适用于城镇污水进行生物和生态净化的处理方法与流程

1.本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种适用于城镇污水进行生物和生态净化的处理方法。


背景技术：

2.随着社会经济的迅速发展，人民生活水平的日益提高，我国城市及周边乡村水环境问题日益加剧。过量有机污染物、氮磷等排入水体，超出水体自净能力，水体生态系统失衡，水体生态环境持续恶化形成黑臭水体。黑臭水体不仅给群众带来了极差的感官体验，甚至危害人们的身心健康，其已成为制约我国经济发展，影响城市形象和生态安全的重要环境问题。
3.因此，为了解决上述的难题，采用水生态净化机对污水进行处理，具体的，水生态净化机其包括陆地主机和pvc污水围隔组成，其中围隔的作用是隔离河道原水和排污口水处理设备的出水，陆地主机包括生物滤料系统和反冲洗系统，生物滤料系统主要采用功能性填料过滤截留悬浮物和胶体在滤床内，同时水中微生物群体附着生长在填料表面形成生物膜，有效降低出水cod、bod、nh3
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n和tp。
4.然而，现有的水生态净化机在净化过程中会存在以下缺陷：1、一旦污水中杂物较多，而且杂物和污水无法进行固液分离，这样一来，不仅影响功能性填料过滤截留效果，而且还容易造成水路的堵塞，因此，严重影响了污水处理的效率，而且污水处理的品质也很难达到排放要求；2、在长期使用过程中进水洞口可能会出现生物膜堵塞，滤料之间杂质堆积引起孔隙率减少；水体接触面积不够，水力停留时间较短，流速过快不利于挂膜的形成；同时也没有进行好氧反应，不利于污水中有机物的降解，此外，也不利于生物膜的生长，填料达不到最大利用率等问题。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的适用于城镇污水进行生物和生态净化的处理方法。
6.为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种适用于城镇污水进行生物和生态净化的处理方法，其包括如下步骤：s1、固液分离污水通过曝气增氧处理后，由泵将污水送入气浮室，溶气泵产生的微小气泡由气浮底部闭环释放管路均匀分散于水中，带动悬浮物及油性物质脱离水体，分离后的水向出水口流动，同时分离后的悬浮物及油性物质进入漂浮物收集腔；s2、生物净化自气浮室完成固液分离的水依次前一个填料腔顶部溢流、自后一个填料腔的底部上涌模式经过多个填料腔，在多级填料的滤污和吸附降解下，进行水质改善，并自出水口排
出，其中多个填料腔顶部与漂浮物收集腔连通，且水净化过程中所产生悬浮物或者步骤s1未完全分离的悬浮物，自填料腔溢流至漂浮物收集腔。
7.优选地，处理方法包括船载模式和陆地使用模式，当船载模式时，污水按上述步骤s1和s2净化后，自出水口排向河道；当陆地使用模式时，在s1中，先通过格栅对污水进行大粒径漂浮物的拦截和过滤，且污水流入闭合的污水调蓄井，通过液位计控制水泵启停，将污水自污水调蓄井中泵送至气浮室进行固液分离。
8.根据本发明的一个具体实施和优选方面，处理方法还包括：s3、水质监控，自出水口抽取水样进入智能水质监测系统，实时或定时监测设备出水水质情况，监测结果反馈至智慧中心控制系统，控制系统根据结果做出分析判断，及时调整反冲洗时间间隔，维持水体水质的稳定性，其中反冲洗的水需要回流到调蓄池，经过整个系统再次净化，不能直接排放，同时污泥排到污泥池或污泥存储机构。
9.优选地，在多级填料腔的出水端部形成排水腔，所述生物净化过程还具有水质监测系统，其中根据进入所述气浮室或排出所述排水腔的水质，自动向排水腔加入药剂。通过排水腔的设置，首先就是为了排水，其次，便于水质的监控。
10.根据本发明的一个具体实施和优选方面，水质监测系统包括水质监测单元、以及与所述水质监测单元相连通的自动加药单元，其中所述水质监测单元与进水口或/和出水口水相连通，所述自动加药单元包括并排设置的多个药箱、用于将每个所述药箱与所述排水腔相连通的管道和加药泵。通过药物进一步对水质进行净化处理，同时还可以根据不同水质，加入不同药剂。
11.优选地，自动加药单元还包括对应每个所述药箱设置的药仓、搅拌器、以及与每个所述药箱相连通的配药管路，其中所述药仓能够向对应的药箱卸入药剂，所述配药管路与所述排水腔的出水所在腔相连通。具体的，药剂的加入多少，完全根据水质监测单元所获取的信息决定，因此，药仓和配药管路就是为了实现不同药剂按水质监测单元所获取的信息进行配药。
12.进一步的，所述配药管路位于所述管道上方，且自底部通入对应的所述药箱，其中药剂和水在搅拌器的搅拌下，在药箱进行配药。本例中，配药管路是直接与排水腔相连通，这样一来，不需要外部接水，同时，药箱也是与排水腔连通，因此，配药后的液体再回流至排水腔，不仅方便配药，而且更有利于排水腔内水和药物的快速混合，这样一来，以确保完成高品质净化后的水排向河道。
13.根据本发明的又一个具体实施和优选方面，该处理方法所采用的水生态净化机包括具有进水口和出水口的机箱、水净化系统和反冲洗系统，机箱内部形成有水处理区和漂浮物收集区，其中水处理区包括设置在进水口的固液分离腔、以及自进水口向出水口依次分布且相连通的填料腔，漂浮物收集区包括漂浮物收集腔，其中漂浮物收集腔与固液分离腔自顶部连通，所述填料腔通过连通管自顶部与所述漂浮物收集腔相连通；水净化系统包括位于水处理区内的气浮分离装置和填料过滤装置、以及与气浮分离装置的进水管路连通的曝气增氧装置，其中气浮分离装置位于固液分离腔，填料过滤装置包括多种填料，其中每个填料腔中至少设有一种填料。一方面通过曝气增氧和气浮固液分离的设置，并结合漂浮物收集区的设置，能够有效的实现水中漂浮物的收集，避免堵塞，同时改善水质净化的效率和品质；另一方面通过依次设置的填料腔，能够使得水与填料充分的接触，有利于挂膜的形
成，同时曝气增氧后，可快速提高水体溶氧浓度，有助于促进后续填料室好氧菌生长，加快分解水中有机物，而且也抑制厌氧细菌滋生，有效控制水体恶化，保持水体清洁。
14.优选地，漂浮物收集腔与固液分离腔并排设置，且并排后的漂浮物收集腔与固液分离腔、及多个填料腔自进水口向出水口并列设置。这样布局，不仅空间分布合理，而且更有利于陆地主机的小型化。
15.根据本发明的又一个具体实施和优选方面，每相邻两个填料腔之间形成第一隔板和第二隔板，其中第一隔板和第二隔板之间形成隔腔，隔腔分别自顶部和底部与相邻两个填料腔之间相连通。通过隔腔的设置，一方面实现水处理区内多个腔体之间的连通，另一方面确保填料上的生物膜可吸附降解水中污染物质，改善水体水质，最后的出水溢流排入河道。
16.具体的，第一隔板的顶部与机箱顶部断开形成溢流口，第二隔板底部形成连通孔，水沿着流动方向自前一个填料腔的顶部溢流至隔腔后，自隔腔的底部流动至后一个填料腔。这样能够进一步地增强填料的吸附和降解水中的污染物质。
17.此外，气浮分离装置位于固液分离腔的底部，位于固液分离腔内的液体向上涌动；在固液分离腔内还对应设有曝气增氧装置。具体的，气浮分离装置使用气液混合泵加扩散管的方式压缩空气从管面以微小气泡形式逸出于水中，使空气以高度分散的微小气泡形式附着在悬浮物颗粒上，造成密度小于水的状态，利用浮力使其浮上水面，从而实现固液分离。
18.当然，若在固液分离腔内还对应设有曝气增氧装置，具体的，选用特殊的曝气泵，无需空气压缩、大气喷射器以及搅拌器和混合器，即可完成气液的充分混合，溶解效率最高可达80%～100%。当大量微小气泡注入水中时，可快速提高水体溶氧浓度，有助于促进后续填料室好氧菌生长，加快分解水中有机物；同时抑制厌氧细菌滋生，有效控制水体恶化，保持水体清洁。
19.优选地，反冲洗系统包括位于机箱的同侧且能够分别与填料腔和固液分离腔相连通的反冲洗管路、以及对应设置在反冲洗管路上且与填料腔和固液分离腔相对应设置的多个控制阀。
20.进一步的，反冲洗管路包括反冲洗管路支管和反冲洗主管，控制阀对应设置在反冲洗管路支管上。
21.同时，本申请在反冲洗的过程中，反冲洗的水需要回流到调蓄池，经过整个系统再次净化，不能直接排放。
22.由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明一方面能够有效的实现水中漂浮物的收集，避免堵塞，同时改善水质净化的效率和品质；另一方面能够使得水与填料充分的接触，有利于挂膜的形成，同时曝气增氧后，可快速提高水体溶氧浓度，有助于促进后续填料室好氧菌生长，加快分解水中有机物，而且也抑制厌氧细菌滋生，有效控制水体恶化，保持水体清洁。
附图说明
23.图1为本发明的水生态净化机的结构示意图；图2为图1的主视示意图；
图3为图2中a
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a向剖视示意图；图4为图1的左视示意图（局部省略）；图5为图1的俯视示意图；图6为图5中b
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b向剖视示意图；图7为图5中c
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c向剖视示意图；其中：j、机箱；10、进水口；11、出水口；1a、水处理区；10a、固液分离腔；11a、填料腔；12a、排水腔；j1、水净化系统；2、气浮分离装置；3、填料过滤装置；30、填料；1b、漂浮物收集区；10b、漂浮物收集腔；g1、第一隔板；g2、第二隔板；g、隔腔；k、连通孔；1c、连通管；4、曝气增氧装置；5、水质监测系统、50、水质监测单元；51、自动加药单元；510、药箱；511、管道；512、药仓；513、搅拌器；514、配药管路；j2、反冲洗系统；j20、反冲洗管路；j200、反冲洗支管；j201、反冲洗主管；j21、控制阀。
具体实施方式
24.为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
25.在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
27.在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
28.在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以
是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
30.如图1所示，本实施例的适用于城镇污水进行生物和生态净化的处理方法，其采用的水生态净化机包括具有进水口10和出水口11的机箱j、水净化系统j1和反冲洗系统j2。
31.结合图2至图4所示，机箱j内部形成有水处理区1a和漂浮物收集区1b，进水口10位于机箱j的底部，出水口11位于机箱j的顶部，且进水口10和出水口11分别位于机箱j的正面和背面。
32.本例中，进水口10和出水口11呈对角分布。
33.具体的，水处理区1a包括设置在机箱j的进水口10的固液分离腔10a、自进水口10向出水口11依次分布且相连通的填料腔11a、以及与靠近出水口11的填料腔11a相连通的排水腔12a。
34.漂浮物收集区1b包括漂浮物收集腔10b，其中漂浮物收集腔10b与固液分离腔10a自顶部连通，填料腔11a通过连通管1c自顶部与漂浮物收集腔10b相连通。
35.具体的，漂浮物收集腔10b与固液分离腔10a并排设置，且并排后的漂浮物收集腔10b与固液分离腔10a、及多个填料腔11b自进水口10向出水口11并列设置。这样布局，不仅空间分布合理，而且更有利于水净化系统j1的小型化。
36.水净化系统j1包括位于水处理区1a内的气浮分离装置2和填料过滤装置3、以及与气浮分离装置2的进水管路连通的曝气增氧装置4，其中气浮分离装置2位于固液分离腔10a，填料过滤装置3包括多种填料30，其中每个填料腔11a中至少设有一种填料30。
37.至于填料30常用的种类如：除磷、脱氮、增氧等等。
38.本例中，填料腔11a有三个，且每一个填料腔11a中对应形成有除磷、脱氮或增氧的填料30。在此，需要说明的是，填料的种类可以是多种，虽然本实施例公开上述三种，但是不局限于填料仅有这几种。
39.为了合理实施水在多个填料腔11b之间的流动，并结合图5至图7，每相邻两个填料腔11a之间形成第一隔板g1和第二隔板g2，其中第一隔板g1和第二隔板g2之间形成隔腔g，该隔腔g分别自顶部和底部与相邻两个填料腔11b之间相连通。通过隔腔的设置，一方面实现水处理区内多个腔体之间的连通，另一方面确保填料上的生物膜可吸附降解水中污染物质，改善水体水质，最后的出水溢流排入河道。
40.具体的，第一隔板g1的顶部与机箱1顶部断开形成溢流口，第二隔板g2底部形成连通孔k，水沿着流动方向自前一个填料腔的顶部溢流至隔腔后，自隔腔的底部流动至后一个填料腔。这样能够进一步地增强填料的吸附和降解水中的污染物质。
41.为了更好的实现填料30对水质的净化，本例中，三个连通孔k在机箱1的宽度方向相对错位分布，或者呈三角形分布。
42.同时，本例中，位于固液分离腔10a内的液体向上涌动，同时，在固液分离腔10a内还对应设有曝气增氧装置4。
43.具体的，气浮分离装置2使用气液混合泵加扩散管的方式压缩空气从管面以微小气泡形式逸出于水中，使空气以高度分散的微小气泡形式附着在悬浮物颗粒上，造成密度小于水的状态，利用浮力使其浮上水面，从而实现固液分离。
44.具体的，曝气增氧装置4选用特殊的曝气泵，无需空气压缩、大气喷射器以及搅拌器和混合器，即可完成气液的充分混合，溶解效率最高可达80%～100%。当大量微小气泡注入水中时，可快速提高水体溶氧浓度，有助于促进后续填料室好氧菌生长，加快分解水中有机物；同时抑制厌氧细菌滋生，有效控制水体恶化，保持水体清洁。
45.本例中，水净化系统j1还包括水质监测系统5，其中水质监测系统5包括水质监测单元50、以及与水质监测单元50相连通的自动加药单元51，其中水质监测单元与进水口或/和出水口水相连通。通过药物进一步对水质进行净化处理。
46.具体的，智能监测：运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及网络通讯等技术，连续或定时监测水环境监测断面的污染指标变化及设备的运行状态，监测结果反馈至总控室或指定客户端，用户根据反馈结果及时发现水质的异常变化，为防止下游水质污染及时做出预警，采取应对措施。智慧中心控制系统在4g网络的搭载下，实现plc对操作设备的信号传输和终端控制并且可将检测结果上传，供人们实时监测运行情况，方便在特殊情况子下及时做出应急方案等，这些都是容易实施的，在此不对其进行详细阐述。
47.自动加药单元51包括并排设置的多个药箱510、用于将每个药箱510与排水腔12a相连通的管道511和加药泵。根据不同水质，加入不同药剂。
48.然后，为了实现自动配药，本例中的自动加药单元51还包括对应每个药箱510设置的药仓512、搅拌器513、以及与每个药箱510相连通的配药管路514，其中药仓512能够向对应的药箱510卸入药剂，配药管路514与排水腔12a相连通。具体的，药剂的加入多少，完全根据水质监测单元所获取的信息决定，因此，药仓和配药管路就是为了实现不同药剂按水质监测单元所获取的信息进行配药。这样一来，不需要外部接水，同时，药箱也是与排水腔连通，因此，配药后的液体再回流至排水腔，不仅方便配药，而且更有利于排水腔内水和药物的快速混合，这样一来，以确保完成高品质净化后的水排向河道。
49.也就是说，本例中的配药，其根据水质监测单元所获取的信息，进行对症下药，而且配制的药直接在排水腔12a内混合，有利于药物对水的最后净化处理，避免药物被填料30吸收。
50.同时，配药管路514位于管道511的上方，因为位于上层的水肯定比位于下层的水干净，不仅有利于配药，而且也有利于加药和排水腔12a内水的混合。
51.然后，本例中水质监测单元50还具有一个功能，就是根据排水腔12a内排出水质的品质，能够评估填料30的净化能力，以便于随时对填料腔11a和固液分离腔10a进行反冲洗。
52.具体的，反冲洗系统j2包括位于机箱1的同侧且能够分别与填料腔11a和固液分离腔10a相连通的反冲洗管路j20、以及对应设置在反冲洗管路j20上且与填料腔11a和固液分离腔10a相对应设置的多个控制阀j21。
53.反冲洗管路j20包括与填料腔11a和固液分离腔10a一一连通的反冲洗支管j200、用于将多个反冲洗支管j200相串接并连通的反冲洗主管j201，其中控制阀j21对应设置在每一个反冲洗支管j200上。
54.同时，需要说明的是，反冲洗的水需要回流到调蓄池，经过整个系统再次净化，不能直接排放。
55.综上，水生态净化机集气浮分离、曝气增氧、填料过滤、生物净化、智能检测于一
体，解决了目前市面上相关产品的功能单一化、设备分散化、安装繁琐、运维困难等的问题，该设备实现了多功能的同时，也大大减少了投资成本。
56.关于气浮分离：气浮系统使用气液混合泵加扩散管的方式压缩空气从管面以微小气泡形式逸出于水中，使空气以高度分散的微小气泡形式附着在悬浮物颗粒上，造成密度小于水的状态，利用浮力使其浮上水面，从而实现固液分离。
57.关于填料过滤：填料室内设置比表面积大、吸附能力强、便于挂膜的净水滤料，过滤可以去除大部分悬浮物和胶体，同时去除部分有机物、氮磷等物质，滤床截污容量大，反冲洗周期长。
58.关于曝气充氧：选用特殊的曝气泵，无需空气压缩、大气喷射器以及搅拌器和混合器，即可完成气液的充分混合，溶解效率最高可达80%～100%。当大量微小气泡注入水中时，可快速提高水体溶氧浓度，有助于促进后续填料室好氧菌生长，加快分解水中有机物；同时抑制厌氧细菌滋生，有效控制水体恶化，保持水体清洁。
59.关于生物净化：水体中微生物以填料为载体，快速生长繁殖并形成生物膜，微生物的新陈代谢活动消耗污水中cod、bod、nh3
‑
n和tp，有效提升水质。
60.关于智能监测：运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及网络通讯等技术，连续或定时监测水环境监测断面的污染指标变化及设备的运行状态，监测结果反馈至总控室或指定客户端，用户根据反馈结果及时发现水质的异常变化，为防止下游水质污染及时做出预警，采取应对措施。智慧中心控制系统在4g网络的搭载下，实现plc对操作设备的信号传输和终端控制并且可将检测结果上传，供人们实时监测运行情况，方便在特殊情况子下及时做出应急方案等。
61.关于水质净化：集气浮技术、增氧技术、生物膜技术等多种技术于一体，多种水质净化技术的协同作用，可有效提升水质指标，并可长效保持水体水质的稳定性。
62.此外，本例中，水净化系统j1还具有太阳能供电系统，环保节能；安装简易方便；运行管理要求低；系统简洁，总体造价低。
63.同时，水净化系统集微纳米制氧系统、气浮分离系统、生物填料系统、水质监测系统、智慧中心控制系统于一体，且具有两种工作模式：a、船用；b、陆地使用。
64.当船用时，其包括如下步骤：s1、污水由泵吸入气浮室，溶气泵产生的微小气泡由气浮底部闭环释放管路均匀分散于水中，带动悬浮物及油性物质脱离水体，通过排渣设备排除，减少后续生物填料装置堵塞的可能性，提高水体透明度。
65.s2、气浮室出水溢流进入第一级填料滤池，水流由上往下穿过填料层，污染物被截留在上层滤床，出水以同样的方式流经三级填料池，填料在过滤污水中细小杂质的同时，填料上的生物膜可吸附降解水中污染物质，改善水体水质，最后的出水溢流排入河道;s3、设备出水口抽取水样进入智能水质监测系统，实时或定时监测设备出水水质情况，监测结果反馈至智慧中心控制系统，控制系统根据结果做出分析判断，及时调整反冲洗时间间隔，维持水体水质的稳定性。
66.当陆地使用时，包括如下步骤：（1）、通过格栅对污水进行较大粒径漂浮物的拦截和过滤，且污水流入闭合的污水调蓄井，通过液位计控制水泵启停，接着自污水调蓄井将污水泵送至气浮室，溶气泵产生的
微小气泡由气浮底部闭环释放管路均匀分散于水中，带动悬浮物及油性物质脱离水体，通过排渣设备排除，减少后续生物填料装置堵塞的可能性，提高水体透明度。
67.（2）、气浮室出水溢流进入第一级填料滤池，水流由上往下穿过填料层，污染物被截留在上层滤床，出水以同样的方式流经三级填料池，填料在过滤污水中细小杂质的同时，填料上的生物膜可吸附降解水中污染物质，改善水体水质，最后的出水溢流排入河道。
68.（3）、设备出水口抽取水样进入智能水质监测系统，实时或定时监测设备出水水质情况，监测结果反馈至智慧中心控制系统，控制系统根据结果做出分析判断，及时调整反冲洗时间间隔，维持水体水质的稳定性。
69.此外，不管是船载，还是陆地使用，排泥排到特定的地方，也就是水生态净化机外面的污泥池或污泥存储机构，同时，反冲洗的水需要回流到调蓄池，经过整个系统再次净化，不能直接排放。
70.以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。