申请日2018.11.23
公开(公告)日2019.03.22
IPC分类号C02F3/30; C02F101/10; C02F101/16
摘要
本发明提供一种绿顶式污水分级处理系统的智能节能化运行装置，其特征在于，包括污水处理单元、事故应急单元、控制单元、供能单元;所述控制单元与所述污水处理单元、事故应急单元、供能单元电连接，所述事故应急单元设有与所述控制单元电连接的水质在线监测仪和液位传感器，所述污水处理单元设有与所述控制单元电连接的流量计、水质在线监测仪、DO、pH和ORP监测仪，与所述事故应急单元之间通过管道和智能阀门连接，所述供能单元与所述污水处理单元、事故应急单元电连接。本发明通过各单元的相互配合，智能节能化运行，处理后出水优于所执行的不同标准，具有全自动化控制、操作简单、管理方便、运行稳定、维护容易、节约成本等优点。
权利要求书
1.一种绿顶式污水分级处理系统的智能节能化运行装置，其特征在于，包括污水处理单元、事故应急单元、控制单元、供能单元;所述控制单元与所述污水处理单元、事故应急单元、供能单元电连接，所述事故应急单元设有与所述控制单元电连接的水质在线监测仪和液位传感器，所述污水处理单元设有与所述控制单元电连接的流量计、水质在线监测仪、DO、pH和ORP监测仪、与所述事故应急单元之间通过管道和智能阀门连接，所述供能单元与所述污水处理单元、事故应急单元电连接。
2.根据权利要求1所述的绿顶式污水分级处理系统的智能节能化运行装置，其特征在于，所述污水处理单元为多点进水的污水处理单元，包括预处理模块、强化生物脱氮除磷模块、多级AO耦合生物膜模块、超净处理模块;所述预处理模块、强化生物脱氮除磷模块、多级AO耦合生物膜模块、超净处理模块之间通过管道和智能阀门连接，依靠管道铺设坡度进行重力自流，模块内部构筑物之间存在高度差，污水通过溢流进行无动力运行，所述各模块顶部均设有改良型人工湿地;所述预处理模块设有流量计和水质在线监测仪，所述强化生物脱氮除磷模块、多级AO耦合生物膜模块、超净处理模块的出水处均设有水质在线监测仪。
3.根据权利要求1所述的绿顶式污水分级处理系统的智能节能化运行装置，其特征在于，所述强化生物脱氮除磷模块依次由好氧池O1、缺氧池A1、厌氧池A2、好氧池O2组成;所述多级AO耦合生物膜模块依次由缺氧池A3、好氧池O3、缺氧池A4、好氧池O4组成;所述超净处理模块由脱硝滤池B1和除磷滤池B2组成;所述好氧池设置DO和pH监测仪，所述缺氧池和厌氧池设置OPR监测仪。
4.根据权利要求1所述的绿顶式污水分级处理系统的智能节能化运行装置，其特征在于，所述事故应急单元包括应急池、潜水泵、水质在线监测仪、液位传感器、出水阀A、出水阀B。
5.根据权利要求1或2所述的绿顶式污水分级处理系统的智能节能化运行装置，其特征在于，所述控制单元包括进水模块、处理模块和出水模块;所述进水模块与所述预处理模块的流量计和水质在线监测仪电连接，与所述事故应急单元的水质在线监测仪和液位传感器电连接;所述处理模块与所述强化生物脱氮除磷模块、多级AO耦合生物膜模块、超净处理模块的DO、pH和ORP监测仪电连接;所述出水模块与所述强化生物脱氮除磷模块、多级AO耦合生物膜模块、超净处理模块出水处的水质在线监测仪和所述的脱硝滤池B1和除磷滤池B2的智能出水闸门电连接;所述控制单元与所述智能阀门电连接，通过远程控制智能阀门的闭合控制水流流向。
6.根据权利要求1所述的绿顶式污水分级处理系统的智能节能化运行装置，其特征在于，所述供能单元为根据地区季节气候变化而自动调整的太阳能、风能和电能协同供能系统。
说明书
一种绿顶式污水分级处理系统的智能节能化运行装置
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种绿顶式污水分级处理系统的智能节能化运行装置。
背景技术
目前，污水处理的问题已经得到社会广泛关注，也有一大批污水处理技术不断涌现。我国现有的污水处理厂出水，所具体执行的排放标准由各方面因素来决定，一般多参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A和B标。但是随着经济的发展，人们生活水平的提高，对于污水处理的要求也在不断提高，处理后出水达到更高标准是未来发展的必然趋势。
在选择污水处理工艺时，抗冲击负荷是必然需要考虑的因素。一般的污水处理工艺中往往通过设置调节池来应对污水水质水量的变化，但调节池的能力有限，只能在变化较小的情况下实现均质均量，因此还需要多种方式联合调控。另一个十分重要的考虑因素则是运行稳定性，一般污水处理工艺均为单向性，一旦中间某一环节出现问题则会影响污水处理效果，导致出水无法达到相应排放标准，若需对出问题环节进行维修，则整条污水处理工艺都需要停止运行，因此污水处理工艺实现模块化，能够相互组合形成多种处理工艺，并实现智能运行是当前污水处理厂发展的必然要求。运行成本是选择处理工艺时必不可少的考虑因素，而在污水处理过程中电能的消耗往往与运行成本的高低有十分密切的联系。一般污水处理系统的运行会以电能作为唯一能量形式，即使采用太阳能、风能等多种能源联用，也未能与具体季节气候紧密联系起来，实现最大化利用。
因此，开发一套既能达到当前污水处理要求，又能满足未来污水处理需求的污水分级处理系统的智能节能化运行装置便成为现实之需。
发明内容
本发明的目的是提供一种绿顶式污水分级处理系统的智能节能化运行装置，通过各单元的相互配合，智能节能化运行绿顶式分级污水处理系统，处理后出水可优于所执行的不同标准，能符合目前污水处理要求和未来污水处理需求，具有全自动化控制、操作简单、管理方便、运行稳定、维护容易、节约成本等优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种绿顶式污水分级处理系统的智能节能化运行装置，包括污水处理单元、事故应急单元、控制单元、供能单元;所述控制单元与所述污水处理单元、事故应急单元、供能单元电连接，所述事故应急单元设有与所述控制单元电连接的水质在线监测仪和液位传感器，所述污水处理单元设有与所述控制单元电连接的流量计、水质在线监测仪、DO、pH和ORP监测仪，与所述事故应急单元之间通过管道和智能阀门连接，所述供能单元与所述污水处理单元、事故应急单元电连接。
根据以上方案，所述污水处理单元为多点进水的污水处理单元，包括预处理模块、强化生物脱氮除磷模块、多级AO耦合生物膜模块、超净处理模块;所述预处理模块、强化生物脱氮除磷模块、多级AO耦合生物膜模块、超净处理模块之间通过管道和智能阀门连接，依靠管道铺设坡度进行重力自流，模块内部构筑物之间存在高度差，污水通过溢流进行无动力运行，所述各模块顶部均设有改良型人工湿地;所述预处理模块设有流量计和水质在线监测仪，所述强化生物脱氮除磷模块、多级AO耦合生物膜模块、超净处理模块的出水处均设有水质在线监测仪。
根据以上方案，所述强化生物脱氮除磷模块依次由好氧池O1、缺氧池A1、厌氧池A2、好氧池O2组成;所述多级AO耦合生物膜模块依次由缺氧池A3、好氧池O3、缺氧池A4、好氧池O4组成;所述超净处理模块由脱硝滤池B1和除磷滤池B2组成;所述好氧池设置DO和pH监测仪，所述缺氧池和厌氧池设置OPR监测仪。
根据以上方案，所述事故应急单元包括应急池、潜水泵、水质在线监测仪、液位传感器、出水阀A、出水阀B。
根据以上方案，所述控制单元包括进水模块、处理模块和出水模块;所述进水模块与所述预处理模块的流量计和水质在线监测仪电连接，与所述事故应急单元的水质在线监测仪和液位传感器电连接;所述处理模块与所述强化生物脱氮除磷模块、多级AO耦合生物膜模块、超净处理模块的DO、pH和ORP监测仪电连接，根据监测仪采集到的信号调整反应池运行状态;所述出水模块与所述强化生物脱氮除磷模块、多级AO耦合生物膜模块、超净处理模块出水处的水质在线监测仪和所述的脱硝滤池B1和除磷滤池B2的智能出水闸门电连接，根据出水水质调整系统运行状态，未达标出水由回流泵输送至各模块进水处;所述控制单元与所述智能阀门电连接，通过远程控制智能阀门的闭合控制水流流向。
根据以上方案，所述供能单元为根据地区季节气候变化而自动调整的太阳能、风能和电能协同供能系统。
本发明的工作原理为：控制单元对进出水水质和反应池状态进行实时监测，根据采集到的信息调整处理系统整体运行状态，实现全自动化运行。控制单元实时监测进水水质水量的变化，通过事故应急单元保证进水水质水量的稳定;根据出水标准和模块运行状况组合模块，通过DO、pH和ORP监测仪监控反应池运行状况，为生物脱氮除磷提供最佳反应条件;设置水质在线监测仪实时监测出水水质情况，通过分析出水水质调整系统内部运行状态，保证出水达到相应标准。污水处理单元模块之间通过污水管道和管道接头连接，并通过控制单元远程控制智能阀门的闭合来控制水流流向，依靠管道铺设坡度而实现重力自流;模块内部构筑物之间存在高度差，污水通过溢流至下一构筑物。太阳能、风能和电能协同作用，为污水处理系统提供稳定的能源，并根据地区季节气候的变化调整供能方式。
本发明各单元的工作原理为：
污水先通过进水管流入预处理模块，格栅间设置流量计，实时监测水量变化;调节池设置潜水泵，将部分预处理后原水根据模块的组合方式按比例分配到缺氧池A1、厌氧池A2、缺氧池A3或缺氧池A4中，出水口安装水质在线监测仪，可实时监测进入污水处理模块的水质情况。污水经过预处理模块去除较大悬浮物，随后进入强化生物脱氮除磷模块或多级AO耦合生物膜模块。一旦进水流量或某项污染浓度超过控制单元进水模块所设置的阈值，进入后续污水处理模块的智能阀门关闭，进入事故应急单元的智能阀门打开。
当污水由于某项污染浓度超过水质控制单元所设置的阈值而进入事故应急单元时，潜水泵将清水池中清水抽至应急池稀释污水，当水质在线监测仪所监测到的所有污染物浓度下降至阈值，潜水泵停止运行，出水阀A打开，污水经污水管依靠重力流入后续污水处理模块。当污水由于流量超过水质控制单元所设置的阈值而进入事故应急单元时，潜水泵不工作，应急池液位达到液位传感器阀值，出水阀B打开，污水经超越管依靠重力流出系统。
强化生物脱氮除磷模块中，污水通过溢流管进入好氧池O1底部，再经依次流经缺氧池A1、厌氧池A2，最后溢流至好氧池O2，经O2池顶改良型人工湿地的污水管流出。好氧池O2污泥由池底集泥管收集，一部分回流缺氧池A1，另一部分排出。
多级AO耦合生物膜模块中，污水流入缺氧池A3，再依次流经好氧池O3、缺氧池A4，最后溢流至好氧池O4，经O4池顶改良型人工湿地的污水管流出。
超净处理模块中，污水流入脱硝滤池B1，再经过B1池顶智能出水闸门溢流至除磷滤池B2，最后经过B2池顶智能出水闸门流出。
控制单元中的进水模块控制预处理模块与事故应急单元，调节池水质在线监测仪超过阈值，污水进入事故应急池，潜水泵开始运行，当事故应急池水质低于阈值时，智能阀门A打开;格栅流量计数据超过阈值，污水进入事故应急池，液位传感器开始工作，达到设定值时，智能阀门B打开。处理模块根据各处理模块采集的信号，在线调整各模块反应池的运行状态：好氧池设置DO和pH监测仪，实时监测DO、pH变化，保证硝化反应、好氧吸磷的最佳条件;缺氧池和厌氧池设置OPR监测仪，实时监测氧化还原电位，保证反硝化反应和厌氧释磷的最佳条件。出水模块控制各处理模块的出水达标情况，设置水质在线监测仪进行实时监测，根据监测所得数据调整系统运行状态，包括曝气量、回流比、多点进水分配比例和脱硝滤池B1、除磷滤池B2出水口位置等，若达到相应标准则直接出水，若未达到则由回流泵输送至各模块进水处。控制单元通过远程控制各模块智能阀门的闭合来控制水流流向实现模块的组合。模块的组合主要由两个方面决定：排放标准和模块运行状况。具体处理流程有：
①预处理模块+强化生物脱氮除磷模块，出水优于一级B标;
②预处理模块+强化生物脱氮除磷模块+多级AO耦合生物膜模块，出水优于一级A标;
③预处理模块+强化生物脱氮除磷模块+多级AO耦合生物膜模块+超净处理模块，出水优于地表水Ⅳ类标准。
④预处理模块+强化生物脱氮除磷模块+超净处理模块，出水可达一级A标;
⑤预处理模块+多级AO耦合生物膜模块，出水优于一级B标;
⑥预处理模块+多级AO耦合生物膜模块+超净处理模块，出水优于一级A标;
一旦某一模块出现问题，控制单元将改变污水处理流程，保证出水水质，维持分级处理系统的稳定运行。
供能单元根据季节气候的变化调整供能方式，太阳能、风能和电能协同作用，为污水处理系统提供稳定能源：春季雨水充沛，多出现大风天气，可使用风能、电能联合供能;夏季阳光充裕，日照时间长，可单独使用太阳能稳定供能;秋季凉爽干燥，日照时间较长，多为微风天气，可使用风能、太阳能联合供能;冬季寒冷干燥，日照时间短，有风天气不多，可使用电能、风能、太阳能联合供能。无论以何种方式供能，均以电能作为后备能源，以保证污水处理系统的稳定运行。季节气候的变化与地理位置有密切联系，需因地制宜。
本发明的有益效果是：
1)本发明实现全自动化控制，操作简单，管理方便，运行稳定，维护容易，节约成本等;
2)本发明的污水处理单元各个模块之间相互独立，通过控制单元对于污水处理单元的控制使各模块联合智能运行，实现分级处理，既符合目前污水处理要求，又满足未来污水处理需求，减少提标改造工程量;
3)本发现的污水处理单元各个模块相互组合，形成多条污水处理流程，可根据排放标准和模块运行状况进行优选，保证出水水质，维持分级处理系统的稳定运行;
4)本发明的污水处理单元模块内部污水流动依靠溢流而实现无动力运行，模块之间污水管中污水流动均依靠管道铺设坡度而实现重力自流，节约运行成本;
5)本发明的控制单元对进水水质水量进行实时监控，并设置事故应急单元及时应对其变化，因此该污水处理系统具有较强抗冲击负荷的能力，运行稳定，该系统也适用于处理水质水量波动较大的污水;
6)本发明采用多种脱氮除磷作用相结合的方式，处理效果好，出水最高可优于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅳ类标准;
7)本发明通过出水水质分析调整系统运行状态，DO、pH和OPR监测仪的实时监测为生物脱氮除磷提供最佳反应条件，既节约运行成本，又能保证出水水质达标;
8)本发明根据季节气候的变化调整供能方式，太阳能、风能和电能协同作用，互相补充，为污水处理系统提供稳定的能源，使运营成本更经济;特别是在市电设施配套不足的农村地区，更具优势。
