一种多功能集成水处理系统的高效曝气装置及其水处理方法与流程

本发明属于水处理，更具体地，涉及一种多功能集成水处理系统的高效曝气装置及其水处理方法。

背景技术：

1、全球水资源有限，水体污染问题日益严重，对生态环境和人类健康构成了严重威胁。水处理技术对于保障水资源的安全供给和生态环境的可持续发展具有重要意义。曝气、生物修复等作为一种常用的水处理方法，广泛应用于水体增氧、污染物降解和水质改善等方面。

2、现有技术中，如专利申请号201610409671.2的发明专利公开了一种风光互补系统底泥原位曝气装置及方法，本发明能够同时对底泥与上覆水体进行曝气复氧，扰动底泥而增加活性淤泥含量,并抑制底泥内n、p营养盐及各类污染物的释放，同时，该装置系统可调整迁移，具有一定的灵活性，可从根本上解决水体与底泥的缺氧问题。

3、又如专利申请号202010388630.6的发明专利公开了一种曝气净化与生物修复相结合的高效污水处理系统及方法，本发明包括浮力体、升降调节单元、自调节驱动保持驱动单元和旋转层叠式生物挂膜曝气复合装置。通过旋转层叠式生物挂膜曝气复合装置的结构设计将曝气净化与生物修复相结合，有效解决了现有微生物挂膜附着结构易堵塞的问题，大大提高污水处理效率，而且具有自由调节灵活度高、适配性好的优点。

4、又如专利申请号202121541157.7的实用新型公开了一种湖泊治理集成化设备装置，本实用新型将纳米曝气技术、微生物在线反应器技术与生物填料技术与进行结合，在不采用或者少采用工程措施的情况下，提高湖泊水质，使其具有更高的效率、更好效果、更强的抗冲击负荷的能力、更低的运维成本并能够长期保持水质提升达到高效率净化湖泊以及在线监测水质ph、溶解氧、cod、氨氮的作用。

5、然而进一步的研究发现，目前存在的曝气增氧机很多具有高效曝气的特点，但是具有造价高、结构复杂、会对底泥造成扰动，且随着水污染问题的日益严重，单一的或简单组合的处理手段已经难以满足复杂水体的净化需求，且现有技术中没有进一步的水质治理、对后续水质治理设施依赖性较大。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种集成多功能高效水处理系统装置及其水处理方法，通过预处理、曝气、生态浮床、微生物填料、污泥防护层和出水后处理等多种手段的有机结合，显著提升水质，具有高效曝气、去除大量污染物、防止底泥扰动、结构简单、成本较低等特点。

2、为解决上述问题，本发明提供一种多功能集成水处理系统的高效曝气装置及其水处理方法，包括通过连通管连通的预处理模块，主处理模块及后处理模块；其中，

3、所述预处理模块包括设置于上层的格栅及设置于侧壁顶部的过滤式连通管，所述格栅用来过滤较大悬浮物，所述过滤式连通管内部设有填料，不仅能起到控制水流作用，还可以通过微生物在填料中挂膜生长去除一定污染物。

4、所述主处理模块，包括从上到下依次分层布设的生态浮床系统、微生物填料系统、曝气系统、设置于底泥以上的污泥防护层及从水面贯通至底泥的输药管，所述曝气系统不仅产生微纳米气泡，还可以转动造成水体扰动，提高水中溶氧量，所述微生物填料系统吸附氮、磷与微生物填料反应，所述生态浮床系统中的水生植物与微生物协同作用，增加水中含氧量，吸附降解污染物，所述污泥防护层有效防止曝气过程中的底泥扰动，通过向所述输药管注入底泥净化剂及空气，使底泥得到净化。

5、所述后处理模块设置有不同粒径的滤料区，形成多层过滤和生物降解系统，进一步去除微小颗粒物和悬浮物，且水体经过所述滤料区的大粒径砾石区、中粒径砾石区、小粒径砾石区跌水，使水体进一步复氧。

6、所述预处理模块，主处理模块及后处理模块协同工作，实现高效曝气，去除大量污染物，防止底泥扰动，显著提升水质。

7、进一步地，所述曝气系统包括有曝气机及控制其产生微纳米气泡的控制装置。

8、进一步地，所述曝气系统还包括有配气装置，所述配气装置一端与所述曝气机连接，另一端通过固定转动装置与曝气装置连接。

9、进一步地，所述曝气装置位于水下且内部设有曝气软管。

10、进一步地，所述的微生物填料系统包括微生物填料承载层及通过其固定的轻质微生物填料，所述的轻质微生物填料，包括改性多孔旋转球形悬浮材料、改性沸石、镧改性膨润土，所述改性沸石、镧改性膨润土混合后用布袋包裹装入所述改性多孔旋转球中形悬浮材料。

11、进一步地，所述生态浮床系统包括生态浮床框架及间隔种植于其上的生态浮床植物，所述的生态浮床框架采用无纺纤维浮床，所述生态浮床植物采用去污能力较强且具有一定景观效应的香蒲、茭白等水生植物。

12、进一步地，所述的污泥防护层采用一层30cm厚的棕榈垫。

13、进一步地，所述不同粒径的滤料区上层种植有水生植物，所述水生植采用花叶美人蕉及花叶芦竹。

14、进一步地，所述不同粒径的滤料区下层设置有连通管。

15、本发明提供一种多功能集成水处理系统的高效曝气装置的水处理方法，包括以下步骤：

16、s100:水体进入所述预处理模块，经过所述格栅等将较大悬浮物过滤，然后经过所述过滤式连通管，悬浮物质能够得到进一步去除，此外微生物在过滤式连通管的填料中附着生长，在微生物的作用下，污染物得到一定去除；

17、s200:水体经过所述过滤式连通管进入所述主处理模块，通过所述生态浮床系统、所述微生物填料系统、所述曝气系统、所述污泥防护层及所述输药管有机结合，进行高效曝气、多功能集成化处理；

18、s300:水体通过所述连通管，从下部进入所述后处理模块中的所述大粒径砾石区，从所述大粒径砾石区上部出水，经过跌水进入所述中粒径砾石区，后再经跌水进入所述小粒径砾石区，最后出水。

19、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

20、1.本发明的多功能集成曝气系统装置，结构简单，造价较低；通过转动装置将曝气装置转动，造成水体扰动，扰动能够提高水中溶解氧含量,改善微生态环境,增加微生物的数量和种类,有利于水体水质的改善；且曝气使用微纳米曝气，所述的微纳米曝气具有停留的时间长、氧对流传热效率高、吸附效率高等优点。

21、2.本发明的多功能集成曝气系统装置中的微生物填料，使用改性的多孔旋转球形填料，该填料使用高猛酸盐和硫酸的混合溶液，在70℃恒温水浴加热进行改性，此外在球内加入袋装的改性沸石、镧改性膨润土等，利用改性沸石、镧改性膨润土吸附氮、磷与附着在改性多孔旋转球形填料的微生物进行反应，使得水体中的氮、磷等物质得到大量去除。

22、3.本发明装置在曝气池中引入生态浮床，通过水生植物和微生物的协同作用，不仅增加了水中的氧气含量，还通过生物降解和物理吸附，去除水中的污染物，显著提升水体净化效果。

23、4.本发明装置包含一种污泥防护层，污泥防护层具有防止污泥上浮，能有效防止曝气过程中的底泥扰动，不仅能够避免曝气管堵塞，还可以提升对水体感官效果。

24、5.本发明装置在曝气池内设置有输药管，输药管利用管道将底泥净化剂注入底泥中，同时向输药管中通入气体，使底泥造成扰动，与底泥净化剂充分混合，使得底泥得到净化，水生态得到恢复。

25、6.本发明装置设置有一种过滤式连通管；所述的过滤式连通管是将填料填入连通管中，不仅起到控制水体流速的作用，还能够作为微生物填料，使微生物附着在连通管中的填料中，使得水质得到净化。

26、7.本发明装置设置一种出水后处理多层结构，在后处理模块中加入不同粒径的填料，形成多层过滤和生物降解系统；通过选择进水方式，来控制水体流速，且微生物能够在填料上挂膜生长，通过多级处理有效去除水中的残余污染物。多层结构的设计，既提高了处理的深度和广度，使出水水质得到进一步提升，同时还能增强景观。