2上盖合有环形顶盖13，清水筒4的筒顶穿过环形顶盖13的中心孔，清水筒4的筒顶孔作为水质观察孔14，环形顶盖13的环形盖上开设有两个用于通过软管12两个管口的通孔15。

具体地，曝气管5的直径大于软管12的直径，因此软管12可以穿插在曝气管5内，另外，曝气管5的长度略大于空心圆锥体101的底圆直径，也就是说，曝气管5是在空心圆锥体101的外壁缠绕了一圈，但是并不仅限于此，其仅仅作为本实施例的优选方案；需要特别说明的是，软管12的长度大约是外筒2高度的2倍之多，以图1所示为例，软管2的一端由其中一个通孔15穿过，垂直向下到达导流筒3的筒底，在空心圆锥体101外壁围绕一圈后垂直向上穿过另外一个通孔15，然后软管12的两个管口通过三通连接，三通的第三个管口连接曝气泵7，特别地，软管12在与曝气管5的重叠部分，软管12的管壁上开设的若干个小孔用于释放出曝气泵的压缩空气，压缩气体再由曝气管5释放出，由于该部分有一定的气压，因此曝气管5的两个端口需要扎紧在软管12的外壁上，并且扎紧部分必须密封。

本发明的第四实施方式提供了如图1所示的全方位竖流式污水处理装置，在本实施例中，清水出水管10在外筒2和清水筒4之间的管壁上通过三通连接着加药管16，加药管16垂直向上延伸穿透环形顶盖13，环形顶盖13上开设有与加药管16相通的投药孔17。

由于本发明提供的污水处理装置是用于处理厕所污水的，厕所污水通常含有大量的大肠杆菌和其他菌群，因此必须对以上细菌进行杀菌消毒才可以进一步使用，为此，本实施例增加了加药管16，用于投放杀菌药物。

在以上实施例的基础上，本发明第五实施方式提供了如图1、图2和图3所示的全方位竖流式污水处理装置，为了过滤掉大颗粒的杂质，清水筒4内沿径向安装有一滤网18，滤网18置于导流筒3的正上方。

为了方便安装全方位竖流式污水处理装置，提高其稳定性能，空心圆锥体101的空心腔内设有用于支撑三个同心圆筒和锥形沉降底座1的支撑底座19。

由于曝气管5较轻，在大量水和气泡的推动下，极易上浮，影响曝气效果，为了解决这一问题，本实施例的环形空腔6内还设有用于阻挡曝气管5上浮的水平挡片20，水平挡片20的一端抵接在外筒2内壁，另一端抵接在导流筒3外壁。

本发明第六实施方式提供了一种全方位竖流式污水处理装置的处理方法，包括：

参照图1-图3，将预先经过厌氧处理的污水由污水入口8排入外筒2和导流筒3之间的环形空腔6内，打开曝气组件，曝气组件输送的带压空气在环形空腔6产生大量气泡，气泡搅动预置在环形空腔6内的活性污泥，活性污泥、气泡、污水互相混合，并充分接触形成混合液进入好氧区a进行好氧反应，混合液沿着环形空腔6向上移动直至到达液面，经过充分混合的液体再由导流筒3内壁和清水筒4外壁之间的空腔向下流动进入兼氧区b，混合液沿着外筒2和导流筒3之间的环形空腔6、导流筒3内壁和清水筒4外壁之间的空腔形成闭环移动，同时经过好氧处理的混合液沿着空心圆锥体101和清水筒4之间的空隙进入清水筒4，混合液在清水筒4内的厌氧沉降区c由于不受外界扰动活性污泥会快速沉降，沉降的污泥沿着空心圆锥体101向下流至环形圆盘102内，在气泡的带动下继续参与好氧反应，清水筒4内经过沉淀的水通过滤网18过滤后自动流入清水出水管10，再通过投药孔17投入杀菌药，杀菌药沿着加药管16进入清水出水管10，对清水出水管10内的清水进行杀菌消毒，被杀菌后的清水通过清水出水管10流出，完成污水处理。

需要指出的是，上述污水处理方法中投入的杀菌药是氯片，也可以是其他药剂，具体根据污水或者废水的成分进行针对性的投放。

结合图1，图中标识a的区域（环形空腔6）是好氧区，标识b的区域（导流筒3内壁和清水筒4外壁之间的空腔）是兼氧区，标识c的区域（清水筒4的内腔）为厌氧沉降区，污水先在好氧区a内进行好氧处理，然后进入兼氧区b通过兼氧微生物对污水中的有机物质进行讲解处理，最终进入厌氧沉降区c，在厌氧状态下，污水中的有机物被厌氧细菌分解、代谢、消化，使得污水中的有机物含量大幅减少，污水内的污泥进行沉降，泥水分离。

具体地，在好氧生化处理过程中，好氧微生物必须在大量氧的存在下生长繁殖，并降低废水中的有机物质；而兼氧生化处理过程中，兼氧微生物只需要少量氧即可生长繁殖并对废水中的有机物质进行降解处理，如果水中氧太多，兼氧微生物反而生长不好从而影响它对有机物质的处理效率。将兼氧生化处理和好氧生化处理组合起来，cod浓度较高的废水先进行好氧处理，再进行兼氧生化处理，然后让兼氧池的处理出水作为好氧池的进水，这样的组合处理可以减少生化池的容积，既节省了环保投资又减少了日常的运行费用。

采用本发明提供的全方位竖流式污水处理装置及其处理方法对污水进行处理，处理后的结果如下：

需要说明的是，上述试验中的cod是指化学需氧量；bod是指生化需氧量或生化耗氧量(一般指五日生化需氧量)，表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标；ss是指水中悬浮物的量。

从上表可以看出，污水入口的污水的各项指标都远远超过了排放标准，有的甚至是排放标准的100多倍，例如bod值，而在处理后的清水出口的各项指标都远远低于排放标准，一级污水排放标准中的cod含量是60，而经过本发明的全方位竖流式污水处理装置处理后的cod的含量是44；与此同时，处理后的各项污染物的降解率也达到了60%～97%。由此，本发明的污水处理装置和处理方法去除了cod、bod、消解氨氮、总磷、总氮、降底悬浮物含量使之达到污水处理排放标准。

综上，本发明提供的全方位竖流式污水处理装置及其处理方法，在曝气供氧的同时实现污泥回流并高效稳定的实现泥水分离，无需回流泵和搅拌器等动力设备，整个装置仅有曝气机一个用电和需维修的设备，既节省能耗又减少了系统故障率；同时该污水处理装置布局紧凑，占地面积小，可任意选址，且污水处理效果良好。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。