本發(fā)明涉及一種污水處理裝置。

背景技術(shù)：

隨著全球經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人類對自然環(huán)境的破壞以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣、廢氣、廢水得不到有效的治理而排放或直接排放，造成土壤重金屬污染和地下水污染、空氣中酸雨和霧霾形成、江河湖泊水源富營養(yǎng)化等污染現(xiàn)象，致使人類賴以生存的空間受到前所未有的挑戰(zhàn)。進(jìn)入二十一世紀(jì)，人類面臨最重要的兩大問題之一的是生存環(huán)境問題（另一個是能源問題），其中，水污染對人類的生存安全已構(gòu)成最為重大威脅，成為人類健康、經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)性發(fā)展的重大障礙。據(jù)世界權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查，在發(fā)展中國家，各類疾病有8%是因為飲用不衛(wèi)生的水造成的，每年至少造成全球2000萬人死亡。因此，水污染被稱為“世界頭號殺手”。

我國自改革開發(fā)以來，尤其是近一、二十年以來，經(jīng)濟(jì)獲得迅速發(fā)展，已成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體。但由于環(huán)境治理建設(shè)遲后或技術(shù)落后，環(huán)境污染問題有目共睹，水源污染是最主要現(xiàn)象之一。因此，對污水治理已經(jīng)到了刻不容緩的地步，也是改善生態(tài)環(huán)境的首要任務(wù)。

污水來源千差萬別，污雜物的化學(xué)成分十分復(fù)雜，需要多級處理。現(xiàn)代污水處理技術(shù)，根據(jù)水質(zhì)狀況和處理后水的去向來確定污水處理程度，劃分為一級（又稱初級或預(yù)處理）、二級和三級處理。就一級處理而言，主要除去污水中呈懸浮狀態(tài)污染物質(zhì)，整個過程是：原污水通過粗格柵，由提升泵經(jīng)過格柵或者篩濾器后進(jìn)入沉砂池，經(jīng)過砂水分離的污水進(jìn)入下一級處理。此處的出水仍殘留部分固體或泥沙懸浮物、低密度顆粒懸浮物（油、脂、生物可分解誤等）、易揮發(fā)有機(jī)物、造成異味或臭味物質(zhì)等，需要分別進(jìn)行進(jìn)一步處理，以降低對下一級或二級的處理負(fù)荷，如進(jìn)一步沉降、過濾、曝氣等操作。現(xiàn)有的沉降操作在沉降池內(nèi)進(jìn)行；過濾操作通常用離心過濾、板框過濾或壓力過濾等，但由于污水中的懸浮物顆粒細(xì)微、有機(jī)懸浮污染物黏度高，過濾操作一般非常困難；曝氣一般在曝氣池內(nèi)進(jìn)行，由于氣泡大、污水與氣泡接觸面積小，除污效率低。這些的操作分別在不同的處理池和用不同的設(shè)備進(jìn)行，處理程序長、設(shè)施占地面積大、投資和操作成本高、效率低等缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，集調(diào)節(jié)與控制污水旋流流速技術(shù)、空氣噴射-水相旋流而形成的微氣泡與污水強化混合（或強化曝氣技術(shù)）、旋流固/液分離技術(shù)于一體，一同除去污水中易揮發(fā)有機(jī)污染物、造成異味物質(zhì)、不同密度的懸浮污染物和強化曝氣作用，適應(yīng)處理不同性質(zhì)的污水或?qū)袕?fù)雜污染物成分污水的預(yù)處理，以減少后續(xù)階段處理的負(fù)擔(dān)和成本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明污水處理裝置包括側(cè)向進(jìn)料型流速調(diào)節(jié)旋流器（本文簡稱流速調(diào)節(jié)旋流器）、空氣噴射器、固/液旋流分離器、虹吸系統(tǒng)和瀑氣水珠收集器。其中，瀑氣水珠收集器設(shè)置在污水處理裝置上部，以便收集由曝氣或負(fù)載氣體帶出的霧狀水珠，并返回旋流器的旋流管內(nèi)，改善工作環(huán)境。所述的曝氣水珠收集器的下端密封連接流所述的流速調(diào)節(jié)旋流器；所述的流速調(diào)節(jié)旋流器的下端密封連接所述的空氣噴射器；空氣噴射器下端與所述的固/液旋流分離器密封連接。

進(jìn)一步，所述的流速調(diào)節(jié)旋流器包括側(cè)向進(jìn)水管（以下簡稱進(jìn)水管）、旋流器外夾套、旋流器旋流管和流速調(diào)節(jié)閥。所述的旋流器外夾套由旋流管和上、下密封蓋構(gòu)成，該外加套的上端和下端均與旋流器旋流管外壁密封連接；所述的進(jìn)水管水平設(shè)置于旋流器外夾套的中部、相切于所述的旋流器外加套管的內(nèi)圓，并且連通旋流器外夾套與旋流器旋流管之間的空腔；流速調(diào)節(jié)閥設(shè)置在旋流器旋流管上端或旋流器外加套的外部，并與該旋流管配合。

進(jìn)一步，所述的旋流器旋流管為一直管，在該旋流管上部設(shè)置內(nèi)螺紋；所述的流速調(diào)節(jié)閥為一空心管，氣體或負(fù)載氣體通過該調(diào)節(jié)閥空心管排出，由瀑氣水珠收集器收集的水珠從此處返回；流速調(diào)節(jié)閥前段的外徑與旋流器旋流管的內(nèi)徑相匹配，其后段設(shè)置外螺紋與所述的旋流管內(nèi)螺紋相匹配。通過旋轉(zhuǎn)流速調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)其在旋流管內(nèi)的上、下位置，以調(diào)節(jié)旋流切向狹縫的開口大小，實現(xiàn)在工作狀態(tài)下調(diào)節(jié)和控制污水旋流流速和污水在本發(fā)明裝置內(nèi)的停留時間。

進(jìn)一步，在所述旋流器旋流管上、位于旋流器外夾套內(nèi)均勻開設(shè)若干個旋流切向狹縫，所述的旋流切向狹縫為矩形狹縫，其方向相切于旋流器旋流管的內(nèi)圓，并與旋流器外夾套和旋流器旋流管內(nèi)污水旋流方向一致。

進(jìn)一步，為了實現(xiàn)在旋流管內(nèi)產(chǎn)生微氣泡以及微氣泡與污水混合，形成液、氣大比表面體系、強化爆氣作用，以便高效除去易揮發(fā)有機(jī)污染物、引起異味物質(zhì)和加快生物氧化分解過程，在流速調(diào)節(jié)旋流器下方設(shè)置空氣噴射器。所述空氣噴射器包括進(jìn)氣管、噴射器旋流管和噴射器外夾套。所述的噴射器外夾套設(shè)置在噴射器旋流管外部，并且其端部均與噴射器旋流管的外壁密封連接。

進(jìn)一步，所述的噴射器旋流管的管壁上、位于噴射器外夾套內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣孔。所述的進(jìn)氣孔分為微孔和次微孔，次微孔的孔徑大于微孔的孔徑。其中，微孔設(shè)置在噴射器旋流管上部，次微孔設(shè)置在噴射器旋流管下部，微孔和次微孔部分通過環(huán)形密封片隔開；所述的進(jìn)氣管包括微孔進(jìn)氣管和次微孔進(jìn)氣管，分別水平安裝在相應(yīng)的噴射器外夾套上。微孔進(jìn)氣管與所述的噴射器外夾套和所述的噴射器旋流管微孔部分形成的空腔連通；次微孔進(jìn)氣管與所述的噴射器外夾套和所述噴射器旋流管次微孔部分形成的空腔連通。

進(jìn)一步，為了除去污水中密度較大的懸浮污染物（如固體顆粒），旋流分離技術(shù)是一種有效的方法。因此，在所述的噴射器旋流管的下段延伸至所述的固/液旋流分離器內(nèi)，在工作狀態(tài)下，以便將密度較大的懸浮污染物除去。經(jīng)處理后的污水由排水管排出。

進(jìn)一步，所述的固/液旋流分離器上段為圓柱殼體，下接圓錐殼體，在圓柱殼體的側(cè)面水平安裝排水管，在圓錐殼體的下端安裝固體污染物排放閥；所述固/液旋流分離器上端與所述的噴射器旋流管的下段通過環(huán)形蓋密封連接。

進(jìn)一步，所述的虹吸系統(tǒng)包括虹吸管和負(fù)壓箱。所述的虹吸管的垂直部分通過所述的流速調(diào)節(jié)閥的空心管，安裝在旋流器旋流管或噴射器旋流管的中心,它的外徑小于旋流器旋流管的內(nèi)徑和流速調(diào)節(jié)閥空心管的內(nèi)徑。在負(fù)壓作用下，在旋流管中心形成的漩渦空腔內(nèi)富集的低密度污染物（如油、脂等），由虹吸管導(dǎo)入負(fù)壓箱內(nèi)，并定期排放。

進(jìn)一步，旋流器旋流管和噴射器旋流管為同內(nèi)經(jīng)和同軸心直管，并與固/液旋流分離器安裝在同一軸心線上，三者共同構(gòu)成本發(fā)明裝置的旋流體系。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：1.污水由流速調(diào)節(jié)旋流器的進(jìn)水管，以切于外加套內(nèi)圓進(jìn)入由旋流器外夾套和旋流器旋流管構(gòu)成的空腔，再通過相同旋流方向的旋流切向狹縫進(jìn)入旋流器旋流管，在旋流體系內(nèi)以旋流流動和沿著旋流管軸向方向向下運動。

2.在旋流體系內(nèi)，密度較大（與水密度相比，如泥沙等）的懸浮污染物沿著經(jīng)向向旋流管的管壁和向下運動，然后進(jìn)入固液分離器，再由固體物排放閥排出；密度較小的懸浮污染物，則沿著旋流管的徑向向內(nèi)和/或向上運動，富集在旋流渦空腔內(nèi)，由負(fù)壓虹吸管排出。

3.流速調(diào)節(jié)旋流器，能夠?qū)崿F(xiàn)精確調(diào)節(jié)與控制污水在本發(fā)明裝置內(nèi)的旋流速度和停留時間，以便優(yōu)化操作條件和適應(yīng)處理不同性質(zhì)的污水。

4.污水經(jīng)過空氣噴射器時，由微孔和次微孔管噴入的氣體，在污水旋流和徑向流動混合切應(yīng)力的作用下形成微小氣泡，并與污水強烈混合，形成大比表面的液、氣體系，加快了空氣的溶解或強化了曝氣作用；同時，污水中易揮發(fā)有機(jī)污染物和引起異味的污染物質(zhì)進(jìn)入氣泡相內(nèi)（稱之為負(fù)載氣泡）。負(fù)載氣泡與密度較小的懸浮污染物運動方式類似，在旋流管內(nèi)沿著旋流管的徑向向內(nèi)和向上運動，進(jìn)入旋渦空腔，然后從流速調(diào)節(jié)閥的空心管排出（如果易揮發(fā)有機(jī)物或引起異味的污染物有毒等，需要進(jìn)一步吸收、分解等后續(xù)處理）。同時，在旋流作用下，增加了懸浮污染物顆粒與微小氣泡的碰撞幾率和相互粘附作用。

5.空氣噴射器旋流管的進(jìn)氣孔分為兩段：在上段設(shè)置微孔、下段設(shè)置次微孔，并且由噴射器外夾套和環(huán)形密封片將兩段分開、密封。其結(jié)構(gòu)原理在于：本發(fā)明設(shè)備在工作狀態(tài)下，在空氣噴射器旋流管內(nèi)微孔段處形成的氣泡較小，在旋流作用下它向軸心方向移動的速度或上浮速度較慢，部分較微細(xì)的氣泡會隨水相向下運動。當(dāng)這些微小氣泡進(jìn)入次微孔段處，但由此產(chǎn)生較大的氣泡與之碰撞而形成更大的氣泡，以較快速度向內(nèi)、向上運動而排出。同時，將微孔段和次微孔段隔開，以便調(diào)節(jié)由兩處通入空氣的相對比例，同時與流速調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)相結(jié)合，達(dá)到優(yōu)化除污或曝氣效果。

6.瀑氣水珠收集器的目的在于，收集由旋流管或流速調(diào)節(jié)閥空心管排出霧化氣體中的細(xì)小水珠，以便改善工作環(huán)境。

附圖說明

圖1為本發(fā)明污水處理裝置示意圖。

圖2為流速調(diào)節(jié)旋流器示意圖。

圖3為圖2中a-a向放大示意圖。

圖4為空氣噴射器放大示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明污水處理裝置由流速調(diào)節(jié)旋流器1、空氣噴射器2、固/液旋流分離器3、瀑氣水珠收集器4和虹吸系統(tǒng)5構(gòu)成。其中，所述的瀑氣水珠收集器4設(shè)置在污水處理裝置上部，它的下端密封連接所述的流速調(diào)節(jié)旋流器1，流速調(diào)節(jié)旋流器1下端密封連接所述的空氣噴射器2，空氣噴射器2下端與所述的固/液旋流分離器3密封連接。

進(jìn)一步，如圖1和圖2所示，所述的流速調(diào)節(jié)旋流器1包括進(jìn)水管11、旋流器外夾套14、旋流器旋流管15和流速調(diào)節(jié)閥13。其中，旋流器外夾套14由旋流管和上、下密封蓋組成，該旋流管和上、下密封蓋通過法蘭、螺絲或焊接密封鏈接，上密封蓋和下密封蓋通過螺絲或焊接與旋流器旋流管15外壁密封連接；進(jìn)水管11水平設(shè)置于旋流器外夾套14的中部，通過焊接與之鏈接，并且切向于外加套管內(nèi)圓和連通旋流器外夾套14與旋流器旋流管15之間的空腔；所述的瀑氣水珠收集器4下端與旋流器旋流管15上端的外圓通過螺絲或焊接密封連接；所述的流速調(diào)節(jié)閥13設(shè)置在旋流器旋流管15上端，并與之配合。

進(jìn)一步，所述的旋流器旋流管15為一直管，它的上段設(shè)置內(nèi)螺紋。所述的流速調(diào)節(jié)閥13為一空心管，負(fù)載氣體從流速調(diào)節(jié)閥13的空心管排出；流速調(diào)節(jié)閥13的前段外徑與旋流器旋流管15內(nèi)徑相匹配，其后段設(shè)置外螺紋，與所述的旋流管外螺紋相匹配。

進(jìn)一步，在所述的旋流器旋流管15上、位于旋流器外夾套14內(nèi)均勻開設(shè)若干個旋流切向狹縫12。所述的旋流切向狹縫12為矩形狹縫，其方向相切于旋流器旋流管15的內(nèi)圓，并與旋流器外夾套14和旋流器旋流管15內(nèi)污水旋流方向一致。通過旋轉(zhuǎn)流速調(diào)節(jié)閥13調(diào)節(jié)和控制旋流切向狹縫12的開口度或大小，或者說，通過旋轉(zhuǎn)流速調(diào)節(jié)閥13，在工作狀態(tài)下，調(diào)節(jié)污水在旋流管系統(tǒng)內(nèi)的旋流流速（r）和軸向流速（l）之比（r/l）。

進(jìn)一步，如圖4所示，所述的空氣噴射器2包括進(jìn)氣管、噴射器旋流管21和噴射器外夾套24，在噴射器外夾套24內(nèi)，由環(huán)形密封片27將微孔段和次微孔段密封隔開。所述的噴射器外夾套24設(shè)置在噴射器旋流管21外部，它由外加套管和上、下環(huán)形密封蓋構(gòu)成，外加套管通過法蘭、螺絲或焊接與上、下密封蓋密封鏈接，并且外加套上、下密封蓋通過螺絲或焊接與噴射器旋流管21的外壁密封連接。

進(jìn)一步，在所述的噴射器旋流管21的管壁上，位于噴射器外夾套內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣孔段。所述的進(jìn)氣孔分為微孔段25和次微孔段26。其中，微孔段25設(shè)置在噴射器旋流管上部，次微孔26設(shè)置在噴射器旋流管下部。所述的進(jìn)氣管包括微孔進(jìn)氣管22和次微孔進(jìn)氣管23，分別水平安裝在噴射器外夾套24上，并通過焊接或螺絲與之密封連接。

進(jìn)一步，所述的噴射器旋流管21的上端與所述的旋流器旋流管15的下端通過法蘭、螺絲或焊接密封相連，下段延伸至所述的固/液旋流分離器3內(nèi)，如圖1所示。

進(jìn)一步，所述的固/液旋流分離器3上段為圓柱殼體，下段為圓錐殼體，在圓柱殼體的側(cè)面通過螺絲或焊接水平安裝排水管31，在圓錐殼體的下端安裝固體物排放閥32。所述的固/液旋流分離器3的上端與所述的噴射器旋流管21的下段通過環(huán)形蓋密封連接。

進(jìn)一步，所述的虹吸系統(tǒng)5由虹吸管51和負(fù)壓箱52組成。所述虹吸管51的垂直部分通過所述的流速調(diào)節(jié)閥13的中心管，安裝在旋流器旋流管或噴射器旋流管21的中心。在工作狀態(tài)下，在旋流管中心形成的漩渦空腔內(nèi)富集的低密度污染物，在負(fù)壓作用下由虹吸管51導(dǎo)入負(fù)壓箱52內(nèi)，并定期排放。

進(jìn)一步，旋流器旋流管和噴射器旋流管，為同內(nèi)經(jīng)和同軸心直管，并與固/液旋流分離器安裝在同一軸心線上，其三者構(gòu)成本發(fā)明污水處理裝置的旋流體系。

本發(fā)明的污水處理裝置的工作原理為：污水由流速調(diào)節(jié)旋流器的進(jìn)水管，以切于外加套內(nèi)圓進(jìn)入由旋流器外夾套和旋流器旋流管構(gòu)成的空腔，再通過相同旋流方向的旋流切向狹縫進(jìn)入旋流器旋流管，并以旋流流動和沿著旋流管軸向方向向下運動。其中，通過流速調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)和控制污水在旋流管內(nèi)的旋流流速和軸向流速。在旋流體系內(nèi)，密度較大（與水密度相比，如泥沙等）的懸浮污染物沿著經(jīng)向向旋流管的管壁和向下運動，然后進(jìn)入固液分離器，再由固體物排放閥排出；密度較小的懸浮污染物，則沿著旋流管的徑向向內(nèi)和/或向上運動，富集在旋流渦空腔內(nèi)，由負(fù)壓虹吸管排出。

在污水經(jīng)過空氣噴射器時，由微孔和次微孔管噴入的氣體，在污水旋流和徑向流動混合切應(yīng)力的作用下形成微小氣泡，并與污水形成強烈混合，形成大比表面的液、氣體系，加快了空氣溶解或強化了曝氣作用；同時，污水中易揮發(fā)有機(jī)污染物和引起異味的污染物質(zhì)進(jìn)入氣泡相內(nèi)（稱之為負(fù)載氣泡）。負(fù)載氣泡與密度較小的懸浮污染物運動方式類似，在旋流管內(nèi)沿著旋流管的徑向向內(nèi)和向上運動，進(jìn)入旋渦空腔，然后從流速調(diào)節(jié)閥的空心管排出（如果易揮發(fā)有機(jī)物或引起異味的污染物有毒等，需要進(jìn)一步吸收、分解等后續(xù)處理）。

瀑氣水珠收集器收集由旋流管或流速調(diào)節(jié)閥空心管排出霧化氣體中的細(xì)小水珠，以便改善工作環(huán)境。本發(fā)明的特點或優(yōu)勢在于：將旋流技術(shù)、旋流固/液分離技術(shù)、空氣噴射-水相旋流形成的微氣泡和強化混合技術(shù)（或稱強化曝氣技術(shù)）相結(jié)合，集多功能操作于一體化，把不同密度的懸浮污染物和易揮發(fā)有機(jī)污染物或造成異味物質(zhì)一并除去，克服了現(xiàn)有技術(shù)單一的缺陷。它加工成本低、設(shè)備小、占據(jù)空間少、操作簡單、適應(yīng)能力強、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，適合不同性質(zhì)和多種污染物的污水預(yù)處理或一級處理。