一种模块化污水处理设备

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种模块化污水处理设备。

背景技术

在众多与农村生活污水处理相关的设备、工艺技术中，日本的净化槽设备技术是发展的比较成熟、先进的一种，也成为国内设备厂家模仿的对象。日本的净化槽设备大致工艺结构皆是以若干隔板将一个容器分割成并列的不同的功能区或段，进行生化处理，达到净化污水的效果。

但是日本净化槽在我国农村生活污水处理的实际运用中，由于其固有的结构形式，存在着以下缺陷：

1)容器内部由隔板分成的各个区段，相互之间容易泄漏、串流、混合，难以制造出高效的厌氧、缺氧环境，降低了生化反应的效果，影响了出水水质；

2)农村农户污水通过管道系统(含化粪池)直接进入处理设备，而净化槽的结构形式决定了污水进多出多，进少出少，不进就不出，水质水量都不稳定，造成处理工况不佳，难以连续、稳定、均匀处理后达标出水；

3)由于设备中污水整体高进低出，依靠的是水体的自然水位高度差。而净化槽设备是整体地埋式的，在地下水位较高的农村村落和地势平整的自然村落，为安装此净化槽类设备寻找到一个适合的排水口是困难的；

4)日本净化槽结构整体复杂，生产组装费时耗力；安装调试运行期间不稳定，一旦堵塞，难以清理。

因此，亟需提供一种设备结构简明、处理效果稳定、清理维护方便的污水处理设备。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种模块化污水处理设备及处理工艺。本发明中所述模块化污水处理设备包括壳体和至少一个罐体模块，所述罐体模块置于壳体中，所述壳体包括进水口和出水口，所述罐体模块包括进水管道和出水管道，所述罐体模块的数量和功能根据污水处理工艺设置；本发明中所述模块化污水处理设备中罐体模块能够通过一体化成型设备和自动化模具制成，可以批量生产，且罐体模块密封性能好，避免了污水渗漏、串流的问题；本发明中所述模块化污水处理设备能够根据污水原水状况的不同按照需要将所述罐体模块进行模块化组合，实现不同的污水处理工艺。

本发明中提供了一种模块化污水处理设备，包括壳体、至少一个开孔和至少一个罐体模块，所述开孔位于壳体上，用于罐体模块的安装，所述罐体模块置于壳体中，所述壳体包括进水口和出水口，所述罐体模块包括进水管道和出水管道，所述罐体模块的数量和功能根据污水处理工艺的实际需要设置。

在一些实施例中，所述壳体的功能可设置成调节或者兼有调节与厌氧功能；所述罐体模块的功能可设置成如下功能中的一种或其任意组合：厌氧、好氧、缺氧、沉淀与过滤。

在一些实施例中，当污水处理工艺设置为厌氧+沉淀工艺时，罐体模块的功能依次设置为厌氧和沉淀；

当污水处理工艺设置为厌氧+沉淀+过滤工艺时，罐体模块的功能依次设置为厌氧、沉淀和过滤；

当污水处理工艺设置为A

当污水处理工艺设置为A

当污水处理工艺设置为AAO工艺时，罐体模块的功能依次设置为厌氧、缺氧、好氧和沉淀；

当污水处理工艺设置为多级串联A

在一些实施例中，所述A

在一些实施例中，所述罐体模块的功能可重复设置。

在一些实施例中，当包含至少两个罐体模块时，罐体模块之间通过过水管道连接。

在一些实施例中，当包含具有好氧功能的罐体模块时，还包括一个气提部件和曝气部件。

在一些实施例中，当包含具有好氧功能的罐体模块时，壳体的出水口经设置高于壳体的进水口。

在一些实施例中，当包含具有好氧功能的罐体模块时，罐体模块的出水管道经设置高于罐体的进水管道。

在一些实施例中，当包含具有沉淀功能的罐体模块和具有厌氧功能的罐体模块时，两者之间设置有回流管道。

在一些实施例中，当包含具有好氧功能的罐体模块和具有缺氧功能的罐体模块时，两者之间设置有回流管道。

在一些实施例中，所述模块化污水处理设备还包括隔渣导流槽或消毒槽中的一个或多个。

在一些实施例中，所述隔渣导流槽设置在壳体内部并与进水口连通，所述消毒槽设置在壳体内部并与出水口连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明中所述罐体模块通过一体化成型设备和自动化模具制成，可以批量生产；罐体模块密封性能好，避免了污水渗漏、串流的问题。并且，本发明中所述模块化污水处理设备壳体在与具有提升进水的好氧罐体模块的配合中自然具备了调节池的功能，其同时具有厌氧的功能，使得污泥停留时间大大延长，这有利于污泥减量化，能够减少清理频次。由于罐体模块采用滚塑一体成型，密封严密，厌氧、缺氧、好氧罐中溶解氧可精准控制，相比普通玻璃钢设备处理效果平均可以提升至少20％以上。

当本发明中所述模块化污水处理设备中包含具有好氧功能的罐体模块时，污水处理过程中好氧罐体模块利用气提连续、均匀稳定进水，从而实现了整个设备处理污水的连续、稳定进行。极大提高设备出水水质的稳定。

当本发明中所述模块化污水处理设备中包含具有好氧功能的罐体模块时，污水处理过程中利用其液位高于厌氧、缺氧罐体模块的液位高度差进行混合液回流，避免了用气提工艺带入溶解氧，好氧回流段回流液溶解氧大幅降低，并将回流液回流至具有缺氧功能的罐体模块中，回流溶解氧降低有利于兼氧菌脱氮，提高出水水质。

本发明中所述模块化污水处理设备能够根据污水污染状况的不同按照需要将所述罐体进行模块化组合，实现不同的污水处理工艺。若污水处理工艺为常规的AAO流程，可见罐体模块的功能设置为厌氧、缺氧、好氧和沉淀，按照厌氧—缺氧—好氧—沉淀的顺序排列；若进水浓度较高，则需增加具有好氧功能的罐体模块的数量，将调节段与厌氧结合，使得处理工艺变成厌氧—缺氧—好氧—好氧—沉淀。经过好氧增强的工艺其相比现有玻璃钢设备处理效果平均可以提升至少30％以上。

现有技术中的污水处理设备一般为进水口高出水口低，这样处理后的污水可以因为高度差自然流出，但是这种设置会受到地形的限制，可能出现设备出水口埋深较大，无法自流排水的情况，从而导致排水、或者地表水的倒灌。而本发明中模块化污水处理设备在具有缺氧功能的罐体模型中采用气提工艺将处理后的污水提升至具有好氧功能的罐体模块，实现了污水的低进高出，壳体进水口和出水口可以按照实际需要反向设计一定的位差，能够防止排水或者地表水的倒灌，不会受到地形限制。此外，污水在处理中采用下进上出或上进下出的流向，可以防止水流在罐体中短流而导致污水不能充分反应，影响出水效果。

本发明中由于罐体模块相对独立，仅仅采用管路在进出口连接，当罐体模块内污泥有积累时，可以将污泥吸出。极端情况下，可以将罐体模块拆开拿出壳体，将污泥清除，填料清洗干净后，将罐体再放回壳体内。保证了极端情况下设备的使用寿命。

附图说明

图1为实施例1和实施例2所述模块化污水处理设备的结构图。

图2为实施例3和实施例4所述工艺中模块化污水处理设备的结构图。

图3为实施例5所述工艺中模块化污水处理设备的结构图。

图4为实施例6所述工艺中模块化污水处理设备的结构图。

图5为实施例6所述工艺流程的污水流向示意图。

图中，1-壳体，2-进水口，3-出水口，4-开孔，5-罐体模块，6-进水管道，7-出水管道，8-过水管道，9-气提部件，10-曝气部件，11-回流管道，12-隔渣导流槽，13-消毒槽。

具体实施方式

下面结合附图1～5以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。以下实施例中所述的“上”、“下”、举例说明的工艺流程等仅仅用于解释本发明的方案，但并不作为本发明的限制。此外本发明中罐体模块的排列形式不做限制。

实施例1：

本发明所述模块化污水处理设备的结构如图1所示，其中包括壳体1和至少一个罐体模块5，所述罐体模块5置于壳体1中，所述壳体1包括进水口2和出水口3，所述罐体模块5包括进水管道6和出水管道7。

本发明中所述壳体1的功能可设置成调节或者兼有调节与厌氧功能；模块化污水处理设备的罐体模块5的数量和功能根据污水处理工艺设置，功能可以设置为厌氧、缺氧、好氧、沉淀与过滤中的一种或任意组合。当污水处理工艺设置为A

本发明所述模块化污水处理设备当包含具有沉淀功能的罐体模块5和具有厌氧功能的罐体模块5时，两者之间设置有回流管道11；当包含具有好氧功能的罐体模块5和具有缺氧功能的罐体模块5时，两者之间设置有回流管道11。

此外，所述模块化污水处理设备在在壳体1内部与进水口2连通处设有隔渣导流槽12，在壳体1内部与出水口3连通处设有消毒槽13；所述模块化污水处理设备还包含包括至少一个开孔4，便于罐体模块的安装。

实施例2：

本实施例中以厌氧+沉淀工艺来说明当模块化污水处理设备包含两个罐体模块时如何进行污水处理，结构如图1所示。下述内容仅用于解释说明而非限制，本实所述模块化污水处理设备中的两个罐体模块可以是其他功能的组合。

本实施例中的罐体模块分别装填不同的填料来调节其功能，将装填有厌氧组合填料且厌氧组合填料上附着生长着厌氧微生物的罐体模块作为厌氧功能的罐体模块，控制厌氧功能的罐体模块的溶氧量在0.2mg/L以下；将装填有过滤填料的罐体模块作为沉淀功能的罐体模块，控制沉淀功能的罐体模块的溶氧量控制在0.2mg/L以下。

本实施例中壳体内部的好氧罐体模块在壳体中提升进水，壳体自然充当了调节池的空间，可以进行水质水量的调节，实现连续进水，减少单独设置调节池的费用；同时兼有部分厌氧功能，厌氧罐体模块可以减少数量直至取消。具体工艺流程如下所示：

污水从进水口中进入壳体中，流经隔渣导流槽，漂浮的大颗粒杂质在隔渣导流槽中被截留，且由于隔渣导流槽9的导流作用使水流不产生短流，有利于均匀布水。污水从隔渣导流槽中流到壳体内的调节池中，经过调节后的污水从进水管道进入具有厌氧功能的罐体模块中，流经填料层，经过填料层的处理进一步的去除有机污染物。然后去除有机污染物的污水通过过水管道进入沉淀功能的罐体模块，污水流经填料实现泥水分离，分离后的水通过出水管道排至出水口，处理后的污水从出水口接人工湿地处理后外排。

采用厌氧+沉淀工艺的出水水质能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)二级标准。具体出水见下表1：

表1.厌氧+沉淀的污水处理效果

实施例3：

本实施例中以A

本实施例中的罐体模块分别装填不同的填料来调节其功能，将装填有厌氧组合填料且厌氧组合填料上附着生长着厌氧微生物的罐体模块作为厌氧功能的罐体模块，控制厌氧功能的罐体模块的溶氧量在0.2mg/L以下；将装填有好氧填料并附着生长好氧微生物的罐体模块作为好氧功能的罐体模块，溶解氧控制在2mg/L左右；将装填有过滤填料的罐体模块作为沉淀功能的罐体模块，控制沉淀功能的罐体模块的溶氧量控制在0.2mg/L以下。

本实施例中壳体内部的好氧罐体模块在壳体中提升进水，壳体自然充当了调节池的空间，可以进行水质水量的调节，实现连续进水，减少单独设置调节池的费用；同时兼有部分厌氧功能，厌氧罐体模块可以减少数量直至取消。具体工艺流程如下所示：

污水从进水口中进入壳体中，流经隔渣导流槽，漂浮的大颗粒杂质在隔渣导流槽中被截留，且由于隔渣导流槽9的导流作用使水流不产生短流，有利于均匀布水。污水从隔渣导流槽中流到壳体内的调节池中，经过调节后的污水从进水管道进入具有厌氧功能的罐体模块中，流经填料层，经过填料层的处理进一步的去除有机污染物。在具有厌氧功能的罐体模块靠近底部的位置设有气提部件，将污水提升到好氧功能的罐体模块上部，污水由上自下进入好氧功能的罐体模块的填料层中，好氧微生物利用放置在好氧功能的罐体模块中的曝气部件产生的氧气将污水中的有机污染物降解为CO

采用厌氧+好氧+沉淀工艺的出水水质部分指标能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B标准。具体出水见下表2：

表2.厌氧+好氧+沉淀的污水处理效果

实施例4：

本实施例中以A

本实施例中的罐体模块分别装填不同的填料来调节其功能，将装填有缺氧填料且缺氧组合填料上附着生长着兼氧微生物的罐体模块作为缺氧功能的罐体模块，控制缺氧功能的罐体模块的溶氧量在0.5mg/L以下；好氧功能的罐体模块和沉淀功能的罐体装填填料与实施例3中相同。

本实施例中壳体内部的好氧罐体模块在壳体中提升进水，壳体自然充当了调节池的空间，可以进行水质水量的调节，实现连续进水，减少单独设置调节池的费用；同时兼有部分厌氧功能，厌氧罐体模块可以减少数量直至取消。具体工艺流程如下所示：

污水从进水口中进入壳体中，流经隔渣导流槽，漂浮的大颗粒杂质在隔渣导流槽中被截留，且由于隔渣导流槽9的导流作用使水流不产生短流，有利于均匀布水。污水从隔渣导流槽中流到壳体内的调节池中，经过调节后的污水从进水管道进入具有缺氧功能的罐体模块中，流经填料层，经过填料层的处理进一步的去除有机污染物。

在具有缺氧功能的罐体模块靠近底部的位置设有气提部件，将污水提升到好氧功能的罐体模块上部，污水由上自下进入好氧功能的罐体模块的填料层中，好氧微生物利用放置在好氧功能的罐体模块中的曝气部件产生的氧气将污水中的有机污染物降解为CO

在好氧功能的罐体模块处理后的污水经过水管道进入沉淀功能的罐体模块中泥水分离，分离出的水通过出水管道流入消毒槽，消毒槽采用滚塑成型设备，底部为密闭结构，里面放氯片消毒，保证消毒反应接触时间不少于30min。消毒槽出水接设备出水口，处理完后的污水稳定达标排放。

采用缺氧+好氧+沉淀工艺的出水水质部分指标能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B标准。具体出水水质见下表3：

表3.缺氧+好氧+沉淀的污水处理效果

实施例5：

本实施例中以厌氧+厌氧+沉淀工艺来说明当模块化组合式污水处理设备包含三个罐体模块时如何进行污水处理，结构如图1所示。下述内容仅用于解释说明而非限制，本实所述模块化组合式污水处理设备中的三个罐体模块可以是其他功能的组合。

本实施例中的罐体模块分别装填不同的填料来调节其功能，将装填有厌氧组合填料且厌氧组合填料上附着生长着厌氧微生物的罐体模块作为厌氧功能的罐体模块，控制厌氧功能的罐体模块的溶氧量在0.2mg/L以下；将装填有填料的罐体模块作为沉淀功能的罐体模块，控制沉淀功能的罐体模块的溶氧量控制在0.2mg/L以下。

本实施例中壳体内部的好氧罐体模块在壳体中提升进水，壳体自然充当了调节池的空间，可以进行水质水量的调节，实现连续进水，减少单独设置调节池的费用；同时兼有部分厌氧功能，厌氧罐体模块可以减少数量直至取消。具体工艺流程如下所示：

污水从进水口中进入壳体中，流经隔渣导流槽，漂浮的大颗粒杂质在隔渣导流槽中被截留，且由于隔渣导流槽9的导流作用使水流不产生短流，有利于均匀布水。污水从隔渣导流槽中流到壳体内的调节池中，经过调节后的污水从进水管道进入具有厌氧功能的两级厌氧罐体模块中，流经填料层，经过填料层的处理进一步的去除有机污染物。经两级厌氧反应后的污水通过过水管道进入沉淀功能的罐体模块，污水流经填料实现泥水分离，分离后的水通过出水管道排至出水口，处理后的污水从出水口接人工湿地处理后外排。

采用厌氧+厌氧+沉淀工艺的出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)二级标准。具体出水水质见下表4：

表4.厌氧+厌氧+沉淀的污水处理效果

实施例6：

本实施例中以AAO工艺为例来说明当模块化污水处理设备包含四个罐体模块时如何进行污水处理，四个罐体模块的功能分别为厌氧、缺氧、好氧和沉淀，结构图和污水流向图如图5所示。下述内容仅用于解释说明而非限制，本实所述模块化污水处理设备中的四个罐体模块可以是其他功能的组合。

本实施例中的罐体模块分别装填不同的填料来调节其功能，厌氧、缺氧、好氧和沉淀功能的罐体模块的装填填料与实施例3和4中相同。

本实施例中壳体内部的好氧罐体模块在壳体中提升进水，壳体自然充当了调节池的空间，可以进行水质水量的调节，实现连续进水，减少单独设置调节池的费用；同时兼有部分厌氧功能，厌氧罐体模块可以减少数量直至取消。壳具体工艺流程如下所示：

污水从进水口中进入壳体中，流经隔渣导流槽，漂浮的大颗粒杂质在隔渣导流槽中被截留，且由于隔渣导流槽9的导流作用使水流不产生短流，有利于均匀布水。污水从隔渣导流槽中流到壳体内的调节池中，经过调节后的污水从进水管道进入具有厌氧功能的罐体模块中，流经填料层，经过填料层的厌氧水解将大分子的有机污染物分解为小分子的有机污染物。处理后的污水经过过水管道流入缺氧功能的罐体模块中，污水流经缺氧填料和兼养微生物进一步去除有机污染物。

在具有缺氧功能的罐体模块靠近底部的位置设有气提部件，将污水提升到好氧功能的罐体模块上部，污水由上自下进入好氧功能的罐体模块的填料层中，好氧微生物利用放置在好氧功能的罐体模块中的曝气部件产生的氧气将污水中的有机污染物降解为CO

在好氧功能的罐体模块处理后的污水经过水管道进入沉淀功能的罐体模块中泥水分离，分离出的污泥通过回流管道进入厌氧功能的罐体模块实现生物除磷的功能，分离出的水通过出水管道流入消毒槽，消毒槽采用滚塑成型设备，底部为密闭结构，里面放氯片消毒，保证消毒反应接触时间不少于30min。消毒槽出水接设备出水口，处理完后的污水稳定达标排放。

采用厌氧+缺氧+好氧+沉淀工艺的出水水质能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B标准。具体出水见下表5：

表5.厌氧+缺氧+好氧+沉淀的污水处理效果

本实施例中还考察了经过好氧增强的工艺和现有玻璃钢设备处理效果，具体处理效果见表6：

表6.好氧增强设备的污水处理效果

从上表中可以看出，经过好氧增强的工艺其相比现有玻璃钢设备处理效果平均可以提升至少30％以上。

实施例7：

本实施例中以多级串联A

本实施例中的罐体模块分别装填不同的填料来调节其功能，缺氧、好氧和沉淀功能的罐体模块的装填填料与实施例4中相同。

本实施例中壳体内部的好氧罐体模块在壳体中提升进水，壳体自然充当了调节池的空间，可以进行水质水量的调节，实现连续进水，减少单独设置调节池的费用；同时兼有部分厌氧功能，厌氧罐体模块可以减少数量直至取消。具体工艺流程如下所示：

污水从进水口中进入壳体中，流经隔渣导流槽，漂浮的大颗粒杂质在隔渣导流槽中被截留，且由于隔渣导流槽9的导流作用使水流不产生短流，有利于均匀布水。污水从隔渣导流槽中流到壳体内的调节池中，经过调节后的污水从进水管道进入缺氧功能的罐体模块中，污水流经缺氧填料和兼养微生物进一步去除有机污染物。

在具有缺氧功能的罐体模块靠近底部的位置设有气提部件，将污水提升到好氧功能的罐体模块上部，污水由上自下进入好氧功能的罐体模块的填料层中，好氧微生物利用放置在好氧功能的罐体模块中的曝气部件产生的氧气将污水中的有机污染物降解为CO

采用多级串联A

表7.多级串联A

实施例8：

本实施例中在实施例2～7所述的模块化污水处理设备中增加了过滤功能的罐体模块，可以使得出水水质进一步提高，满足水质排放要求高的地区的需求，所述过滤功能的罐体模块，利用超滤膜的机械过滤作用，将干净的水通过自吸泵负压抽吸作用提升出去，大颗粒杂质和大部分有机污染物则被截留在罐体中，通过生物处理降解作用去除。

增加过滤功能的罐体模块后不同工艺的污水处理效果如下所示：

厌氧+沉淀+过滤工艺：在实施例2沉淀功能的罐体模块中处理后得到的污水进入过滤功能的罐体模块中，通过强制过滤作用使出水水质进一步提高，实现出水达标排放。

A

A

AAO-过滤工艺：厌氧—缺氧—好氧—过滤工艺，将实施例6中的沉淀功能的罐体模块替换为过滤功能的罐体模块，其他污水处理操作与实施例6中相同，利用强制过滤作用使出水水质进一步提高，实现出水达标排放，用于对氮磷要求较高的地区。

多级串联A

实施例9：

本实施例中考察了本发明所述模块化污水处理设备和现有普通玻璃钢设备在处理效果上的差异，分别考察了CODcr、BOD5、SS、NH

表8.不同设备的污水处理效果

可见，相比普通玻璃钢设备，本发明中所述模块化农村生活污水处理设备对污水的处理效果平均可以提升至少20％以上。

本实施例中还考察了模块化污水处理系统和现有市场普通小型设备在混合液回流溶解氧控制上的差异，考察结果如表2所示：

表9.不同设备的污水处理效果

可见，相比普通玻璃钢设备，本发明中所述模块化农村生活污水处理系统对污水的硝化液回流和污泥回流带入的氧气浓度较少，而常规玻璃钢设备都是采用气提回流，带入较多的溶解氧，不利于保证厌氧和缺氧环境。本发明可以有效控制厌氧溶解氧在0.2mg/L以下，缺氧溶解氧在0.5mg/L以下，保证了厌氧和缺氧的溶解氧环境，进一步的保证了污水的处理效果。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。