CN117142716A - 一种标准化、低碳化、模块化的净水系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于地表水处理技术领域，公开了一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，所述系统包括设置于底层的多功能水缸、设置于中层的漩涡净水处理器和设置于顶层的密闭式净水存储缸；相较于现有技术，本发明采用了标准化、层叠化、模块化的一体式设计，能最大化减少净水系统的占地面积，同时净水系统还具有反冲洗功能和污泥脱水功能；通过反冲洗功能，能够使多层介质过滤区产生的渗透液和反冲洗废水会流过三角堰隔板顶部回收至平衡区再处理，避免水资源的浪费和最大程度地提高地表水的利用率；通过污泥脱水功能，能使系统运行过程中产生的污泥就地脱水，以减少了污泥运送的碳排放。

Description

一种标准化、低碳化、模块化的净水系统

技术领域

本发明属于地表水处理的技术领域，尤其是涉及一种标准化、低碳化、模块化的净水系统。

背景技术

地表水是指陆地上的水体，其大多由自然降水、冰川融水和泉水汇集的地表径流形成；目前，由于全球极端性气候的出现频次越来越高，山火和酸雨发生的频次也随之增高，使过量的碱性或酸性污水汇入地表径流，造成地表水过度酸化或碱化；另外，化肥的大规模投入，也会导致地表水过度酸化或碱化。

传统的净水方法中，处理过度酸化或碱性化的地表水过程一般会用到絮凝、沉淀、过滤和消毒等步骤；在一些特定的环境中(例如：电力短缺的偏远乡村、水源短缺的干旱地区、基础设施不完善的欠发达地区等)，传统的净水处理过程需要采用较大占地空间的絮凝池、沉淀池和过滤池，需要投入的建设成本较高，处理耗时较长，并且在絮凝过程中需要功率较大的搅拌设备充分搅拌药物和待处理的地表水，故现有净水方法的净水效率、普适性和经济性较低。

发明内容

本发明提供一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，用于解决现有净水方法中存在的问题。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，所述净水系统的硬件部分为三层叠放，所述净水系统的硬件部分为三层叠放，所述系统包括：

设置于底层的多功能水缸；

设置于中层的漩涡净水处理器；和

设置于顶层的密闭式净水存储缸；

其中，所述多功能水缸内置有三角堰隔板，以分隔出平衡区和多层介质过滤区；所述多功能水缸位于所述平衡区的侧壁顶部开设有用于连接水源的第一进水口；所述多功能水缸位于所述多层介质过滤区的位置设置有洒水模块、多层介质过滤组件和楔形钢丝过滤管，所述多功能水缸位于所述多层介质过滤区的侧壁开设有滤液排放口；所述洒水模块位于所述多层介质过滤区的正上方；所述多层介质过滤组件位于所述多功能水缸内；所述楔形钢丝过滤管位于所述多层介质过滤区的底部，所述楔形钢丝过滤管连通所述滤液排放口；

其中，所述漩涡净水处理器设置于所述多层介质过滤区上方，所述漩涡净水处理器设置有水处理反应部、设备控制模块和紫外线消毒模块；所述水处理反应部的外壳内部贯通，所述水处理反应部的外壳上部分呈空心圆柱状，所述水处理反应部的外壳下部分呈空心倒圆锥状；所述水处理反应部的外壳上部分开设有用于接收所述平衡区内原水的第二进水口；所述第二进水口通过预设的管道连接有自动注药子系统；所述水处理反应部内中心位置叠放有漏斗分离器；所述水处理反应部的上部设置有用于接收所述漏斗分离器固液分离后澄清水的中转模块，所述中转模块开设有第一出水口；所述第一出水口连通所述洒水模块；所述设备控制模块位于所述水处理反应部的一侧，所述设备控制模块用于控制所述净水系统的运作；

其中，所述密闭式净水存储缸位于所述漩涡净水处理器顶部，所述密闭式净水存储缸设置有用于取用净水的取水口、净水进水口和用于反冲所述多层介质过滤组件的反冲洗子系统；所述净水进水口通过预设的阀体连接所述滤液排放口；所述净水进水口连接所述紫外线消毒模块。

优选的，所述自动注药子系统包括药水桶和用于将所述药水桶内化学药剂泵出的注药装置；所述多功能水缸的平衡区内设置有第一进水管，所述第一进水管连通有第一输送泵，所述第一输送泵的出水口连通有第二进水管，所述第二进水管连通所述第二进水口；所述第一进水管的弯头位置设置有第一注药口；所述第二进水管的弯头位置设置有第二注药口；所述第二进水管的出水口设置有第三注药口；所述第一注药口、所述第二注药口和所述第三注药口连通所述注药装置的出药口。

优选的，所述洒水模块的主体管件形状呈圆角矩形；所述洒水模块的主体管件上开设有多个微孔，多个微孔正对所述多层介质过滤区的正上方；所述洒水模块的主体管件连通所述中转盘的第一出水口。

优选的，所述中转模块包括过水盘和中转盘，所述过水盘连通所述中转盘；所述水处理反应部内置有撞击式喷嘴，所述撞击式喷嘴紧贴所述第二进水口设置；所述漏斗分离器呈空心圆台状；所述过水盘的外形呈长方盘状；所述过水盘的中心位置开设有圆孔，所述圆孔底部设置有空心圆柱；叠放的漏斗分离器的顶端连通所述空心圆柱。

优选的，还包括污泥脱水袋；所述水处理反应部的下部外壳底部开设有污泥排放口；所述平衡区上方设置有格栅；所述污泥脱水袋放置于所述格栅上；所述污泥排放口连通有放泥阀门；所述放泥阀门在开启时连通所述污泥脱水袋和所述污泥排放口的管路。

优选的，所述药水桶设置有多个，多个药水桶分别配置有独立的注药装置。

优选的，还包括设备控制区，所述设备控制区紧贴所述水处理反应部的一侧；所述药水桶位于所述设备控制区的中部，所述设备控制模块位于所述药水桶的上方，预设的第二输送泵和所述紫外线消毒模块位于所述设备控制区的侧下方，所述第一输送泵位于所述设备控制区的侧下方且远离所述第二输送泵设置。

优选的，所述第二进水管的垂直管道内设置有静态混合叶片。

优选的，所述过水盘的中心位置设置有酸碱检测探头和水位感应器。

优选的，所述密闭式净水存储缸开设有反冲洗液排放口，所述反冲洗子系统包括电动三通阀和反冲洗液排放管，所述电动三通阀的第一端口连接所述滤液排放口；所述电动三通阀的第二端口连接所述反冲洗液排放管；所述电动三通阀的第三端口连接有第二出水管；所述第二出水管连接所述第二输送泵后再连接所述紫外线消毒模块的入水口，所述紫外线消毒模块出水口连通所述密闭式净水存储缸的净水进水口。

优选的，所述净水进水口开设于所述密闭式净水存储缸的正面侧上方，所述取水口开设于所述密闭式净水存储缸的侧面中部底端位置，所述反冲洗液排放口相对于所述取水口开设。

优选的，所述多功能水缸的平衡区和密闭式净水存储缸内均设有水位感应器。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.相较于现有技术，本发明采用了标准化、层叠化、模块化的一体式设计，能最大化减少净水系统的占地面积，同时净水系统还具有反冲洗功能和污泥脱水功能；通过反冲洗功能，能够使多层介质过滤区产生的渗透液和反冲洗废水流过三角堰隔板顶部回收至平衡区再处理，避免水资源的浪费和最大程度的提高地表水的利用率；通过污泥脱水功能，能使系统运行过程中产生的污泥就地脱水，以减少污泥运送的碳排放。

2.相较于现有技术，本系统采用模块式的设计有利于运输，能随时移动系统到合适或需要净水的地方。

3.相较于现有技术，本系统能够通过设备控制模块控制系统运作，实现自动化的净水处理，使用方便，减少过多的人力进行系统管理。

4.相较于现有技术，当第二进水管水流通过时，静态混合叶片旋转，确保所加入的化学药剂可以与地表原水在没有外界搅拌器的干预下也可以进行充分混合。

附图说明

图1是本发明实施例中标准化、低碳化、模块化的净水系统的主视图；

图2是本发明实施例中标准化、低碳化、模块化的净水系统的俯视图；

图3是本发明实施例中标准化、低碳化、模块化的净水系统的左视图；

图4是本发明实施例中标准化、低碳化、模块化的净水系统的右视图；

图5是本发明实施例中标准化、低碳化、模块化的净水系统的内部结构示意图；

图6是本发明实施例中标准化、低碳化、模块化的净水系统的立体结构示意图；

图7是本发明实施例中标准化、低碳化、模块化的净水系统的另一立体结构示意图；

图8是本发明实施例中漩涡净水处理器和污泥脱水袋的俯视结构示意图；

图9是本发明实施例中标准化、低碳化、模块化的净水系统底层的俯视结构示意图；

图10是本发明实施例中洒水模块主体管道的结构示意图。

附图标记说明：

1、反冲洗液排放口；2、撞击式喷嘴；3、漏斗分离器；4、水处理反应部；5、反冲洗液排放管；6、第一进水管；7、第一出水管；8、洒水模块；9、电动三通阀；10、第二注药口；11、多层介质过滤组件；12、楔形钢丝过滤管；13、多层介质过滤区；14、三角堰隔板；15、平衡区；16、格栅；17、污泥脱水袋；18、药水桶；19、设备控制模块；20、密闭式净水存储缸；21、漩涡净水处理器；22、多功能水缸；23、取水口；24、第二出水管；25、紫外线消毒模块；26、污泥排出口；27、第一进水口；28、原水排水口；29、排泥管；30、放泥阀门；31、空气阀门；32、第二输送泵；33、第一输送泵；34、第一注药口；35、过水盘；36、投药区；37、中转盘；38、滤液排放口；39、第一出水口；40、净水进水口；41、设备控制区；42、第二进水管；43、第二进水口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，用于解决现有技术存在的问题。

参照图1，一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，其硬件结构分三层叠放而成。其中，本发明净水系统的第一层为顶层，顶层设置有密闭式净水存储缸20，密闭式净水存储缸20用于存储净水系统产出的净水。本发明净水系统的第二层为中层，中层设置有漩涡净水处理器21，漩涡净水处理器21用于将地表原水和化学药剂充分反应，得到一次处理的原水。本发明净水系统的第三层为底层，底层设置有多功能水缸22，多功能水缸22内置有三角堰隔板14，以分隔出平衡区15和多层介质过滤区13，平衡区15用于外接地表原水，而多层介质过滤区13用于接收一次处理的原水并进行过滤，过滤后的水再通过预设的阀体送至消毒后，输送至顶层。

相较于现有技术，本发明采用了标准化、层叠化、模块化的一体式设计，能最大化减少净水系统的占地面积，从而解决了现有技术存在的问题。

参照图1-4，多功能水缸22位于平衡区15的左侧壁顶部开设有第一进水口27，多功能水缸22位于平衡区15的左侧壁底部开设有原水排水口28，从而使多功能水缸22的平衡区15能够通过第一进水口27接收原水，并在原水过多时通过原水排水口28排出。多功能水缸22位于多层介质过滤区13的位置设置有洒水模块8、多层介质过滤组件11和楔形钢丝过滤管12，多功能水缸22位于多层介质过滤区13的右侧壁开设有滤液排放口38，用于排出过滤后的水。洒水模块8位于多层介质过滤区13的正上方。多层介质过滤组件11位于多功能水缸22内。楔形钢丝过滤管12位于多层介质过滤区13的底部，楔形钢丝过滤管12连通滤液排放口38。

其中，多功能水缸22的平衡区15和密闭式净水存储缸20内均设有水位感应器，用于检测对应区域的液位情况，通过预设的过水位控制系统，避免因水位过高导致水溢出缸外而造成的浪费。

相较于现有技术，地表水原水从水源地经第一进水口27被收集至位于系统底层左侧的长方形平衡区15内，该平衡区15将用于接收储存地表水原水及同时调匀进水。在第一进水口27的下方有一原水排水口28，以备紧急情况或清理所需。

参照图1-图6，漩涡净水处理器21设置于多层介质过滤区13上方，漩涡净水处理器21设置有水处理反应部4、设备控制区41和紫外线消毒模块25。水处理反应部4的外壳内部贯通，水处理反应部4的外壳上部分呈空心圆柱状，水处理反应部4的外壳下部分呈空心倒圆锥状。水处理反应部4的外壳上部分开设有用于接收平衡区15内原水的第二进水口43。第二进水口43通过预设的管道连接有自动注药子系统。

其中，如图3所示，自动注药子系统包括多个药水桶18，每个药水桶18分别配置有独立的注药装置，注药装置用于将药水桶18内化学药剂泵出。药水桶18可按需求设置并自动注入混凝剂、絮凝剂和酸碱调节等化学品至进水管道内，如使用有机絮凝剂、有机混凝剂等化学品协助净化过程，此类化学品能使水中污染物或悬浮固体聚结成大的絮凝体，使污染物能更快沉淀。有机混凝剂和絮凝剂作为可降解的化学物质可以避免对净水的二次污染：如坦弗洛克，壳聚糖等可作为添加药剂首选。

其中，如图1、图5和图6所示，多功能水缸22的平衡区15内设置有第一进水管6，第一进水管6连通有第一输送泵33，第一输送泵33的出水口连通有第二进水管42，第二进水管42连通第二进水口43，第一进水管6的弯头位置设置有第一注药口34，第二进水管42的弯头位置设置有第二注药口10，第二进水管42的出水口设置有第三注药口，第一注药口34、第二注药口10和第三注药口连通注药装置的出药口。第二进水管42的垂直管道内设置有静态混合叶片,当水流通过时，静态混合叶片旋转，能够确保所加入的化学药剂可以与地表原水在没有外界搅拌器的干预下也可以进行充分混合。

其中，如图3所示，设备控制区41紧贴水处理反应部4的一侧设置。药水桶18位于设备控制区41的中部，第一输送泵33位于设备控制区41的左下方，设备控制模块19位于药水桶18的上方，预设的第二输送泵32和紫外线消毒模块25位于设备控制区41的右下方。紫外线消毒模块25和设备控制模块19均位于设备控制区41内。

优选的，第一输送泵33可选用高效能、低耗电量的无刷马达离心泵。

相较于现有技术，本发明系统通过第一输送泵33将原水由平衡区15内的第一进水管6泵经第二进水管42再进入漩涡净水处理器21，第一进水管6的弯头位置设有第一注药口34，第二进水管42的弯头位置设有第二注药口10，第二进水管42开端位置可按需求使用第三注药口，当水经过弯头时，水管内的水流状态将发生改变，会从层流转变为湍流状态，使原水和药剂可在无外力的作用下可以进行充分混合。

参照图1和图2，本发明净水系统还包括污泥脱水袋17，水处理反应部4的下部外壳底部开设有污泥排放口，平衡区15上方设置有格栅16,而污泥脱水袋17放置于格栅16上，污泥排放口连通有放泥阀门30。

相较于现有技术，本发明净水系统能够通过控制放泥阀门30，将水处理反应部4内的污泥经排泥管29排放至污泥脱水袋17进行污泥脱水处理，残余滤液从污泥脱水袋17中渗出并流回平衡区15再进行二次处理，污泥脱水袋17中的固体污泥可以弃置或再利用。

参照图1-图7，密闭式净水存储缸20位于漩涡净水处理器21顶部，密闭式净水存储缸20设置有用于取用净水的取水口23、净水进水口40和用于反冲多层介质过滤组件11的反冲洗子系统。净水进水口40通过预设的阀体连接滤液排放口38，以在预设阀体开启对应通道时，将多层介质过滤区13内的过滤水抽至密闭式净水存储缸20存储。净水进水口40连接紫外线消毒模块25，使过滤水在抽至密闭式净水存储缸20过程中得到紫外线消毒。

其中，如图4、图5和图7所示，密闭式净水存储缸20开设有反冲洗液排放口1，反冲洗子系统包括电动三通阀9和反冲洗液排放管5，电动三通阀9的第一端口连接滤液排放口38。电动三通阀9的第二端口连接反冲洗液排放管5，电动三通阀9的第三端口连接有第二出水管24，第二出水管24连接第二输送泵32后再连接紫外线消毒模块25的入水口，紫外线消毒模块25出水口连通密闭式净水存储缸20的净水进水口40。

优选的，第二输送泵32可选用高效能、低耗电量的无刷马达离心泵。

其中，如图3、图4和图5所示，净水进水口40开设于密闭式净水存储缸20的正面侧上方，取水口23开设于密闭式净水存储缸20的侧面中部底端位置，反冲洗液排放口1相对于取水口23开设。

相较于现有技术，多层介质过滤组件11为多层式设计，可按需求于不同过滤层选用不同的介质材料，如不同粗细的沙、石、椰子壳、活性炭等介质。楔形钢丝过滤管12铺设于过滤组件最下方，楔形钢丝过滤管12通过其管周的孔隙收集并汇总过滤后的水。当进行滤液排放时，电动三通阀9将会接通滤液排放口38和第二出水管24的通道，滤液通过第二输送泵32由楔形钢丝过滤管12和第二出水管24泵至紫外线消毒模块25进行消毒处理，同时，也将完成消毒处理的净水传送至密闭式净水存储缸20进行储存。当本发明净水系统进行反冲洗时，电动三通阀9将会接通滤液排放口38与反冲洗液排放管5的通道，密封式净水缸内的水将从反冲洗液排放口1流出，反冲洗液通过自身重力经反冲洗液排放管5快速流进多层介质过滤区13底部的楔形钢丝过滤管12内，反冲洗液由下而上将多层介质过滤组件11内积聚的污染物冲走，污染物随上升的水流带至多层介质过滤区13顶部，反冲洗的废水会从三角堰隔板14上的三角堰控流回平衡缸，再进行二次处理。

参照图6、图7和图8，水处理反应部4的顶端设置有用于接收漏斗分离器3固液分离后澄清水的过水盘35，过水盘35连通有中转盘37。水处理反应部4内置有撞击式喷嘴2，撞击式喷嘴2紧贴第二进水口43设置，该喷嘴将用于提高漩涡净水处理器21内部的水流流动性，保证其水流不会停滞。漏斗分离器3呈空心圆台状，当水流进入水处理反应部4时，可延长水流动的路线和时间，同时较重的悬浮固体撞击到漏斗分离器3表面可随斜面沉淀到水处理反应部4的底部。过水盘35的外形呈长方盘状，过水盘35的中心位置开设有圆孔，圆孔底部设置有空心圆柱，叠放的漏斗分离器3的顶端连通空心圆柱，当水经过沉淀和固液分离后，水会从叠加放置的漏斗分离器3的空隙中流到中心位置，并从顶端的圆形开口处溢出至过水盘35，再从过水盘35流到中转盘37。过水盘35的中心位置设置有酸碱检测探头和水位感应器，用于检测过水盘35上水的酸碱度和水位。

优选的，本发明净水系统能通过对应的系统自动注入酸碱调节剂调节，确保净水的酸碱值符合标准。

参照图9和图10，洒水模块8的主体管件形状呈圆角矩形；洒水模块8的主体管件上开设有多个微孔，多个微孔正对多层介质过滤区13的正上方。洒水模块8的主体管件连通中转盘37的第一出水口39。

本发明的工作流程及原理如下：

先将外置原水输送泵的管道由水源地连接至平衡区15的第一进水口27，通过原水输送泵将水源地未处理的地表水泵进平衡区15做第一步的均衡处理，平衡区15内的液位计感应到平衡区15有定量未处理的水时，第一输送泵33启动并开始运行，将未处理的原水经第一进水管6和第二进水管42泵至水处理反应部4，同时自动注药子系统也会开始运行，药水桶18的注药装置启动将药水分别泵至第一注药口34、第二注药口10和第三注药口。

使用者可按需求在不同药水桶18调配合适的化学品，如混凝剂、絮凝剂以及酸碱度调节剂。若使用有机絮凝剂、有机混凝剂等可降解的有机化学品，如坦弗洛克，壳聚糖等,可以避免对净水的二次污染。

当水经过弯头时，水管内的水流状态发生改变，从层流转变为湍流状态，随药剂注入至各进水管的弯头内时，湍流状态使原水和药剂在不借助外力的作用下可以进行充分混合。由于第二进水管42垂直管道内设有静态混合叶片，当水流撞击到管内的静态混合叶片时，水流亦会转为湍流状态，促使原水与药剂能进行二次混合。

与药剂充分混合后的原水会经第二进水口43进入水处理反应部4，水处理反应部4内的撞击式喷嘴2会推动水沿着反应部内的圆边前进，使水处理反应部4内的水旋转式流动，提高净水处理器内部的水流流动，确保其水流流动不会停滞。

水处理反应部4内中心位置设有多层垂直叠加锥形的漏斗分离器3,所述漏斗分离器3为空心圆台型设计，使水流进入水处理反应部4时，可协助延长水流动的路线和时间，随着时间的推移，原水内的杂质颗粒逐渐被絮凝剂吸附，絮状物的体积和质量也随之变大，当絮状物在旋转过程中碰触到漏斗分离器3时其运动轨迹将会发生改变，较重的悬浮固体随漏斗分离器3的斜面沉淀到水处理反应部4的底部累积形成淤泥，而经过沉淀和固液分离后的澄清水会从叠加放置的漏斗分离器3的空隙中流到中心位置，并从顶端的圆形开口处溢出至长方盘型设计的过水盘35，再从过水盘35流到中转盘37内，中转盘37底部的第一出水口39通过管道与多层介质过滤区13内的洒水模块8的主管连接，经过化学初级处理的澄清液将通过自身重力运动从中转盘37的第一出水口39流进洒水模块8。

洒水模块8上的洒水管道上带有微孔，澄清液通过微孔均匀的喷洒在多层介质过滤组件11表面，澄清液通过自身重力作用下缓缓向下流动，依次流经多层介质过滤组件11，由顶层的较大滤料粒径到介质过滤区底层较小滤料粒径，实现逐步过滤，多层介质过滤区13比较常见的过滤介质包括但不限于无烟煤，活性炭，椰子壳，不同颗粒大小的沙石等。多层介质过滤组件11可以有不同介质的排列组合方式，不同的介质层深度以及不同的介质空隙大小，可根据不同地区不同的净水出水要求进行合理搭配和选择；例如在农村地区化肥使用较多的区域，地表水含氮，氨量相对较高可采用沸石作为介质材料，在地表水含重金属水平比较高，或有异味时可利用活性炭进行吸附处理：此外沙砾也是一种常见的过滤组件材料，常用于总悬浮物小于500mg/L的情况。过滤介质材料的选择和组合搭配并不受限，具体过滤介质的选择需要根据当地水质水平以及当地用水要求标准再进行决定，因地制宜。

澄清液中残留的悬浮物及粘胶质颗粒将被多层介质过滤组件11阻隔，从而进一步去除澄清液中的杂质。澄清液经过多层介质过滤组件11到达多层介质过滤区13底部，多层介质过滤区13底部均匀铺设了带有孔隙的楔形过滤筛管。滤液经孔隙流进楔形过滤筛管内，收集到的滤液经楔形钢丝过滤管12的主管连接至滤液排放口38排出。

当净水系统正常运作时，电动三通阀9将接通滤液排放口38和第二出水管24的通道；第二输送泵32启动并开始运行，将滤液泵离楔形钢丝过滤管12并输送至紫外线消毒模块25进行杀菌消毒处理，将净水中的各种细菌、病毒以及其他病原体直接杀死。处理后的净水将会靠第二输送泵32将净水从紫外线消毒模块25出口通过输送管泵入密闭式净水存储缸20进行储存，密闭式净水存储缸20内设有水位感应器，当水位感应器感应到高水位时，会停止第二输送泵32和第一输送泵33，暂停将滤液从多层介质过滤区13泵出，避免水从水处理反应部4和多层介质过滤区13溢出,还避免水位过高导致水溢出缸外，造成浪费。平衡区15也设置有对应的水位感应器，该水位感应器的工作原理与上述水位感应器的工作原理一致，在此不再赘述。考虑到净水储存时间和净水蓄水池到取水点的距离，以及配水管道的内部情况的多变性，避免二次污染。可在密闭式净水存储缸20内添加一定剂量的氯化物进行消毒，具体消毒剂种类和剂量水平需根据当地的地表水水质和净水出水要求进行设计。该氯化物消毒剂可以存放于投药浮标内，浮标上设有可转动的投药开口，可旋转改变开口大小，从而调整药剂整体投放速度水平。该投放水平需要根据当地的地表水质，蓄水池净水储存时间，以及蓄水池到取水点的管道内的具体状态和管道长度，再做具体衡量，因地制宜；使用者可以连接管道到密闭式净水储存杠的取水口23，将净水引至需要使用的地方。

水处理反应部4的底部累积的淤泥需要定期进行清理排放，以免淤泥堵塞，淤泥可以通过底部污泥排放口排放，放泥阀门30连接污泥排放口和排泥管29，排泥管29另一端连接污泥脱水袋17。通过控制放泥阀门30控制排泥；开启放泥阀门30，水处理反应部4内的含水污泥通过自身重力经放泥阀门30和排泥管29压入至污泥脱水袋17，进行污泥脱水处理，污泥中的残余液体将会穿透污泥脱水袋17，流回平衡区15再进行处理，而脱水后的污泥固体可收集进行集中化废弃处理，减少运输成本和弃置污泥的碳排放量。污泥中的残余液体再处理可以减少水资源的浪费，同时可以最大限度提取可用的净水。

为确保多层介质过滤组件11的过滤效率及使用寿命，多层介质过滤区13配备反洗子系统。过滤装置需要进行周期性反洗来去除残留于多层介质组件之间的杂质和污染物，以维持过滤效率当多层介质过滤区13需要进行反洗时，电动三通阀9会关闭原先接通滤液排放口38与第二出水管24道的通道，改为接通滤液排放口38与反冲洗液排放管5的通道。密闭式净水存储缸20内的净水将用于反冲洗，接通滤液排放口38与反冲洗液排放管5的通道后，由于设备之间的高度差，密闭式净水存储缸20内的反冲洗液可以通过自身重力和高度差产生一定的冲击力，在无需外力和额外电气设备的干预下就可以完成整个反洗流程；反冲洗液从反冲洗液排放口1流出，经反洗管道和电动三通阀9输送至滤液排放口38，最终送至平均铺设于多层介质过滤区13底层的楔形钢丝过滤管12主渠道及其支径；反冲洗液由楔形钢丝过滤管12管周的孔隙流出从底部进入到多层介质过滤组件11，将过滤组件由下至上进行反洗反冲洗时，反冲洗液将从多层介质过滤组件11底部向上流，持续加入反冲洗液，将过滤介质拦截到的污染物冲到多层介质过滤组件11的顶层，反冲洗的废水通过三角堰隔板14上的三角堰溢出并流至平衡缸进行废水再处理。

相较于现有技术，本系统已最大化利用其水体本身的重力进行水体在管道内的运输和反洗，减少额外电力的消耗；此外在加药过程中通过改变水流状态，和在管道内加入静态混合叶片，确保原水与药剂进行充分混合，最大程度上减少净水系统用电需求。同时，为连接平衡区15与旋涡净水处理器设有第一水无刷马达离心泵；此外第二无刷马达离心泵帮助净水水流在多层介质过滤区13，紫外线消毒模块25和密闭式净水储水缸连接的管道内流动。无刷马达离心泵和市面上其它电动离心泵比较会更加省电，以减少偏远地区电力负担考虑到离心泵，设备控制区41以及紫外线消毒模块25需要额外少量的电力推动系统正常运作，地表水净水系统可根据当地电力供应、位置和天气等实际情况，考虑在标准化、低碳、模块水处理系统最顶端的密闭式净水缸上安装太阳能光伏板，确保地表水净水系统在脱离电网的情况下，依旧可以进行独立运行。

相较于现有技术，本申请发明将地表水经过多段式处理，地表水中的杂质颗粒，重金属物质以及氨氮含量大大减少。此设计将水处理系统分为三层紧凑型模块式装置，可大大减少净水处理设备的空间占用，亦方便运输，并且整个净水过程多为自动化处理，透过控制箱能控制大部分系统运作，使用方便，安装容易，并且减少了人力进行系统管理。再加上化学品和介质亦能按当地情况和资源选用合适的物料，减少了从外地输入材料和消耗品的机会和运输产生的碳排放。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解；其依然可以对前述每个实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明每个实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，其特征在于，所述净水系统的硬件部分为三层叠放，所述系统包括：

设置于底层的多功能水缸(22)；

设置于中层的漩涡净水处理器(21)；和

设置于顶层的密闭式净水存储缸(20)；

其中，所述多功能水缸(22)内置有三角堰隔板(14)，以分隔出平衡区(15)和多层介质过滤区(13)；所述多功能水缸(22)位于所述平衡区(15)的侧壁顶部开设有用于连接水源的第一进水口(27)；所述多功能水缸(22)位于所述多层介质过滤区(13)的位置设置有洒水模块(8)、多层介质过滤组件(11)和楔形钢丝过滤管(12)，所述多功能水缸(22)位于所述多层介质过滤区(13)的侧壁开设有滤液排放口(38)；所述洒水模块(8)位于所述多层介质过滤区(13)的正上方；所述多层介质过滤组件(11)位于所述多功能水缸(22)内；所述楔形钢丝过滤管(12)位于所述多层介质过滤区(13)的底部，所述楔形钢丝过滤管(12)连通所述滤液排放口(38)；

其中，所述漩涡净水处理器(21)设置于所述多层介质过滤区(13)上方，所述漩涡净水处理器(21)设置有水处理反应部(4)、设备控制模块(19)和紫外线消毒模块(25)；所述水处理反应部(4)的外壳内部贯通，所述水处理反应部(4)的外壳上部分呈空心圆柱状，所述水处理反应部(4)的外壳下部分呈空心倒圆锥状；所述水处理反应部(4)的外壳上部分开设有用于接收所述平衡区(15)内原水的第二进水口(43)；所述第二进水口(43)通过预设的管道连接有自动注药子系统；所述水处理反应部(4)内中心位置叠放有漏斗分离器(3)；所述水处理反应部(4)的上部设置有用于接收所述漏斗分离器(3)固液分离后澄清水的中转模块，所述中转模块开设有第一出水口(39)；所述第一出水口(39)连通所述洒水模块(8)；所述设备控制模块(19)位于所述水处理反应部(4)的一侧，所述设备控制模块(19)用于控制所述净水系统的运作；

其中，所述密闭式净水存储缸(20)位于所述漩涡净水处理器(21)顶部，所述密闭式净水存储缸(20)设置有用于取用净水的取水口(23)、净水进水口(40)和用于反冲所述多层介质过滤组件(11)的反冲洗子系统；所述净水进水口(40)通过预设的阀体连接所述滤液排放口(38)；所述净水进水口(40)连接所述紫外线消毒模块(25)。

2.根据权利要求1所述的一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，其特征在于，所述自动注药子系统包括药水桶(18)和用于将所述药水桶(18)内化学药剂泵出的注药装置；所述多功能水缸(22)的平衡区(15)内设置有第一进水管(6)，所述第一进水管(6)连通有第一输送泵(33)，所述第一输送泵(33)的出水口连通有第二进水管(42)，所述第二进水管(42)连通所述第二进水口(43)；所述第一进水管(6)的弯头位置设置有第一注药口(34)；所述第二进水管(42)的弯头位置设置有第二注药口(10)；所述第一输送泵(33)的出水口设置有第三注药口；所述第一注药口(34)、所述第二注药口(10)和所述第三注药口连通所述注药装置的出药口。

3.根据权利要求1所述的一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，其特征在于，所述中转模块包括过水盘(35)和中转盘(37)，所述过水盘(35)连通所述中转盘(37)；所述水处理反应部(4)内置有撞击式喷嘴(2)，所述撞击式喷嘴(2)紧贴所述第二进水口(43)设置；所述漏斗分离器(3)呈空心圆台状；所述过水盘(35)的外形呈长方盘状；所述过水盘(35)的中心位置开设有圆孔，所述圆孔底部设置有空心圆柱；叠放的漏斗分离器(3)的顶端连通所述空心圆柱。

4.根据权利要求3所述的一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，其特征在于，所述洒水模块(8)的主体管件形状呈圆角矩形；所述洒水模块(8)的主体管件上开设有多个微孔，多个微孔正对所述多层介质过滤区(13)的正上方；所述洒水模块(8)的主体管件连通所述中转盘(37)的第一出水口(39)。

5.根据权利要求1所述的一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，其特征在于，还包括污泥脱水袋(17)；所述水处理反应部(4)的下部外壳底部开设有污泥排放口；所述平衡区(15)上方设置有格栅(16)；所述污泥脱水袋(17)放置于所述格栅(16)上；所述污泥排放口连通有放泥阀门(30)；所述放泥阀门(30)在开启时连通所述污泥脱水袋(17)和所述污泥排放口的管路。

6.根据权利要求2所述的一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，其特征在于，所述药水桶(18)设置有多个，多个药水桶(18)分别配置有独立的注药装置。

7.根据权利要求2所述的一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，其特征在于，还包括设备控制区(41)，所述设备控制区(41)紧贴所述水处理反应部(4)的一侧；所述药水桶(18)位于所述设备控制区(41)的中部，所述设备控制模块(19)位于所述药水桶(18)的上方，预设的第二输送泵(32)和所述紫外线消毒模块(25)位于所述设备控制区(41)的侧下方，所述第一输送泵(33)位于所述设备控制区(41)的侧下方且远离所述第二输送泵(32)设置。

8.根据权利要求2所述的一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，其特征在于，所述第二进水管(42)的垂直管道内设置有静态混合叶片。

9.根据权利要求3所述的一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，其特征在于，所述过水盘(35)的中心位置设置有酸碱检测探头和水位感应器。

10.根据权利要求7所述的一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，其特征在于，所述密闭式净水存储缸(20)开设有反冲洗液排放口(1)，所述反冲洗子系统包括电动三通阀(9)和反冲洗液排放管(5)，所述电动三通阀(9)的第一端口连接所述滤液排放口(38)；所述电动三通阀(9)的第二端口连接所述反冲洗液排放管(5)；所述电动三通阀(9)的第三端口连接有第二出水管(24)；所述第二出水管(24)连接所述第二输送泵(32)后再连接所述紫外线消毒模块(25)的入水口，所述紫外线消毒模块(25)出水口连通所述密闭式净水存储缸(20)的净水进水口(40)。

11.根据权利要求10所述的一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，其特征在于，所述净水进水口(40)开设于所述密闭式净水存储缸(20)的正面侧上方，所述取水口(23)开设于所述密闭式净水存储缸(20)的侧面中部底端位置，所述反冲洗液排放口(1)相对于所述取水口(23)开设。

12.根据权利要求1所述的一种标准化、低碳化、模块化的净水系统，其特征在于，所述多功能水缸(22)的平衡区(15)和密闭式净水存储缸(20)内均设有水位感应器。