CN107129116A - 漂浮式综合水处理设备及应用该设备的水处理方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的实施例，提供了一种漂浮式综合水处理设备，其包括：由外壳(2)限定或部分限定的箱体，在该箱体内部依次设置培养单元(3)和处理单元(5)，在箱体底部设置曝气单元(4)，所述培养单元(3)设置有用于培养好氧微生物的生物填料，所述处理单元(5)设置有具有回转结构的生物墙，所述曝气单元(4)对所述培养单元(3)的生物填料持续供气，对处理单元(5)的生物墙上的微生物进行定期刮擦更新。该水处理设备能够集微生物的培养和捕捉、水体曝气溶氧、生物絮凝、生物净化、生物过滤、物理过滤等水处理工艺于一体，结构简单紧凑，制作方便，安装维修方便，能耗低，能效比高，使用范围广，净化水质效果佳，且具有景观效果。

Description

漂浮式综合水处理设备及应用该设备的水处理方法

技术领域

本发明涉及一种水处理设备，具体而言，涉及一种漂浮式综合水处理设备及应用该设备的水处理方法。

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。

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，从而使得例如藻类等大量耗氧植物和生物过度繁衍，造成水缺氧，从而破坏水体的原始生态系统。

于是，在河道或湖泊进行水质治理时首先会对河道或湖泊周边的污染源进行截污控污。然而，由于有些老城区的河道两岸情况复杂，不可避免仍然会有零星的暗排口遗漏，特别是箱涵两侧的暗排口可能会有遗漏，而未能进行有效截污，则会对河水或湖泊造成污染。同时，有些污水管网错接入雨水管网而带来的持续的大量污染物被错排入河道或湖泊，造成水体的污染。

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。

再例如，中国发明专利申请201510481978.9公开了一种漂浮式水处理设备、水处理方法及该设备的反洗方法。

在诸如上述专利申请所公开的现有技术方案中，现有环保水处理领域的溶氧曝气设备一般仅能满足向水体充氧，功能单一，且对于污染严重区域水体的处理效果有限，从而致使污染扩散，加剧整体水体治理的难度；另一方面，作为对城市河湖水体的进行处理的目的是使河湖具有景观功能，而一般的溶氧曝气设备的外形并不能满足景观功能。

发明内容

为了解决上述技术问题的至少之一，根据本发明的一方面，提供了一种利用漂浮式综合水处理设备进行水处理的方法，其包括：利用负压使得待处理污水进入到漂浮式综合水处理设备的箱体内部，由在设置于箱体内部的培养单元的生物填料表面附着的微生物对污水中的有机物进行吸附和转化，这些微生物以此有机物为养分进行生长和繁殖，经过培养单元的水之后在处理单元的具有迷宫结构的生物墙所形成的回转水路流动，在流动过程中由该生物墙的好氧微生物、兼养微生物和厌氧微生物进行有机物吸附及硝化和反硝化处理，经过处理单元所处理的水然后流到设备箱体的后部排出。

根据本发明实施例的水处理方法，可选地，待处理污水从多个方向经进水格栅进入到箱体内部。

根据本发明实施例的水处理方法，可选地，通过过滤单元对从设备箱体的后部排出的水进行过滤。

根据本发明实施例的水处理方法，可选地，将经处理单元处理后的水的一部分引回到培养单元或处理单元的进水部。

根据本发明实施例的水处理方法，可选地，通过微气孔曝气器对培养单元的生物填料表面附着的好氧微生物持续供氧，通过中气泡曝气器对处理单元的生物墙上的微生物进行定期更新迭代。

根据本发明的另一方面，提供了一种漂浮式综合水处理设备，其包括：由外壳限定或部分限定的箱体，在该箱体内部依次设置培养单元和处理单元，在箱体底部设置曝气单元，培养单元设置有用于培养好氧微生物的生物填料，处理单元设置有具有回转结构的生物墙，曝气单元对培养单元的生物填料持续供气，对处理单元的生物墙上的微生物进行定期刮擦更新。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，水处理设备还在箱体前端设置有进水格栅，待净化处理的水经该进水格栅进入到培养单元。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，进水格栅具有平面结构或者立体结构。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，立体结构的进水格栅为锥形、半球形、长方体形、正方体形、半圆柱体形、圆台形、金字塔形中的一种，或者多种形状的组合。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，培养单元的生物填料是密集设置的立体填料。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，立体填料固定于细杆或链条，且将该细杆或链条的一端固定于箱体上部内侧，或者将各细杆或链条的两端分别固定于箱体的上部和下部。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，培养单元的生物填料是多种材质的生物填料制成的组合生物填料。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，处理单元的具有回转结构的生物墙为：每件生物墙一侧边连接固定于箱体一内侧端面，另一侧边距离该箱体相对另一内侧端面的距离与两相邻生物墙的间距相等；或者为，间隔设置的两类生物墙结构，一种结构的生物墙的两侧与箱体两内侧面固定，呈现中间开口，另一种结构的生物墙设置在箱体的中间部分，使得从中间开口进入的水向箱体两内侧面分别流动，然后再流到下一个中间开口；或者为，使得水在箱体内部在水的整体流动方向上回转的生物墙结构。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，组成具有回转结构的生物墙的生物墙件由生物填料和填料板框构成，通过压板将生物填料固定于填料板框，该填料板框焊牢在箱体框架内或者与该箱体框架抽拉式配合。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，生物填料是聚氨酯生物填料。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，曝气单元包括一组或多组微气孔曝气器和中气泡曝气器，微气孔曝气器对培养单元的生物填料持续供气，中气泡曝气器对处理单元的生物墙上的微生物进行定期刮擦更新。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，水处理设备还包括引流泵，该引流泵设置于水流下游的箱体角落，其工作形成的负压能使箱体外部的水自流进入箱体内部并由各个单元处理净化，处理过的水在该引流泵的作用下排出到箱体外部或者进入后续水处理单元。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，水处理设备进一步包括回流泵，该回流泵将在箱体底部生物墙上的被定期刮擦下来的部分微生物通过管路引回到培养单元或处理单元。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，引流泵或其进水口设置于箱体中间高度的支架；回流泵或其进水口安装在箱体底部内侧面。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，在水处理设备的箱体的尾部，设置过滤单元，用于对经处理单元处理后的水进行过滤处理。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，水处理设备还包括漂浮单元，该漂浮单元设置在设备箱体的底部和/或顶部，用于使得设备箱体的至少主体部分悬浮在待处理水体中。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，漂浮单元设置在箱体底部外壳的外部，或者，该漂浮单元本身形成箱体的底部。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，漂浮单元包括聚氨酯硬泡材料。

根据本发明实施例的水处理设备，可选地，水处理设备还包括浮潜深度调节单元，该调节单元由浮动滑筒及固定杆脚构成，其中，浮动滑筒定位在外壳的四个角落，与外壳焊成一体，浮动滑筒的端面与箱体端面齐平；固定杆脚能够在浮动滑筒内部滑动。

根据本发明的又一方面，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。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，能够集微生物的培养和捕捉、水体曝气溶氧、生物絮凝、生物净化、生物过滤、物理过滤等水处理工艺于一体，整体设备采用画舫或亭台外形，结构简单紧凑，制作方便，安装维修方便，能耗低，能效比高，使用范围广，净化水质效果佳，持久耐用，且具有景观效果。

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是根据本发明一个实施例的漂浮式综合水处理设备的主视剖面图；

图2是图1的漂浮式综合水处理设备的俯视剖面图；

图3示意性地示出了图1所示的漂浮式综合水处理设备的内部水流走向；

图4A-图4D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进水格栅；

图5A-图5C示意性地示出了根据本发明其它实施例的漂浮式综合水处理设备的迷宫结构。

附图文字

1进水格栅

2外壳

3培养单元

4曝气单元

41曝气器

42曝气器

5处理单元

6泵单元

61引流泵

62回流泵

7浮潜高度调节单元

8过滤单元

9漂浮单元

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。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可以集微生物培养、水体曝气溶氧、生物絮凝、生物净化、生物过滤、物理过滤等水处理工艺于一体，对污染严重的水体进行综合水净化处理，且结构简单紧凑，制作方便，安装维修方便，能耗低，能效比高，使用范围广，净化水质效果佳，持久耐用，并且整体设备采用画舫或亭台外形，且具有景观效果。

相比于现有的开放式溶氧曝气装置向待净化水体内加氧气，或者现有的开放式的微生物培养装置，根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备主体为悬浮式箱体，在箱体内部空间内培养微生物，并用该微生物对污水进行处理，可以保证单位体积内的微生物繁殖、生长以及高浓度，并通过设置水流通路来增加微生物与水的接触度，提高单位体积的水处理效率，这对于高污染度的污水或者接近污染源的污水的处理更加有效，而且可以从源头上限制污染源对于水体的污染。

图1是根据本发明一个实施例的漂浮式综合水处理设备的主视剖面图。如图1所示，该漂浮式综合水处理设备外部具有外壳2，主体呈箱体结构，在箱体的前端设置有进水格栅1，接下来由前向后依次设置有培养单元3、处理单元5和过滤单元8，并且在箱体的底部设置有曝气单元4和漂浮单元9，此外，还在箱体内设置有泵单元6以及在箱体上部设置有浮潜深度调节单元7。

进水格栅1设置在水处理设备的箱体结构的前端，待净化处理的水经该进水格栅1进入到设备箱体结构内部。进一步如图4A至图4D所示，进水格栅1可以具有多种结构形状，可以是图4A、图4C和图4D所示的立体结构，也可以是如图4B所示的平面结构。例如，图4A是锥形进水格栅1的侧视图，这种立体结构的格栅可以从上、下、左、右进水，大大增加进水面积；且如果上部格栅条之间的进水槽堵塞，下部及其他方向的进水槽仍能进水，可以应对水体污染物的复杂情况；此外，格栅条的结构形式易拦截污染物，且清除方便。类似地，进水格栅1还可以是如图4C所示的半球形、如图4D所示的长方体形、或者正方体形、半圆柱体形、圆台形、金字塔形，等多种立体结构。进水格栅1也可以是这些立体结构的组合结构。

如果采用立体结构的进水格栅，可以采用沿中心线轴对称设置的进水槽，对于锥形进水格栅而言，进水槽的长度从前向后依次增大，如图4A所示。另外，进水格栅1的各个进水槽的投影面积总和构成设备的总进水面积，可选地，该总进水面积大于设备的出水面积(即过滤单元8的出水管的截面积)，这样可以在因水中杂物阻塞进水格栅1的部分进水槽而造成总进水面积减低时保证水净化处理能力基本不受影响。优选地，设备总进水面积约为设备出水面积的4倍。

培养单元3设置于设备箱体结构的前段，在进水格栅1的后面，待处理的水从进水格栅1首先进入到培养单元3。培养单元3用于培养好氧微生物，该好氧微生物以有机物(主要是污染源向水体中排出的污染物)为养分进行繁殖和生长。

具体地，在培养单元3中设置有生物填料，微生物首先附着在生物填料层的表面并形成微生物膜，之后在该微生物膜的表层不断生长好氧微生物菌群；在水流经微生膜的过程中，通过微生物膜对有机物的吸附﹑氧向生物膜内部的扩散以在膜中所发生的生物氧化、转化、消化等作用，对污水进行降解处理；并且，可以同时不断培养微生物繁殖生长，部分微生物脱离填料进入水中，随水流至后续水处理单元，参与后续的水处理。该生物填料可以采用多种形式，例如，为了增大微生物膜的表面积，可以采用立体填料，并将立体填料固定于细杆或链条，且将该细杆或链条的一端固定于箱体上部内侧(例如箱体上内侧端面的钢条，如图1所示)，也可以将各细杆或链条的两端分别固定于箱体的上部和下部。

通过采用立体填料来增大微生物膜的表面积，可以充分利用培养单元3的内部空间，在有限的内部空间内加大微生物繁殖和生长能力，同时在水中相对密集分布(如图1和图2所示)的微生物也可以对水中的颗粒状有机物和胶质状有机物进行快速捕捉和转化，并进行生物絮凝，从而加大对污水中有机物的处理能力和提高处理速度，这对于如何对高度污染的水进行快速处理的问题提供了很好的解决方案。

可选地，还可以采用多种材质的生物填料制成的组合生物填料来提高微生物繁殖、生长和脱落的效果。

处理单元5布置在箱体的中段部分，在培养单元3之后。例如，在处理单元5设置迷宫型的生物墙构件，以增加水与生物墙上附着的微生物的接触时间，提高水净化处理效果。例如，如图2所示的处理单元5的结构，迷宫型的生物墙构件可以强制水流呈“S”型路线行走。另外，考虑到流速和流量的配合，图2所示的处理单元5的结构中，每件生物墙一侧边连接固定于箱体一内侧端面，另一侧边距离箱体相对另一内侧端面的距离可以与两相邻生物墙的间距相等。生物墙构件可以由生物填料和填料板框构成，先将填料板框焊牢在箱体框架内，再用压板把生物填料固定在板框上，这样固定更加牢靠；也可以采用抽拉式的填料板框，更换维修更加便捷。生物填料可以采用聚氨酯材料，更加结实耐用。

尽管培养单元3中的微生物对于水净化也有一定的作用，但是通过微生物对于水的进化处理主要在处理单元5中进行。一方面，通过设置具有回转结构的生物墙来改变和加长水流的路径，增加水与生物墙的接触时间，使主要在培养单元3中培养并从培养单元3的生物填料脱落而悬浮于水中的好氧微生物能够着床于生物墙表面，生物墙表面大量生长好氧微生物，好氧微生物将水体中的有机物吸附而达到生物过滤的目的，并将水体中的含氮有机物转化成硝酸盐，另一方面，当生物墙表面长满好氧微生物(即菌胶团)后就会将生物墙表面能够接触的氧都消耗了，使生物墙内部由于缺氧只能生长兼氧或厌氧微生物，这部分兼氧或厌氧微生物可以用来将进入到生物墙内部的由好氧微生物硝化得到的硝酸盐物质还原转化成气态氮而被释放。这样，整个处理过程中同时存在硝化与反硝化过程，有效去除有机污物。

处理单元5的生物填料可以是聚氨酯生物填料，例如，高分子合成亲水性聚氨酯生物脱氮填料，其经过氧气、氢气双重爆炸而成，孔径2～7mm，相互贯通，达到整块填料全方位培菌载体。该生物填料不仅可以实现常规的物理吸附，还有正、负电荷的引力，使载体表面带有一定的阳离子活性基团及羟基等亲水性基团，可与污水中带有负电荷的微生物产生键、价的固定结合，从而将微生物及生物酶牢固的固定在载体上，使成活后的微生物不容易在水、气的剪切作用下流失，微生物的负载量大，容积负荷高，从而使污水中的氨氮、总氮达到同时下降的目的，它同时还具有切割气泡能力强，空间体积利用率大、无死区等特点。采用了诸如聚氨酯材料的生物填料，可以实现附着微生物的大负载量，并且有利于微生物的固着保持，这对于高浓度有机废水、各种工业废水、炼油废水、日用化工废水、医药废水及城镇生活污水的脱氮除磷等污水处理非常有意义。

处理单元5的生物墙的构造可以采用如图2所示的迷宫结构，也可以采用其它能够起到延长水与生物墙的接触面积和接触时间的结构。例如，在图5A中，间隔设置两种布置的生物墙结构，一种结构的生物墙的两侧与箱体两内侧面固定，呈现中间开口，另一种结构的生物墙设置在箱体的中间部分，使得从所述中间开口进入的水向箱体两内侧面分别流动，然后再流到下一个中间开口。在图5A所示的结构中，设置在箱体中间部分的生物墙的两侧面分别到箱体对应内侧面的距离均为相邻两生物墙之间的间距。

与图2和图5A所示的通过设置生物墙使得水在箱体内部以垂直流动方向(对应于图1的垂直于纸面方向)回转不同，图5B所示的迷宫结构可以使得水在箱体内部在水的整体流动方向上回转(对应于图1的从左到右方向)，该迷宫结构类似于将图2所示的迷宫结构旋转了90度。

图5C所示的迷宫结构采用了类似W形的形状，其也可以起到增加水流与生物墙接触面积和接触时间的作用，相似地还可以参与波浪形等结构。

从箱体内部空间利用率的角度，图2及图5A和图5B所示的回转结构的利用率效率更高。

可选地，处理单元5的生物墙结构可以是上述生物墙结构的两种或者多种的组合。

曝气单元4与培养单元3和处理单元5相互配合进行工作。如图1所示，曝气单元4设置于箱体底部，其包括多组曝气器，每组曝气器有一个或多于一个曝气口，向上喷空气、压缩空气、加氧空气或者氧气。

更具体地，曝气单元4包括曝气器41和曝气器42，分别与培养单元3和处理单元5配合工作，如图1所示，曝气器41和曝气器42的喷气方向与培养单元3的生物填料的设置或者悬挂方向以及处理单元5的生物墙的设置或垂直树立方向相同或者平行。

其中，曝气器41为微气孔曝气器，该微气孔曝气器处于持续工作状态，向培养单元3的生物填料上附着的微生物膜供气，为微生物的生长提供足够氧气和良好的生长环境；而曝气器42为中气泡曝气装置，可以产生体积较大(也即中等尺寸)的气泡，该气泡可以对处理单元5的生物墙的表面形成刮擦作用，使得生物墙表面的好氧微生物脱落，由于微生物生长一定时间后会老化或死亡，因而定期开启曝气器42用较大的气泡对生物墙表面的微生物刮擦剥落，可以对生物墙上的微生物进行定期更新迭代。由此可见，曝气器41和曝气器42在结构、功能、工作原理和工作时间安排上均有不同，它们分别作用于箱体内部水处理的不同环节，即微生物培养和生物墙水净化处理。如图1所示，根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，通过管路将曝气器41和曝气器42连接到箱体外侧的风泵(例如，风泵等外部构件可以布置在箱体上端面，可以位于水面以上或者至少进风口在水面以上，可以设置于亭台内部)，曝气器41和曝气器42可以采用独立的管路，也可以共用管路，还可以通过控制阀门来实现分别操作。另外，曝气器41和曝气器42均可以包括一组或多组曝气装置，每组曝气装置可以包括一个或者多个曝气头，例如，在图1中，曝气器41包括一组曝气装置，该组曝气装置有四个曝气头，而曝气器42包括两组曝气装置，每组曝气装置包括三个曝气头。

泵单元6设置在设备箱体的后部，处理单元5后面，用于为箱体内的水的流动提供动力。参照图2，泵单元6包括引流泵61和回流泵62，其中，引流泵61设置于水流下游的箱体角落，其工作形成的负压能使箱体外部的污水经进水格栅1自流进入箱体内部由各个单元处理净化，处理过的水在引流泵61的作用下排出到箱体外部或者进入后续水处理单元；回流泵62可以设置在引流泵61附近，例如图2所示的，设置在箱体内部水流下游的箱体的另一个角落，并将在箱体内经过净化的部分水通过管路引回到培养单元3，例如在箱体进水口附近，从而实现箱体内部对于水的反复循环处理。可选地，回流泵62也可以将这部分水引回到处理单元5的入水部分。由于设备主体悬浮在水中，且在设备箱体内部进行水处理，因此泵单元6的引流泵61和回流泵62可以是潜水电泵。

可选地，在设备箱体的尾部，设置过滤单元8，引流泵61排出的水再经过滤单元8进行过滤处理后再排除到外部水体中。例如，如图2所示，过滤单元8由两个过滤仓并联组合而成，引流泵61的出水管伸入到过滤单元8，将之前单元处理过的出水引入到过滤仓，从过滤仓上方往下流，经过中间滤料，水中含有的杂物被滤料截留，同时，颗粒状态的有机物、无机物和特定物质也被去除，所产生的污泥保留在滤料中，达到快速高效的处理净化效果，得到优良出水水质。在设置过滤单元8的设备中，设备出水口是过滤单元8的出水口，设备出水面积也即过滤单元8的出水口的出水面积。根据处理量要求不同，过滤仓的体积大小、组合数量等均可以调节变化。

漂浮单元9可以设置在设备箱体的底部和/或顶部，用于使得设备箱体的至少主体部分悬浮在待处理水体中，这样待处理的水可以在箱体内部负压的作用下从进水格栅自流入箱体内部。如果在箱体的底部和顶部都设置漂浮单元9，则平铺在箱体底部的漂浮单元9的浮力可略小于设备的整体重力，设置在设备顶部的漂浮单元提供对应于设备整体重力的剩余部分的浮力，使得设备的至少主体部分或箱体部分悬浮在水中，并且设置在设备顶部的漂浮单元所提供的浮力可以用来调节设备的平衡。漂浮单元9可以设置在箱体底部外壳的外部，或者，漂浮单元9本身形成箱体的底部，曝气单元4的曝气装置可嵌入到漂浮单元9中，如图1所示。

可选地，漂浮单元9采用聚氨酯硬泡材料，这样箱体底部聚氨酯硬泡形成的平面还可以防止污泥沉积以及防止从填料落下的微生物沉积。如前所述，落在箱体底部的微生物可以被回流泵62抽回到培养单元3或处理单元5。

可选地，还可以设置浮潜深度调节单元7，用来调节设备箱体的浮潜深度，以使得设备整体尺寸适合于不同的水体深度。该调节单元7可以由浮动滑筒及固定杆脚构成，浮动滑筒定位在外壳2的四个角落里，与外壳2焊成一体，浮动滑筒的端面与箱体端面齐平；固定杆脚可在浮动滑筒内部自由穿梭。固定杆脚位置不动，上下牵引移动浮动滑筒至适当位置固定，也使得箱体固定在对应位置，从而实现针对不同水深环境的浮潜深度调节。

可选地，引流泵61设置在箱体中间高度的支架上，这样可以将在箱体内中间高度部分悬浮的污染物抽出箱体进入过滤单元8进行过滤处理；而回流泵62安装在箱体底部的聚氨酯硬泡(漂浮单元9)平面上，可将落在底部的微生物等抽回到箱体前端进水口。如此循环往复，保证了箱体内丰富的高浓度的微生物族群，提高了水处理效果。根据本发明的其它实施例，引流泵61和回流泵62及其进出水口也可以设置在设备的其它位置。

图3示意性地示出了图1所示的漂浮式综合水处理设备的内部水流走向。结合图1、图2和图3所示，在引流泵61的作用下，待处理污水从多个方向经进水格栅1进入到设备箱体内部，首先进入到培养单元3，由培养单元3的生物填料表面附着的微生物对污水中的有机物进行吸附、捕捉和转化，并以此有机物为养分进行生长和繁殖，水然后经过处理单元5的具有迷宫结构的生物墙所形成的回转水路流动，在流动过程中经过处理单元5的生物墙的好氧微生物、兼养微生物和厌氧微生物进行有机物吸附及硝化和反硝化处理，经过处理单元5所处理的水流到设备箱体的后部，再由引流泵61排出到设备之外。

可选地，通过设置过滤单元8来对引流泵61排出的水进行进一步的过滤处理，截留和去除水中含有的杂物、颗粒状态的有机物、无机物和特定物质。

可选地，还可以设置回流泵62，将经处理单元5处理后的水的一部分引回到培养单元3或处理单元5的进水部以实现循环处理。

根据本发明实施例的水处理设备的箱体是悬浮或漂浮在水体中的，并且在箱体内部进行水净化处理，因此水处理量与箱体内部容积也有关系。因此，根据污染源处所需处理量不同，可通过改变箱体尺寸实现。设备箱体的形状也可以采用长方体、圆柱体、棱柱体等多种形状。

尽管是在箱体内部进行水净化处理，也不要求对该箱体实现完全密封，只要保证箱体内部的微生物浓度和处理能力。

根据本发明的实施例的漂浮式综合水处理设备，可以用外接电缆、电池、发电机、太阳能发电装置等为泵单元和控制单元(未示出)提供动力。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备的壳体、支撑架、喷嘴、迷宫结构、泵单元等可采用普通碳钢材料、不锈钢材料、塑料等材料制作。对设备浸入水中的部分最好要做防锈处理。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，可以独立地用于对水体进行净化处理，也可以作为水体净化处理系统的一部分，对于由其它设备通过溶氧曝气、过滤、投药等可能的技术手段对水体进行净化处理后的水体进行净化维持保养。

根据本发明的漂浮式综合水处理设备，可以集合曝气、过滤、微生物降解等水处理工艺于一体，结构简单紧凑。

设备水上部分可以采用亭台、画舫等不同形式达到景观效果。

根据本发明实施例的漂浮式综合水处理设备，能够实现以下技术效果中的一种或者几种：可以直接将水处理设备放置在被污染的河道或湖泊中污染比较严重的区域即可进行水处理(也称为原位处理)，可以节约大量投资，并且施工周期短，由于本设备不需要机房则更容易实现污染的处理；在本发明的设备前部布置立体弹性填料和组合填料，底部设置微气泡曝气装置，能够快速培养微生物，并且能够有效捕捉水体中的颗粒状有机物和胶质状有机物，进行生物絮凝；中后部布置迷宫型的生物墙，通过该迷宫结构增加水体与生物墙的接触时间，使悬浮于水中的微生物能够着床于生物墙表面，生物墙表面大量生长好氧微生物，好氧微生物将水体中的有机物吸附而达到生物过滤的目的，并将水体中的含氮有机物转化成硝酸盐，硝酸盐传质进入生物墙内部被兼氧或厌氧微生物还原转化成气态氮而被释放，整个处理过程中同时存在硝化与反硝化过程，有效去除有机物；底部设置中气泡曝气装置，定期通过曝气的方式将生物墙上的微生物进行更新迭代；后部可外挂过滤单元，由过滤仓并联组合而成，前面净化处理过的出水进入到过滤仓，水体含有的污染物被滤料截留，只让净化过的优良水质通过；在结构上利用设备上部和底部的有效空间采用聚氨酯进行发泡，利用发泡空间的浮力使设备能够悬浮于水面上，且可通过浮动滑筒与固定杆的相对位置，改变设备与水面的相对高度，适用于各种水深环境。

并且，根据本发明实施例的水处理设备可据污染源处的污染量的要求，通过选用不同尺寸类型的箱体，匹配水处理量的需求。本发明的应用范围比较广泛，其在水的深度处理、微污染水处理、难降解有机物处理、低温污水的硝化处理和低温微污染水处理中有非常好的效果。本发明有效地提高了水处理的效率及净化效果。净化水质，从源头开始处理，使污染不会扩散。

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 (25)

1.一种利用漂浮式综合水处理设备进行水处理的方法，

其特征在于，包括：

利用负压使得待处理污水进入到所述漂浮式综合水处理设备的箱体内部，

由在设置于所述箱体内部的培养单元的生物填料表面附着的微生物对污水中的有机物进行吸附和转化，这些微生物以此有机物为养分进行生长和繁殖，

经过培养单元的水之后在处理单元的具有迷宫结构的生物墙所形成的回转水路流动，在流动过程中由该生物墙的好氧微生物、兼养微生物和厌氧微生物进行有机物吸附及硝化和反硝化处理，

经过处理单元所处理的水然后流到设备箱体的后部排出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，待处理污水从多个方向经进水格栅进入到所述箱体内部。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过过滤单元对从所述设备箱体的后部排出的水进行过滤。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将经处理单元处理后的水的一部分引回到培养单元或处理单元的进水部。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过微气孔曝气器对培养单元的生物填料表面附着的好氧微生物持续供氧，通过中气泡曝气器对处理单元的生物墙上的微生物进行定期更新迭代。

6.一种漂浮式综合水处理设备，

其特征在于，包括：

由外壳(2)限定或部分限定的箱体，在该箱体内部依次设置培养单元(3)和处理单元(5)，在箱体底部设置曝气单元(4)，

所述培养单元(3)设置有用于培养好氧微生物的生物填料，

所述处理单元(5)设置有具有回转结构的生物墙，

所述曝气单元(4)对所述培养单元(3)的生物填料持续供气，对处理单元(5)的生物墙上的微生物进行定期刮擦更新。

7.根据权利要求6所述的水处理设备，其特征在于，所述水处理设备还在箱体前端设置有进水格栅(1)，待净化处理的水经该进水格栅(1)进入到所述培养单元(3)。

8.根据权利要求7所述的水处理设备，其特征在于，所述进水格栅(1)具有平面结构或者立体结构。

9.根据权利要求8所述的水处理设备，其特征在于，所述立体结构的进水格栅(1)为锥形、半球形、长方体形、正方体形、半圆柱体形、圆台形、金字塔形中的一种，或者多种形状的组合。

10.根据权利要求6所述的水处理设备，其特征在于，所述培养单元(3)的生物填料是密集设置的立体填料。

11.根据权利要求10所述的水处理设备，其特征在于，所述立体填料固定于细杆或链条，且将该细杆或链条的一端固定于所述箱体上部内侧，或者将各细杆或链条的两端分别固定于所述箱体的上部和下部。

12.根据权利要求10所述的水处理设备，其特征在于，所述培养单元(3)的生物填料是多种材质的生物填料制成的组合生物填料。

13.根据权利要求6所述的水处理设备，其特征在于，所述处理单元(5)的具有回转结构的生物墙为：

每件生物墙一侧边连接固定于所述箱体一内侧端面，另一侧边距离该箱体相对另一内侧端面的距离与两相邻生物墙的间距相等；

或者为，

间隔设置的两类生物墙结构，一种结构的生物墙的两侧与所述箱体两内侧面固定，呈现中间开口，另一种结构的生物墙设置在所述箱体的中间部分，使得从所述中间开口进入的水向箱体两内侧面分别流动，然后再流到下一个中间开口；

或者为，

使得水在所述箱体内部在水的整体流动方向上回转的生物墙结构。

14.根据权利要求6所述的水处理设备，其特征在于，组成所述具有回转结构的生物墙的生物墙件由生物填料和填料板框构成，通过压板将所述生物填料固定于所述填料板框，该填料板框焊牢在箱体框架内或者与该箱体框架抽拉式配合。

15.根据权利要求14所述的水处理设备，其特征在于，所述生物填料是聚氨酯生物填料。

16.根据权利要求6所述的水处理设备，其特征在于，所述曝气单元(4)包括一组或多组微气孔曝气器和中气泡曝气器，微气孔曝气器对所述培养单元(3)的生物填料持续供气，中气泡曝气器对处理单元(5)的生物墙上的微生物进行定期刮擦更新。

17.根据权利要求6所述的水处理设备，其特征在于，所述水处理设备还包括引流泵(61)，该引流泵(61)设置于水流下游的箱体角落，其工作形成的负压能使箱体外部的水自流进入箱体内部并由各个单元处理净化，处理过的水在该引流泵(61)的作用下排出到箱体外部或者进入后续水处理单元。

18.根据权利要求17所述的水处理设备，其特征在于，所述水处理设备进一步包括回流泵(62)，该回流泵(62)将在箱体底部生物墙上的被定期刮擦下来的部分微生物通过管路引回到所述培养单元(3)或处理单元(5)。

19.根据权利要求18所述的水处理设备，其特征在于，所述引流泵(61)或其进水口设置于所述箱体中间高度的支架；所述回流泵(62)或其进水口安装在所述箱体底部内侧面。

20.根据权利要求6所述的水处理设备，其特征在于，在所述水处理设备的箱体的尾部，设置过滤单元(8)，用于对经处理单元(5)处理后的水进行过滤处理。

21.根据权利要求6所述的水处理设备，其特征在于，所述水处理设备还包括漂浮单元(9)，该漂浮单元(9)设置在设备箱体的底部和/或顶部，用于使得设备箱体的至少主体部分悬浮在待处理水体中。

22.根据权利要求21所述的水处理设备，其特征在于，所述漂浮单元(9)设置在箱体底部外壳的外部，或者，该漂浮单元(9)本身形成所述箱体的底部。

23.根据权利要求21所述的水处理设备，其特征在于，所述漂浮单元(9)包括聚氨酯硬泡材料。

24.根据权利要求6所述的水处理设备，其特征在于，所述水处理设备还包括浮潜深度调节单元(7)，该调节单元(7)由浮动滑筒及固定杆脚构成，其中，

浮动滑筒定位在所述外壳(2)的四个角落，与外壳(2)焊成一体，浮动滑筒的端面与箱体端面齐平；

固定杆脚能够在浮动滑筒内部滑动。

25.一种水处理系统，其特征在于，包括根据权利要求6-24中任一项所述的漂浮式综合水处理设备。