申请日2012.08.10
公开(公告)日2013.01.02
IPC分类号C02F9/14; G05D9/12; C02F101/16; F04B49/06; G05B19/05
摘要
本发明公开了一套生活污水脱氮系统及其控制方法，该系统依次包括调节池和一体化脱氮装置。所述的调节池设置液位监控器。所述的一体化脱氮装置包括池体、两相分离器以及电控柜。所述的池体侧壁上设有进水口和出水口，底部安装曝气装置。所述的两相分离器通过金属支架固定在池体内壁上。所述的电控柜内设PLC控制箱和气泵，放置于装置的顶面，并与太阳能动力装置相连。本发明可高效去除水中的有机污染物及氮素，无需专门的沉淀池实现了泥水的有效分离，可充分保证出水水质，同时，本系统结构紧凑，依靠太阳能动力装置供电，实现了完全无电耗的污水处理，节约了空间资源和能源。本发明公开的该系统的控制方法，在保证出水水质的前提下，简化了管理。
权利要求书
1.一种一套生活污水脱氮系统，依次包括调节池和一体化脱氮装 置。其特征在于：所述的调节池设置液位监控器;
所述的一体化脱氮装置包括池体、两相分离器以及电控柜。所述的池 体侧壁上设有进水口和出水口，所述的进水口设置提篮式筛网，所述的出 水口设置装有填料的筛网，所述的池体底部安装曝气装置;
所述的两相分离器通过金属支架固定在池体内壁上;
所述的电控柜内设PLC控制箱和气泵，放置于装置的顶面，并与太 阳能动力装置相连。
2.如权利要求书1所述的一套生活污水脱氮系统，其特征在于： 所述的调节池容量为所述的一体化脱氮装置12小时的进水量，内设提升 泵，并设置上、中、下三个液位控制器;所述的上液位与调节池池顶的 距离为池高的1/6，所述的下液位与调节池池底的距离为池高的1/6，所 述的中液位设置在调节池池高的1/2处;所述的液位控制器和提升泵与 所述的PLC控制箱和气泵相连。
3.如权利要求书1所述的一套生活污水脱氮系统，其特征在于： 所述的提篮式筛网为钢筋骨架，提篮式筛网的孔隙为5～10mm;所述的 提篮式筛网为立方体，上顶面设置可移动的活动盖板，其余为筛网，在 进水一面预留与进水管径一致的孔洞。
4.如权利要求书1所述的一套生活污水脱氮系统，其特征在于： 所述的装有填料的筛网，该填料为聚烯烃类化合物的球形中空多孔填料; 所述的装有填料的筛网为立方体的封闭结构，上顶面设置可移动的活动 盖板，在靠近溢流堰的一面和出水口一面分别预留与管道直径一致的孔 洞，下底面设置排空管。
5.如权利要求书1所述的一套生活污水脱氮系统，其特征在于： 所述的曝气装置距离池底的垂直距离为50～200mm，其中心安装占两相 分离器外筒横截面积1/2的曝气盘，而与之连通的穿孔曝气管环绕池壁， 与池壁的水平距离为45～75mm，该穿孔曝气管横截面的上半圆45°和 135°的位置设置两排曝气孔;所述的微孔曝气头的直径为10～15mm， 所述的穿孔曝气管的曝气孔孔径为3～6mm，相邻曝气孔的间距为 100～200mm。
6.如权利要求书1所述的一套生活污水脱氮系统，其特征在于： 所述的两相分离器与池底的垂直距离不小于400mm，与池顶的垂直距离 不小于200mm，两相分离器包括圆锥体分离器和筒体，所述的圆锥体分 离器为空心的圆锥体，其上设有导气管，所述的筒体下端设有档板，所 述的圆锥体分离器与筒体之间设有进水口，若干个筒体之间连有出水口。
7.如权利要求书1所述的一套生活污水脱氮系统，其特征在于： 所述的两相分离器由外而内可有若干级，每一级包括一个圆锥体分离器 和一个筒体，相邻级圆锥体分离器之间的空间为沉淀区，所述的最外级 的圆锥体分离器设有延边。
8.一种权利要求书1所述一套生活污水脱氮系统的控制方法，其 特征在于：当水位在所述的调节池上液位时，所述的提升泵向所述的一 体化脱氮装置进水，并控制气泵连续运作曝气，使得一体化脱氮装置中 的DO浓度为1.3～1.8mg/L;当水位在所述的调节池中液位时，所述的提 升泵由所述的气泵的运行方式控制，即气泵的运行方式为运行2小时， 停1小时的间歇模式，当气泵启动时，提升泵启动，所述的一体化脱氮 装置进水，当气泵停止时，提升泵延后一段时间停止，所述的延后的时 间以一体化脱氮装置容积5～10%的水量的进水时间为准;当水位在所述 的调节池的下液位时，所述的提升泵停止工作，所述的调节池进水，减 少所述的气泵的曝气量，控制一体化脱氮装置中的DO浓度为 0.7～1.1mg/L;上述所有操作均由所述的PLC控制箱完成。
说明书
一套生活污水脱氮系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及活性污泥法处理生活污水的生物脱氮技术领域，尤其是一 套无需人工管理及无电耗的分散式生活污水处理系统。
背景技术
随着社会人口的不断繁增，生活用水的用量也在不断加大，而生活污 水中的大量氮磷元素排放进入湖泊、河流，这使得原本储量较少的淡水资 源更加紧缺，反过来限制了清洁用水的使用，部分大中城市出现了严重缺 水的局面。因此，要解决水资源短缺问题，处理好生活污水是一个重要的 方面。
自1914年Ardern等人发明活性污泥法以来，近百年内活性污泥法在 处理生活污水上得到了广泛的重视及应用。活性污泥法是经微生物通过驯 化后，培养成始于以生活污水为营养源的以污泥为载体的污泥絮团，当污 水流经反应池时，微生物以污水中的有机物质及氮磷为营养物质生长代 谢，从而得到处理污水的目的。传统的好氧活性污泥法主要由初沉池、曝 气池、二沉池、污泥回流系统、污泥处理系统等几部分组成，污水经初沉 池后进入曝气池进行主体反应，而后进入二沉池实现泥水分离，二沉池中 的部分活性污泥经污泥回流系统回到曝气池，另一部分进入污泥处理系统 进行处理，该技术具有出水水质好、有机负荷高等优点，但是它也存在很 大的缺点，如占地面积大、设备复杂、运行投资成本高等问题。
授权公开号为CN2558651Y的专利公开了一种生活污水的一体化处 理装置，该专利利用隔板将池体分为两个沉降区和一个曝气区，在沉淀区 利用自然沉降实现泥水分离以及厌氧处理。虽然该专利确实具有占地面积 小，运行成本低的一体化装置效果，但是只用一个倾斜面来达到泥水分离 的效果非常有限，出水中SS较高，并且在装置的运行过程中，不能停止 曝气，否则会造成污水直排和菌种流失，既不利于节能，也增加了管理维 护的难度。
发明内容
本发明根据上述技术中的不足之处，提出了一套无污泥回流、无电耗 的生活污水脱氮系统及其控制方法。本发明装置具有结构紧凑，占地面积 小，投资、运行费用低，管理简单，节能环保等优点，并且针对生活污水 的水质水量特点设计，具有优质的出水效果，完全满足达标排放的要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一套生活污水脱氮系 统，依次包括调节池和一体化脱氮装置。
所述的调节池容量为所述的一体化脱氮装置12小时的进水量，调节 池容积过大则占地面积增加，提高投资费用，容积过小，则机械装置的开 关过于频繁，容易损坏。所述的调节池内设提升泵，并设置上、中、下三 个液位控制器，以液位的高低来改变一体化脱氮装置的曝气模式，达到节 能的目的。所述的上液位与调节池池顶的距离为池高的1/6，所述的下液 位与调节池池底的距离为池高的1/6，所述的中液位设置在调节池池高的 1/2处。所述的液位控制器和提升泵与所述的PLC控制箱和气泵相连。
所述的一体化脱氮装置包括池体、两相分离器以及电控柜。
所述的池体侧壁上设有进水口和出水口，所述的进水口设置提篮式筛 网，该筛网为钢筋骨架，筛网的孔隙为5～10mm，用以截留进水中较大的 杂质，防止大量杂质进入装置主体，影响微生物活性。所述的提篮式筛网 为立方体，上顶面设置可移动的活动盖板，其余为筛网，在进水一面预留 与进水管径一致的孔洞。当筛网内杂质积累较多时，打开可移动的活动盖 板，将筛网提出，清洗后再次放入，保证其有效的拦截作用，只在进水口 预留孔洞，则是为了保证进水全部通过筛网进入装置主体。
所述的出水口设置装有填料的筛网，该填料为聚烯烃类化合物的球形 中空多孔填料，两相分离器中上清液通过该筛网出水，可有效防止一些上 浮的死泥随上清液流出而影响出水水质。所述的装有填料的筛网为立方体 的封闭结构，上顶面设置可移动的活动盖板，在靠近溢流堰的一面和出水 口一面分别预留与管道直径一致的孔洞，下底面设置排空管。填料使用一 段时间后，打开排空管上的排空阀，从可移动的活动盖板中对填料进行冲 洗，使填料拦截的污泥冲刷回到曝气池。
所述的池体底部安装曝气装置，该曝气装置距离池底的垂直距离为 50～200mm，其中心安装占两相分离器外筒横截面积1/2的曝气盘，而与 之连通的穿孔曝气管环绕池壁，与池壁的水平距离为45～75mm，该穿孔 曝气管横截面的上半圆45°和135°的位置设置两排曝气孔。采用曝气头 和曝气管相结合的方法，是为了使池体内部曝气均匀，使角落的污泥也在 气流作用下形成一个扰动的状态，提高装置的利用效率，强化硝化作用。 所述的微孔曝气头的直径为10～15mm，所述的穿孔曝气管的曝气孔孔径 为3～6mm，相邻曝气孔的间距为100～200mm。
所述的两相分离器通过金属支架固定在池体内壁上，其与池底的垂直 距离不小于400mm，与池顶的垂直距离不小于200mm，以保证泥水混合 及导气管排气的充足空间。两相分离器包括圆锥体分离器和筒体。所述的 圆锥体分离器为空心的圆锥体，其上设有导气管，防止气体在圆锥体分离 器的内壁积累形成大气泡，破裂后扰动水流，影响污泥沉降效果。所述的 筒体下端设有档板，所述的圆锥体分离器与筒体之间设有进水口，若干个 筒体之间连有出水口。所述的两相分离器由外而内可有若干级，每一级包 括一个圆锥体分离器和一个筒体，相邻级圆锥体分离器之间的空间为沉淀 区，所述的最外级的圆锥体分离器设有延边，以截留大部分的污泥，减小 后续分离器的分离负荷。
所述的电控柜内设PLC控制箱和气泵，放置于装置的顶面，并与太 阳能动力装置相连。本装置自身耗能很少，与太阳能装置连接，更是实现 了无电耗的污水处理。
一种上述一套生活污水脱氮系统的控制方法为：当水位在所述的调节 池上液位时，所述的提升泵向所述的一体化脱氮装置进水，并控制气泵连 续运作曝气，使得一体化脱氮装置中的DO浓度为1.3～1.8mg/L，以保证 出水的COD达标;当水位在所述的调节池中液位时，所述的提升泵由所 述的气泵的运行方式控制，即气泵的运行方式为运行2小时，停1小时的 间歇模式，当气泵启动时，提升泵启动，所述的一体化脱氮装置进水，保 证出水的COD达标;当气泵停止时，提升泵延后一段时间停止，所述的 延后的时间以一体化脱氮装置5～10%的水量的进水时间为准，这是因为当 气泵停止工作时，一体化脱氮装置内活性污泥的反硝化作用占主导，而延 后一段时间后再停止提升泵的进水，则是为了使反硝化反应能有充足的碳 源，保证反硝化作用的正常进行。当水位在所述的调节池的下液位时，所 述的提升泵停止工作，所述的调节池进水，减少所述的气泵的曝气量，控 制一体化脱氮装置中的DO浓度为0.7～1.1mg/，一方面是给调节池进水的 时间，另一方面，创造一个宏观的同步硝化反硝化氛围，在低电耗的条件 下完成脱氮的过程。上述所有操作均由所述的PLC控制箱完成。
本发明的有益效果是：生活污水的脱氮处理在一体化的装置中完成， 整体结构紧凑，大大节约了土地面积，同时，该一体化脱氮装置无需污泥 回流系统，利用泥水分离装置和出水口的装有填料的筛网，就可以做到污 泥与出水的有效分离，降低了水处理的投资、运行费用，而对一体化脱氮 装置进水、曝气模式的调节，在保证出水水质的前提下，使得管理更加简 单，也符合环保节能的理念，最后电控柜与太阳能动力装置的连接，更是 实现了无电耗，由此可见，本发明提出的系统是一种经济有效的污水处理 系统。
