CN105668950A - 漂浮式综合水处理设备、水处理方法及该设备的反洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种漂浮式综合水处理设备、水处理方法及该设备的反洗方法。所述漂浮式综合水处理设备包括：壳体单元(100)，培养单元(200)，过滤单元(300)和曝气单元(400)，其中，所述曝气单元(400)对待处理的水进行曝气处理；所述过滤单元(300)对经所述曝气单元(400)处理后的水进行过滤处理；所述培养单元(200)用于培养好氧微生物；所述培养单元(200)，所述过滤单元(300)和所述曝气单元(400)设置于所述壳体单元(100)的舱体内。该漂浮式综合水处理设备，将多个水处理单元高度集成在一个成套设备内，具有系统结构紧凑、控制方便、功能集中、处理量大的特点，具有很大的使用范围；且可实现过滤沉淀污物的统一收集，集中处理。

Description

漂浮式综合水处理设备、水处理方法及该设备的反洗方法

技术领域

本发明涉及一种水处理设备和水处理方法，具体而言，涉及一种漂浮式综合水处理设备、水处理方法及该设备的反洗方法。

背景技术

水处理的对象主要包括自然水体和人工水体。例如，河湖水体，园林景观水体、养殖水体，喷泉、游泳池、水上乐园等。这些水体，多数存在污染物浓度较低，污染源种类多样化，水量极大的特点，并且大都对水质及卫生状况有较高的要求，同时也会在使用过程中持续产生的人为或非人为污染。由于定期更换这些水体中的存水会产生水资源的巨量浪费，也会产生很高的成本，目前多采用水循环处理设备来实现对这些水体的净化。

传统的水循环处理设备是固定于岸边(或岸边机房)或者待处理的水体内的，因而对于水面规模较大的水体，例如大的湖泊和较长的河流等，需要设置多个水处理设备，一方面增加了设施成本，另一方面也增加了维护清理的工作量。

已有人考虑了船式的水处理装置。例如，在中国发明专利ZL00124828.6中，公开了一种船式气浮除藻装置及方法。该船式气浮除藻装置通过在船只上安装整套水处理流程所采用的设备，具体而言，包括：进行投药混合的管式静态混合反应器、连接为一整体的絮凝反应器、泥渣槽、气浮接触室、分离室、溢流堰等，通过气浮原理来清除水体中的藻类。从该专利的说明书所公开的方案来看，只是将水处理设备安装设置于船上，通过水泵扬升待处理的原水至船上的处理设备之内，在船上进行处理，再将处理后的水排放回水体。也就是说，相比于设置于水体岸边或者设置于水体中的水循环处理设备，该方案实际上仅仅改变了水处理设备的载体，而并未改变该水处理设备的结构和功能。因此，由于作为载体的船只的载重和体积等限制，实施该方案获得的水处理设备的处理能力可预见地是十分有限的。从该专利的说明书所记载的数据来看，设计流量范围为1.0～4.0立方米/小时，应该说是很难满足河湖等较大水体的水处理需求的，特别是对于待处理水体的水质较差的情况，实际处理流量往往还会降低。

再例如，中国发明专利申请201210162107.7公开了一种“基于SBR工艺的船式污水处理系统”，该系统的方案也是通过将SBR水处理设备安装于具有收缩轮的船体，从而实现水处理设备的移动功能，并且可以节省陆上设置的调节池、初沉池和二沉地等设施。但正如该发明专利申请说明书中所述，该船式污水处理系统的污水处理工艺由成熟的污水处理技术厌氧接触氧化和SBR组成。也就是说，就水处理工艺本身，采用的是已有的成熟技术。所谓SBR，即序批式活性污泥法，全称为序列间歇式活性污泥法(SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess)，简称SBR工艺。SBR是基于以悬浮生长的微生物在好氧条件下对污水中的有机物、氨、氮等污染物进行降解的废水生物处理活性污泥法的工艺。按时序来以间歇曝气方式运行，改变活性污泥生长环境的，被全球广泛认同和采用的污水处理技术。SBR常见的工艺过程分五个阶段：进水、曝气反应、沉淀(沉降)、滗水(出水)、闲置(静置或称待机)。

河湖水质变差的根本原因在于污染物排入导致水的富营养化，从而使得例如藻类的大量耗氧生物过度繁衍，造成水缺氧，从而破坏水体的原始生态系统。因此，就水循环处理的原理而言，通过增加水体水的含氧量，是一种根本性的解决方法。进一步，可以采用溶氧曝气的方法来增加水体水的含氧量。

已有人申请了将水循环处理设备与溶氧曝气装置相结合的方案。例如，在中国发明专利授权公告CN1297490C中，公开了一种河湖水处理的装置及其方法。在该水处理装置中，包括了吐故纳新器，其为套筒状，内筒的底部连接进水管，内筒与外筒之间放射状均匀分布有V形溢水槽，V形溢水槽的底边和两上边沿形成水帘。通过水帘与大气的接触来使得水中的有害气体挥发，并使得空气中的氧气溶入水中，从而实现水的氧化、活化和鲜化。

又例如，中国实用新型专利ZL201320139623.8公开了一种“溶氧曝气装置及应用其的水处理设备”，其通过利用装置外部的待处理水体水面与装置内部的跌落水面的落差的势能，来为溶氧曝气提供动力，也使得装置内部水的运动更加稳定；通过进水流量的控制来实现装置内部的控制水面基本稳定，从而保证跌落水面到控制水面的水面高度差，保证跌落式溶氧曝气的空间。

尽管如前所述，已有人考虑将现有的水循环处理设备与船体相结合，但是，并未有人提出将包括溶氧曝气装置的水处理设备与诸如船体的漂浮式载体相结合的方案，更未给出基于溶氧曝气技术的漂浮式综合水处理设备的具体方案。

另一方面，近年来，也产生了利用生物手段来净化水的技术。用生物手段对污水进行净化处理通常由两个微生物种群参与其中，即厌氧微生物和好氧微生物。其中，好氧微生物的好氧过程需要从好氧污水池底部向待处理污水中通入大量压缩空气，为废水中的好氧微生物提供足够的氧气，该过程也称为曝气过程，以供好氧微生物利用，然后通过好氧微生物的分解来去除和降低水中的有机污染物和氮磷，从而实现水的净化。

例如，在中国发明专利申请公开CN104710085A中，公开了一种高效AOAS一体化污水处理装置及其工艺，该污水处理装置包括进行好氧处理的一级反应沉淀池和二级反应沉淀池，并且利用曝气系统(包括鼓风机、送气连接管道和分别设置在一级反应沉淀池和二级反应沉淀池底部的曝气盘)对一级反应沉淀池和二级反应沉淀池进行曝气。又例如，在中国发明专利申请公开CN104724817A中，公开了一种网箱式生物载体、固定化微生物处理污水装置，其中，该网箱式生物载体由网箱和装填于该网箱内的生物填料组成，并且被堆叠放置于所述固定化微生物处理污水装置的污水处理池中。

在诸如上述专利申请所公开的现有技术方案中，通过设置污水处理池或沉淀池作为反应容器来实现利用微生物进行的好氧处理，需要在待处理水体附近占用一定的土地，这样会破坏待处理水体周围的整体环境，且对于景观水体、城市河流等也不易实现；还需要将一般由钢管或塑料管制成的曝气管直接铺设在曝气池底部，通过曝气管壁上设有的曝气孔使定量的空气分散成为大量的气泡，虽然构造简单，阻力小，但气泡平均直径大，气液间传氧效率低，且孔眼易被污泥或微生物堵塞；此外，设备安装、检修﹑移动及更换均需放干池内水，极为不便。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，根据本发明的一方面，提供了一种漂浮式综合水处理设备，其包括：壳体单元，培养单元，过滤单元和曝气单元，其中，曝气单元对待处理的水进行曝气处理；过滤单元对经曝气单元处理后的水进行过滤处理；培养单元用于培养好氧微生物；培养单元，过滤单元和曝气单元设置于壳体单元的舱体内。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可选地，经曝气单元处理后的水或者对过滤单元进行反洗得到的反洗水被输出到培养单元。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可选地，培养单元包括：填料，曝气器和输气管，其中，填料用于附着和培养好氧微生物；多个曝气器通过输气管连接形成输气管网，该曝气器将由输气管输送的气体输出到填料。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可选地，曝气器设置在填料的下方。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可选地，曝气器的膜片上具有微型曝气孔。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可选地，培养单元为独立的密闭腔体，在其顶部设置有气液分离阀。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可选地，培养单元还包括：储泥腔﹑吸泥管﹑沉积板，其中，沉积板设置于培养单元的底侧且呈坡度设置；在储泥腔内设有吸泥管，该吸泥管将从储泥腔吸入的污物排出。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可选地，培养单元内还设置有一个或多个扰流板。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可选地，曝气单元包括：布水腔﹑密封板﹑活塞﹑浮筒﹑布水槽，其中，密封板将曝气单元分割成上下两部分腔体；布水腔设有进水孔及分水槽；布水槽设有布水口；活塞与浮筒连为一体，且该活塞根据浮筒所在水位高低上下滑动。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可选地，布水槽和/或布水口具有V形结构。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可选地，过滤单元包括：一组或多组用于水净化的过滤器，用于储存过滤后的水的一个或多个清水箱。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可选地，过滤器包括：布水管﹑滤层﹑支撑板﹑渗水器﹑分水管，其中，支撑板将过滤器分成上腔和下腔，布水管和滤层设置于过滤器上腔，渗水器和分水管设置于过滤器下腔；待过滤的水经过布水管和滤层以及设置于支撑板的过水孔进入过滤器下腔；经渗水器的渗水孔收集的水通过分水管输入到清水箱。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可选地，培养单元，过滤单元和曝气单元分别在壳体单元的内部形成独立的舱体。

根据本发明的另一方面，提供了一种水处理系统，其包括前述的漂浮式综合水处理设备。

根据本发明的又一方面，提供了一种水处理方法，其包括：对待处理的水进行曝气处理；对经曝气处理后的水进行过滤处理；将经过曝气处理或过滤处理的水用于培养好氧微生物。

根据本发明实施例的水处理方法，可选地，曝气处理、过滤处理以及对好氧微生物的培养都是在漂浮在水体内的水处理设备的内部完成的。

根据本发明实施例的水处理方法，可选地，曝气处理包括：待处理原水经进水格栅进入曝气单元的上腔体，并从进水孔进入布水腔内，再经分水槽均匀分布到在分水槽两侧设置的布水槽内，之后经布水口跌落至曝气单元的下腔体。

根据本发明实施例的水处理方法，可选地，过滤处理包括：从曝气单元内抽取经曝气单元处理后的水，再输入到过滤器；在过滤器内，通过布水管并经滤层渗滤再通过过水孔到达过滤器下腔，然后经渗水器的渗水孔收集并输出到分水管，之后输出到清水箱内。

根据本发明的再一方面，提供了一种对前述的漂浮式综合水处理设备进行反洗的方法，包括：从过滤器的清水箱抽取水，再经分水管﹑渗水器的渗水孔进入过滤器下腔；经在支撑板设置的过水孔进入过滤器上腔的水带动滤层的滤料松动甚至翻腾，实现对滤层的清洗，清洗污物后的水连同所清洗的污物通过布水管﹑排污管输送到培养单元内。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，将多个水处理单元高度集成在一个成套设备内，具有系统结构紧凑、控制方便、功能集中、处理量大的特点，具有很大的使用范围；可以实现水的跌落曝气、过滤、微生物培养等处理功能，且可实现过滤沉淀污物的统一收集，集中处理；还能够实现反洗功能，节省拆卸清理的工序和成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的漂浮式综合水处理设备的俯视剖面图；

图2是与图1对应的漂浮式综合水处理设备的俯视图；

图3是与图1对应的漂浮式综合水处理设备的俯视图；

图4是与图2标注的割线D-D相对应的局部剖视放大图；

图5是与图2标注的割线E-E相对应的局部剖视放大图；

图6是与图2标注的割线F-F相对应的局部剖视放大图；

图7示意性地示出了图1的漂浮式综合水处理设备的过滤单元的主要组件结构；

图8示出了图1的漂浮式综合水处理设备的阀门组的内部结构示例；

图9示意性地示出了图1的漂浮式综合水处理设备的水净化处理管路；

图10示意性地示出了图1的漂浮式综合水处理设备的排污管路布局。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如前所述，目前尚未有人提出将包括溶氧曝气装置的水处理设备与诸如船体的漂浮式载体相结合的方案，更未给出基于溶氧曝气技术的漂浮式综合水处理设备的具体方案。根据本发明的实施例，提供了一种漂浮式综合水处理设备，其将溶氧曝气技术、过滤技术、微生物净化等水处理技术集成在一起，对承载该设备的水体进行循环水处理，并可以实现对过滤沉淀污物的统一收集，集中处理。

该漂浮式综合水处理设备优选地适用于作为景观水体的河道、湖泊。根据本发明构思的漂浮式综合水处理设备，并非将已有水处理设备与船体的结合，而是设计了一种漂浮平台，其结构整体上用于进行水体的水循环处理；当然，从外部美观的角度，也可以通过增加外部结构和装饰，构造成船的造型。

图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的漂浮式综合水处理设备的俯视局部剖视放大图。图2是与图1对应的漂浮式综合水处理设备的俯视图。结合图1和图2，可以更好地理解根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备的结构。

如图1和图2所示，漂浮式综合水处理设备具有类似船形的外形。这种外形设计一方面如前所述是考虑到设备的外观尽量对所处理水体的整体景观不造成影响和破坏；另一方面是考虑到设备在水中的移动性能。可选地，根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备也可以采用其它外形，诸如，圆形、椭圆型、方形等。

如图1所示，根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，主要包括：壳体单元100，培养单元200，过滤单元300和曝气单元400。

壳体单元100为水处理设备的外壳结构，用于支撑和容纳设备内部的其它结构。如前所述，从整体景观和移动性能的角度考虑，壳体单元100可以具有类似船形的外形，如图1和图2所示。同时，壳体单元100也可以具有类似船舶外壳的结构，使得水处理设备整体上以类似船舶的方式漂浮在水体上。

可选地，可在壳体单元100设置密闭气舱来增加设备的整体浮力。该密闭气舱可以设置在设备的前部、中部或者后部，例如设置在壳体单元100的前部、后部或者中部侧面等。例如，在图1和图2中，在水处理设备壳体单元100的前部和后部设置了两个密闭气舱101，且每个密闭气舱101基本上关于设备的中轴线对称，这样既可以增加设备的浮力，也可以通过前后设置和对称结构来稳定设备整体的平衡。密闭气舱101可以是单一舱体，通过隔板102与设备内部的其它舱体部分分隔，也可以包括多个子密闭气舱，从平衡性的角度，这些子密闭气舱也可以关于壳体100的中轴线对称分布。

可选地，也可以通过设置注水舱来通过调整注水舱中的注水量来调节水处理设备的浮力和平衡。

培养单元200，过滤单元300和曝气单元400可以分别在壳体单元100的内部形成独立的舱体，彼此之间通过管路(及阀门)连通，这样既可以防止在不同水净化处理阶段的水相互混合，也可以利用舱体容纳空气的空间增加设备的浮力。

培养单元200分别通过隔板102和隔板201与密闭气舱101和过滤单元300相隔断，从而形成独立的腔体。可选地，培养单元200可以是密闭腔体，通过管路与其它单元或舱体连通。

培养单元200包括储泥腔202﹑吸泥管203﹑沉积板204﹑曝气器205﹑填料206﹑通气管208。进一步如图3所示，沉积板204设置于培养单元200的底侧且呈坡度设置，便于将水中沉积物收集到储泥腔202。储泥腔202内设有吸泥管203。吸泥管203通过管路与可设置于培养单元200外部的污泥泵343(请见图5)连接，从而将从储泥腔202吸入的污泥在污泥泵343的作用下进行排出。可选地，在吸泥管203和污泥泵343之间的管路上设置有阀门210，用于控制该管路的导通。

根据本发明的实施例，培养单元200除了对水中污泥的收集，更重要的作用在于对用于水处理的微生物的培养。用于水处理的微生物通常可以是好氧微生物，通过微生物的分解来去除和降低水中的有机污染物和氮磷，从而实现水的净化。对于好氧微生物的培养一方面需要微生物繁殖生长的水环境具有足够的含氧量，另一方面该水环境最好也要含有充分的养分。

如图3所示，培养单元200包括填料206，曝气器205和输气管208。

填料206用于附着和培养微生物。填料206可采用组合填料﹑立体弹性填料﹑多孔悬浮球填料等。微生物附着于作为载体的填料并形成微生物膜，在污水流经微生膜的过程中，通过有机物的吸附﹑氧向生物膜内部的扩散以在膜中所发生的生物氧化等作用，对污水进行降解处理。并且可以同时培养微生物繁殖生长，使得部分微生物脱离填料进入水体水中，实现更大范围的降解净水作用。

多个曝气器205通过输气管208连接形成输气管网(该输气管网可以具有诸如圆形、方形等形状)，该输气管网设置于填料206的下方，对位于其上方的填料206输出气体，一方面可以对填料206中的好氧微生物进行供氧，由于气体在水中对微生物进行冲刷，使成熟的微生物从填料206上脱落进入水中，进一步生长和对水体进行净化，另一方面可以直接向水中溶氧。将曝气器205设置于填料206的下部，并向上输出气体，也可以实现用气体自身受到的浮力驱动气体进入到填料206，提高曝气溶氧的效率，同时，将输气管208及曝气器205设置于水处理设备的下部(如图3所示)，也可以降低设备整体的重心，提高整体稳定度。可选地，也可以通过构建输气管网来将曝气器205设置在填料206的侧方或者上方。

可选地，通过设置在培养单元200外部的气泵349对该输气管网供气，所供气体可以是设备外部空气、加氧空气、氧气等。具体而言，通过控制器346(如图1所示可以设置于过滤单元300内，也可以设置在水处理设备的其它部分)启动气泵349产生高压气体，并使得该气体经输气管208到达与该输气管208连接的曝气器205，通过微孔曝气器205膜片上的曝气孔排出微小气泡，在污水中实现曝气溶氧，为微生物的生长提供足够氧气。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，其培养单元200内安装有附着微生物生长的填料，可以创造好氧微生物生长的环境，使好氧微生物既可以附着在填料上生长，也可以使填料上的好氧微生物脱落下来在水中生长，高效地进行水处理。

可选地，在培养单元200的密闭舱体的顶部设置有气液分离阀207，一方面可以使得曝气器205输出的气体经过水和填料206后从该气液分离阀207释放到设备外部，另一方面可以防止培养单元200密闭舱体内的水溢出。在培养单元200中培养微生物和处理水所可能产生的其它气体也可以从气液分离阀207释放出。

可选地，培养单元200内还可以设置一个或多个扰流板209(如图1所示)，该扰流板209分布在培养单元200的腔体内，例如设置在培养单元200的进水口附近，该扰流板209可以减缓水流速度，促进水中污物杂质逐步沉积。

如图1-3所示，为了增加微生物培养量及水处理量等，可以在水处理设备的前部和后部均设置培养单元200。图4是与图2标注的割线D-D相对应的局部剖视放大图，从图4中可以看到输气管路的一种排列设置。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，如前所述还包括曝气单元400和过滤单元300。其中，曝气单元400用于对待处理水进行曝气处理，使得待处理水在与空气的接触中获得溶氧，并将水中的有害气体交换到空气中；过滤单元300用于将经曝气单元400进行曝气处理后的水进行过滤净化。进一步地，在对过滤单元300进行反洗的过程中，将反洗后形成的水(污水)注入到培养单元200，进行前述的沉污处理以及微生物培养。具体而言，过滤单元300对水进行过滤处理而留存有一定的滤渣污物，在对过滤单元300进行反洗时，将这些滤渣污物冲洗到培养单元200，一方面可以通过沉积板204、储泥腔202﹑吸泥管203等部分进行污物污泥的沉污处理，另一方面这些滤渣污物也可以为微生物的繁殖生长提供养料。换言之，在对过滤单元300进行反洗时过滤单元300连通培养单元200，在其它时间培养单元200可以独立工作，进行微生物的培养、繁殖、生长和释放等。

结合图1和图2，可以看出曝气单元400和过滤单元300的空间布置位置关系及主要结构。对于在设备的前部和后部分别设置两组培养单元200的方案，可以对应地分别设置两组曝气单元400和过滤单元300，并相应地设置管路和阀门等。如图所示，曝气单元400设置于设备壳体100内腔的侧面，这是因为与之对应的进水口可设置在设备的侧面。

可选地，在曝气单元400的进水口处或者在与曝气单元400的进水口连通的水处理设备进水口处设置进水格栅108，该进水格栅108可以将断树枝等大的漂浮物或悬浮物挡在设备外面，防止这些大的物件进入到水处理设备内部，造成管路堵塞或水路不畅等故障。

可选地，如图1所示，在曝气单元400上方的壳体100部分，设置人孔307，便于人员进入设备舱体内进行检修。

图5和图6分别是与图2标注的割线E-E和F-F相对应的局部剖视放大图，从图5和图6中可以看到曝气单元400的进一步结构。如图所示，曝气单元400经隔板351与其他舱体隔离为独立舱体(如图1所示，具体地，隔板351可以为“L”形，其与培养单元200的隔板201以及壳体100的对应部分相配合来隔离出曝气单元400的舱体)。

如图6所示，曝气单元400包括：布水腔408﹑密封板401﹑活塞405﹑浮筒404﹑布水槽406。密封板401将曝气单元400分割成上下两部分腔体；布水腔408设有进水孔403及分水槽402；布水槽406设有布水口407；活塞405与浮筒404连为一体，且根据浮筒404所在水位高低上下滑动。

当根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备漂浮于待处理水体中，待处理原水经进水格栅108进入曝气单元400的上腔体，并从进水孔403进入布水腔408内，再经分水槽402均匀分布到在分水槽402两侧设置的布水槽406内，之后经布水口407跌落至曝气单元400下腔体。跌落过程中原水的沼气等有害气体可排出，经布水槽406和布水口407所造成的水流紊动也可以改善氧气的溶解和扩散，提高水处理的溶氧曝气能力，跌落瀑氧提高水质。待曝气单元400内水位上升至设定高度，在浮筒404的浮力作用下，活塞405向上滑动堵塞布水孔403以阻止进水；反之进水孔403进水，且通过活塞405与进水孔403之间的间隙变化来自动调节进水流速。这种结构所实现的对于跌落水位高度的自动控制，可以对下落水流起到消能整流的作用。

可选地，如图5和图6所示，布水槽406和/或布水口407为V形结构，这样通过V形布水口407(如图6所示)溢出可以形成高处跌落的匀速水流。进一步，布水槽406和布水口407各自的V形结构在延伸方向上相互垂直，这种结构更有利于各个布水口下落水布水的均匀。

可选地，曝气单元400也可以采用跌落曝气之外的曝气处理方式。

经曝气单元400处理后的水由水泵抽到过滤单元300中进行过滤处理。

图1和图7从不同角度示出了过滤单元300的主要组件结构。过滤单元300包括：一组或多组用于水净化的过滤器，一组或多组用于过滤毛发等不易降解且易堵塞管路的杂质的毛发过滤器，用于储存过滤后的水的一个或多个清水箱，以及相应的管路、阀门、三通、管路口等辅助组件。具体而言，如图1和图7所示，过滤单元300包括：过滤器301﹑过滤器302﹑阀门组320﹑阀门组321﹑清水箱310﹑毛发过滤器317﹑毛发过滤器325﹑毛发过滤器335、清水出口311﹑微生物出口313﹑污泥出口341及各单元工艺连接管﹑阀门﹑三通等。清水箱310设有水口326和水口327。清水出口311一端与清水箱310相连，另一端设有阀门312。

从图1可以看出，过滤器301和过滤器302，以及与它们分别对应的阀门组320和阀门组321以及毛发过滤器317和毛发过滤器325，实际上构成了两套并行的水过滤处理路径，也就是说，根据本发明的实施例，可以通过设置和调整的对水进行过滤处理的平行子单元的数量，来实现水处理能力的扩容以及视情况的通过例如阀门对过滤处理量的调整。当然，也可以通过串行的方式实现多级过滤处理，例如，可选设置的其它毛发过滤器串接在毛发过滤器317和毛发过滤器325之前或之后的管路中，以实现对毛发等杂质的多级过滤处理。可选地，通过用阀门对管路导通进行控制来实现串行/并行和并行/串行的转换。

更具体地，如图7所示，过滤器301和302内均设有布水管303﹑滤层305﹑支撑板306﹑渗水器308﹑分水管304；过滤器301﹑302与清水箱310可分别为独立密闭腔体结构。可选地，过滤器301和302各设有气液分离器315。支撑板306上设有过水孔307。渗水器308上设有渗水孔309。

另外，图8示出了阀门组的内部结构示例。以阀门组320为例，阀门组320包括阀门321A﹑阀门321B﹑阀门321C﹑阀门321D﹑水管321E﹑三通321F﹑三通321G。其中，三通321F设置在阀门321A和阀门321B之间，三通321G设置在阀门321D和水管321E之间。

毛发过滤器的设置主要是考虑将可能堵塞后续管路的毛发等杂质过滤，也可以不设置毛发过滤器。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备的控制部分和动力部分，例如包括：控制器346，水泵318﹑水泵324﹑污泥泵343可以设置在过滤单元300的舱体内，也可以设置在过滤单元300外部的其它舱体内，这里的参考数字标注只是为了标注方便而非限定这些组成部分被包括在过滤单元300内。

基于上述的结构，在进行水过滤处理时，例如，控制器346分别启动水泵318和水泵324，经阀门316(也请见图9)﹑毛发过滤器317和毛发过滤器325从曝气单元400内抽取经曝气单元400处理后的水，再经水管321E，分别通过三通321F﹑三通321G进入到过滤器301和过滤器302，在各过滤器内，通过布水管303并经滤层305渗滤再通过过水孔307到达过滤器下腔(过水孔307所在的支撑板306将过滤器的内部腔体分成了上腔和下腔，并且该支撑板可以用来支撑滤层305的滤料)，然后经渗水器308的渗水孔收集并输出到分水管304，通过阀门321C经水口326汇集到清水箱310内。最终通过清水出口311排出到设备之外。在进行水过滤处理时，其余连通管路和阀门可以关闭。可选地，在过滤器的下腔中也可以设置有滤料，将渗水器308埋入其中，并且该滤料的粒径大于渗水器308的渗水孔309的直径，不易造成渗水器308的渗水孔309阻塞。

图8为根据本发明实施例的水处理设备的横剖面图，从中可以示意性地看到包括了曝气单元400、过滤单元300的水净化管路。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，通过采用合理高效的过滤器及管路布局，可在很大程度上截留水中杂质的同时，实现自身对过滤器的反冲洗。

可以定期或者按照预设条件自动进行对过滤单元的反冲洗操作，首先，将阀门316关闭，控制器346启动水泵318经连通管328﹑阀门330﹑三通332和水口327从清水箱310抽取清水(该清水可以是经本设备处理得到的水也可以是从设备外部注入清水箱310的)，再经水管321E，阀门321D﹑三通321G﹑分水管304﹑渗水器308的渗水孔309进入过滤器的下腔；经在支撑板306设置的过水孔307带动滤层305滤料的松动甚至翻腾，实现滤层305内污物的清洗，清洗污物后的水连同所清洗的污物然后通过布水管303﹑三通321F﹑阀门321A﹑排污管322﹑三通338，经水口337输送到培养单元200内，为微生物的生长创造营养条件。在进行反洗时，其余连通管路和阀门可以关闭。

根据本发明实施例的水处理设备的结构设计，可以实现将对过滤单元进行反冲洗后得到的冲洗水输入培养单元200，还可以直接将曝气单元400内的水输入到培养单元200。具体而言，控制器346启动泵336，通过阀门334﹑毛发过滤器335(参见图7)从曝气单元400内抽取经曝气处理的水(也可以直接接入待处理原水)，通过水管阀门339﹑三通338及排污管322，经水口337到培养单元200。类似于上述将反冲水排入培养单元，同样经过曝气溶氧处理的水可以为其微生物生长提供足够的氧气和良好的生长环境。微生物通过在填料作为载体附着形成微生物膜，在污水流经微生膜过程中，通过有机物的吸附﹑氧向生物膜内部的扩散以在膜中所发生的生物氧化等作用，对污水进行降解处理；处理过的水及从填料上脱落下的微生物经微生物出口313排出壳体单元100到水体中，为水体原水创造水生态修复条件；并可以通过水路循环，提高原水中微生物浓度，提高水质修复速度及效果。

图10示意性地示出了根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备的排污管路布局。进入培养单元200的污水，经扰流板的导流，水流速减缓，水中污物逐步沉积至储泥腔202中。定期通过控制器346启动污泥泵343并通过阀门210﹑三通344﹑排污口341﹑阀门342排出壳体单元100至收集设备(诸如设置于壳体外部的不透水储泥袋等)，便于集中收集，统一处理，避免对原水的二次污染。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可选地，包括强化处理单元(未示出)，用于对待处理的水、处理中的水或者处理后的水进行进一步的处理。强化处理单元可包括投药泵和药剂箱，用于投加高分子絮凝剂等一类药剂，以提高水中的悬浮物、藻类、BOD、COD以及氨氮等水处理需要去除的物质的去除率。强化处理单元还可以包括紫外线装置和/或超声波装置，用于杀灭水中的细菌和破坏藻类孢子。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可以用所载的燃油发电机提供动力，也可以采用风力发电机提供动力，还可以用太阳能电池板提供动力。用非化石燃料燃烧的方式提供动力，可以更加环保，且不会对水体造成任何的二次污染。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，将多个水处理单元高度集成在一个成套设备内，具有系统结构紧凑、控制方便、功能集中、处理量大的特点，具有很大的使用范围；可以实现水的跌落曝气、过滤、微生物培养等处理功能，且可实现过滤沉淀污物的统一收集，集中处理；还能够实现反洗功能，节省拆卸清理的工序和成本。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可以与设置于水体内或周围的生态水处理设施等一起，共同构建自动管理和运行的水处理系统。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (19)

1.一种漂浮式综合水处理设备，

其特征在于，包括：

壳体单元(100)，培养单元(200)，过滤单元(300)和曝气单元(400)，

其中，

所述曝气单元(400)对待处理的水进行曝气处理；

所述过滤单元(300)对经所述曝气单元(400)处理后的水进行过滤处理；

所述培养单元(200)用于培养好氧微生物；

所述培养单元(200)，所述过滤单元(300)和所述曝气单元(400)设置于所述壳体单元(100)的舱体内。

2.根据权利要求1所述的漂浮式综合水处理设备，其特征在于，经所述曝气单元(400)处理后的水或者对所述过滤单元(300)进行反洗得到的反洗水被输出到所述培养单元(200)。

3.根据权利要求1所述的漂浮式综合水处理设备，其特征在于，所述培养单元(200)包括：填料(206)，曝气器(205)和输气管(208)，

其中，

所述填料(206)用于附着和培养所述好氧微生物；

多个所述曝气器(205)通过所述输气管(208)连接形成输气管网，该曝气器(205)将由所述输气管(208)输送的气体输出到所述填料(206)。

4.根据权利要求3所述的漂浮式综合水处理设备，其特征在于，所述曝气器(205)设置在所述填料(206)的下方。

5.根据权利要求3所述的漂浮式综合水处理设备，其特征在于，所述曝气器(205)的膜片上具有微型曝气孔。

6.根据权利要求1所述的漂浮式综合水处理设备，其特征在于，所述培养单元(200)为独立的密闭腔体，在其顶部设置有气液分离阀(207)。

7.根据权利要求1所述的漂浮式综合水处理设备，其特征在于，所述培养单元(200)还包括：储泥腔(202)﹑吸泥管(203)﹑沉积板(204)，

其中，

所述沉积板(204)设置于所述培养单元(200)的底侧且呈坡度设置；

在所述储泥腔(202)内设有吸泥管(203)，该吸泥管(203)将从所述储泥腔(202)吸入的污物排出。

8.根据权利要求7所述的漂浮式综合水处理设备，其特征在于，所述培养单元(200)内还设置有一个或多个扰流板(209)。

9.根据权利要求1所述的漂浮式综合水处理设备，其特征在于，曝气单元(400)包括：布水腔(408)﹑密封板(401)﹑活塞(405)﹑浮筒(404)﹑布水槽(406)，

其中，

所述密封板(401)将所述曝气单元(400)分割成上下两部分腔体；

所述布水腔(408)设有进水孔(403)及分水槽(402)；

所述布水槽(406)设有布水口(407)；

所述活塞(405)与所述浮筒(404)连为一体，且该活塞(405)根据浮筒(404)所在水位高低上下滑动。

10.根据权利要求9所述的漂浮式综合水处理设备，其特征在于，所述布水槽(406)和/或所述布水口(407)具有V形结构。

11.根据权利要求1所述的漂浮式综合水处理设备，其特征在于，所述过滤单元(300)包括：一组或多组用于水净化的过滤器(301，302)，用于储存过滤后的水的一个或多个清水箱(310)。

12.根据权利要求11所述的漂浮式综合水处理设备，其特征在于，所述过滤器(301，302)包括：布水管(303)﹑滤层(305)﹑支撑板(306)﹑渗水器(308)﹑分水管(304)，

其中，

所述支撑板(306)将所述过滤器(301，302)分成上腔和下腔，所述布水管(303)和所述滤层(305)设置于过滤器上腔，所述渗水器(308)和所述分水管(304)设置于过滤器下腔；

待过滤的水经过所述布水管(303)和所述滤层(305)以及设置于所述支撑板(306)的过水孔(307)进入所述过滤器下腔；

经所述渗水器(308)的渗水孔收集的水通过分水管(304)输入到所述清水箱(310)。

13.根据权利要求1所述的漂浮式综合水处理设备，其特征在于，所述培养单元(200)，所述过滤单元(300)和所述曝气单元(400)分别在所述壳体单元(100)的内部形成独立的舱体。

14.一种水处理系统，其特征在于，包括根据权利要求1-13中任一项所述的漂浮式综合水处理设备。

15.一种水处理方法，其特征在于，

包括：

对待处理的水进行曝气处理；

对经所述曝气处理后的水进行过滤处理；

将经过所述曝气处理或所述过滤处理的水用于培养好氧微生物。

16.根据权利要求15所述的水处理方法，其特征在于，所述曝气处理、所述过滤处理以及所述对好氧微生物的培养都是在漂浮在水体内的水处理设备的内部完成的。

17.根据权利要求15所述的水处理方法，其特征在于，所述曝气处理包括：待处理原水经进水格栅进入曝气单元的上腔体，并从进水孔进入布水腔内，再经分水槽均匀分布到在分水槽两侧设置的布水槽内，之后经布水口跌落至曝气单元的下腔体。

18.根据权利要求15所述的水处理方法，其特征在于，所述过滤处理包括：从曝气单元内抽取经曝气单元处理后的水，再输入到过滤器；在所述过滤器内，通过布水管并经滤层渗滤再通过过水孔到达过滤器下腔，然后经渗水器的渗水孔收集并输出到分水管，之后输出到清水箱内。

19.一种对根据权利要求12所述的漂浮式综合水处理设备进行反洗的方法，其特征在于，包括：从过滤器的清水箱抽取水，再经分水管﹑渗水器的渗水孔进入过滤器下腔；经在支撑板设置的过水孔进入过滤器上腔的水带动滤层的滤料松动甚至翻腾，实现对滤层的清洗，清洗污物后的水连同所清洗的污物通过布水管﹑排污管输送到培养单元内。