专利名称：一种潜流式污水净化装置及其污水净化方法
技术领域：
本发明涉及一种潜流式污水净化装置及其污水净化方法，本方法主要依据仿生学原理在有限空间内模仿“肠道”结构设计水流通道，延长污水在人工净化介质中的滞留时间，从而提高污水净化效果。
背景技术：
居民生活污水是指居民在日常生活中产生的废水，包括厕所粪尿、洗衣洗澡水、厨房等家庭排水等。近年来，城乡生活污水问题突出。许多城市居民生活污水汇入排污管网集中处理，但由于经济、社会发展不平衡，部分城镇以及广大农村地区，没有建设污水管网，居民生活污水排放正处于无序状 态，直排、乱排现象普遍，导致部分河流水质恶化，对水体污染的贡献率正逐年上升，若长期以往，必将严重危害人民群众的身体健康，因此，正日益受到人们的重视。当前，居民生活污染处理方法主要有3种方式:收集到污水处理厂集中处理、经小型污水处理设施处理后排入附近河道或经化粪池简单处理后排入河道。对新技术、新方法的探索也正如火好荼地进行。总体上看，城市集中式污水处理技术先进，方法也比较成熟，但由于城市化规模发展和生活条件改善，污水产生量越来越大，给城市污水处理带来很大压力，因此发展新型、实用的分散式污水处理装备和技术方法仍具有十分重要的现实意义，大有前途，现实中也一定受到欢迎。尤其是对于污水管网不健全的广大农村地区和欠发达的城乡结合部。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种潜流式污水净化装置以及应用该装置进行分散式处理生活污水的方法，可以有效净化城乡居民生活污水，使其达标排放，从而有效减轻城市污水处理压力和保护农村水体环境。本发明提供一种潜流式污水净化装置，所述装置包括一水体深度净化箱、一水体预处理箱，所述水体深度净化箱设有进水口以及净化水排水口，所述水体预处理箱设有污水进水口以及出水口，所述水体深度净化箱的进水口与所述水体预处理箱的出水口连接，所述水体深度净化箱的净化水排水口就是污水净化后的排水口，所述水体预处理箱的污水进水口与污水源相连接，其中:
所述的水体深度净化箱具有若干处理单元，该若干处理单元设置在水体深度净化箱的箱体内，所述处理单元上设有第一水流出入口和第二水流出入口，所述处理单元内设有多个导流板，该多个导流板在所述处理单元内横向排列，从而将处理单元的内部空间横向分隔，每个导流板的上方或者下方留有缺口，且该缺口在多个导流板的上方或者下方间隔设置，从而在导流板内形成一导流通道；
所述的水体预处理箱内部上方设一过滤网篮，所述过滤网篮的底部为过滤网筛，污水经过该过滤网筛后大颗粒得以过滤，过滤后的污水再通过水体预处理箱的出水口进入到水体深度净化箱的进水口，这样有利于防止夹带大颗粒的污水直接进入水体深度净化箱而导致净化通道堵塞；
所述多干处理单元串联连接，即相邻两个处理单元的其中一个处理单元的第二水流出入口与另一个处理单元的第一水流出入口相连，形成水流通路；所述的若干串联处理单元中首端的处理单元的第一水流出入口与所述的水体预处理箱的出水口连接，所述的若干串联处理单元中尾端的处理单元的第二水流出入口与所述水体深度净化箱的净化水排水口相连。所述的处理单元内相对的两侧壁对称设置多个插槽，所述的导流板设置在处理单元内两侧壁上相对的两个插槽内。所述的水体深度净化箱的箱体主要用于固定处理单元，这样不但美观也便于整体移动。所述箱体的底座和盖板上对称地设有多个固定槽，每一个处理单元的两端分别插入底座和盖板上对应位置的固定槽内；所述水体深度净化箱的进水口以及净化水排水口分别设置在所述箱体的盖板上。一种应用上述潜流式污水净化装置进行分散式处理生活污水的方法，所述方法包括:
(一)待处理污水由所述的水体预处理箱的污水进水口进入水体预处理箱中，污水经过水体预处理箱内上方的过滤网篮底部的过滤网筛的过滤,污水中较大的固体颗粒物得以过滤，这样有利于防止夹带较大颗粒的污水直接进入水体深度净化箱而导致净化通道堵塞，过滤后的污水由水体预处理箱的出水口通过所述的水体深度净化箱的进水口进入到所述的水体深度净化箱中；
(二)在水体深度净化箱的处理单元内填充污水净化介质；由水体预处理箱进入水体深度净化箱的污水经过 处理单元内的污水净化介质的净化后，由水体深度净化箱的净化水排水口排出水体深度净化箱外。上述(二)中所述的在水体深度净化箱的处理单元内填充污水净化介质，是指将污水净化介质填充在处理单元的导流通道内。优选颗粒状的净化介质，并且优选直径为2 3mm的颗粒状净化介质。所述的净化介质被放置在具有透水性材料制成的包装袋中。所述的包装袋外设置若干固定圈，用以将包装袋中的净化介质固定，以防净化介质随意滑动。所述包装袋的形状与所述的导流通道形状相匹配，以防止包装袋相比导流通道过大或过小。所述包装袋的内表面呈凹凸不平结构，这样有利于在导流通道内人为营造众多的氧化-还原微环境，提高氮元素的净化效率。本发明提供的利用上述潜流式装置净化生活污水的技术方法，可根据污水特征以及净化处理程度酌情调整水体深度净化箱中处理单元的数量以及净化介质原料配比的，以强化水体净化效果。因此，在先期宜作好污水背景值调查工作，抽样调查处理污水，掌握基本背景值，如污水排放量、污染物特征、排放规律等，为后续工艺参数的确定提供基础资料；然后参考背景值资料，初步确定相关工艺参数，主要包括:流速、装置规模、净化材料配比等，然后按流程组装设备；最后对设备进行调试，并根据实际情况，优化技术方案，提供合适的工艺参数和使用建议。本发明提供的潜流式装置净化生活污水的技术方法，主要依据仿生学原理在有限空间内模仿“肠道”结构设计水流通道，采用特殊导流装置延长污水在人工介质中的滞留时间，从而提高污水净化效果。本技术方法采用了潜流式装置，并在该装置中放置净化介质材料，采用分散式处理生活污水的方法，可以有效净化城乡居民生活污水，使其达标排放，从而有效减轻城市污水处理压力和保护农村水体环境。其次，本技术方法成本低廉，在丧失污水净化功能后只需更换净化介质即可，且废弃后的介质无污染，还可以作为农林业生产的肥料。此外，本发明中所涉及的净化装置占用空间小，且采用处理单元模块化设计方式，安装方便、灵活，可根据污水特征，方便调整技术方案，如可采取增减处理单元等方式调控污水净化效果。与一般技术相比，本发明方法主要解决了以下问题:利用仿生学原理实现在有限空间内延滞污水与介质接触时间；研制出高效、稳定、低成本和无污染的净化介质；由于定期更换净化介质，因此解决长期运营后的堵塞问题。本发明与现有技术相比具有下列优点和效果:
主要特点:净化装置占用空间小，造价低廉，因而更方便实用；受气候影响不大，可常年有效；采取用模块设计方式，可灵活更改处理单元数量，也有利运行后期的设备维护；可以根据污水特征，制定不同的个性化操作方案。此外，通过调试，发现本发明对居民生活污水净化效果非常理想，CODcr, BOD5, SS、NH3-N、TN、TP 指标净化率均稳定通过 85%、95%、95%、85%、90%、95%。
图1是本发明装置实施例结构示意 图2是本发明装置中水体深度净化箱实施例正面结构分解示意 图3是本发明装置中水体深度净化箱实施例背面结构分解示意 图4是本发明装置处理单元实施例内部结构示意 图5是本发明装置中处理单元实施例结构分解示意 图6是本发明装置中水体预处理箱实施例结构分解示意 图7是本发明实施例包装袋内放置净化介质后的结构示意 图8是本发明实施例中包装袋平面展开示意 图9是本发明实施例处理单元中放置净化介质后的结构分解示意图。附图标记说明
1-水体深度净化箱，11-进水口，12-净化水排水口，13-箱体，131-底座，132-盖板，133-固定槽，14-处理单元，141-第一水流出入口，142-第二水流出入口，143-导流板，144-插槽，145-缺口，146-净化介质，147-包装袋，148-固定圈，149-导流通道，150-包装袋内表面凹凸结构；
2-水体预处理箱，21-污水进水口，22-出水口，23-上盖板，24-过滤网篮，241-过滤网
筛；
31-管道连接件。
具体实施例方式为使贵审查员及公众能进一步了解本发明的特征及其有益效果，特以实施例对本发明的具体实施方式
详细描述如下:
请参见图1所示，本实施例装置包括一水体深度净化箱1、一水体预处理箱2，水体深度净化箱I设有进水口 11以及净化水排水口 12，水体预处理箱2设有污水进水口 21以及出水口 22，水体深度净化箱I的进水口 11与水体预处理箱2的出水口 22通过管道连接件31连接，水体深度净化箱I的净化水排水口 12就是污水经净化后的排水口，水体预处理箱2的污水进水口 21与污水源相连接。其中水体深度净化箱I的结构如图2、图3所示，水体深度净化箱I具有若干处理单元14，该若干处理单元14设置在水体深度净化箱I的箱体13内，处理单元14上设置第一水流出入口 141和第二水流出入口 142。每个处理单元14内设有多个导流板143，该多个导流板143在处理单元14内横向均匀排列，从而将处理单元14的内部空间横向均匀地分隔，每个导流板143的上方或者下方留有缺口 145，且该缺口 145在多个导流板143的上方或者下方间隔设置，从而在导流板143之间形成一导流通道149。处理单元14的结构如图4、图5所示，其中图4是处理单元14中未设置导流板143且未填充净化介质146时的示意，图5则是处理单元14中设置导流板143但未填充净化介质146时示意。处理单元14内相对的两侧壁对称设置多个插槽144，导流板143设置在处理单元14内两侧壁上相对的两个插槽144内。由图5可以看出，处理单元14内设置的多个导流板143在处理单元14内横向且依次交替地高低错开排列，即多个导流板143以一个顶住处理单元14上顶部安装、一个抵住处理单元下底部安装的方式间隔地排列在处理单元14内，顶住处理单元14上顶部安装的导流板143在处理单元14底部留出了缺口 145，抵住处理单元14下底部安装的导流板143则在处理单元14的顶部留出了缺口 145，从而使导流板143上方或下方的多个缺口 145形成了一水流的导流通道149，使水流沿着预定的方向流动，目的是增加水流路径。水体深度净化箱I的 箱体13主要用于固定处理单元14，这样不但美观也便于整体移动。箱体13的底座131和盖板132上对称地设有多个固定槽133，每一个处理单元14的两端分别插入底座131和盖板132上对应位置的固定槽133内。水体深度净化箱I的进水口 11以及净化水排水口 12分别设置在箱体13的盖板132上。实际应用时一般将若干处理单元14并列放置且各处理单元14之间串联使用，即相邻两个处理单元14其中一个处理单元14的第二水流出入口 142与另一个处理单元14的第一水流出入口 141相连，形成水流通路；若干串联处理单元14中首端的处理单元14的第一水流出入口 141与水体预处理箱2的出水口 22连接，若干串联处理单元14中尾端的处理单元14的第二水流出入口 142与水体深度净化箱I的净化水排水口 12相连，并通过管道排放至水体深度净化箱I外部。图6所示是水体预处理箱2结构示意，水体预处理箱2的污水进水口 21设置在水体预处理箱2的上盖板23上。水体预处理箱2内部上方设一过滤网篮24，该过滤网篮24的底部具有一过滤网筛241，污水经过该过滤网筛241后较大的固体颗粒物得以过滤，过滤后的污水再通过水体预处理箱2的出水口 22进入到水体深度净化箱I的进水口 11，这样有利于防止夹带大颗粒的污水直接进入水体深度净化箱I而导致净化通道堵塞。为了方便调控，通常在本装置中水体深度净化箱I与水体预处理箱2之间、污水源与水体预处理箱2之间、水体深度净化箱I中水流排放至外界以及水体深度净化箱I中各处理单元14之间的连接管中设置水流控制开关。将上述潜流式人工湿地装置应用于生活污水的处理，可以实现生活污水的分散式处理，其方法包括:
(一)将待处理污水由水体预处理箱2的污水进水口21进入水体预处理箱2中，污水先经过水体预处理箱2内上方的过滤网蓝24底部的过滤网筛241的过滤，污水中较大的固体颗粒物得以过滤而留在过滤网蓝24内，这样有利于防止夹带大颗粒的污水直接进入水体深度净化箱I而导致净化通道堵塞，过滤后的污水由水体预处理箱2的出水口 22通过水体深度净化箱I的进水口 11进入到水体深度净化箱I中。通常来说，为了使水流能够顺利由水体预处理箱2流向水体深度净化箱I，水体预处理箱2可设计得比水体深度净化箱I高，即通过水位压力差驱动水体流动；
(二)在水体深度净化箱I的处理单元14内由导流板143的分隔设置而形成的导流通道149内填充污水净化介质146，由水体预处理箱2进入水体深度净化箱I的污水经过处理单元14内的污水净化介质146的净化后，由水体深度净化箱I的净化水排水口 12排出水体深度净化箱I夕卜。采用包含40 80重量％的生物黑炭、O 20重量％的水合氧化铁、O 20重量％的凹凸棒粘土以及O 20重量％的水泥的混合物料制成的颗粒状污水净化剂作为净化介质146,并且优选将该混合物料制成直径为2 3mm的颗粒状。净化介质146颗粒的大小，对污水处理会有影响。净化介质14 6颗粒太大，导致水流速太快，净化效果不理想；净化介质146颗粒太细，又会使水流过慢，影响单位时间内处理污水的量。为提高净化效果，根据处理污水对象的不同，上述净化剂中还可酌情添加少量辅剂，如石膏(主要成分为CaS04)、聚丙烯酰胺等。净化介质146还可以采用由活性炭、硅藻土、陶粒、砂砾等物料的混合物，并优选将其制成颗粒状的混合物料。通常可采取将污水净化介质146放置在具有透水性的材料如透水网纱，或者做纱窗的尼龙纱等制成的细长包装袋147中。该包装袋147的形状与导流通道149形状相适应，即包装袋147的形状与导流通道149的形状相匹配。包装袋147的尺寸可根据导流通道149确定，以防止安装袋相比导流通道过大或过小。待净化介质146填入包装袋147后，在包装袋147外设置若干固定圈148，将包装袋147中的净化介质146固定，以防净化介质146在包装袋147内随意滑动，如图7所示。然后将该装有净化介质146的包装袋147置入处理单元14中，如图8所示。用作包装袋147的材料的内表面以凹凸不平或有不规则的凹凸体结构为佳，如有些纺织材料就具有一面光滑而另一面则比较毛糙或者绒毛状甚至具有微小突起的特征，只需将这种材料不光滑的一面朝内缝制作为包装袋147的内表面就可以了。又比如，在包装袋147内表面衬以人工草坪材料等也可形成凹凸不平结构，图8所示是包装袋147平面展开图，其中内表面凹凸结构如150，这种结构可以增加包装袋147的内表面积和微域环境的多样性，有利于在导流通道内人为营造众多的氧化-还原微环境，提高氮元素的净化效率。
为确保污水净化效果，净化介质146在使用一段时间后，由于介质吸附能力下降，因而需要更换。(三)分别在水体深度净化箱I的进水口11、净化水排水口 12和水体预处理箱2的污水进水口 21、出水口 22设置水流调节开关，通常可按流量大小设置4 5档，选择相应档次调控水流在净化介质146中的滞留时间。以下以本发明的实际应用例子进一步说明本发明所产生的积极效果:
应用例1:
1.收集一家庭餐橱生活污水和洗衣下水混和物2m3，主要污染物含量为:C0Dcr、BOD5,SS、NH3-N、TN、TP 分别为 59.28 mg/L、25.17 mg/L、7.4 mg/L、2.03 mg/L、12.45 mg/L、0.98mg/L02.准备一本发明提供的潜流式污水净化装置，内置净化介质146组成为:70重量％的生物黑炭、10重量％的水合氧化铁、10重量％的凹凸棒粘土、10重量％的水泥以及少量聚丙烯酰胺的混合物料·，将其制成颗粒状。将上述备用的生活污水由水体预处理箱2的进水口 21进入水体预处理箱2中，在水体深度净化箱I的排水口 12处放置一塑料桶作接水备用。24h后在排水口 12取水样1000ml，并测定相应指标值，CODcr、B0D5、SS、NH3-N、TN、TP 分别为 7.02 mg/L、0.46 mg/L、0.06 mg/L、0.28 mg/LU.05 mg/L、0.02 mg/L。经计算，CODcr、BOD5, SS、NH3-N、TN、TP 的去除率分别为:88.17%、98.19%,99.58%,86.23%,91.56%、99.25%。应用例2
1.收集一家庭餐橱生活污水和洗衣下水混和物2m3，主要污染物含量为:C0Dcr、BOD5,SS、NH3-N、TN、TP分别为 42.23 mg/L、17.74 mg/L,6.5 mg/LU.87 mg/L、9.8mg/L、0.86 mg/
L02.准备一本发明提供的潜流式污水净化装置，内置净化介质146组成为:75重量％的生物黑炭、5重量％的水合氧化铁、10重量％的凹凸棒粘土以及10重量％的水泥的混合物料，将其制成颗粒状。将上述备用的生活污水由本发明提供的潜流式污水净化装置的水体预处理箱2的进水口 21进入水体预处理箱2中，在水体深度净化箱I的排水口 12处放置一塑料桶作接水备用。24h后在出水口取水样1000ml，并测定相应指标值，CODcr、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP 分别为 4.15 mg/L,0.18 mg/L,0.04 mg/L,0.22 mg/L,0.64 mg/L、0.01mg/L。经计算，CODcr、B0D5、SS、NH3-N、TN、TP 的去除率分别为:90.17%、99.01%,99.36%、88.12%、93.44%,99.32%。
权利要求
1.一种潜流式污水净化装置，所述装置包括一水体深度净化箱(I)、一水体预处理箱(2),所述水体深度净化箱(I)设有进水口( 11)以及净化水排水口( 12 )，所述水体预处理箱(2 )设有污水进水口(21)以及出水口(22)，所述水体深度净化箱(I)的进水口( 11)与所述水体预处理箱(2 )的出水口( 22 )连接，所述水体深度净化箱(I)的净化水排水口( 12 )就是污水净化后的排水口，所述水体预处理箱(2)的污水进水口(21)与污水源相连接，其中: 所述的水体深度净化箱(I)具有若干处理单元(14)，该若干处理单元(14)设置在水体深度净化箱(I)的箱体(13)内，所述处理单元(14)上设有第一水流出入口( 141)和第二水流出入口(142)，所述处理单元(14)内设有多个导流板(143)，该多个导流板(143)在所述处理单元(14)内横向排列，从而将处理单元(14)的内部空间横向分隔，每个导流板(143)的上方或者下方留有缺口(145)，且该缺口(145)在多个导流板(143)的上方或者下方间隔设置，从而在导流板(143)内形成一导流通道(149)； 所述的水体预处理箱(2)内部上方设一过滤网篮(24)，所述过滤网篮(24)的底部为过滤网筛(241)； 所述多干处理单元(14)串联连接，即相邻两个处理单元(14)的其中一个处理单元(14)的第二水流出入口( 142)与另一个处理单元(14)的第一水流出入口( 141)相连，形成水流通路；所述的若干串联处理单元(14)中首端的处理单元(14)的第一水流出入口( 141)与所述的水体预处理箱(2)的出水口(22)连接，所述的若干串联处理单元(14)中尾端的处理单元(14)的第二水流出入口(142)与所述水体深度净化箱(I)的净化水排水口(12)相连。
2.根据权利要求1所述的潜流式污水净化装置，其特征在于:所述的处理单元(14)内相对的两侧壁对称设置多个插槽(144)，所述的导流板(143)设置在处理单元(14)内两侧壁上相对的两个插槽(1 44)内。
3.根据权利要求1所述的潜流式污水净化装置，其特征在于:所述的水体深度净化箱(I)的箱体(13)的底座(131)和盖板(132)上对称地设有多个固定槽(133)，每一个处理单元(14)的两端分别插入所述底座(131)和盖板(132)上对应位置的固定槽(133)内；所述水体深度净化箱(I)的进水口(11)以及净化水排水口(12)分别设置在所述箱体(13)的盖板(132)上。
4.一种应用权利要求1所述潜流式污水净化装置进行分散式处理生活污水的方法，其特征在于:所述方法包括: (一)待处理污水由所述的水体预处理箱(2)的污水进水口(21)进入水体预处理箱(2)中，污水经过水体预处理箱(2)内上方的过滤网篮(24)底部的过滤网筛(241)的过滤，过滤后的污水由水体预处理箱(2 )的出水口( 22 )通过所述的水体深度净化箱(I)的进水口( 11)进入到所述的水体深度净化箱(I)中； (二)在水体深度净化箱(I)的处理单元(14)内填充污水净化介质(146);由水体预处理箱(2)进入水体深度净化箱(I)的污水经过处理单元(14)内的污水净化介质(146)的净化后，由水体深度净化箱(I)的净化水排水口( 12 )排出水体深度净化箱(I)外。
5.根据权利要求4所述的潜流式污水净化装置进行分散式处理生活污水的方法，其特征在于:上述(二)中所述的在水体深度净化箱(I)的处理单元(14)内填充污水净化介质(146)，是指将污水净化介质(146)填充在处理单元(14)的导流通道(149)内。
6.根据权利要求4所述的潜流式污水净化装置进行分散式处理生活污水的方法，其特征在于:所述的净化介质(146)为颗粒状。
7.根据权利要求4所述的潜流式污水净化装置进行分散式处理生活污水的方法，其特征在于:所述的净化介质(146)为直径2 3mm的颗粒状。
8.根据权利要求4所述的潜流式污水净化装置进行分散式处理生活污水的方法，其特征在于:所述的净化介质(146)被放置在具有透水性材料制成的包装袋(147)中。
9.根据权利要求8所述的潜流式污水净化装置进行分散式处理生活污水的方法，其特征在于:所述的包装袋(147)外设置若干固定圈(148)。
10.根据权利要求8所述的潜流式污水净化装置进行分散式处理生活污水的方法，其特征在于:所述包装袋(147)的形状与所述的导流通道(149)形状相匹配。
11.根据权利要求8所述的潜流式污水净化装置进行分散式处理生活污水的方法，其特征在于:所述的包装袋(147)的内表面呈凹凸不平结构。
全文摘要
本发明提供一种潜流式污水净化装置及其污水净化方法，该装置包括水体深度净化箱、水体预处理箱，水体深度净化箱的进水口与水体预处理箱的出水口连接，水体预处理箱与污水源相连接，水体深度净化箱具有设有导流板的若干处理单元，处理单元内由该导流板分隔形成导流通道；水体预处理箱内部上方设有底部为过滤网筛的过滤网篮。所述方法包括待处理污水由水体预处理箱进入水体预处理箱中，过滤后的污水进入水体深度净化箱；在水体深度净化箱内填充污水净化介质；水体深度净化箱的污水经污水净化介质净化后，排出水体深度净化箱外。本发明净化装置占用空间小，造价低廉，且受气候影响不大，可常年有效；采用分散式处理生活污水的方法，可以有效净化城乡居民生活污水。
文档编号C02F9/04GK103145270SQ20131009679
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月25日 优先权日2013年3月25日
发明者刘金根, 宋青, 徐芹, 王建中 申请人:苏州绿世界园林发展有限公司