一种旋流强化过滤的净化结构的制作方法

本实用新型属水处理设备技术领域，涉及一种旋流强化过滤的净化结构及其净化方法。

背景技术：

随着人类的快速发展，自然区域的森林、湿地、草地等不断被道路、广场、建筑等取代，并且城市的规模还在不断扩大中，城市水文、水质、水资源等问题日益突出。污水主要有生活污水、工业废水和初期雨水。大量的研究表明，颗粒物是污水中各类污染物的主要载体，在污水中起着前期吸附污染物，中期输送污染物和后期沉降释放污染物的作用，同时颗粒物自身又是影响水体透明度、浊度的重要水质指标。

相对于发达国家，国内对污水处理虽然已渐进入正轨，但还需要进一步摸索和尝试。国内对污水的处理措施主要是包括两种：过滤拦截法和自然沉降法。过滤拦截法通过人工构建一些过滤系统，把污水引入到过滤系统进行简单的过滤处理，如采用不同级配石料盲沟或穿孔混凝土过滤板等来对污水进行一个简单的过滤。过滤拦截法存在过滤拦截系统容易堵死失效、且失效后清理服务困难等缺点。自然沉降法通过建设污水调蓄池，把污水排入到调蓄池后通过重力沉降来去除污水中污染物。但是存在污水调蓄池的占地面积大、人工清理难度大与不能连续运行等问题。

技术实现要素：

为了解决上述污水或者不同水体污染物去除的问题，本实用新型提供一种旋流强化过滤的净化结构及其净化方法。本实用新型有机结合了涡流与过滤技术，通过涡流沉积分离技术，能去除水体中大部分大的颗粒物；同时由于生物填料层的过滤拦截作用，进一步增加了水体中污染物的捕捉能力，且生物填料层上形成的生物膜能很好地降解污水中的有机物，进一步提升排水水质。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种旋流强化过滤的净化结构，包括外壳1，生物滤料层2，进水管道3，涡流出水口4和排泥口5；生物滤料层2间隔设置在外壳1内，并将净化结构主体分割为两个区域，生物滤料层2和外壳1之间的区域为反冲洗进水区，生物滤料层2内部为旋流过滤区；进水管道3倾斜向下连接至生物滤料层2，与旋流过滤区连通；进水管道3以与生物滤料层2的圆周体相切的方式插入生物滤料层2内壁固定，使得水流进入生物滤料层2内的旋流过滤区形成涡流状态；旋流过滤区内还设置有导流筒6，水流在生物滤料层2和导流筒6外筒之间形成涡流，在离心力作用下，水体中的污泥便会被分离，分离去除污染物的水进入导流筒6后，经设置在导流筒6上部的涡流出水口4排出；分离沉降的污染物从净化结构底部的排泥口5排出；分离沉降的污染物从净化结构底部的排泥口5排出。

优选的，反冲洗进水区顶部设置有反冲洗水进入口9，反冲洗水进入口9和进水管道3位于净化结构同侧。

优选的，所述导流筒6还包括内筒和外筒，导流筒外筒为上小下大的圆台形状，导流筒外筒形成的圆台母线与其高线的夹角小于10°；导流筒内筒为圆柱形；和/或

所述旋流过滤区内部还设置有导流板12，所述导流板12位于所述导流筒6下方，从而在所述导流板 12下方的所述旋流过滤区内部形成沉积物收集区13。

优选的，所述导流板12底部具有向下表面，并且在所述导流板底部具有集泥口14，所述生物滤料层 2内壁沉积的污染物沿所述导流板12的向下表面引导至所述集泥口14，经所述集泥口14进入沉积物收集区13，净化结构底部具有向排泥口5方向倾斜向下的表面。

优选的，生物滤料层2还设置有过滤出水口10，过滤出水口10位于涡流出水口4下方，反冲洗水进入口9的相对侧的生物滤料层2内壁并延伸出净化结构外部，优选的在过滤出水口10还设置有过滤出水口阀门15，净化结构还包括总出水管道11，总出水管道11分别连通涡流出水口4与过滤出水口10。

优选的，生物滤料层2包括内外两层，内层为小颗粒生物滤料层7，外层为大颗粒生物滤料层8；小颗粒生物滤料层7由石英砂、微孔陶粒中任一种或两种组成，大颗粒生物滤料层8由沸石、火山石、大孔陶粒中的任一种或几种混合而成。

优选的，净化结构为圆柱形筒体，该圆柱形筒体的高度是其底面直径的1.5～3倍。

优选的，圆柱形筒体的高度是其底面直径的2倍或者2.5倍。

优选的，进水管道(3)与水平面的夹角小于30°。

优选的，所述进水管道(3)与水平面的夹角是5°，10°或者15°。

本实用新型相比现有技术，产生的有益效果是：

(1)有机结合了旋流与过滤技术，能在有限的空间内更好地净化水体；

(2)由于旋流过滤区包括上部的旋流分离区和下部的沉积物收集区，涡流和重力沉降上下布置，增加了净水系统的整体高度，不仅增加了水体的净化处理量，而且大大减少了净化系统的占地面积；

(3)生物填料层在涡流过程当中，充当着导流的作用，且生物填料层自身是多孔结构物质组成，能增加水体中污染物的捕捉能力，有效地提升了涡流过程中水体污染物的分离沉积效率；

(4)生物填料层由于涡流的冲刷作用，不仅使得生物填料层不容易堵塞，大大减少了生物填料层的反冲洗过程；而且使得水体中的含氧量增加，大大加强了生物填料层上生物膜的降解作用，进一步提升的水体净化效果；

(5)设置反冲洗系统，大大提升生物填料层的使用寿命，由于反冲洗是一个均匀的冲刷过程，冲刷填料过程中能最大地保留生物填料层上的生物膜，同时冲刷出来的污泥经过涡流系统，使得冲刷的污水得到进一步净化，最后的污泥沉积到设备底部，通过清掏或者其它方式排出。

附图说明

以下结合附图和实施例对本实用新型的详细说明。

图1旋流强化过滤的净化结构的主视示意图

图2旋流强化过滤的净化结构的截面示意图

图中：1外壳，2生物滤料层，3进水管道，4涡流出水口，5排泥口，6导流筒，7小颗粒生物滤料层， 8大颗粒生物滤料层，9反冲洗水进入口，10过滤出水口，11总出水管道，12导流板，13沉积物收集区， 14集泥口，15过滤出水口阀门，16结构垫层。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明。

如图1、2所示，一种旋流强化过滤的净化结构，包括外壳1，生物滤料层2，进水管道3，涡流出水口4和排泥口5。生物滤料层2间隔设置在外壳1内，并将净化结构主体分割为两个区域，生物滤料层2 和外壳1之间的区域为反冲洗进水区，生物滤料层2内部为旋流过滤区。反冲洗水进入口9设置在反冲洗进水区顶部。进水管道3倾斜向下连接至生物滤料层2，与旋流过滤区连通。优选的，进水管道3与水平面的夹角小于30°，更优选的，该夹角可以是5°，10°，或者15°。反冲洗水进入口9和进水管道3位于净化结构同侧。进水管道3以与生物滤料层2的圆周体相切的方式插入生物滤料层2内壁固定，使得水流进入生物滤料层2内的旋流过滤区形成涡流状态。旋流过滤区内还设置有导流筒6，导流筒6位于旋流过滤区上部，进水管道3的对应位置处。导流筒6通过支撑装置(未示出)安装到旋流过滤区。导流筒6 包括内筒、外筒和涡流出水口4。在生物滤料层2、导流筒外筒和内筒之间分别形成环形空间，污水沿生物滤料层2切向方向进入旋流过滤区内，在生物滤料层2和导流筒6外筒之间以及导流筒外筒和内筒之间形成涡流状态，导流筒6的设置进一步加大污水在净化结构主体内的离心作用。在离心力作用下，水体中的污泥便会被分离，首先聚集在生物滤料层2的内壁附近，并在重力作用下沿着生物滤料层2内壁向下沉积；去除污染物的水体由导流筒6下部开口进入导流筒6外筒和内筒之间的环形空间，螺旋上升后运动到涡流出水口4排出。涡流出水口4位于导流筒6外筒上部远离进水管道3的一侧。导流筒外筒为上小下大的圆台形状，从而使得水体可以在旋流过滤区内进行螺旋下降运动，有利于分离后的污水经导流筒6下部进入到导流筒内。优选的，导流筒外筒形成的圆台母线与其高线的夹角小于10°，更优选的，该夹角可以是3°或者5°。导流筒内筒为圆柱形，使得水体在导流筒内筒和外筒之间螺旋上升流动，并从涡流出水口4排出。

旋流过滤区内部还设置有导流板12，导流板12位于导流筒6下方的主体下部位置，从而在导流板12 下方的旋流过滤区进一步形成沉积物收集区13。导流板12底部具有向下表面，并且在导流板底部具有集泥口14，生物滤料层2内壁沉积的污染物沿导流板12的向下表面引导至集泥口14，经集泥口14进入沉积物收集区13。在沉积物收集区13，生物滤料层2的侧壁上还设有排泥口5，沉积在沉积物收集区13的污染物从排泥口5排出。

在离心作用下，聚集在生物滤料层2内壁附近的污染物被吸附在生物滤料层2的多孔结构内，此外，生物滤料层2内的微生物具有降解作用，且不向水体释放有毒有害物，能大大强化水体的净化效果。生物滤料层2还设置有过滤出水口10，过滤出水口10位于涡流出水口4下方，反冲洗水进入口9的相对侧的生物滤料层2内壁并延伸出净化结构外部。在过滤出水口10还设置有过滤出水口阀门15。

净化结构为圆柱形筒体，该圆柱形筒体的高度是其底面直径的1.5～3倍，优选为2倍或者2.5倍。该长筒形结构使得发生旋流分离的导流筒设置在沉积物收集区上方，旋流分离和重力沉降区域上下布置，不仅增加了水体的净化处理量，而且大大减少了净化系统的占地面积。

净化结构为圆柱形筒体，该圆柱形筒体的高度是其底面直径的1.5～3倍，优选为2倍或者2.5倍。该长筒形结构使得发生旋流分离的导流筒设置在沉积物收集区上方，旋流分离和重力沉降区域上下布置，不仅增加了水体的净化处理量，而且大大减少了净化系统的占地面积。净化结构还包括总出水管道11，总出水管道11分别连通涡流出水口4与过滤出水口10，由此使得去除污染物的污水和反冲洗过滤后的水流经总出水管道11向外排出。

生物滤料层2包括内外两层，内层为小颗粒生物滤料层7，外层为大颗粒生物滤料层8。小颗粒生物滤料层7由石英砂、微孔陶粒中任一种或两种组成，大颗粒生物滤料层8由沸石、火山石、大孔陶粒中的任一种或几种混合而成。

净化结构底部具有向排泥口5方向倾斜向下的表面，有利于污泥中重力作用下流出。净化结构底部设置有结构垫层16，结构垫层可以为多种材料结构。结构垫层上还设置有具有一定坡度的底部结构体，底部结构体具有向排泥口5方向倾斜向下的表面。污泥可以通过清掏来处置。

本实用新型还提供了一种旋流强化过滤的净化方法，包括旋流强化过滤步骤和反冲洗步骤。旋流强化过滤步骤包括：污水经进水管道3切向进入生物滤料层2限定的旋流过滤区，在旋流过滤区形成涡流。旋流过滤区内还设置有导流筒6，强化涡流旋转；由于离心分离的作用，水体中携带的污染物便会被分离，聚集在生物滤料层2的内壁附近，并在重力作用下沉积到沉积物收集区13，由排泥口5排出；去除污染物的水体由导流筒6下部开口进入导流筒6中，经导流筒6的涡流出水口4排出。当生物填料层出现堵塞问题时或者当运行一定时间后，执行反冲洗步骤，以冲走沉积于生物滤料层2中的污物，提高吸附降解效率；反冲洗步骤包括：将洁净的水从反冲洗水进入口9引入反冲洗进水区，水流经生物滤料层2，冲走生物滤料层2中的污物，进入旋流过滤区，携带污物的水随后经由导流筒6的旋流分离作用，污泥等污染物沉降到沉积物收集区，通过排泥口排出。反冲洗后上层洁净的水从过滤出水口10排出。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。