1.本发明属于水处理技术领域，涉及一种超高效短流程澄清-过滤一体机及处理工艺。


背景技术：

2.目前很多水处理系统采用絮凝澄清+过滤工艺作为预处理，通常分段设置澄清器和过滤器。澄清器通常为软化、絮凝澄清等目的，如机械加速澄清池、斜板澄清池、高密度澄清池等形式，要求的澄清区水流上升流速较低，通常最高为1～2mm/s，导致澄清器占地面积很大。过滤器通常采用重力过滤、外压过滤等，如变孔隙滤池、v型滤池、纤维过滤器、钠滤膜等形式，运行滤速通常低于设计要求，正常情况下出水水质远优于后续用水要求。通常澄清器出水通过出水母管进入水池，再通过提升水泵进入过滤系统，或者出水母管直接进入后续重力过滤系统，存在的弊端是工艺流程长，设备占地面积大，集成管理难度大，而且由于分段管理，系统链接不紧密，往往出现澄清区翻池、滤材板结污堵、出水变差等情况。
3.鉴于以上原因，为了解决传统澄清过滤系统长流程、占地面积大、集成管理难度大、建设投资高等问题，亟需开发设计出一套便于操作运行、集约性强、流程短、效率高的超高效短流程澄清-过滤一体机及处理工艺。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种超高效短流程澄清-过滤一体机及处理工艺，本发明解决了传统澄清过滤系统长流程、占地面积大、集成管理难度大、建设投资高等缺点，适用于多种水处理系统，可用于除硬、除浊、除硅等目的，大幅降低建设成本。
5.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.一种超高效短流程澄清-过滤一体机，包括：
7.凝聚区，所述凝聚区内设置有第一搅拌器，用于将凝聚剂搅拌发生凝聚反应形成颗粒，凝聚区的出水口与絮凝区相连通；
8.絮凝区，所述絮凝区内设置有第二搅拌器，用于将药剂搅拌发生絮凝反应形成矾花絮体，絮凝区的出水口与澄清区相连通；
9.澄清区，所述澄清区的上部设置有强化澄清的斜板区，斜板区的上部设置有若干澄清水收集槽，用于收集澄清区溢流的清水；所述澄清水收集槽与高效过滤区相连通；
10.高效过滤区，所述高效过滤区设置于澄清区内，上部连接进水装置，底部连接产水装置、反洗装置及排水装置，反洗装置上连接有化学清洗加药单元；反洗装置能够对高效过滤区进行定期的产水、停运、外部反洗及加强化学清洗过程。
11.本发明进一步的改进在于：
12.所述凝聚区通过中间联通管与絮凝区相连通。
13.所述澄清区的中部设置有刮泥机，用于将底部沉积污泥刮动排出。
14.所述高效过滤区至少设置有2套；所述高效过滤区内设置有高效滤材、位置限制构件以及布水布气孔板；高效滤材的顶部设置位置限制构件，底部设置布水布气孔板。
15.所述高效滤材为高孔隙率的柔性材料。
16.所述进水装置为设置在高效过滤区上方的自动进水单元；所述产水装置为设置在高效过滤区下方的自动产水单元；所述排水装置为设置在高效过滤区下方的自动正排水单元和自动反洗排水单元；所述自动进水单元、自动产水单元、自动正排水单元和自动反洗排水单元均设置有自动阀门。
17.所述反洗装置包括与高效过滤区相连通的自动反洗进气单元、自动反洗水单元。
18.所述澄清区的水流上升流速可达20～30m3/m2·
h，高效过滤区的滤速可达50～60m3/m2·
h。
19.一种超高效短流程澄清-过滤一体机，其特征在于，包括：
20.将系统来水输入至凝聚区进行反应；
21.将凝聚区内反应的系统来水由中间联通管输送至絮凝区进行反应；
22.将絮凝区的出水随水流方向推流进入澄清区；
23.使澄清区的水流向上经斜板区进行澄清处理，并与底部污泥接触絮凝，最终溢流至澄清水收集槽；
24.使澄清水收集槽内的溢流水通过高效过滤区进行过滤，产水经产水装置进入后续系统；
25.在需要进行对高效过滤区进行反洗时，启动反洗装置，对高效过滤区依次进行水洗、气洗、气水混合洗以及水洗过程，去除高效滤材表面的污染物；
26.在进行反洗时，启动化学清洗加药单元，在反洗过程中加入药剂进行酸洗及碱洗，用于恢复高效滤材的过滤性能。
27.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
28.1.本发明一体化集成，节能高效稳定：装置集絮凝反应、澄清、高效过滤等多原理于一体，在极限缩减澄清区面积和充分挖掘利用高效过滤性能的情况下，无需过度强调澄清效果即可过滤实现水质净化，大大提升设备集成化、便捷度、高效性。
29.2.本发明流程短，效率高，集约化管理：通过发挥高孔隙率柔性滤材的优异抗污染性、高化学稳定性及超低压大通量过滤优势，大幅缩短处理工艺流程链，以澄清区的高上升流速、过滤区的高滤速及高水通量为依托，在大幅降低系统占地面积的同时满足合格的出水水质，赋能系统集约化运行管理。高效过滤区滤速可达50～60m3/m2·
h，澄清区水流上升流速可达20～30m3/m2·
h。
30.3.本发明操作简便，可维护性及抗冲击负荷能力强：该处理工艺以高效过滤区特性抵消澄清区的高上升流速可能带来的过滤区进水水质较差等情况，通过高孔隙率柔性滤材实现水体净化，操作简便，避免以往澄清系统对加药、排泥系统的高关注度，大大提高系统的抗冲击负荷能力。同时柔性滤材可通过设置的化学清洗单元实现酸洗、碱洗，有效维持柔性滤材的过滤性能。
31.4.本发明建设投资成本低，占地面积小：通过集约化建设超高效短流程澄清-过滤一体机，大幅缩减澄清区面积，有机集成澄清-过滤工艺，在保证出水水质要求下有效减少系统占地面积及配套设施，显著提升工艺经济性。
32.5.本发明模块化设计，可根据流量、占地面积、出水水质要求等灵活调整，适用于新建或改造多种水处理系统，可用于除硬、除浊、除硅等目的，在电力、制药、市政、电镀等行业具有广阔的应用前景。
附图说明
33.为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
34.图1为本发明的剖面结构示意图。
35.图2为本发明的平面结构示意图。
36.其中，1-凝聚区；2-中间联通管；3-絮凝区；4-澄清区；5-斜板区；6-澄清水收集槽；7-高效过滤区；8-位置限制构件；9-高效滤材；10-布水布气孔板；11-自动进水单元；12-自动产水单元；13-自动反洗进气单元；14-自动正排水单元；15-自动反洗水单元；16-自动反洗排水单元；17-化学清洗加药单元；18-第一搅拌器；19-第二搅拌器；20-刮泥机。
具体实施方式
37.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中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
38.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
39.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
40.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
42.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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，可以根据
具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
44.参见图1和图2，本发明实施例公开了一种超高效短流程澄清-过滤一体机，以特定滤材的高滤速及高水通量为依托，在传统澄清器的澄清区内部将澄清与高效过滤技术集成化，降低澄清区面积，提高澄清器上升流速，提升工艺集约化、高品质性。
45.凝聚区1中间位置设有第一搅拌器18，主要作用是将凝聚剂搅拌反应形成微小颗粒；凝聚区1出水通过中间联通管2进入絮凝区3；絮凝区3中间位置设有第二搅拌器19，主要作用是将絮凝剂、软化剂等药剂搅拌反应形成矾花絮体；絮凝区3出水随水流方向推流进入澄清区4；澄清区4中上部设有斜板区5，底部位置设有刮泥机20，上部设有若干澄清水收集槽6。斜板区5可显著延长絮体沉降路径，提高澄清效果；刮泥机20可将底部沉积污泥刮动排出，澄清水收集槽6可稳定收集澄清区溢流清水并进入后续高效过滤区7。
46.高效过滤区7至少设置2套，其中1套备用；高效过滤区7包括高效滤材9、位置限制构件8、布水布气孔板10，并设有自动进水单元11、自动产水单元12、自动反洗进气单元13、自动正排水单元14、自动反洗水单元15、自动反洗排水单元16，每个单元均配套自动阀门；高效过滤区7的反洗水母管连接有化学清洗加药单元17。
47.高效过滤区7可定期自动进行产水、停运、外部反洗及加强化学清洗过程。外部反洗可通过水洗-气洗-气水合洗-水洗等过程进行滤材表面污染物的去除；加强化学清洗可通过在反洗过程中加入盐酸、次氯酸钠等药剂进行酸洗、碱洗等，从而恢复滤材过滤性能。以上过程均可自动进行。
48.高效滤材9是一种孔隙率高的柔性材料，具有优异抗污染性、高化学稳定性、高拉伸性能、表面光滑性及超低压大通量过滤优势，如纤维、膜丝等，可以以丝、束、管、板等多种形式物理集成，并可以通过质量极小的位置限制构件8控制滤材相对位置。
49.在极限缩减澄清区面积和充分挖掘利用高效过滤性能的情况下，通过发挥高孔隙率柔性滤材的优异抗污染性、高化学稳定性及超低压大通量过滤优势，大幅缩短处理工艺流程链，澄清区4的水流上升流速可达20～30m3/m2·
h，高效过滤区7的滤速可达50～60m3/m2·
h。利用高效过滤区7的高滤速、高水通量、高品质产水等优点直接缩减澄清区4面积，大幅度提升澄清区4上升流速，提升工艺集约化、高效性、便捷性，无须强调澄清效果即可通过高效过滤区7实现出水水质高品质和高稳定性。
50.本发明的结构工作原理如下：
51.系统来水经泵提升后依次进入凝聚区、絮凝区、澄清区，水中的悬浮物、胶体等物质通过与添加药剂结合反应，通过脱稳凝聚、絮凝、碰撞长大、成层沉降等作用对来水中杂质进行处理，随后进入高效过滤系统。高效过滤区采用一种孔隙率高的柔性材料，具有优异的抗污染性、高化学稳定性、高拉伸性能、表面光滑性及超低压大通量过滤优势，如纤维、膜丝等，可以物理集成为丝、束、管、板等多种形式，滤速可达50～60m3/m2·
h。依托高效过滤区的高滤速、高水通量及抗污染性，将高效过滤区集成设置在传统澄清器的澄清区内，缩短处理工艺流程链，在保证过滤出水水质合格的情况下极限提升澄清区水流上升流速(可提升至20～30m3/m2·
h)，缩减澄清区澄清面积，提升工艺集约化、高效性、便捷性，无需过度强调澄清效果即可通过高效过滤实现水质净化。同时，高效澄清区配套自动产水、自动停运、自动反洗、自动化学清洗(酸洗、碱洗)等功能，过滤性能通过反洗、化学清洗等手段可有效维
持，系统一键启停，无需人工干预。
52.本发明的工作过程如下：
53.系统来水进入凝聚区，凝聚区出水通过中间联通管进入絮凝区，期间发生脱稳凝聚、絮凝、碰撞长大等反应；絮凝区出水经推流进入澄清区，水流向上经斜板澄清、底部污泥接触絮凝吸附等作用溢流进澄清水收集槽，并进入澄清区内部设置的高效过滤区，底部污泥通过刮泥机刮出外排。高效过滤区至少设置1套备用。澄清出水自压进入高效过滤区，通过高孔隙率柔性滤材的优异抗污染性、高化学稳定性及超低压大通量过滤性能，产水通过产水单元进入后续系统。在维持出水水质合格的情况下，极限提升澄清区水流上升流速，缩减澄清区澄清面积，大幅提升工艺及设备经济性。高效过滤区具有自动产水、自动停运、自动反洗、自动化学清洗等功能，自动反洗可通过水洗-气洗-气水合洗-水洗等步序过程进行滤材表面污染物的去除；化学清洗可通过在反洗过程中加入盐酸、次氯酸钠等药剂进行酸洗、碱洗等，从而恢复滤材过滤性能。
54.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。