CN214861447U - 一种污水上流式多过滤层过滤装置和污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种污水上流式多过滤层过滤装置和污水处理系统，属于环境雨水处理技术领域。其中过滤装置从下至上依次包括污水区、过滤区和净水区，所述过滤区包括第一过滤层和第二过滤层，所述第一过滤层设于第二过滤层的下方；所述第一过滤层内填充有第一过滤介质，第二过滤层内填充有第二过滤介质，第一过滤介质的粒径大于第二过滤介质；所述第二过滤介质的不均匀系数d60/d10＝1.3～3.0，当量直径d10＝0.2mm～1mm；所述污水区的过滤装置上设有进水口和出水口；所述净水区的过滤装置上设有净水口和进气口。本实用新型能在去除水中的悬浮颗粒物和溶解性污染物的同时，有效提升装置的反冲洗效率。

Description

一种污水上流式多过滤层过滤装置和污水处理系统

技术领域

本实用新型属于环境雨水处理技术领域，更具体地说，涉及一种污水上流式多过滤层过滤装置和污水处理系统。

背景技术

城市化进程的加快使城市不透水路面比例上升，下渗减少不仅导致更高的洪峰流量，也引起径流污染负荷加重等问题。目前城市径流污染状况日益严重，城市水环境日益恶化，对径流雨水的污染状况研究早已成为学者们研究的重点。城市径流污染主要来源于机动车燃料使用排放的尾气、农药和化学肥料残余、生活垃圾中的污染物等，这些污染物在雨水的冲刷和大气沉降作用下汇集到一起，形成城市雨水径流。

目前雨水径流的处理方法主要分为物理法、化学法和生态处理法。物理法是采用沉降、过滤和物理分离等方法，集中去除径流雨水中的颗粒态物质。混凝是主要的化学处理法，但由于径流雨水水质和水量变化大，常规的混凝法包括缓慢絮凝和沉淀阶段，一般在15分钟左右，反应时间较长，成本高，效率低，且溶解态磷等溶解性物质的去除主要依赖电荷中和机制，而电荷中和主要发生在絮凝的早期阶段（前1分钟）。有研究表明，微絮凝与常规包括混凝/沉淀的混凝能达到同样的效果，就污染物去除效果和运行成本而言，使用聚合氯化铝(PAC)絮凝剂的微絮凝是更加高效的废水处理工艺，但目前将微絮凝应用在城市道路径流处理上的很少。城市雨水径流中含有大量的悬浮态固体、溶解性有机物和重金属物质，成分复杂多样，浓度变化范围大，简单的物理法和化学法无法高效去除水中的溶解性有机物和金属盐；生态处理法可比较全面的去除径流雨水中各类污染物，目前雨水湿地、植草沟等雨水生态处理技术以其对环境的低影响和高度可持续性等优势，已被广泛应用于城市径流雨水处理，然而，由于他们的目标是削减城市径流峰值，无法截留集水区的污染物，造成二次污染，并且占地面积比较比较大，因此亟需一种处理方法能解决上述问题。

经检索，中国发明专利CN1319879C公开了一种电解铝厂生产废水的处理方法专利，其具体公开了混凝过程包括投加药剂絮凝和沉淀两个步骤，采用明矾为投加药剂，带电荷的基团与药剂结合的时间比较长，水中的沉淀和颗粒物在絮凝成较大基团后才开始沉降，反应时较长，增加了运行成本。

又如中国发明专利CN109879458B公开的一种放置型雨水径流过滤净化系统及净化体，其采用多层过滤层对径流雨水过滤以去除水中的污染物，虽然对径流水体有一定的净化效果，但是运用简单的过滤工艺难以高效去除水中的细颗粒物、溶解性有机物和重金属，且常规的上进下出水流方向易造成装置的堵塞，增大反冲洗的难度。

中国实用新型专利CN209619116U公开了一种可充分利用地表径流的湿地循环系统，其使用人工湿地对径流雨水处理后循环利用，虽然一定程度上减轻了污染负荷，达到了水资源循环使用的目的，但是未对污染物收集集中处理，可能会造成重金属或者其他溶解性污染物在系统中的累积。

由此可见，现有技术中对于雨水径流等污水的处理系统或方法都有不可或缺的缺点，尤其是水处理系统中过滤装置的过滤效率和反冲洗效率是难以兼得的。因此，目前亟需设计一种能够有效提升雨水径流等污水中污染物的去除率和反冲洗效率的装置或处理方法。

实用新型内容

1. 要解决的问题

针对现有技术中的水处理装置或方法对污水中颗粒物和可溶性物质去除率较低、反冲洗难度较高的问题，本实用新型提供一种污水上流式多过滤层过滤装置和污水处理系统；通过合理设置过滤装置中的过滤层等结构，从而有效解决现有技术中的水处理装置或方法对污水中颗粒物和可溶性物质去除率较低、反冲洗难度较高的问题。

技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种污水上流式多过滤层过滤装置，从下至上依次包括污水区、过滤区和净水区，所述过滤区包括第一过滤层和第二过滤层，所述第一过滤层设于第二过滤层的下方；所述第一过滤层内填充有第一过滤介质，第二过滤层内填充有第二过滤介质，第一过滤介质的粒径大于第二过滤介质；所述第二过滤介质的不均匀系数d60/d10=1.3~3.0，当量直径d10=0.2mm~1mm；所述污水区的过滤装置上设有进水口和出水口；还包括进气单元和冲洗单元；所述净水区的过滤装置上设有净水口和进气口；所述进气单元与进气口相连；所述冲洗单元与净水口相连，冲洗单元用于通过净水口向过滤装置进水冲洗。本实用新型的过滤装置可以对雨水径流、城市污水和工业污水等污水进行处理，尤其对于需要快速处理的雨水径流具有优异的处理效果。

优选地，所述第一过滤介质和第二过滤介质可以选用活性炭、黏土陶粒或玻璃轻石等多孔吸附材料；所述第一过滤介质的粒径为5mm~14mm，第二过滤介质的粒径为0.3mm~1.4mm。所述过滤介质的孔隙率大于60%，密度小于0.6g/cm3~0.9g/cm3，比表面积为5m2/g~10m2/g，吸附性能优良，显著延长了过滤装置的使用时间，且滤料由废弃玻璃制得，简单易得，成本低廉。

优选地，所述第一过滤层的高度为L1，所述第二过滤层的高度为L2；所述L1：L2=（1~11）：1。第一过滤层的高度不得第二过滤层的高度，第一过滤层比例过高会导致装置极易堵塞，使用时间大大降低。

优选地，所述L1=200mm~600mm，所述L2=50mm~300mm。

本实用新型的一种污水处理系统，包括微絮凝池和过滤装置，所述过滤装置为本实用新型中所述的一种污水上流式多过滤层过滤装置，所述微絮凝池利用聚合氯化铝对污水进行处理；所述微絮凝池的出水端与过滤装置的进水口通过管路相连，该管路上设有第二水泵，所述第二水泵用于将微絮凝池的水泵入过滤装置。由于常规混凝/絮凝包括缓慢絮凝和沉淀阶段，过滤效率低且成本高，对比处理时间约15min的常规混凝工艺，本实用新型处理时间约3min的微絮凝反应时间更短，而且由于道路径流的特点，需要短时间处理大量污染物，所以微絮凝更适合处理道路径流。

优选地，包括加料装置和污水池；所述加料装置与微絮凝池相连，加料装置用于向微絮凝池投放聚合氯化铝；所述污水池与微絮凝池通过管路相连，该管路上设有第一水泵，所述第一水泵用于将污水池的水泵入微絮凝池。

优选地，所述冲洗单元包括净水池，所述净水池分别通过第一净水管和第二净水管与净水口相连；所述第一净水管上设有第三水泵，所述第三水泵用于将净水池内的净水通过净水口泵入过滤装置；所述第二净水管上设有排水阀。

优选地，所述污水区的过滤装置上还设有出水口，污水区内还设有收集器；所述收集器与出水口相连。

3. 有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型的一种污水上流式多过滤层过滤装置，从下至上依次包括污水区、过滤区和净水区，所述过滤区包括第一过滤层和第二过滤层，所述第一过滤层设于第二过滤层的下方；所述第一过滤层内填充有第一过滤介质，第二过滤层内填充有第二过滤介质，第一过滤介质的粒径大于第二过滤介质；所述第二过滤介质的不均匀系数d60/d10=1.3~3.0，当量直径d10=0.2mm~1mm；所述污水区的过滤装置上设有进水口和出水口；还包括进气单元和冲洗单元；所述净水区的过滤装置上设有净水口和进气口；所述进气单元与进气口相连；所述冲洗单元与净水口相连，冲洗单元用于通过净水口向过滤装置进水冲洗；通过上述设置，在过滤装置进行水处理时，本实用新型的多过滤介质体系能够同时去除水中的悬浮颗粒物和溶解性污染物，同时本实用新型采用的底部进水方式进行过滤能够有效避免絮凝物造成的堵塞，反冲洗效率更高，利于滤料的重复使用和污染物的回收处理；而在过滤装置进行反冲洗时，可以通过净水区设置的进气口对过滤装置内进气，气体先后经过第二过滤介质和第一过滤介质，利用高压气体产生的气泡进行冲刷和摩擦使污染物松动脱落，而后可以通过净水区设置的净水口注入净水再对过滤区的污染物进行去除；因此本实用新型的过滤装置在去除水中的悬浮颗粒物和溶解性污染物的同时，还能够有效提升装置的反冲洗效率，从而增加过滤装置的循环利用率。

（2）本实用新型的一种污水处理系统，包括微絮凝池和过滤装置，所述过滤装置为本实用新型中所述的一种污水上流式多过滤层过滤装置，所述微絮凝池利用聚合氯化铝对污水进行处理；所述微絮凝池的出水端与过滤装置的进水口通过管路相连，该管路上设有第二水泵，所述第二水泵用于将微絮凝池的水泵入过滤装置；通过上述设置，微絮凝处理提高了水中颗粒物和溶解性磷、金属、有机物的去除效果，而多介质过滤能有效去除水中的悬浮颗粒物，相对于单一的雨水径流物理处理和化学处理，微絮凝与多介质过滤结合避免了其去除效果单一的问题，能同时去除水中的悬浮颗粒物和溶解性污染物。

附图说明

图1为本实用新型的一种污水处理系统示意图；

图2为本实用新型的一种污水上流式多过滤层过滤装置示意图。

图中：

100、过滤装置；110、净水区；111、净水阀；112、进气阀；113、进气口；114、净水口；115、进气泵；120、第二过滤层；130、金属网；140、第一过滤层；150、污水区；151、进水阀；152、压力检测装置；153、进水口；160、收集器；161、出水口；162、出水阀；

200、污水池；210、第一搅拌电机；220、第一搅拌桨；230、第一水泵；

300、微絮凝池；310、第二搅拌电机；320、第二搅拌桨；330、加料装置；340、第一阀门；350、第二水泵；

400、净水池；410、第一净水管；411、第三水泵；420、第二净水管；421、排水阀。

具体实施方式

下文对本实用新型的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本实用新型的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本实用新型的特点和特征的描述，以提出执行本实用新型的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本实用新型。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本实用新型的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本实用新型或本申请和本实用新型的应用领域。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得以涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴；除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供一种污水上流式多过滤层过滤装置为圆柱形高强度亚克力材料制成，总高度为95cm，底部高度即污水区150高度为20cm，顶部高度即净水区110高度为15cm，内径为10cm，柱内含滤料总高度为60cm。在过滤装置内部，从下至上依次包括污水区150、过滤区和净水区110，所述过滤区包括第一过滤层140和第二过滤层120，所述第一过滤层140设于第二过滤层120的下方，第一过滤层140和第二过滤层120的两端均由金属网130固定，因此两过滤层之间也由金属网130隔开；所述第一过滤层140内填充有第一过滤介质，第二过滤层120内填充有第二过滤介质，第一过滤介质的粒径大于第二过滤介质；所述第二过滤介质的不均匀系数d60/d10=2.14，当量直径d10在0.2mm~1mm范围之间；所述污水区150的过滤装置上设有进水口153和出水口161；还包括进气单元和冲洗单元；所述净水区110的过滤装置上设有净水口114和进气口113；本实施例中的进气单元包括进气泵115，所述进气泵115与进气口113相连；所述冲洗单元与净水口114相连，冲洗单元用于通过净水口114向过滤装置进水冲洗。

在本实施例中，所述第一过滤介质和第二过滤介质均为玻璃轻石；所述第一过滤介质为石状玻璃轻石填料，其粒径范围为5mm~14mm，第二过滤介质为砂状玻璃轻石填料，其粒径范围为0.3mm~1.4mm；所述第一过滤层140的高度为L1，所述第二过滤层120的高度为L2；所述L1：L2=2：1；所述L1=400mm，所述L2=200mm；另外，本实施例中的玻璃轻石孔隙率大于60%，密度小于0.8g/cm3，比表面积为8.5m2/g。

本实施例还提供一种污水处理系统，包括微絮凝池300和过滤装置100，所述过滤装置100为本实施例中所述的一种污水上流式多过滤层过滤装置，所述微絮凝池300利用聚合氯化铝对污水进行处理；所述微絮凝池300的出水端与过滤装置100的进水口153通过管路相连，该管路上设有第二水泵350，所述第二水泵350用于将微絮凝池300的水泵入过滤装置100。

另外，本实施例的污水处理系统还包括加料装置330、污水池200和净水池400；所述加料装置330与微絮凝池300相连，加料装置330用于向微絮凝池300投放聚合氯化铝；所述污水池200与微絮凝池300通过管路相连，该管路上设有第一水泵230，所述第一水泵230用于将污水池200的水泵入微絮凝池300；所述净水池400分别通过第一净水管410和第二净水管420与净水口114相连；所述第一净水管410上设有第三水泵411，所述第三水泵411用于将净水池400内的净水通过净水口114泵入过滤装置100；所述第二净水管420上设有排水阀421。

本实施例还提供一种污水处理方法，基于本实施例中所述的一种污水处理系统；先将污水通入微絮凝池300，使用聚合氯化铝溶液对污水进行微絮凝处理，再将经过微絮凝处理后的污水以20m/h的流速注入过滤装置100中进行过滤；所述微絮凝处理的具体步骤为：先开启第一搅拌电机210带动第一搅拌桨220对污水池200内的污水以500r/min的转速进行搅拌；再将体积为V1的所述污水池200内的污水由第一水泵230通入微絮凝池300中，同时通过加料装置330向微絮凝池300加入浓度为50mg/L、体积为V2的聚合氯化铝溶液，所述V1：V2=1：1；最后开启第二搅拌电机310带动第二搅拌桨320对微絮凝池300内的液体以150r/min的转速搅拌1min，再静置2min。

因此，本实施例将该污水处理方法用于处理城市雨水径流，具体操作步骤为：先将悬浮颗粒物（SS）浓度为2500mg/L、溶解态磷（磷酸盐）浓度为1mg/L、重金属镉离子浓度为0.04 mg/L的径流水通入污水池200中；经过上述微絮凝处理后，开启第一阀门340、第二水泵350和进水阀151，再将经过微絮凝处理后的污水通过进水口153泵入过滤装置100，此时进气阀112和出水阀162关闭、净水阀111开启，污水经过过滤装置100的过滤后，此时第三水泵411和排水阀421均关闭，净水由净水口114排出并流入净水池400中，当净水池400蓄够净水后开启排水阀421进行正常排水。

实施例2

本实施例提供一种污水上流式多过滤层过滤装置和污水处理系统，所述过滤装置和污水处理系统的具体结构、污水处理方法和反冲洗方法与实施例1基本相同，其主要区别在于：本实施例的过滤装置中第一过滤介质和第二过滤介质的参数不同，所述L1：L2=5：1；所述L1=500mm，所述L2=100mm。

实施例3

本实施例提供一种污水上流式多过滤层过滤装置和污水处理系统，所述过滤装置和污水处理系统的具体结构、污水处理方法和反冲洗方法与实施例1基本相同，其主要区别在于：本实施例的过滤装置中第一过滤介质和第二过滤介质的参数不同，所述L1：L2=11：1；所述L1=550mm，所述L2=50mm。

实施例4

本实施例提供一种污水上流式多过滤层过滤装置和污水处理系统，所述过滤装置和污水处理系统的具体结构、污水处理方法和反冲洗方法与实施例1基本相同，其主要区别在于：本实施例的过滤装置中第一过滤介质和第二过滤介质的参数不同，所述L1：L2=1：1；所述L1=300mm，所述L2=300mm。

实施例5

本实施例提供一种污水上流式多过滤层过滤装置和污水处理系统，所述过滤装置和污水处理系统的具体结构、污水处理方法和反冲洗方法与实施例1基本相同，其主要区别在于：本实施例的过滤装置中第一过滤介质和第二过滤介质的参数不同，所述L1：L2=2：1；所述L1=200mm，所述L2=100mm。

实施例6

本实施例提供一种污水上流式多过滤层过滤装置和污水处理系统，所述过滤装置和污水处理系统的具体结构、污水处理方法和反冲洗方法与实施例1基本相同，其主要区别在于：本实施例的过滤装置中第一过滤介质和第二过滤介质的参数不同，所述L1：L2=2：1；所述L1=600mm，所述L2=300mm。

实施例7

本实施例提供一种污水上流式多过滤层过滤装置和污水处理系统，所述过滤装置和污水处理系统的具体结构、污水处理方法和反冲洗方法与实施例1基本相同，其主要区别在于：本实施例的过滤装置中从下至上依次包括三层过滤层：15mm~25mm粒径的玻璃轻石、5mm~14mm粒径的玻璃轻石、粒径为0.3mm~1.4mm的玻璃轻石，填料高度分别为300mm、200mm、100mm。

实施例8

本实施例提供一种污水上流式多过滤层过滤装置和污水处理系统，所述过滤装置和污水处理系统的具体结构、污水处理方法和反冲洗方法与实施例1基本相同，其主要区别在于：本实施例的第二过滤介质的不均匀系数d60/d10=1.85，当量直径d10在0.2mm~1mm范围之间。

更具体地，尽管在此已经描述了本实用新型的示例性实施例，但是本实用新型并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本实用新型的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本实用新型所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。质量、浓度、温度、时间、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，1-50的范围应理解为包括选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50的任何数字、数字的组合、或子范围、以及所有介于上述整数之间的小数值，例如，1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8和1.9。关于子范围，具体考虑从范围内的任意端点开始延伸的“嵌套的子范围”。例如，示例性范围1-50的嵌套子范围可以包括一个方向上的1-10、1-20、1-30和1-40，或在另一方向上的50-40、50-30、50-20和50-10。

Claims (10)

1.一种污水上流式多过滤层过滤装置，其特征在于，从下至上依次包括污水区(150)、过滤区和净水区(110)，所述过滤区包括第一过滤层(140)和第二过滤层(120)，所述第一过滤层(140)设于第二过滤层(120)的下方；所述第一过滤层(140)内填充有第一过滤介质，第二过滤层(120)内填充有第二过滤介质，第一过滤介质的粒径大于第二过滤介质；所述第二过滤介质的不均匀系数d60/d10＝1.3～3.0，当量直径d10＝0.2mm～1mm；所述污水区(150)的过滤装置上设有进水口(153)和出水口(161)；

还包括进气单元和冲洗单元；所述净水区(110)的过滤装置上设有净水口(114)和进气口(113)；所述进气单元与进气口(113)相连；所述冲洗单元与净水口(114)相连，冲洗单元用于通过净水口(114)向过滤装置进水冲洗。

2.根据权利要求1所述的一种污水上流式多过滤层过滤装置，其特征在于，所述第一过滤介质和第二过滤介质均为玻璃轻石；所述第一过滤介质的粒径为5mm～14mm，第二过滤介质的粒径为0.3mm～1.4mm。

3.根据权利要求1所述的一种污水上流式多过滤层过滤装置，其特征在于，所述第一过滤层(140)的高度为L1，所述第二过滤层(120)的高度为L2；所述L1：L2＝(1～11)：1。

4.根据权利要求3所述的一种污水上流式多过滤层过滤装置，其特征在于，所述L1＝200mm～600mm，所述L2＝50mm～300mm。

5.一种污水处理系统，其特征在于，包括微絮凝池(300)和过滤装置(100)，所述过滤装置(100)为权利要求1～4任一项所述的一种污水上流式多过滤层过滤装置，所述微絮凝池(300)利用聚合氯化铝对污水进行处理；所述微絮凝池(300)的出水端与过滤装置(100)的进水口(153)通过管路相连，该管路上设有第二水泵(350)，所述第二水泵(350)用于将微絮凝池(300)的水泵入过滤装置(100)。

6.根据权利要求5所述的一种污水处理系统，其特征在于，还包括加料装置(330)；所述加料装置(330)与微絮凝池(300)相连，加料装置(330)用于向微絮凝池(300)投放聚合氯化铝。

7.根据权利要求5所述的一种污水处理系统，其特征在于，还包括污水池(200)；所述污水池(200)与微絮凝池(300)通过管路相连，该管路上设有第一水泵(230)，所述第一水泵(230)用于将污水池(200)的水泵入微絮凝池(300)。

8.根据权利要求5所述的一种污水处理系统，其特征在于，所述冲洗单元包括净水池(400)，所述净水池(400)分别通过第一净水管(410)和第二净水管(420)与净水口(114)相连。

9.根据权利要求8所述的一种污水处理系统，其特征在于，所述第一净水管(410)上设有第三水泵(411)，所述第三水泵(411)用于将净水池(400)内的净水通过净水口(114)泵入过滤装置(100)；所述第二净水管(420)上设有排水阀(421)。

10.根据权利要求5～9任一项所述的一种污水处理系统，其特征在于，所述污水区(150)的过滤装置(100)上还设有出水口(161)，污水区(150)内还设有收集器(160)；所述收集器(160)与出水口(161)相连。

Images