公布日：2023.09.29
申请日：2023.07.17
分类号：C02F3/30(2023.01)I;C02F1/48(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种筒式活性污泥生化系统，包括筒式生化单元、进料单元和控制执行单元。通过筒式生化单元的设计，相比于现有设计，能够以预制件形式生产、建设、使用，精简了时间成本，通过磁球体与网眼球壳在厌氧反应盘管内盘桓移动，能够实现对于金属离子的脱除效果，丰富了处理手段；通过第二通道外壳与通道芯体即可在生化筒旋转时，利用污水的重力自行从缺氧反应室流动至好氧反应室内部，从而降低了能耗，进一步，同理，在生化筒旋转至合适的角度时，通过第一通道外壳与通道滤网，即可使得好氧反应室内部反应完毕的部分溶液回流至缺氧反应室内，以使得缺氧反应室内具备最基本的溶解氧，结构简单使用便捷。
权利要求书
1.一种筒式活性污泥生化系统，包括筒式生化单元（1）、进料单元（2）和控制执行单元（3），其特征在于：所述筒式生化单元（1）包括厌氧生化单元（11）和缺氧好氧生化单元（12），所述缺氧好氧生化单元（12）包括生化筒（1201），所述厌氧生化单元（11）包括设置在生化筒（1201）外部的厌氧反应盘管（1101），所述厌氧反应盘管（1101）以S形弯绕形态盘绕在生化筒（1201）的外部中间，所述厌氧反应盘管（1101）的一端安装有第一球阀（1102），所述第一球阀（1102）的一端安装有对接管（1103），所述第一球阀（1102）的侧面位于其阀芯处连通并安装有第一支管（1104），所述第一球阀（1102）的另一端安装有第二球阀（1105），所述第二球阀（1105）的一端安装有弯管（1106），所述弯管（1106）的一端自生化筒（1201）的顶部与生化筒（1201）的内部连通，所述第二球阀（1105）的侧面位于其阀芯处连通并安装有第二支管（1107）；所述筒式生化单元（1）还包括一对第一承托轮架（1108）和一对第二承托轮架（1110），所述第一承托轮架（1108）分别设置在生化筒（1201）一端底部的两侧且所述第一承托轮架（1108）的轮面对应配合在生化筒（1201）的外部，所述第二承托轮架（1110）分别设置在生化筒（1201）另一端底部的两侧且所述第二承托轮架（1110）的轮面对应配合在生化筒（1201）的外部，所述第二承托轮架（1110）的底部中间均安装有第一液压缸（1111），所述第二承托轮架（1110）的下方两侧均滑动连接有支架（1109）；所述筒式生化单元（1）还包括设置在生化筒（1201）下方的直线轨道（1112），所述直线轨道（1112）的外部滑动连接有移动基座（1114），所述直线轨道（1112）的中间转动连接有螺杆（1113），所述螺杆（1113）的外部螺纹连接在移动基座（1114）的中部，所述移动基座（1114）的顶部滑动连接有第一滑块（1115），所述移动基座（1114）的顶部两侧均安装有导向杆（1116），所述导向杆（1116）的外部对应滑动连接在第一滑块（1115）的内部两侧，所述导向杆（1116）的外部一端均套有弹簧，所述第一滑块（1115）的顶部均安装有磁体（1117），所述直线轨道（1112）的一侧安装有偏移杆（1118）且所述偏移杆（1118）相对于弹簧处于第一滑块（1115）的另一侧；所述筒式生化单元（1）还包括设置于厌氧反应盘管（1101）内部的磁球体（1119），所述磁球体（1119）的外部两侧均安装有网眼球壳（1120），所述网眼球壳（1120）之间能够合拢成球壳状，所述磁球体（1119）与磁体（1117）之间的磁极相异；所述缺氧好氧生化单元（12）还包括安装在生化筒（1201）内部中间的Z字隔板（1202），所述生化筒（1201）被Z字隔板（1202）分割成上下两个内腔室，其中，上侧内腔室被设置为缺氧反应室，下侧内腔室被设置为好氧反应室，所述Z字隔板（1202）面向好氧反应室的一侧设置有多个曝气孔（1203），所述Z字隔板（1202）的内部中间设置有与曝气孔（1203）相连通的空腔，所述Z字隔板（1202）的较低处一侧安装有第一通道外壳（1204），所述第一通道外壳（1204）的内部转动连接有通道滤网（1205），所述Z字隔板（1202）的较高处一侧安装有第二通道外壳（1206），所述第二通道外壳（1206）的内部转动连接有通道芯体（1207）；所述缺氧好氧生化单元（12）还包括安装在直线轨道（1112）底部的工作台（1208），所述第一承托轮架（1108）的底部对应安装在工作台（1208）的顶部一侧，所述支架（1109）的底部对应安装在工作台（1208）的顶部另一侧，所述第一液压缸（1111）的底部对应安装在工作台（1208）的顶部并位于相邻所述支架（1109）之间；所述缺氧好氧生化单元（12）还包括安装在缺氧好氧生化单元（12）顶部一侧的悬臂（1209），所述悬臂（1209）的底部一侧滑动连接有第二滑块（1210），所述第二滑块（1210）的一侧安装有第二液压缸（1212），所述第二液压缸（1212）的一端安装在悬臂（1209）的内部上方，所述第二滑块（1210）的底部安装有对接头（1211），所述对接头（1211）的一端与所述对接管（1103）的端口内部相适配，所述对接头（1211）的另一端安装有波纹伸缩管（1213），所述波纹伸缩管（1213）的一端贯穿悬臂（1209）的中部并安装有三通管（1214），所述三通管（1214）安装在工作台（1208）的一侧上方。
2.根据权利要求1所述的一种筒式活性污泥生化系统，其特征在于：所述控制执行单元（3）包括减速电机（301），所述减速电机（301）安装在工作台（1208）的顶部一侧，所述减速电机（301）的输出端与一侧所述第一承托轮架（1108）的轮轴连接。
3.根据权利要求2所述的一种筒式活性污泥生化系统，其特征在于：所述控制执行单元（3）还包括第一电机（302），所述第一电机（302）安装在工作台（1208）的顶部一侧中间，所述第一电机（302）的输出端与螺杆（1113）的一端连接。
4.根据权利要求3所述的一种筒式活性污泥生化系统，其特征在于：所述控制执行单元（3）还包括第二电机（304）和第三电机（305），所述第二电机（304）的输出端与通道芯体（1207）的一端中间连接，所述第三电机（305）的输出端与通道滤网（1205）的一端中间连接。
5.根据权利要求4所述的一种筒式活性污泥生化系统，其特征在于：所述控制执行单元（3）还包括旋转角度传感器（303）、气泵（306）和排料阀（307），所述旋转角度传感器（303）安装在生化筒（1201）的一端中间，所述气泵（306）安装在生化筒（1201）的另一端中间，所述气泵（306）的出口与Z字隔板（1202）的空腔相连通，所述排料阀（307）安装在生化筒（1201）的另一端底部并与好氧反应室相连通。
6.根据权利要求5所述的一种筒式活性污泥生化系统，其特征在于：所述控制执行单元（3）还包括第一通气阀（308）和第二通气阀（309），所述第一通气阀（308）安装在生化筒（1201）一端侧面的中间并与好氧反应室相连通，所述第二通气阀（309）安装在生化筒（1201）一端顶部的中间。
7.根据权利要求6所述的一种筒式活性污泥生化系统，其特征在于：所述控制执行单元（3）还包括液压站（311），所述液压站（311）安装在工作台（1208）的一侧内部，所述液压站（311）分别与第一液压缸（1111）和第二液压缸（1212）相连。
8.根据权利要求1所述的一种筒式活性污泥生化系统，其特征在于：所述控制执行单元（3）包括污泥回流泵（312）、污泥提取泵（313）、第一污水提取泵（314）和第二污水提取泵（315），所述进料单元（2）包括污水过滤单元（21），污水混合单元（22）和活性污泥回流单元（23），所述污水过滤单元（21）包括过滤筒（2101），所述污水混合单元（22）包括混合筒（2201），所述过滤筒（2101）与混合筒（2201）之间通过第二污水提取泵（315）相连，所述混合筒（2201）与三通管（1214）的一侧管口之间通过第一污水提取泵（314）相连，所述活性污泥回流单元（23）包括活性污泥存储养护筒（2301）和二沉池（2302），所述活性污泥存储养护筒（2301）与三通管（1214）的另一侧管口之间通过污泥提取泵（313）相连，所述活性污泥存储养护筒（2301）与二沉池（2302）之间通过污泥回流泵（312）相连，所述二沉池（2302）与排料阀（307）之间相连。
9.根据权利要求8所述的一种筒式活性污泥生化系统，其特征在于：所述控制执行单元（3）还包括安装在工作台（1208）侧面的控制面板（310），所述控制面板（310）与第一球阀（1102）、第二球阀（1105）、减速电机（301）、第一电机（302）、旋转角度传感器（303）、第二电机（304）、第三电机（305）、气泵（306）、排料阀（307）、第一通气阀（308）、第二通气阀（309）、液压站（311）、污泥回流泵（312）、污泥提取泵（313）、第一污水提取泵（314）和第二污水提取泵（315）电连接。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种筒式活性污泥生化系统的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、通过控制面板（310）控制第二液压缸（1212）伸长，将对接头（1211）顶入对接管（1103）内，控制第二球阀（1105）的阀芯旋转，使得厌氧反应盘管（1101）的内部通过第二支管（1107）与外界连通，进而污水经过滤筒（2101）及混合筒（2201）处理后被第一污水提取泵（314）通过三通管（1214）向厌氧反应盘管（1101）中注入，同时活性污泥存储养护筒（2301）中的活性污泥经污泥提取泵（313）提取，自三通管（1214）向厌氧反应盘管（1101）中注入，且在三通管（1214）中被污水流冲散以与污水混合，充满厌氧反应盘管（1101）后，关闭第一球阀（1102），并收回对接头（1211）；步骤二、通过控制面板（310）控制减速电机（301）工作，进而通过第一承托轮架（1108）驱使生化筒（1201）旋转，直至厌氧反应盘管（1101）内部的磁球体（1119）与磁体（1117）磁力耦合，进而控制第一电机（302）工作，使得磁体（1117）横向移动，在移动时带动网眼球壳（1120）在厌氧反应盘管（1101）的内部移动，当移动至厌氧反应盘管（1101）的弯曲处时，在偏移杆（1118）的限制下，磁体（1117）将会纵向移动，从而便于在厌氧反应盘管（1101）内部的弯曲处移动，如此通过旋转生化筒（1201）并同步驱使磁体（1117）移动，使得网眼球壳（1120）在厌氧反应盘管（1101）的内部搅动污水与活性污泥的混合物，从而实现混合均匀的目的；步骤三、待厌氧反应盘管（1101）内部的厌氧生化反应结束后，控制第二球阀（1105）使得厌氧反应盘管（1101）与缺氧反应室连通，再次通过控制面板（310）控制第二液压缸（1212）伸长，将对接头（1211）顶入对接管（1103）内，进而新一批次待处理的污水被第一污水提取泵（314）通过三通管（1214）向厌氧反应盘管（1101）中注入，同时活性污泥存储养护筒（2301）中的活性污泥经污泥提取泵（313）提取向厌氧反应盘管（1101）中注入，注入的同时将同步将厌氧反应盘管（1101）内部的反应完毕的混合液挤压至缺氧反应室内，待新一批次的污水充满厌氧反应盘管（1101）后，先后关闭第二球阀（1105）、第一球阀（1102），并收回对接头（1211）；步骤四、流入缺氧反应室的污水将会自行进行缺氧生化反应；步骤五、在缺氧生化反应结束后，通过打开通道芯体（1207）并倾斜生化筒（1201），使得缺氧生化反应结束后的污水自行流入好氧反应室内，而后关闭通道芯体（1207），通过气泵（306）及曝气孔（1203）向污水中注入氧气，以提高溶解氧含量，进而进行好氧生化反应；步骤六、好氧生化反应结束后，打开通道滤网（1205），部分好氧生化反应结束后的溶液将回流至缺氧反应室内，以为下一批次的污水缺氧反应提供必备的溶解氧，而后关闭通道滤网（1205），将好氧反应室内的混合液通过排料阀（307）排入二沉池（2302）中，沉淀后排出上清液也即活性污泥生化处理完毕的水资源，通过污泥回流泵（312）向活性污泥存储养护筒（2301）中回收部分活性污泥；步骤七、重复上述步骤内容，进行新一批次的污水活性污泥生化处理。
发明内容
为了解决现有AAO污水处理系统中，工程建设时间长，曝气装置长久使用易导致堵塞，以及处理手段较为单一，不能很好的提升AAO污水处理技术的效率的问题，本发明提供一种筒式活性污泥生化系统及使用方法，以解决上述的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种筒式活性污泥生化系统，包括筒式生化单元、进料单元和控制执行单元，所述筒式生化单元包括厌氧生化单元和缺氧好氧生化单元，所述缺氧好氧生化单元包括生化筒，所述厌氧生化单元包括设置在生化筒外部的厌氧反应盘管，所述厌氧反应盘管以S形弯绕形态盘绕在生化筒的外部中间，所述厌氧反应盘管的一端安装有第一球阀，所述第一球阀的一端安装有对接管，所述第一球阀的侧面位于其阀芯处连通并安装有第一支管，所述第一球阀的另一端安装有第二球阀，所述第二球阀的一端安装有弯管，所述弯管的一端自生化筒的顶部与生化筒的内部连通，所述第二球阀的侧面位于其阀芯处连通并安装有第二支管；
所述筒式生化单元还包括一对第一承托轮架和一对第二承托轮架，所述第一承托轮架分别设置在生化筒一端底部的两侧且所述第一承托轮架的轮面对应配合在生化筒的外部，所述第二承托轮架分别设置在生化筒另一端底部的两侧且所述第二承托轮架的轮面对应配合在生化筒的外部，所述第二承托轮架的底部中间均安装有第一液压缸，所述第二承托轮架的下方两侧均滑动连接有支架；
所述筒式生化单元还包括设置在生化筒下方的直线轨道，所述直线轨道的外部滑动连接有移动基座，所述直线轨道的中间转动连接有螺杆，所述螺杆的外部螺纹连接在移动基座的中部，所述移动基座的顶部滑动连接有第一滑块，所述移动基座的顶部两侧均安装有导向杆，所述导向杆的外部对应滑动连接在第一滑块的内部两侧，所述导向杆的外部一端均套有弹簧，所述第一滑块的顶部均安装有磁体，所述直线轨道的一侧安装有偏移杆且所述偏移杆相对于弹簧处于第一滑块的另一侧；
所述筒式生化单元还包括设置于厌氧反应盘管内部的磁球体，所述磁球体的外部两侧均安装有网眼球壳，所述网眼球壳之间能够合拢成球壳状，所述磁球体与磁体之间的磁极相异；
所述缺氧好氧生化单元还包括安装在生化筒内部中间的Z字隔板，所述生化筒被Z字隔板分割成上下两个内腔室，其中，上侧内腔室被设置为缺氧反应室，下侧内腔室被设置为好氧反应室，所述Z字隔板面向好氧反应室的一侧设置有多个曝气孔，所述Z字隔板的内部中间设置有与曝气孔相连通的空腔，所述Z字隔板的较低处一侧安装有第一通道外壳，所述第一通道外壳的内部转动连接有通道滤网，所述Z字隔板的较高处一侧安装有第二通道外壳，所述第二通道外壳的内部转动连接有通道芯体；
所述缺氧好氧生化单元还包括安装在直线轨道底部的工作台，所述第一承托轮架的底部对应安装在工作台的顶部一侧，所述支架的底部对应安装在工作台的顶部另一侧，所述第一液压缸的底部对应安装在工作台的顶部并位于相邻所述支架之间；
所述缺氧好氧生化单元还包括安装在缺氧好氧生化单元顶部一侧的悬臂，所述悬臂的底部一侧滑动连接有第二滑块，所述第二滑块的一侧安装有第二液压缸，所述第二液压缸的一端安装在悬臂的内部上方，所述第二滑块的底部安装有对接头，所述对接头的一端与所述对接管的端口内部相适配，所述对接头的另一端安装有波纹伸缩管，所述波纹伸缩管的一端贯穿悬臂的中部并安装有三通管，所述三通管安装在工作台的一侧上方。
作为本发明优选的方案，所述控制执行单元包括减速电机，所述减速电机安装在工作台的顶部一侧，所述减速电机的输出端与一侧所述第一承托轮架的轮轴连接。
作为本发明优选的方案，所述控制执行单元还包括第一电机，所述第一电机安装在工作台的顶部一侧中间，所述第一电机的输出端与螺杆的一端连接。
作为本发明优选的方案，所述控制执行单元还包括第二电机和第三电机，所述第二电机的输出端与通道芯体的一端中间连接，所述第三电机的输出端与通道滤网的一端中间连接。
作为本发明优选的方案，所述控制执行单元还包括旋转角度传感器、气泵和排料阀，所述旋转角度传感器安装在生化筒的一端中间，所述气泵安装在生化筒的另一端中间，所述气泵的出口与Z字隔板的空腔相连通，所述排料阀安装在生化筒的另一端底部并与好氧反应室相连通。
作为本发明优选的方案，所述控制执行单元还包括第一通气阀和第二通气阀，所述第一通气阀安装在生化筒一端侧面的中间并与好氧反应室相连通，所述第二通气阀安装在生化筒一端顶部的中间。
作为本发明优选的方案，所述控制执行单元还包括液压站，所述液压站安装在工作台的一侧内部，所述液压站分别与第一液压缸和第二液压缸相连。
作为本发明优选的方案，所述控制执行单元包括污泥回流泵、污泥提取泵、第一污水提取泵和第二污水提取泵，所述进料单元包括污水过滤单元，污水混合单元和活性污泥回流单元，所述污水过滤单元包括过滤筒，所述污水混合单元包括混合筒，所述过滤筒与混合筒之间通过第二污水提取泵相连，所述混合筒与三通管的一侧管口之间通过第一污水提取泵相连，所述活性污泥回流单元包括活性污泥存储养护筒和二沉池，所述活性污泥存储养护筒与三通管的另一侧管口之间通过污泥提取泵相连，所述活性污泥存储养护筒与二沉池之间通过污泥回流泵相连，所述二沉池与排料阀之间相连。
作为本发明优选的方案，所述控制执行单元还包括安装在工作台侧面的控制面板，所述控制面板与第一球阀、第二球阀、减速电机、第一电机、旋转角度传感器、第二电机、第三电机、气泵、排料阀、第一通气阀、第二通气阀、液压站、污泥回流泵、污泥提取泵、第一污水提取泵和第二污水提取泵电连接。
作为本发明优选的方案，一种筒式活性污泥生化系统的使用方法，包括以下步骤：
步骤一、通过控制面板控制第二液压缸伸长，将对接头顶入对接管内，控制第二球阀的阀芯旋转，使得厌氧反应盘管的内部通过第二支管与外界连通，进而污水经过滤筒及混合筒处理后被第一污水提取泵通过三通管向厌氧反应盘管中注入，同时活性污泥存储养护筒中的活性污泥经污泥提取泵提取，自三通管向厌氧反应盘管中注入，且在三通管中被污水流冲散以与污水混合，充满厌氧反应盘管后，关闭第一球阀，并收回对接头；
步骤二、通过控制面板控制减速电机工作，进而通过第一承托轮架驱使生化筒旋转，直至厌氧反应盘管内部的磁球体与磁体磁力耦合，进而控制第一电机工作，使得磁体横向移动，在移动时即可带动网眼球壳在厌氧反应盘管的内部移动，当移动至厌氧反应盘管的弯曲处时，在偏移杆的限制下，磁体将会纵向移动，从而便于在厌氧反应盘管内部的弯曲处移动，如此通过旋转生化筒并同步驱使磁体移动，即可使得网眼球壳在厌氧反应盘管的内部搅动污水与活性污泥的混合物，从而实现混合均匀的目的；
步骤三、待厌氧反应盘管内部的厌氧生化反应结束后，控制第二球阀使得厌氧反应盘管与缺氧反应室连通，再次通过控制面板控制第二液压缸伸长，将对接头顶入对接管内，进而新一批次待处理的污水被第一污水提取泵通过三通管向厌氧反应盘管中注入，同时活性污泥存储养护筒中的活性污泥经污泥提取泵提取向厌氧反应盘管中注入，注入的同时将同步将厌氧反应盘管内部的反应完毕的混合液挤压至缺氧反应室内，待新一批次的污水充满厌氧反应盘管后，先后关闭第二球阀、第一球阀，并收回对接头；
步骤四、流入缺氧反应室的污水将会自行进行缺氧生化反应；
步骤五、在缺氧生化反应结束后，通过打开通道芯体并倾斜生化筒，即可使得缺氧生化反应结束后的污水自行流入好氧反应室内，而后关闭通道芯体，通过气泵及曝气孔向污水中注入氧气，以提高溶解氧含量，进而进行好氧生化反应；
步骤六、好氧生化反应结束后，打开通道滤网，部分好氧生化反应结束后的溶液将回流至缺氧反应室内，以为下一批次的污水缺氧反应提供必备的溶解氧，而后关闭通道滤网，将好氧反应室内的混合液通过排料阀排入二沉池中，沉淀后排出上清液也即活性污泥生化处理完毕的水资源，通过污泥回流泵向活性污泥存储养护筒中回收部分活性污泥；
步骤七、重复上述步骤内容，即可进行新一批次的污水活性污泥生化处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过将厌氧生化单元设置在筒式缺氧好氧生化单元的外部，精简了活性污泥生化系统所占用的场地面积，相比于现有生化池设计，需要先挖池体，再修筑池壁，再安装处理设备的建设工序，本发明结构能够以预制件形式生产、建设、使用，精简了建设时间成本，且占地面积小，空间利用率高。
2、本发明通过是否向进料单元预先添加磁粉，进而即可通过磁球体与网眼球壳在厌氧反应盘管内盘桓移动，从而结合活性污泥的吸附凝聚作用，即可实现对于污水中金属离子的脱除效果，丰富了本活性污泥生化系统处理污水的作用手段，适用性更好，且该手段与本发明结构的有机结合，进一步提升了后续AAO污水处理技术的效率。
3、本发明通过第二通道外壳与通道芯体即可在生化筒旋转时，利用污水的重力自行从缺氧反应室流动至好氧反应室内部，从而降低了能耗，进一步，同理，在生化筒旋转至合适的角度时，通过第一通道外壳与通道滤网，即可使得好氧反应室内部反应完毕的部分溶液回流至缺氧反应室内，以使得缺氧反应室内具备最基本的溶解氧，结构简单使用便捷。
4、本发明通过Z字隔板设计，一方面使得生化筒的内部被分割成了缺氧反应室、好氧反应室，同时Z字形设计，也使得二者之间的溶液流动与回流更加便捷，另一方面，将曝气装置转化、集成在Z字隔板的底部，既能够精简结构，提高曝气效率，也能够避免现有曝气头长时间处于污水底部，从而导致堵塞的情况，确保了使用的稳定性。
（发明人：陈振华;殷佳铭）