一种流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理系统及方法

本发明涉及雨水处理，尤其涉及一种流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理系统及方法。

背景技术：

1、初期雨水通常携带较高浓度的悬浮物、有机污染物及路面沉积污染物，具有水质波动大、污染负荷高和收集时间短等特点。现有初期雨水处理工艺通常存在流程较长、占地较大、能耗较高、药剂利用效率不高以及后续膜处理易受污染等问题。尤其是在城市雨水治理场景中，亟需一种流程紧凑、运行稳定、占地小且能耗低的处理方案，以满足初期雨水的快速截流与高效净化需求。

2、由上所述，为此我们设计出了一种流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理系统及方法来解决以上问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理系统及方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理系统及方法，包括系统本体，所述系统本体包括水处理主体单元、药剂投加单元、智能监测控制单元及清洗单元；

4、所述水处理主体单元包括依次连通的原水桶、前置过滤器、原水泵、流体振荡器、絮凝管道、超滤装置、浓水箱、产水箱，所述前置过滤器的排渣口连通集杂箱，所述超滤装置浓水出口连通浓水箱，产水出口连通产水箱；

5、所述药剂投加单元包括进药桶、加药泵，所述加药泵两端分别连通进药桶、原水泵前端的三通节点；

6、所述智能监测控制单元包括控制器、进水压力传感器、产水压力传感器、进水流量计、产水流量计，各传感器、流量计分别对应安装于超滤装置进水、产水管路，且均与控制器电连接；

7、所述清洗单元包括反冲洗泵、气泵，所述反冲洗泵连通产水箱与超滤装置，所述气泵连通超滤装置进水管路。

8、优选的，所述系统采用一体化紧凑式模块化布置，整体占地压缩至传统絮凝沉淀工艺的1/2以下，设计处理流量适配48l/h小试工况至4m3/h工程工况，可实现初期雨水数分钟内完整净化处理。

9、优选的，所述流体振荡器为康达扫掠形流体振荡器，所述康达扫掠形流体振荡器安装于原水泵出水端与絮凝管道进水端之间，且位于药剂投加三通节点的下游，用于对加药原水进行强制振荡混合，构建周期性脉动流态。

10、优选的，所述絮凝管道的有效容积与系统设计处理流量匹配，使水体在管道内稳定停留1～2分钟，完成全程无机械搅拌的管道微絮凝反应。

11、优选的，所述控制器内置数据处理模块与控制逻辑模块，可实时计算跨膜压和进出水流量比，并可与外部计算终端通信对接，接收机器学习模型输出的膜污染风险等级信号，联动调控各泵体启停及运行参数。

12、一种流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理方法，包括以下工作步骤：

13、步骤s1、收集市政初期雨水并暂存于原水桶，完成水质水量缓冲均衡；

14、步骤s2、原水桶内的初期雨水送入前置过滤器，拦截大颗粒杂质，滤出杂质排入集杂箱，过滤后的清水输送至原水泵前端进水管路的三通节点；

15、步骤s3、通过加药泵从进药桶抽取pac药剂，精准投加至所述三通节点的清水管路中，形成均匀混合的加药原水；

16、步骤s4、原水泵将加药原水输送至康达扫掠形流体振荡器，通过流体振荡作用形成周期性脉动流体，实现初期雨水与pac药剂的快速强化混合分散；

17、步骤s5、脉动流体持续送入絮凝管道，控制水体在絮凝管道内的停留时间为1～2分钟，完成短时管道微絮凝反应，使水体中细小污染物颗粒团聚形成稳定絮体；

18、步骤s6、微絮凝反应后的水体送入超滤装置进行固液分离净化，分离产生的达标产水排入产水箱，浓缩污染物的浓水排入浓水箱，超滤装置过滤阶段毛回收率不低于70%。

19、优选的，还包括智能防污自适应控制步骤：

20、步骤s1、实时采集超滤装置运行的进水压力、产水压力、进水流量、产水流量运行数据，计算得到跨膜压tmp和进出水流量比，构建模型输入特征；

21、步骤s2、将输入特征导入预训练的机器学习分类模型，输出低风险、预警、高风险三档膜污染风险等级；

22、步骤s3、当检测到预警或高风险等级且持续满足预设触发条件时，控制器联动启动反冲洗泵、气泵，对超滤装置执行水洗、气洗/气擦洗耦合清洗，并自适应调整反冲洗周期、清洗气量及原水泵运行参数。

23、优选的，所述机器学习分类模型为随机森林模型，模型训练数据包含超滤基线工况数据和实际运行工况数据，通过基线跨膜压、基线流量比与实际运行数据的差值，构建通量衰减、压力波动特征并完成模型标注训练。

24、优选的，所述机器学习模型部署于与控制器通信连接的外部计算终端，控制器负责采集、上传运行数据及接收预测结果，实现模型计算与现场设备控制解耦；当模型数据异常或失效时，系统自动降级为阈值式保守控制策略。

25、优选的，所述超滤装置采用pvdf材质外压式中空纤维超滤膜组件，标称孔径为0.03μm，运行跨膜压控制在0.02～0.2mpa，处理后产水浊度低于1ntu，对粒径2μm以上微粒完全截留；

26、超滤装置常规反冲洗周期为20～60分钟，反冲洗压力不大于0.2mpa；

27、气洗气量控制在0.04～0.10nm3/(m2·h)，常规过滤状态下间歇气擦洗气量为0.02～0.04nm3/(m2·h)。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

29、通过流体振荡器将药剂混合与流态调控结合，提高pac在初期雨水中的分散效率，并缩短混合与反应时间；

30、通过絮凝管道实现短时微絮凝，显著减少传统絮凝池和混凝池的占地需求，使系统结构更加紧凑；

31、通过微絮凝与超滤耦合，提高膜前水质，降低膜污染风险，并有助于提升连续处理速度；

32、工艺流程紧凑，适合初期雨水这类短时、高波动、需快速截流处理的场景，整体运行功耗较低；

33、后续处理流程可根据进水量变化进行模块化调整，以适配不同降雨强度下的初期雨水波动工况，进一步提高系统的快速响应能力；

34、在不增加复杂机械搅拌设备的前提下即可实现混合、微絮凝和膜前稳态调节，便于工程化布置和维护。

1.一种流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理系统，包括系统本体，其特征在于，所述系统本体包括水处理主体单元、药剂投加单元、智能监测控制单元及清洗单元；

2.根据权利要求1所述的一种流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理系统，其特征在于，所述系统采用一体化紧凑式模块化布置，整体占地压缩至传统絮凝沉淀工艺的1/2以下，设计处理流量适配48l/h小试工况至4m3/h工程工况，可实现初期雨水数分钟内完整净化处理。

3.根据权利要求1所述的一种流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理系统，其特征在于，所述流体振荡器（7）为康达扫掠形流体振荡器，所述康达扫掠形流体振荡器安装于原水泵（6）出水端与絮凝管道（8）进水端之间，且位于药剂投加三通节点的下游，用于对加药原水进行强制振荡混合，构建周期性脉动流态。

4.根据权利要求1所述的一种流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理系统，其特征在于，所述絮凝管道（8）的有效容积与系统设计处理流量匹配，使水体在管道内稳定停留1～2分钟，完成全程无机械搅拌的管道微絮凝反应。

5.根据权利要求1所述的一种流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理系统，其特征在于，所述控制器（14）内置数据处理模块与控制逻辑模块，可实时计算跨膜压和进出水流量比，并可与外部计算终端通信对接，接收机器学习模型输出的膜污染风险等级信号，联动调控各泵体启停及运行参数。

6.一种基于权利要求1-5所述的流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理方法，其特征在于，包括以下工作步骤：

7.根据权利要求6所述的一种流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理方法，其特征在于，还包括智能防污自适应控制步骤：

8.根据权利要求7所述的一种流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理方法，其特征在于，所述机器学习分类模型为随机森林模型，模型训练数据包含超滤基线工况数据和实际运行工况数据，通过基线跨膜压、基线流量比与实际运行数据的差值，构建通量衰减、压力波动特征并完成模型标注训练。

9.根据权利要求7所述的一种流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理方法，其特征在于，所述机器学习模型部署于与控制器（14）通信连接的外部计算终端，控制器负责采集、上传运行数据及接收预测结果，实现模型计算与现场设备控制解耦；当模型数据异常或失效时，系统自动降级为阈值式保守控制策略。

10.根据权利要求6所述的一种流体振荡微絮凝耦合超滤的初期雨水处理方法，其特征在于，所述超滤装置（10）采用pvdf材质外压式中空纤维超滤膜组件，标称孔径为0.03μm，运行跨膜压控制在0.02～0.2mpa，处理后产水浊度低于1ntu，对粒径2μm以上微粒完全截留；