CN110963639A - 智能水处理装置 - Google Patents

Abstract

一种智能水处理装置，其包括：粗滤单元(1)，微生物降解单元(2)，精滤单元(3)，其中，粗滤单元(1)去除水中密度较大的颗粒状物体；微生物降解单元(2)利用微生物的吸附作用来降解水中的有机物；精滤单元(3)拦截水中的无机颗粒、细微杂质以及有机物；其中，所述智能水处理装置根据待处理水体的水质条件切换不同的水处理模式，对于水质变化稳定的水质条件采用水质提升及保持模式，对于水质迅速变差的情况采用快速过滤模式。该智能水处理装置可以根据待处理水体水质情况自动调节相对应的水处理模式，并且能够调节自身的各项执行参数从而让水体达到设定的各项水质指标。

Description

智能水处理装置

技术领域

本公开涉及一种水处理设备，具体而言，涉及一种智能水处理装置。

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、下雨时水质较浑浊的特点。当前 国家和居民对城市建成区水质及卫生状况有较高的要求，但同时也会在城市 运营过程中持续产生人为或非人为污染。

氨氮、总磷等有机物指标超标是目前许多城市黑臭河道中亟需解决的突 出问题。河道水体的主要污染源是外部污染物的注入，以及长期积累的河底 淤泥释放的有机物。加之水体缺少必要的循环，导致水体溶解氧过低，水生 动、植物缺少生存的环境，使水体逐渐失去自净能力，容易发黑发臭。此外， 外部污染物注入量通常具有随机性，特别对于雨水较多的地区而言，下雨时 会集中带来大量的外部污染物，使得河道水体的水质迅速恶化。

目前对于很多城市河道、湖泊等水体采取截污控污、点源处理、活水补 水、生态治理等措施初步消除了河道黑臭现象，但是仍有不少河道在采取以 上措施后仍不断出现返黑返臭现象，水质仍属于劣V类，主要原因是①虽然 前期已进行了清淤，但仍然存在内源污染释放的问题；②雨水(特别是初期 雨水)对于河道来说本身就是污染源；③合流制雨水管网雨天向河道进行排 污；④纯生态系统(特别是沉水植物)比较脆弱，在受到雨水夹带污水负荷 的冲击下，河水有机物浓度升高、透明度降低，使得纯生态净化系统很容易 崩溃；⑤纯生态系统季节性较强，在植物生长季净化能力较强，在植物非生 长季净化能力较弱。

为了巩固治理后的成果以及后期水质提升并长效保持的要求，针对以上 现象，需要解决以下两个问题：①在下雨后如何尽快提高水体透明度，从而 能够让光照对植物(特别是沉水植物)产生作用，恢复纯生态系统的净化功 能；②晴天如何快速提升水质，建立生态系统持续稳定在达标水质的保障。

目前为解决上述问题采取的技术措施一般是用旁路处理系统，其采用物 理过滤+生物处理的组合处理工艺，利用两套独立系统分别解决上述的两个 问题，该组合型的旁路处理系统(物理过滤+生物处理)存在设备利用率不 高(综合利用率只有50％)、总造价高、占地面积大、系统操作复杂且难度 大等缺陷。

此外，现有的旁路处理系统装置，其控制方式也比较简单，不能根据进 水水质数据的变化而调节水处理系统设备的相关运行控制参数，致使出水水 质不能稳定达标。且多采用污水处理工艺，而该工艺具有污水处理有机物浓 度高，处理效率低的特点，与微污染水体的有机物浓度低，要求处理水量大 的特点不吻合。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种智能水处理装置，其包括：粗滤单元， 微生物降解单元，第一精滤单元，其中，粗滤单元去除水中密度较大的颗粒 状物体；微生物降解单元利用微生物的吸附作用来降解水中的有机物；第一 精滤单元拦截水中的无机颗粒、细微杂质以及有机物；其中，所述智能水处 理装置根据待处理水体的水质条件切换不同的水处理模式，对于水质变化稳 定的水质条件采用水质提升及保持模式，对于水质迅速变差的情况采用快速 过滤模式。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，在水质提升及保持模式， 待处理的水先经过粗滤单元去除水中密度大的颗粒物，然后在微生物降解单 元利用微生物的吸附作用来降解水中的有机物，再经精滤单元进一步拦截水 中的无机颗粒、细微杂质并继续去除水中剩余的有机物，保持水处理效果； 在快速过滤模式，待处理水先经过粗滤单元去除水中密度大的颗粒物，然后 经第一精滤单元拦截颗粒状有机物、无机颗粒、细微杂质，快速提高水体的 透明度，经过第一精滤单元的部分水进入微生物降解单元，提供有机物来保证微生物的生存条件。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，在水质提升及保持模式， 在待处理水先经粗滤单元去除水中密度大的颗粒状物体，再经第一精滤单元 拦截水中分解得到的颗粒状有机物、无机颗粒、细微杂质，后经微生物降解 单元降解水中的可溶性有机物；在快速过滤模式，待处理水先经粗滤单元去 除水中密度大的颗粒状物体，后经第一精滤单元拦截无机颗粒、细微杂质， 快速提高水体的透明度，经过第一精滤单元的部分水进入微生物降解单元以 保证微生物的生存条件。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，该智能水处理装置还包括 第二精滤单元，在水质提升及保持模式，待处理水先经粗滤单元去除水中密 度大的颗粒状物体，再经第一精滤单元拦截水体中分解得到的颗粒状有机 物、无机颗粒、细微杂质，后经微生物降解单元降解水中的可溶性有机物， 之后经第二精滤单元进一步拦截水中的无机颗粒、细微杂质和继续降解后的 水中剩余的有机物；在快速过滤模式，待处理水先经粗滤单元去除水中密度 大的颗粒状物体，后经第一精滤单元和/或第二精滤单元拦截无机颗粒、细微 杂质，快速提高水体的透明度，经过第一精滤单元和/或第二精滤单元的部分 水进入微生物降解单元以保证微生物的生存条件。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，该智能水处理装置还包括 智能控制单元，其能根据待处理水的水质情况自动启动/切换不同的水处理模 式并调节智能水处理装置的各单元参数。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，所述智能控制单元包括输 入模块、数据库模块、控制模块及输出模块，其中，输入模块检测各检测点 的检测参数数据并将数据存储至数据库模块；数据库模块存储水处理装置运 行过程中积累的各项检测参数及执行参数；控制模块通过对数据库模块的数 据进行分析归纳而建立计算模型来决策执行参数；输出模块根据控制模块决 策的执行参数来输出指令，控制所述智能水处理装置相应部分的运行。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，所述数据库模块包含絮凝 执行数据库、氨氮降比数据库Ⅰ、氨氮降比数据库Ⅱ、水质原始数据及水质 执行参数数据库，其中，氨氮降比数据库Ⅰ存储水处理装置运行时在进水端 水质检测点与其后续水质检测点之间的氨氮下降数据；氨氮降比数据库Ⅱ存 储水处理装置运行时在出水端水质监测点与其之前的水质检测点之间的氨 氮下降数据；水质原始数据及水质执行参数数据库用于存储与在进水端的水 质相对应的装置执行参数及在进水端和出水端的水质数据；絮凝执行数据库存储与不同水环境、浊度的水体相对应的絮凝投加路径和投加量的数据。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，所述控制模块基于计算模 型来获得用于控制所述智能水处理装置的各个单元/模块的控制参数，其中， 该控制模块的综合决策模块通过调用扰流计算模型、曝气计算模型、絮凝计 算模型、水质执行择优模型中的一个或者多个来做出运行决策。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，扰流计算模型基于氨氮降 比数据库Ⅰ的数据计算出装置正常运行情况下在进水端水质检测点与其后 续水质检测点之间的氨氮降比Nr1的常规范围，再结合当前具体氨氮降比 Nr1与其常规范围的数学关系来计算扰流执行参数；曝气计算模型基于氨氮 降比数据库Ⅱ的数据计算出装置正常运行情况下在出水端水质监测点与其 之前的水质检测点之间的氨氮降比Nr2的常规范围，再结合当前具体氨氮降 比Nr2与其常规范围的数学关系来计算曝气执行参数；絮凝剂计算模型基于 絮凝执行数据库存储的数据来计算在进水端水质检测点的浊度下的絮凝剂 执行量和/或执行路径；水质执行择优模型基于在水质原始数据及水质执行参 数数据库存储的水质数据和水质执行参数数据来计算当前进水端检测点的 水质数据下的水质执行参数，其中，综合决策模块通过调用扰流计算模型、 曝气计算模型、絮凝计算模型、水质执行择优模型中的一个或者多个来计算 得到扰流执行参数、曝气执行参数、絮凝执行参数和水质执行参数中的一个 或者多个。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，所述输出模块包括扰流控 制模块、曝气控制模块、絮凝控制模块，流量控制模块，其中，根据由控制 模块生成的执行参数来驱动扰流控制模块、曝气控制模块、絮凝控制模块， 流量控制模块中的一个或多个，其中，用扰流执行参数驱动扰流控制模块来 控制扰流风机的扰流；用曝气执行参数驱动曝气控制模块来控制曝气风机的 强曝气及曝气量；用絮凝执行参数驱动絮凝控制模块来控制投药单元的投加 路径或絮凝剂的投加量；用水质执行参数驱动流量控制模块来控制水处理量。

根据本公开的另一方面，提供了一种智能水处理装置，其包括：粗滤单 元，微生物降解单元，精滤单元，智能控制单元，其中，粗滤单元去除水中 密度较大的颗粒状物体；微生物降解单元利用微生物的吸附作用来降解水中 的有机物；精滤单元拦截水中的无机颗粒、细微杂质以及有机物；智能控制 单元根据待处理水的水质情况自动启动/切换不同的水处理模式并调节智能 水处理装置的各单元参数。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，粗滤单元包括压力罐，其 设置有入口、净水出口和杂质出口；在所述压力罐内设置有滤网管和围绕所 述滤网管螺旋形设置的旋流通道，其中所述滤网管与所述净水出口连通，所 述旋流通道与所述入口连通并引导流入入口的待净化的流体形成旋流，待净 化的流体经过旋流通道分离出杂质，分离出杂质的流体流入所述滤网管，经 所述滤网管过滤之后的流体从所述净水出口流出，并且分离出的杂质从所述 杂质出口流出。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，微生物降解单元包括：布 水器，上层滤料，下层滤料，承托层，集水斗，曝气机构和微生物发生器， 其中，布水器设置于微生物降解单元的腔室顶部，将所处理的水通过喷洒方 式引入微生物降解单元的腔室内部；上层滤料漂浮于腔室内液体的表面，该 上层滤料的孔隙用来培养微生物；下层滤料沉于腔室底部，能够对流体进行 过滤；在微生物降解单元的腔室的底部设置有承托层，用来支撑下层滤料； 在承托层下方设置集水斗，用来收集降解和/或过滤后的水；曝气机构对微生 物降解单元内部腔室内的水体进行曝气充氧；微生物发生器具有管状结构， 深入到微生物降解单元的腔室内部，向微生物降解单元的腔室内补充微生 物。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，精滤单元包括精滤仓、自 动阀，其中，精滤仓沿水处理水流方向依次设置有精滤层及物理过滤层，精 滤层拦截水中的微生物菌胶团，物理过滤层过滤无机颗粒及细微杂质；水流 经自动阀的过滤通道进入精滤仓。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，智能水处理装置还包括反 洗单元，用于对精滤单元进行反洗，该反洗单元包括清水仓、反洗泵，其中， 当精滤仓内压力达到设定值或运行时间达到设定值时，通过反洗泵将清水仓 内的水通过自动阀的反洗通道进入精滤仓对其进行反洗。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，智能水处理装置还包括投 药单元，该投药单元包括药桶以及由计量泵、阀及管路组成的流量可控的两 条独立的路径及路径，其中，路径为输送药剂至微生物降解单元的通道，路 径为输送药剂至精滤单元的通道，通过计量泵调节控制药剂流量，通过阀控 制路径及路径的开合。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，所述智能控制单元包括输 入模块、数据库模块、控制模块及输出模块，其中，输入模块用于检测各检 测点的检测参数数据并将数据存储至数据库模块；数据库模块用于存储水处 理装置运行过程中积累的各项检测参数及执行参数；控制模块通过对数据库 模块的数据进行分析归纳而建立计算模型来决策执行参数；输出模块根据控 制模块决策的执行参数来输出指令，控制所述智能水处理装置相应部分的运 行。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，在水质提升及保持模式， 待处理的水先经过粗滤单元去除水中密度大的颗粒物，然后在微生物降解单 元利用微生物的吸附作用来降解水中的有机物，再经精滤单元进一步拦截水 中的无机颗粒、细微杂质并继续去除水中剩余的有机物，保持水处理效果； 在快速过滤模式，待处理水先经过粗滤单元去除水中密度大的颗粒物，然后 经第一精滤单元拦截颗粒状有机物、无机颗粒、细微杂质，快速提高水体的 透明度，经过第一精滤单元的部分水进入微生物降解单元，提供有机物来保证微生物的生存条件。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，在水质提升及保持模式， 在待处理水先经粗滤单元去除水中密度大的颗粒状物体，再经第一精滤单元 拦截水中分解得到的颗粒状有机物、无机颗粒、细微杂质，后经微生物降解 单元降解水中的可溶性有机物；在快速过滤模式，待处理水先经粗滤单元去 除水中密度大的颗粒状物体，后经第一精滤单元拦截无机颗粒、细微杂质， 快速提高水体的透明度，经过第一精滤单元的部分水进入微生物降解单元以 保证微生物的生存条件。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，该智能水处理装置还包括 第二精滤单元，在水质提升及保持模式，待处理水先经粗滤单元去除水中密 度大的颗粒状物体，再经第一精滤单元拦截水体中分解得到的颗粒状有机 物、无机颗粒、细微杂质，后经微生物降解单元降解水中的可溶性有机物， 之后经第二精滤单元进一步拦截水中的无机颗粒、细微杂质和继续降解后的 水中剩余的有机物；在快速过滤模式，待处理水先经粗滤单元去除水中密度 大的颗粒状物体，后经第一精滤单元和/或第二精滤单元拦截无机颗粒、细微 杂质，快速提高水体的透明度，经过第一精滤单元和/或第二精滤单元的部分 水进入微生物降解单元以保证微生物的生存条件。

根据本公开的又一方面，提供了一种微生物降解单元，其中，包括：布 水器，上层滤料，下层滤料，承托层，集水斗，曝气机构和微生物发生器， 其中，布水器设置于微生物降解单元的腔室顶部，将所处理的水通过喷洒方 式引入微生物降解单元的腔室内部；上层滤料漂浮于腔室内液体的表面，该 上层滤料的孔隙用来培养微生物；下层滤料沉于腔室底部，能够对流体进行 过滤；承托层设置在微生物降解单元的腔室底部，用来支撑下层滤料；集水 斗设置在承托层下方，用来收集降解和/或过滤后的水，其中，上层滤料形成 轻质吸附层；下层滤料形成粗滤吸附层；在上层滤料和下层滤料之间的腔室 内的液体部分形成活性污泥层，其中，轻质吸附层、活性污泥层、粗滤吸附 层，各层含有不同的微生物菌群。

根据本公开实施例的微生物降解单元，其中，微生物降解单元还包括曝 气机构，对微生物降解单元内部腔室内的水体进行曝气充氧。

根据本公开实施例的微生物降解单元，其中，曝气机构包括：自动阀， 扰流器，曝气头，扰流风机和曝气风机，其中，扰流器包括设置于上层滤料 下方的喷气孔；曝气头设置于下层滤料的下方；自动阀控制扰流器和曝气头； 扰流风机为扰流器提供喷射气体；曝气风机为曝气头提供曝气气体。

根据本公开实施例的微生物降解单元，其中，曝气机构还包括防倒流结 构，该防倒流结构包括：单向阀和单向阀，其中，在曝气管路设置单向阀， 在扰流风机和曝气风机进气气路上分别设置单向阀。

根据本公开实施例的微生物降解单元，其中，在垂直曝气管路设置单向 阀。

根据本公开实施例的微生物降解单元，其中，所述微生物降解单元还包 括微生物发生器，该微生物发生器具有管状结构，深入到微生物降解单元的 腔室内部，向微生物降解单元的腔室内补充微生物。

提供了一种智能水处理装置，其包括：粗滤单元，前述的微生物降解单 元，精滤单元，智能控制单元，其中，粗滤单元去除水中密度较大的颗粒状 物体；微生物降解单元利用微生物的吸附作用来降解水中的有机物；精滤单 元拦截水中的无机颗粒、细微杂质以及有机物；智能控制单元根据待处理水 的水质情况自动启动/切换不同的水处理模式并调节智能水处理装置的各单 元参数。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，粗滤单元包括压力罐，其 设置有入口、净水出口和杂质出口；

在所述压力罐内设置有滤网管和围绕所述滤网管螺旋形设置的旋流通 道，其中所述滤网管与所述净水出口连通，所述旋流通道与所述入口连通并 引导流入入口的待净化的流体形成旋流，

待净化的流体经过旋流通道分离出杂质，分离出杂质的流体流入所述滤 网管，经所述滤网管过滤之后的流体从所述净水出口流出，并且分离出的杂 质从所述杂质出口流出。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，精滤单元包括精滤仓、自 动阀，其中，精滤仓沿水处理水流方向依次设置有精滤层及物理过滤层，精 滤层拦截水中的微生物菌胶团，物理过滤层过滤无机颗粒及细微杂质；水流 经自动阀的过滤通道进入精滤仓。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，所述智能控制单元包括输 入模块、数据库模块、控制模块及输出模块，

其中，输入模块用于检测各检测点的检测参数数据并将数据存储至数据 库模块；数据库模块用于存储水处理装置运行过程中积累的各项检测参数及 执行参数；控制模块通过对数据库模块的数据进行分析归纳而建立计算模型 来决策执行参数；输出模块根据控制模块决策的执行参数来输出指令，控制 所述智能水处理装置相应部分的运行。

根据本公开的再一方面，提供了一种智能水处理装置，其包括：粗滤单 元，微生物降解单元，精滤单元，智能控制单元，其中，粗滤单元去除水中 密度较大的颗粒状物体；微生物降解单元利用微生物的吸附作用来降解水中 的有机物；精滤单元拦截水中的无机颗粒、细微杂质以及有机物；其中，粗 滤单元包括压力罐，其设置有入口、净水出口和杂质出口；在所述压力罐内 设置有滤网管和围绕所述滤网管螺旋形设置的旋流通道，其中所述滤网管与 所述净水出口连通，所述旋流通道与所述入口连通并引导流入入口的待净化 的流体形成旋流，待净化的流体经过旋流通道分离出杂质，分离出杂质的流 体流入所述滤网管，经所述滤网管过滤之后的流体从所述净水出口流出，并 且分离出的杂质从所述杂质出口流出。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，所述旋流通道包括螺旋形 设置的混液板，其横截面在径向上从靠近所述滤网管的内边缘基本上横向向 外延伸。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，所述旋流通道还包括从所 述混液板的外边缘基本上向下延伸的挡泥板。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，所述旋流通道还包括设置 在所述混液板和所述挡泥板之间的滑泥板，其与所述压力罐的中心轴线之间 的角度小于所述混液板与所述压力罐的中心轴线之间的角度且大于所述挡 泥板与所述压力罐的中心轴线之间的角度。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，还包括设置在所述旋流通 道的底部的防扰板，其设置为倒置的锥体，在该锥体的顶部设置有贯穿口。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，所述入口设置在所述压力 罐的上部，连接所述入口的进水管设置为与所述旋流通道的弧线相切。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，所述入口设置在所述压力 罐的上部，其连接的进水管的形状为渐开线、涡线或者弧线。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，所述杂质出口设置在所述 压力罐的底部，

所述粗滤单元还包括与所述杂质出口连接的排污主管路，其包括电动 阀，该电动阀为常闭电动阀。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，还包括与杂质出口连接的 旁路，其绕过所述排污主管路的电动阀，并且包括可调节的阀门。

根据本公开实施例的智能水处理装置，其中，所述滤网管设置在所述压 力罐的中心部分，其包括封闭段和网孔段，其中封闭段接近所述入口。

根据本公开实施例的智能水处理装置，可以根据待处理水体水质情况自 动调节相对应的水处理模式，并且能够调节自身的各项执行参数从而让水体 达到设定的各项水质指标；针对微污染水体有机物浓度低，水处理量极大的 特点，设计特殊的微生物氨氮降解单元，该单元具有微生物浓度高、综合降 解有机物速度快、效率高的特点；整个装置具有能耗小，自动化程度高的特 点。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，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公开的一些实施例， 而非对本公开的限制。

图1是根据本公开一个实施例的智能水处理装置的结构示意图；

图2是根据本公开实施例的微生物降解单元的结构示意图；

图3是根据本公开实施例的微生物降解单元的曝气机构的结构示意图；

图4是根据本公开实施例的智能水处理装置的控制原理框图；

图5示出了另一种水处理流程；

图6示出了又一种水处理流程；

图7是根据本公开实施例的粗滤单元的结构示意图；

图8是根据本公开实施例的粗滤单元的旋流通道的结构示意图；

图9是根据本公开实施例的粗滤单元的入口管路的示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公 开实施例的附图，对本公开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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描 述的本公开的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

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公开所属领 域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开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。

根据本公开实施例的智能水处理装置，采用两种水处理模式，并能够根 据待处理水体的水质情况自动启动或切换所需的水处理模式。例如，在下雨 后启动快速过滤模式，满足雨天后快速提高水体透明度的要求，在晴天运行 水质提升及保持模式，满足晴天快速提升水质和保障水质稳定达标的要求。 采用同一套设备实现多于一种对水处理模式，可以实现设备的高度集成，从 而大大节约项目的综合投资。

图1是根据本公开一个实施例的智能水处理装置的结构示意图。如图1 所示，根据本公开实施例的智能水处理装置包括：粗滤单元1，微生物降解 单元2，精滤单元3。其中，粗滤单元1，微生物降解单元2，精滤单元3可 以沿水处理的水流方向依次连接设置。可选地，智能水处理装置还可以包括 反洗单元4、投药单元5和控制单元。

粗滤单元1用于去除水中密度较大的颗粒状物体。微生物降解单元2用 于利用微生物的吸附作用来有效降解水中的有机物，特别是NH3-N。精滤单 元3用于拦截水中的无机颗粒、细微杂质以及有机物。反洗单元4用于对精 滤单元3进行反洗。投药单元5用于对粗滤单元2和/或精滤单元3加药。

根据本公开实施例的智能水处理装置，针对不同的待处理水体的水质条 件，可以切换不同的水处理模式。例如，包括水质提升及保持模式和快速过 滤模式。其中，水质提升及保持模式主要针对水质变化稳定的水质条件，用 来提升水质，并使得生态系统持续稳定在达标水质；快速过滤模式主要针对 (例如由于下雨等原因)水质迅速变差的情况，用来尽快提高水体透明度， 从而能够让光照对植物(特别是沉水植物)产生作用，恢复生态系统的净化 功能。

在不同的水处理模式下，智能水处理装置的水处理的流程也是不同的。 例如，在水质提升及保持模式，如图1中的水流向①所示，待处理的水先经 过粗滤单元1去除水中密度大的颗粒物，然后在微生物降解单元2利用微生 物的吸附作用来降解水中的有机物，再经精滤单元3进一步拦截水中的无机 颗粒(包括有机物分解得到的无机颗粒)、细微杂质并继续去除水中剩余的 有机物，保持水处理效果。在快速过滤模式，如图1中的水流向④所示，待 处理水先经过粗滤单元1去除水中密度大的颗粒物，然后经精滤单元3拦截 颗粒状有机物、无机颗粒、细微杂质，快速提高水体的透明度，同时部分水 进入微生物降解单元2，提供有机物来保证微生物的生存条件。

图1中，在水泵6的作用下将待处理水泵入粗滤单元1。其中，水泵6 可以是智能水处理装置的一部分，也可以独立地设置于智能水处理装置的外 部。

例如，粗滤单元1可以通过旋流过滤器来实现。图7是根据本公开一个 实施例的旋流过滤器的结构示意图。图8是根据本公开的一个实施例的旋流 过滤器的旋流通道的结构示意图。如图7-8所示，该旋流过滤器(也可以称 为泥水分道旋流过滤器)包括压力罐11和盖体12。压力罐11和盖体12密 封连接。图7所示出的压力罐11为竖直放置，也可以根据需要改变压力罐 11的放置方向。

压力罐11为旋转对称的空心腔体。例如，压力罐11可以形成为上端圆 柱形且下端圆锥形的空腔。上端的圆柱形有利于混合液(即待净化的流体) 形成旋流，而下端的圆锥形有利于杂质的收集。压力罐也可以根据旋流的方 式采用其他合适的旋转对称形状。压力罐11的腔体内包括安装在压力罐11 的中心区域的滤网管151和围绕滤网管151设置的旋流通道110。滤网管151 和旋流通道110将压力罐11的腔体大致分成三个在空间上分离而又相互流 体连通的通道，即混液道13、杂质道14和清水道15，大致分别用于流过混 合液、杂质和净化之后的流体。位于压力罐的中心区域的滤网管151形成清 水道15。靠近腔体内壁111的部分区域形成为杂质道14。混液道13位于清 水道15和杂质道14之间，大致由旋流通道110限定。混液道13、杂质道 14和清水道15的限定将在下文中结合旋流通道110的结构进行更具体的描 述。

压力罐11上还设置有入口112、净水出口113和杂质出口114。入口112 位于压力罐11的上部，其与混液道113相连通，形成混合液的流通路径。 净水出口113位于压力罐11的顶部，其与清水道15相连通，形成净化之后 的流体的流通路径。杂质出口114位于压力罐11的底部，其与杂质道14相 连通，形成杂质排出的路径。为了更容易形成旋流，如图9所示，入口112 的进水管122可以以与旋流通道相切的方向形成，使得进入的混合液以切向 方向进入混液道13。可选地，入口112的进水管122也可以形成渐开线、涡 线或者弧线等形式，由此减少进入的混合液对旋流通道110中的混合液液流 的冲击，从而更容易形成旋流。净水出口113在旋流过滤器的工作过程中处 于打开状态，用于排出过滤之后的流体。

旋流通道110引导流体形成旋流，所以旋流通道110一般形成为螺旋形， 从入口向杂质出口方向延伸。如图7所示的实施例中，旋流通道110包括混 液板131和挡泥板133。混液板131是螺旋形向下延伸的，其横截面在径向 上从靠近所述滤网管的内边缘基本上横向向外延伸。横向的混液板可以引导 流体中的杂质在离心力的作用下向压力罐的内壁方向移动。为了提高杂质通 过离心分离方式的分离效果，混液板131可以是平面的，还可以在径向上以 从内向外的方向向下倾斜一角度。例如混液板131与中心轴线O之间的角度 α可以小于90度，例如可以在65°到90°之间，优选为75°到85°之间。 这样的角度有利于混合液中的密度中等的杂质在旋流时从混液板131上滑 落，防止其堆积在混液板131上。挡泥板133基本上呈竖直向下的方向，其 防止分离出去的杂质重新流回混合液中。挡泥板133与其下方临近的混液板 131之间具有间隙(也称为滑泥槽)136，以便杂质顺利排出。

在混液板131和挡泥板133之间还可以设置滑泥板132。滑泥板132与 压力罐11的中心轴线之间的角度β小于α且大于挡泥板133与压力罐11的 中心轴线之间的角度。滑泥板132有利于混合液中的密度较大的杂质的收集。 这些密度较大的杂质可以通过滑泥槽136进入杂质道14。

旋流通道110可以为等螺距螺旋，也可以为变螺距螺旋，其可以根据需 要采用相同的半径或者变化的半径。旋流通道110的混液板的横截面不限于 平面形式，也可以是弧形或者其他适合的形状，只要能避免杂质堆积并且有 利于杂质分离即可。旋流通道110的挡泥板的横截面不限于竖直向下的形式， 也可以是倾斜向下的。

在旋流通道的下方形成有防扰板134。防扰板134可以为倒置的圆锥形， 并且该圆锥形的顶部具有口径较小的贯穿口135。

旋流通道110和防扰板134可以固定到压力罐11的内壁上。例如，如 图8所示，旋流通道110和防扰板134通过一个或多个固定件170固定到压 力罐11的内壁上。固定件170可以是杆状、弧形或其他合适的形状，可以 通过焊接方式固定旋流通道110。

根据旋流通道的结构，参考图8，混液道13可以是由混液板131、挡泥 板133和滑泥板132所限定的基本上独立的旋流通道。从入口进入的流体(混 合液)将在旋流通道内流通，由此产生螺旋运动，从而形成旋流。这种旋流 的形成方式一方面避免了自然形成旋流所需要的较大的空间尺寸，另一方面 避免了通过搅动液体生成旋流的方式所需的较大的能量损耗，从而使得本设 备可以具有较小的总体尺寸、占地空间以及较高的能量效率。

杂质道14大致由挡泥板133、防扰板134和压力罐11的腔体内壁111 限定，其形成基本上独立的区域，并且通过滑泥槽136与混液道13流体连 通。

清水道15是通过滤网管151形成的基本上独立的区域。滤网管151包 括封闭段和网孔段，其中封闭段设置于接近入口112的一端，这样有利于混 合液形成初始旋流。网孔段可以是具有一定间隙的筛管，例如，间隙为 0.5-1.5mm的筛管。网孔段的筛管的间隙既保证较大的过水率，也保证较高 的过滤精度。滤网管151可以固定到压力罐中或者可拆卸地安装到压力罐中。

压力罐11的底部的杂质出口114连接有排污主管路141。排污主管路 141上设置有阀门(通常为电动阀)142。在旋流过滤器正常工作过程中，该 阀门142为关闭状态。如果阀门142是电动阀，则该电动阀处于常闭状态。 可选地，为了防止杂质堆积于杂质出口114，杂质出口114与旁路143连通， 且旁路143绕过阀门142与排污主管路141连通。旁路143上设置有阀门144， 用于调节旁路143的流量的大小。在旋流过滤器正常工作过程中，杂质可以 从杂质出口114通过旁路143排除，从而防止杂质堆积于杂质出口114处， 由此降低设备的清洗频率并且提高使用效率。阀门142和/或144可以通过控 制器160进行控制，以便根据需要打开和闭合。例如，在需要对杂质道和滤 网管进行清理时，控制器160可以控制阀门142打开。

可选地，净水出口113可以连接阀门(例如，电动阀)145，来控制净 水出口的开启和关闭。在正常工作过程中，阀门145保持打开，因此阀门145 可以使用常开电动阀。

可选地，压力罐11还可以包括测试压力罐的压力的压力传感器16以及 方便设备使用时进行安装的安装件17。盖体12上可以设置排气阀18，用于 释放压力罐11内的气体，防止压力罐11内存在气体而影响液流的流通，从 而保证设备的正常使用。

根据本公开实施例的粗滤单元，通过设置旋流通道将压力罐的内部空间 在物理上分为基本独立的混液道、杂质道和清水道，使得各个通道互不影响， 从而实现更好的和更稳定的过滤效果。相比于现有的旋流过滤器，根据本公 开实施例的粗滤单元在过滤效果上不受尺寸限制，并且能耗低，而且通过旋 流离心作用的分离，一方面减少了颗粒物和悬浮物堵塞清水道的滤网管的情 况，另一方面可以进行自动清理而无需拆卸，改善了滤网管的寿命，提高了 设备的自动化运行水平，使得旋流过滤器在使用上更加方便。因此，根据本公开实施例的(以旋流过滤器实现的)粗滤单元结构简单紧凑，维修方便， 能耗低，能效比高，使用范围广，净化水质效果佳，持久耐用。

图2是根据本公开实施例的微生物降解单元的结构示意图。如图2所示， 微生物降解单元2具有腔室结构，从微生物降解的角度，在其中设置有轻质 吸附层Ⅰ、活性污泥层Ⅱ、粗滤吸附层Ⅲ。其中，轻质吸附层Ⅰ、活性污泥 层Ⅱ、粗滤吸附层Ⅲ的每层含有不同的微生物菌群，从而形成不同的微生物 菌层，水在流经各个微生物菌层的过程中，水中的有机物被微生物菌群吸附 降解。在图2所示的例子中，沿水处理的水流方向依次设置轻质吸附层Ⅰ、 活性污泥层Ⅱ、粗滤吸附层Ⅲ，在其它的实例中也可以采用其它的排列顺序。 为了进行智能控制，可以各个吸附层设置水质检测点来检测流经各层的水质 情况，例如，通过在不同位置设置水质检测点，可以检测水流经各吸附层前 后的水质及水质变化。

具体地，微生物降解单元2包括设置于腔室顶部的布水器21，上层滤料 22，下层滤料23，承托层24，集水斗25，曝气机构26和微生物发生器27。

布水器21将所处理的水通过喷洒等方式引入微生物降解单元2的腔室 内部，布水器21在此可以起到增加水与空气的接触面积，增强溶氧曝气的 效果；通过布水器21进入微生物降解单元2的水在其腔室内部形成了一定 的水位，如图2所示。

上层滤料22漂浮于腔室内液体的表面，该上层滤料22具有质轻能浮于 水面、高强度、耐腐蚀、较大孔隙率的特点，例如轻质陶粒、火山岩等。上 层滤料22的孔隙可以用来培养微生物，形成前述的轻质吸附层Ⅰ。下层滤 料23的密度大于水，因而可以沉于腔体内液体的底部，例如，下层滤料23 具有密度为2～2.5g/cm³、高强度、耐腐蚀、较高的比表面积，较大孔隙率的 特点，例如沸石等。此种滤料既能设置于腔室底部，又能通过较小的力量能 使其松动，有利于反洗。

下层滤料23的孔隙可以用来培养微生物，形成前述的粗滤吸附层III， 该粗滤吸附层III不仅可以用来培养微生物，从而对有机物进行吸附降解， 还能够利用其堆积在腔室底部的特点来对流体进行过滤，使得流体中的部分 杂质被保留在下层滤料23之上或者之内。

由于上层滤料22漂浮于腔室内的液体表面，下层滤料23沉积于腔室内 的液体底部，于是在上层滤料22和下层滤料23之间的腔室内的液体部分可 以具有一定的深度，并且在这部分液体中保留有无法通过或者全部通过下层 滤料23的杂质，例如活性污泥，在其中可以培养用于有机物降解的微生物， 形成前述的活性污泥层Ⅱ。

在微生物降解单元2的腔室的底部设置有承托层24，用来支撑下层滤料 23。在承托层24下方设置集水斗25，用来收集经上层滤料22、下层滤料23 及上层滤料22和下层滤料23之间的活性污泥层Ⅱ降解和/或过滤后的水。

微生物降解单元2还可以包括曝气机构26和微生物发生器27。其中， 微生物发生器27可以具有管状结构，深入到微生物降解单元2的腔室内部， 如图2所示，用于向微生物降解单元2的腔室内补充微生物，该微生物可以 是来自智能水处理装置外部的新的微生物，也可以是来自智能水处理装置内 部的培养生成的后代微生物，微生物发生器27还可以用于激活这些微生物。

图3更详细地示出了曝气机构26的示意性结构。如图3所示，曝气机 构26包括自动阀261，扰流器262，曝气头263，扰流风机266和曝气风机 267。其中，扰流器262可以是设置于上层滤料22下方的一组喷气孔，通过 喷射气体扰动水流，使得喷射的气体和被扰动的水流能够作用于上层滤料 22，使得漂浮在液面的上层滤料22的料粒被翻动；曝气头263设置于下层 滤料23的下方，可以是一个或者多个，曝气头263向上方进行曝气，对腔 室内的液体充氧，从而为微生物提供生存繁殖条件；自动阀261用于控制扰 流器262和曝气头263；扰流风机266为扰流器262提供喷射气体；曝气风 机为曝气头263提供曝气气体。

曝气机构停止曝气时，管道内呈真空状态，在出气端水压的作用下，液 体会从管道内倒流，如进入风机，会导致风机损坏。如图3所示的结构，曝 气机构26还可以包括防倒流结构，用来防止液体倒流进入到风机内部。具 体而言，防倒流结构可以包括单向阀264和单向阀265，其中，在曝气管路 设置单向阀264，并且在扰流风机266和曝气风机267进气气路上分别设置 单向阀265。单向阀264在倒流方向呈封闭的状态以阻止液体的流动，还可以采用走高的管道设计(如图3中采用的在垂直曝气管路设置单向阀264) 来加大倒流的动力需求。如果仍有部分液体沿曝气管路倒流，由于单向阀265 在倒流方向为导通的状态，则这部分液体能够从单向阀265流出(如图三中 的①所示)。图3所示的防倒流结构具有多重防倒流设计，可以有效地保证 了曝气机构的安全使用。

微生物降解单元2实现的降解过程为：通过微生物发生器27将微生物 激活，源源不断给微生物降解单元2内部腔室补充二代微生物，待处理水经 布水器21均匀配水，流经上层滤料22，上层滤料22生长有菌胶团，在菌胶 团表层分布有好氧微生物，菌胶团内部(即上层轻质滤料内部多孔结构内) 生长有兼氧微生物和厌氧微生物，从而好氧微生物、兼氧微生物和厌氧微生 物形成完整的微生态处理系统。更具体地，菌胶团表层好氧菌对有机物进行 硝化作用，将氨氮(有机物)转化成硝酸盐和亚硝酸盐，然后通过内部传质 过程，使内部的兼氧菌和厌氧菌进行反硝化作用，将硝酸盐和亚硝酸盐转化 成氮气、二氧化碳、水、无机颗粒，从而实现对水中有机物的降解。

如上所述，水中的有机物被上层滤料22表面的菌胶团吸附，然后有机 物被逐步降解。更具体地，微生物降解单元2的曝气机构26的曝气器263 对微生物降解单元2内部腔室内的水体进行曝气充氧，从而为微生物提供良 好的生存繁殖条件，水体中的有机污染物(特别是氨氮)被菌胶团中的微生 物吸附、降解，此降解区域为前述的轻质吸附层Ⅰ，可以在该轻质吸附层Ⅰ 下方位置设置水质检测点(水质检测探针)P1。

曝气机构26的扰流器262喷射的气流翻动上层轻质滤料22，使分解的 无机颗粒及部分老化的菌胶团从滤料22上脱落，而脱落的微生物菌胶团悬 浮在腔室内的中层水体中进一步吸附和降解水体中的有机物，此降解区域为 前述的活性污泥层Ⅱ，可以在该活性污泥层Ⅱ设置水质检测点(水质检测探 针)P2。

分解得到的无机颗粒及较小的菌胶团被下层滤料23截留，再次对水进 行净化，此区域为粗滤吸附层Ⅲ，可在此层下方设置水质检测点(水质检测 探针)P3。

在设置于微生物降解单元2的腔室底部的曝气器263的曝气剪切作用 下，将下层滤料23中较小的微生物菌胶团及分解后的无机颗粒随水流从集 水斗25一起流出至下一处理单元(水流如图2中的①所示)。通过控制例如 曝气风机267来定期加强曝气器263的曝气强度，可以使下层滤料23膨松， 使得活性污泥层II的活性污泥从下层滤料23的蓬松的滤料之间透过，然后 随水流从集水斗25流出，从而去除活性污泥层Ⅱ多余的活性污泥。

另一方面，通过设置在上层滤料22下方的扰流器262的智能扰动，气 流剪切力可以加快上层轻质滤料22的生物膜的更新，以保持上层滤料22的 菌胶团表层的好氧微生物的处理能力与内部兼氧微生物和厌氧微生物的处 理能力的平衡。

传统的曝气生物滤池原理是微生物的不断繁殖，生物膜逐渐增厚，生物 膜超过一定厚度后，吸附的有机物在传递到生物膜内层的微生物以前，已被 代谢掉。此时，内层微生物因得不到充分的营养而进入内源代谢，失去其粘 附在滤料上的性能，使得生物膜脱落下来随水流出滤池，然后滤料表面再重 新长出新的生物膜。也就是说，对于传统的曝气生物滤池，一方面是通过微 生物的自身代谢，生物膜较大，外部被老化的微生物包裹，而内部的微生物 内源消耗，不参与降解，降解周期长；另一方面是分解后的无机泥及老化的 生物膜积累于滤料层，需通过反洗，而反洗容易把微生物从滤料料粒冲洗掉， 造成生物膜形成周期加长，从而降解周期长。而根据本公开实施例的智能水 处理装置，微生物降解单元2的微生物浓度高，大量的微生物参与降解净化 水体，而产生的无机颗粒不会堵塞滤层，无需反洗，是一个边降解边清泥的 过程，因而相比传统的曝气生物滤池，具有底泥少、降解速度快的优点。

精滤单元3包括精滤仓31、自动阀32。精滤仓31沿水处理水流方向依 次设置有精滤层Ⅳ及物理过滤层Ⅴ，精滤层Ⅳ拦截水体中的微生物菌胶团， 以对水中有机物进行进一步吸附降解，物理过滤层Ⅴ过滤无机颗粒及细微杂 质。水流经自动阀32的过滤通道进入精滤仓31净化。

反洗单元4包括清水仓41、反洗泵42，用于对精滤单元31进行反洗。 经精滤单元3处理后的水流入清水仓41。当精滤仓31内压力达到设定值或 运行时间达到设定值时(即精滤仓31的无机颗粒或细小杂质达到一定量影 响精滤速度)，对精滤仓31进行反洗。通过反洗泵42将清水仓41内的水通 过自动阀32的反洗通道进入精滤仓31对其进行反洗，将精滤仓31内的无 机颗粒清除(水流流向如图1中的②所示)。

投药单元5包括药桶51以及由计量泵54、阀55及管路组成的流量可控 的两条独立的路径52及路径53。路径52为输送药剂至微生物降解单元2 的通道，路径53为输送药剂至精滤单元3的通道，通过计量泵54调节控制 药剂流量，通过阀55控制路径52及路径53的开合。根据不同水质、水处 理量，根据本公开实施例的智能水处理装置能够智能选择投加路径及投加 量。(如图1中的③所示)计量泵54可以自身具有精确调节药剂流量的功能， 也可以由控制系统通过RS485通讯来控制调节计量泵54的药剂流量。

图4是根据本公开实施例的智能水处理装置的控制原理框图。根据本公 开实施例的智能水处理装置还包括智能控制单元，其能根据待处理水的水质 情况自动启动/切换不同的水处理模式并调节智能水处理装置的各单元参数。

在智能水处理装置的进水端设置有水质检测点P0，出水端设置有水质 检测点P4。在所有水质检测点(例如前述的水质检测点P1、P2、P3)检测 水体的化学耗氧量(COD)、氨氮(N)、溶解氧(Do)参数，并在检测点 P0检测水环境参数：水浊度(H)、水温、PH参数。

可以基于水质检测的结果来智能选择智能水处理装置的工作模式和工 作参数，优选运行工况，达到理想的运行效果。例如，当H_P0>H_设时(即在 P0点检测到的水浊度好于预设水浊度阈值H_设，表示水体透明度好)，智能 水处理装置的模式被设置/切换为水质提升与保持模式；当H_P0<H_设时(即在 P0点检测到的水浊度差于预设水浊度阈值H_设，表示水体透明度差)，智能 水处理装置的模式被设置/切换为快速过滤模式。在快速过滤模式下，本公开 的智能水处理装置选择装置最大水处理量运行，曝气装置26停止运行，投 药单元5继续智能运行。

如图4所示，智能控制单元包括输入模块、数据库模块、控制模块及输 出模块。输入模块用于检测各检测点(例如前述的水质检测点P0、P1、P2、P3、P4)的检测参数数据并将数据存储至数据库模块；数据库模块用于存储 水处理装置运行过程中积累的各项检测参数及执行参数；控制模块通过对数 据库模块的数据进行分析归纳而建立计算模型来决策执行参数；输出模块根 据控制模块的决策来输出指令，控制水处理装置相应部分的运行。

数据库模块包含絮凝执行数据库、氨氮降比数据库Ⅰ、氨氮降比数据库 Ⅱ、水质原始数据及水质执行参数数据库。氨氮降比数据库Ⅰ例如存储水处 理装置运行时在检测点P0与P1或P2之间的氨氮下降数据；氨氮降比数据 库Ⅱ例如存储水处理装置运行时在检测点P1或P2与P3之间的氨氮下降数 据；水质原始数据及水质执行参数数据库用于存储例如与在检测点P0(进 水)的水质相对应的装置执行参数及在检测点P0(进水)和P4(出水)的 水质数据；絮凝执行数据库可以存储与不同水环境、浊度的水体相对应的絮 凝投加路径和投加量的数据。

控制模块基于计算模型来获得用于控制水处理装置的各个单元/模块的 控制参数。例如，如图4所示的例子中，控制模块的综合决策模块通过调用 扰流计算模型、曝气计算模型、絮凝计算模型、水质执行择优模型中的一个 或者多个来做出运行决策。

其中，扰流计算模型基于氨氮降比数据库Ⅰ的数据计算出装置正常运行 情况下在检测点P0与P1或P2之间的氨氮降比Nr1的常规范围，再结合当 前具体Nr1与其常规范围的数学关系来计算扰流执行参数。曝气计算模型基 于氨氮降比数据库Ⅱ的数据计算出装置正常运行情况下在检测点P1或P2与 P3之间的氨氮降比Nr2的常规范围，再结合当前具体Nr2与其常规范围的 数学关系来计算曝气执行参数；絮凝剂计算模型基于絮凝执行数据库存储的 数据来计算在检测点P0的浊度下的絮凝剂执行量和/或执行路径。水质执行 择优模型用于基于水质数据来计算水处理执行参数。具体地，水质执行择优 模型基于在水质原始数据及水质执行参数数据库存储的水质数据和水质执 行参数(水处理执行参数)数据来计算当前检测点P0(进水)的水质数据 下的水质执行参数。综合决策模块通过调用扰流计算模型、曝气计算模型、 絮凝计算模型、水质执行择优模型中的一个或者多个来计算得到扰流执行参 数、曝气执行参数、絮凝执行参数和水质执行参数中的一个或者多个，从而 得到综合决策的水处理执行参数。

更具体地，在图4所示的例子中，水质执行择优模型采用了最优执行参 数策略。通过比对选择模块来判断水质原始数据及水质执行参数数据库中是 否已存储有与当前检测点P0(进水)的水质数据对应的最优水质执行参数， 如果水质原始数据及水质执行参数数据库中已存储有与当前检测点P0(进 水)的水质数据对应的最优水质执行参数，则水质执行择优模型输出该最优 水质执行参数给综合决策模块；如果水质原始数据及水质执行参数数据库中 无对应的最优水质执行参数，则通过预控制参数模型和水质执行计算模型来计算获得最优水质执行参数。

预控制参数模型根据检测点P0(进水)的水质数据计算选择相应的水 处理量Q和溶解氧Do的组合。例如，在图4中，水处理量Q与多个溶解氧 参数Do1、Do2、Do3…形成多个组合。通过水质执行计算模型将由预控制 参数模型所计算选择的水处理量与溶解氧参数的运行组合下的出水(检测点 P4)的水质与目标水质进行对比。如果出水水质与目标水质相同或相近，则 将当前水质执行参数作为最优水质执行参数输出给综合决策模块；如果出水水质明显优于目标水质，则调整加大水处理量Q，再通过水质执行计算模型 基于加大后的水处理量Q与之前由预控制参数模型选择的溶解氧参数的组 合来计算水质执行参数，并输出给综合决策模块；如果出水水质明显劣于目 标水质，则减少水处理量Q，再通过水质执行计算模型基于减少后的水处理 量Q与之前由预控制参数模型选择的溶解氧参数的组合来计算水质执行参 数，并输出给综合决策模块。对于水处理量的调整实际上采用了闭环反馈控 制原理，逐渐找到最优水质执行参数，并将计算得到的水质执行参数以及作 为计算基础的相应的水质原始数据(例如，可以包括进水水质数据，出水水 质数据，等等)存储至水质原始数据及水质执行参数数据库。该过程一方面 可以积累水质原始数据及与之相应的水质执行参数数据，实现对于最优水质 执行参数的迭代，提高之后水质最优参数判断选择的效率；另一方面也可以 积累预控制参数模型所使用的水处理量与溶解氧参数的组合数据。这里的水 质执行参数主要包括水处理量。根据本公开的其它实施例，水质执行参数也可以包括其它参数。

综合决策模块可以分别调用扰流计算模型、曝气计算模型、絮凝计算模 型、水质执行择优模型中的一个来分别计算得到的扰流执行参数、曝气执行 参数、絮凝执行参数(例如包括絮凝剂执行量、执行路径)和水质执行参数， 并将这些参数的组合作为综合决策的水处理执行参数。综合决策模块也可以 同时调用扰流计算模型、曝气计算模型、絮凝计算模型、水质执行择优模型 中的多个(多于一个)来计算扰流执行参数、曝气执行参数、絮凝执行参数 和水质执行参数中的一个或多个。例如，同时调用絮凝计算模型和水质执行择优模型来计算絮凝剂的投加量P。

上述的絮凝执行数据库、氨氮降比数据库Ⅰ、氨氮降比数据库Ⅱ、水质 原始数据及水质执行参数数据库可以存储有在对应检测点得到的不同水处 理步骤前后的水质数据，以及与水处理步骤对应的水处理单元/模块的执行参 数(数据)，并且还可以存储用于计算水质数据与执行数据的对应关系数据。 这些数据可以用来训练上述的扰流计算模型、曝气计算模型、絮凝计算模型、 和水质执行择优模型。具体地，例如，利用统计模型和神经网络，基于检测 得到的水质数据与执行数据的配对数据，训练这些模型。更具体地，可以用 对应的数据分别训练所述对扰流计算模型、曝气计算模型、絮凝计算模型和 水质执行择优模型，也可以用组合数据同时训练这些模型的组合(一个、两 个、三个或四个模型)。此外，可以用通过实验获得的数据或者经验数据来 对模型进行预训练，用生产中获得的数据进行模型迭代训练。除了基于人工 智能技术的计算模型，所述对扰流计算模型、曝气计算模型、絮凝计算模型 和水质执行择优模型也可以简单地通过查找表的形式来实现。

输出模块可以包括扰流控制模块、曝气控制模块、絮凝控制模块，流量 控制模块。根据由综合决策模块生成的执行参数来驱动扰流控制模块、曝气 控制模块、絮凝控制模块，流量控制模块中的一个或多个，从而控制水处理 装置各功能部分的运行。具体地，用扰流执行参数驱动扰流控制模块来控制 扰流风机266的扰流；用曝气执行参数驱动曝气控制模块来控制曝气风机 267的强曝气及曝气量Do；用絮凝执行参数驱动絮凝控制模块来控制投药单 元5的投加路径(52、53)或絮凝剂的投加量P；用水质执行参数驱动流量 控制模块来控制水处理泵6的水处理量Q。

智能控制单元也可以实现控制器160的功能，从而控制所述作为粗滤单 元1的旋流过滤器。

图1所示的实施例中，在水质提升及保持模式，待处理的水先经过粗滤 单元1去除水中密度大的颗粒物，然后在微生物降解单元2利用微生物的吸 附作用来降解水中的有机物，再经精滤单元3进一步拦截水中的无机颗粒、 细微杂质并继续去除水中剩余的有机物，保持水处理效果；在快速过滤模式， 待处理水先经过粗滤单元1去除水中密度大的颗粒物，然后经精滤单元3拦 截颗粒状有机物、无机颗粒、细微杂质，快速提高水体的透明度，同时精滤 单元3的部分出水进入微生物降解单元2，提供有机物来保证微生物的生存 条件。图5和图6示出了与图1不同的水处理流程。

如图5所示的水处理流程，例如，在水质提升及保持模式，在水处理泵 6的作用下待处理水先经粗滤单元1去除水中密度大的颗粒状物体，再经精 滤单元3拦截水中分解得到的颗粒状有机物、无机颗粒、细微杂质，后经微 生物降解单元2降解水中的可溶性有机物，特别是NH3-N(如图5中的①所 示)；在快速过滤模式，待处理水先经粗滤单元1去除水中密度大的颗粒状 物体，后经精滤单元3拦截无机颗粒、细微杂质，快速提高水体的透明度(如 图5中的④所示)，部分水进入微生物降解单元2以保证微生物的生存条件。 反洗单元4用于对微生物降解单元2及精滤单元3进行反洗(如图5中的② 所示)。

图5所示的水处理流程可以用图1所示的智能水处理装置的结构来实 现，也可以采用类似的其它结构来实现。

如图6所示的水处理流程，例如，在水质提升及保持模式，在水处理泵 6的作用下待处理水先经粗滤单元1去除水中密度大的颗粒状物体，再经精 滤单元3拦截水体中分解得到的颗粒状有机物、无机颗粒、细微杂质，后经 微生物降解单元2降解水中的可溶性有机物，特别是NH3-N，之后经精滤单 元3A(可以与精滤单元3采用相同的结构)进一步拦截水中的无机颗粒、 细微杂质和继续降解后的水中剩余的有机物，保障水处理效果(如图6中的①所示)；在快速过滤模式，待处理水先经粗滤单元1去除水中密度大的颗 粒状物体，再经精滤单元3和/或精滤单元3A拦截无机颗粒、细微杂质，快 速提高水体的透明度(如图6中的④所示)，经过精滤单元3和/或精滤单元 3A的部分水进入微生物降解单元2以保证微生物的生存条件。采用精滤单 元3和精滤单元3A两路同时运行的模式可以增大水处理量。反洗单元4用 于对精滤单元3进行反洗(如图6中的②所示)。

根据本公开实施例的智能水处理装置可以根据待处理水体的水质参数 来自动调节各项执行参数从而让处理后水的水质达到设定的各项指标；根据 本公开实施例的智能水处理装置的生物氨氮吸附降解结构具有不同微生物 菌群分层布置且微生物浓度较高的特点，从而具有综合降解有机物速度快、 效率高、设备体积小的优点，实现了运行成本低的效果；根据本公开实施例 的智能水处理装置为一体化设备，成套集成，结构紧凑合理，设备的投资低， 占地面积小；根据本公开实施例的智能水处理装置具有自动化程度高和远程监控的特点，因此运行的人力成本低，对运行人员技术要求低。

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

Claims (10)

1.一种智能水处理装置，其特征在于，包括：

粗滤单元(1)，微生物降解单元(2)，第一精滤单元(3)，

其中，

粗滤单元(1)去除水中密度较大的颗粒状物体；

微生物降解单元(2)利用微生物的吸附作用来降解水中的有机物；

第一精滤单元(3)拦截水中的无机颗粒、细微杂质以及有机物；

其中，

所述智能水处理装置根据待处理水体的水质条件切换不同的水处理模式，对于水质变化稳定的水质条件采用水质提升及保持模式，对于水质迅速变差的情况采用快速过滤模式。

2.根据权利要求1所述的智能水处理装置，其特征在于，

在水质提升及保持模式，待处理的水先经过粗滤单元(1)去除水中密度大的颗粒物，然后在微生物降解单元(2)利用微生物的吸附作用来降解水中的有机物，再经第一精滤单元(3)进一步拦截水中的无机颗粒、细微杂质并继续去除水中剩余的有机物，保持水处理效果；

在快速过滤模式，待处理水先经过粗滤单元(1)去除水中密度大的颗粒物，然后经第一精滤单元(3)拦截颗粒状有机物、无机颗粒、细微杂质，快速提高水体的透明度，经过第一精滤单元(3)的部分水进入微生物降解单元(2)，提供有机物来保证微生物的生存条件。

3.根据权利要求1所述的智能水处理装置，其特征在于，

在水质提升及保持模式，在待处理水先经粗滤单元(1)去除水中密度大的颗粒状物体，再经第一精滤单元(3)拦截水中分解得到的颗粒状有机物、无机颗粒、细微杂质，后经微生物降解单元(2)降解水中的可溶性有机物；

在快速过滤模式，待处理水先经粗滤单元(1)去除水中密度大的颗粒状物体，后经第一精滤单元(3)拦截无机颗粒、细微杂质，快速提高水体的透明度，经过第一精滤单元(3)的部分水进入微生物降解单元(2)以保证微生物的生存条件。

4.根据权利要求1所述的智能水处理装置，其特征在于，所述智能水处理装置还包括第二精滤单元(3A)，

在水质提升及保持模式，待处理水先经粗滤单元(1)去除水中密度大的颗粒状物体，再经第一精滤单元(3)拦截水体中分解得到的颗粒状有机物、无机颗粒、细微杂质，后经微生物降解单元(2)降解水中的可溶性有机物，之后经第二精滤单元(3A)进一步拦截水中的无机颗粒、细微杂质和继续降解后的水中剩余的有机物；

在快速过滤模式，待处理水先经粗滤单元(1)去除水中密度大的颗粒状物体，后经第一精滤单元(3)和/或第二精滤单元(3A)拦截无机颗粒、细微杂质，快速提高水体的透明度，经过第一精滤单元(3)和/或第二精滤单元(3A)的部分水进入微生物降解单元(2)以保证微生物的生存条件。

5.根据权利要求1所述的智能水处理装置，其特征在于，该智能水处理装置还包括智能控制单元，其能根据待处理水的水质情况自动启动/切换不同的水处理模式并调节智能水处理装置的各单元参数。

6.根据权利要求5所述的智能水处理装置，其特征在于，所述智能控制单元包括输入模块、数据库模块、控制模块及输出模块，

其中，

输入模块检测各检测点的检测参数数据并将数据存储至数据库模块；

数据库模块存储水处理装置运行过程中积累的各项检测参数及执行参数；

控制模块通过对数据库模块的数据进行分析归纳而建立计算模型来决策执行参数；

输出模块根据控制模块决策的执行参数来输出指令，控制所述智能水处理装置相应部分的运行。

7.根据权利要求6所述的智能水处理装置，其特征在于，所述数据库模块包含絮凝执行数据库、氨氮降比数据库Ⅰ、氨氮降比数据库Ⅱ、水质原始数据及水质执行参数数据库，

其中，

氨氮降比数据库Ⅰ存储水处理装置运行时在进水端水质检测点与其后续水质检测点之间的氨氮下降数据；

氨氮降比数据库Ⅱ存储水处理装置运行时在出水端水质监测点与其之前的水质检测点之间的氨氮下降数据；

水质原始数据及水质执行参数数据库用于存储与在进水端的水质相对应的装置执行参数及在进水端和出水端的水质数据；

絮凝执行数据库存储与不同水环境、浊度的水体相对应的絮凝投加路径和投加量的数据。

8.根据权利要求6所述的智能水处理装置，其特征在于，所述控制模块基于计算模型来获得用于控制所述智能水处理装置的各个单元/模块的控制参数，其中，该控制模块的综合决策模块通过调用扰流计算模型、曝气计算模型、絮凝计算模型、水质执行择优模型中的一个或者多个来做出运行决策。

9.根据权利要求7所述的智能水处理装置，其特征在于，

扰流计算模型基于氨氮降比数据库Ⅰ的数据计算出装置正常运行情况下在进水端水质检测点与其后续水质检测点之间的氨氮降比Nr1的常规范围，再结合当前具体氨氮降比Nr1与其常规范围的数学关系来计算扰流执行参数；

曝气计算模型基于氨氮降比数据库Ⅱ的数据计算出装置正常运行情况下在出水端水质监测点与其之前的水质检测点之间的氨氮降比Nr2的常规范围，再结合当前具体氨氮降比Nr2与其常规范围的数学关系来计算曝气执行参数；

絮凝剂计算模型基于絮凝执行数据库存储的数据来计算在进水端水质检测点的浊度下的絮凝剂执行量和/或执行路径；

水质执行择优模型基于在水质原始数据及水质执行参数数据库存储的水质数据和水质执行参数数据来计算当前进水端检测点的水质数据下的水质执行参数，

其中，综合决策模块通过调用扰流计算模型、曝气计算模型、絮凝计算模型、水质执行择优模型中的一个或者多个来计算得到扰流执行参数、曝气执行参数、絮凝执行参数和水质执行参数中的一个或者多个。

10.根据权利要求6所述的智能水处理装置，其特征在于，所述输出模块包括扰流控制模块、曝气控制模块、絮凝控制模块，流量控制模块，

其中，根据由控制模块生成的执行参数来驱动扰流控制模块、曝气控制模块、絮凝控制模块，流量控制模块中的一个或多个，

其中，

用扰流执行参数驱动扰流控制模块来控制扰流风机的扰流；

用曝气执行参数驱动曝气控制模块来控制曝气风机的强曝气及曝气量；

用絮凝执行参数驱动絮凝控制模块来控制投药单元的投加路径或絮凝剂的投加量；

用水质执行参数驱动流量控制模块来控制水处理量。

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