申请日2018.12.03
公开(公告)日2019.03.29
IPC分类号G05D27/02
摘要
本发明公开了一种农村生活污水处理设施进水负荷的调节方法，调节方法包括：选定农村生活污水处理设施，对进水调节池内的污水进行取样，检测样品中污染物的浓度和电导率;根据检测数据得到电导率与污染物浓度之间的线性关系;在各农村生活污水处理设施的进水调节池内安装电导率仪和液位计，电导率值和水位高度，计算得到进水调节池内污染物的浓度和总量，再根据污水处理装置的污染物容积负荷或污染物表面负荷，确定提升泵开启的时长，从而调节农村生活污水处理设施的进水负荷。该方法通过测定处理设施进水的电导率，来监测和管理控制农村生活污水处理设施的进水水质，在降低监测成本的情况下，实现了农村生活污水处理设施进水负荷的高效调节。
权利要求书
1.一种农村生活污水处理设施进水负荷的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选定若干由进水调节池和污水处理装置两部分组成的农村生活污水处理设施，进水调节池内设有将池内污水输入污水处理装置的提升泵;对各农村生活污水处理设施进水调节池内的污水进行取样，检测样品中污染物的浓度和电导率;所述农村生活污水由厨房污水、洗衣污水和经化粪池处理后的粪尿污水组成;所述污染物为总氮、氨氮或总磷;
(2)根据步骤(1)中样品的检测数据，进行线性回归分析和方程拟合，得到电导率与污染物浓度之间的线性关系;
其中，线性回归方程为：y=ax+b;x为电导率，y为污染物的浓度，a为斜率，b为截距;
(3)在各农村生活污水处理设施的进水调节池内安装电导率仪和液位计，分别监测进水调节池内污水的电导率值和水位高度，计算得到进水调节池内污染物的浓度和总量，再根据污水处理装置的污染物容积负荷或污染物表面负荷，确定提升泵开启的时长，从而调节农村生活污水处理设施的进水负荷。
2.如权利要求1所述的农村生活污水处理设施进水负荷的调节方法，其特征在于，步骤(1)中，分别在取样当天的早上、中午和晚上取三次水样，以三次水样中污染物浓度的平均值和电导率的平均值作为最终取样结果。
3.如权利要求1所述的农村生活污水处理设施进水负荷的调节方法，其特征在于，步骤(3)中，所述电导率仪为在线监测电导率仪，电导率仪的探头通过支架固定在调节池的内壁上，距离调节池内壁20-50cm，处于低液位下方0～30cm处，且位于回流管的出口处。
4.如权利要求3所述的农村生活污水处理设施进水负荷的调节方法，其特征在于，所述探头的外部设有保护套管。
5.如权利要求1所述的农村生活污水处理设施进水负荷的调节方法，其特征在于，步骤(1)中，选择采用相同污水处理装置的农村生活污水处理设施进行统一调节;所述污水处理装置为A2O设施或厌氧-人工湿地设施。
6.如权利要求1所述的农村生活污水处理设施进水负荷的调节方法，其特征在于，步骤(3)中，将提升泵设置为循环模式，每3～8个小时开启一次提升泵，根据污水处理装置所能承受的污染物容积负荷或污染物表面负荷，计算提升泵开启的时长。
7.如权利要求6所述的农村生活污水处理设施进水负荷的调节方法，其特征在于，当污水处理装置为A2O设施时，提升泵开启时长的计算公式如下：
其中，t为每次提升泵开启的时长，单位为h;LTN为A2O设施内TN的容积负荷，LNH3-N为A2O设施内NH3-N的容积负荷，LTP为A2O设施内TP的容积负荷，单位为g/m3d;V有效为A2O设施有效体积，单位为m3;n为每天进水次数，3-8次/d;x为电导率，单位为mS/cm;q为提升泵额定流量，单位为m3/h;a为电导率与污染物浓度之间线性回归方程的斜率;b为电导率与污染物浓度之间线性回归方程的截距。
8.如权利要求6所述的农村生活污水处理设施进水负荷的调节方法，其特征在于，当污水处理装置为厌氧-人工湿地设施时，提升泵开启时长的计算公式如下：
其中，t为每次提升泵开启的时长单位为h;LTN为人工湿地设施TN的表面负荷，LNH3-N为污水处理装置内NH3-N的表面负荷，LTP为人工湿地设施TP的表面负荷，单位为g/m2d;S有效为人工湿地设施的有效面积，单位为m2;n为每天进水次数，4-12次/d;x为电导率，单位为mS/cm;q为提升泵额定流量，单位为m3/h;a为电导率与污染物浓度之间线性回归方程的斜率;b为电导率与污染物浓度之间线性回归方程的截距。
9.如权利要求1所述的农村生活污水处理设施进水负荷的调节方法，其特征在于，步骤(3)中所述的电导率值为提升泵开启前0-15min的电导率平均值。
说明书
一种农村生活污水处理设施进水负荷的调节方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及农村生活污水处理设施进水负荷的调节方法。
背景技术
近年来，我国农村生活污水处理设施的数量急剧增加。以浙江为例，农村生活污水处理设施基本上实现了村、户的全覆盖，一个县区的设施就能达到成百上千座，且地理位置高度分散。这些设施的数量大、面积广，目前主要依靠人工运维管理;而利用国标法监测水质指标，在监管过程中取样与水质测试的成本较高、周期较长且工作量较大，不仅难以实时地指示进水的水质变化，而且也难以在设施运行过程中及时应对农村生活污水水质变化大、处理设施污染负荷波动大的难题，影响了设施作用的发挥。
目前，农村生活污水处理设施主要分为生物处理工艺(例如厌氧-缺氧-好氧(A2O)组合工艺、厌氧-好氧(AO)组合工艺、序批式反应器以及厌氧、好氧单独处理)和生态处理(最常见的是人工湿地)。各种农村污水处理设施的构成一般都比较简单，生物处理设施涉及到的设备主要是进水提升泵、回流泵、风机，而生态处理设施涉及到的设备一般只有进水提升泵。设施运行的自控目前主要体现在通过电控柜控制提升泵的启停来调控进水量，通过控制风机的启停和频率来调控曝气量。另外，由于农村污水的水质水量变化大，一般在处理设施前端会设有调节池，调节池一端设有进水口，另一端安装有提升泵，污水由提升泵提升进入厌氧池或者人工湿地中，提升泵出水管设有回流管，用以将污水回流至调节池内，以便控制进入厌氧池或者人工湿地中污水的流量。
一些地区为了提高设施的运维效果，开发建立了设施运维的远程监管平台，通过远程监管平台实时监控水泵和风机的运行状态，有些平台还可以看到瞬时与累计流量、以及运维人员的运维轨迹和运维记录。
例如：公开号为CN105717859A的发明专利申请公开了一种全流程管理分散式农村污水处理设施的远程监管方法，该方法包括：污水处理设施采集的数据通过无线通讯网络实时传送至监控管理服务器，监控管理服务器将采集的数据信息进行存储和处理，并将分析结果传输至远程操作设备，用户通过远程操作设备的平台实时调整污水处理设施的运行参数，调整数据通过无线通讯网络传回至污水处理设施，对现场设备运行状态监察仪和数据采集仪进行调整，实现对污水处理设施的分布式管理。其中，所采集的数据包括实时监控画面，水泵或者风机的运行状态，污水进水和出水流量，COD浓度，BOD浓度，pH值以及氨氮浓度。
但是，由于资金限制，农村污水处理设施不可能像城市污水厂一样，采用大量的在线监测技术对进出水的水质和生化反应参数进行系统的监测与管理;因此对进出水的水质和污染负荷的监管是农村污水处理设施运维的难题。
另一方面，由于全国各地对农村污水排放要求的不断提高，农村分散污水处理设施越来越多地采用生物或/和生态处理工艺，上述生物生态处理工艺能否正常运行，不仅取决于水泵和风机是否运转，更取决于反应器内是否保持有合理的水力负荷与污染物容积/表面负荷。研究表明，我国农村生活污水普遍碳氮比低。以浙江为例，COD/TN基本低于3，绝大多数低于2.0。各类农村污水生物处理工艺中，COD达标率最高，为90%以上;氨氮、总氮、总磷是达标排放的限制因素，且受进水影响很大。
目前，导致农村污水处理设施处理出水不达标的主要原因，就是进水浓度太高，或者进水负荷太大;如果能够在线监控，并调整进水负荷，将大幅度提升以AAO、人工湿地为代表的生物或/和生态处理效率。因此，远程监管对适合农村污水使用的低价耐用的水质在线监测设备产生了迫切需求。
然而，氨氮、总氮、总磷等在线监测仪器的价格较高，从几万至十几万元不等，显然无法适应农村生活污水处理设施监测的特殊性。因此，有必要去探究新的监测方法以替代常规的氨氮、总氮、总磷等在线监测仪器，从而有效实现农村生活污水的高效监测。
发明内容
本发明提供了一种农村生活污水处理设施进水负荷的调节方法，该方法通过测定处理设施进水的电导率，来监测和管理控制农村生活污水处理设施的进水水质，在降低监测成本的情况下，实现了农村生活污水处理设施进水负荷的高效调节。
具体技术方案如下：
一种农村生活污水处理设施的监管方法，包括以下步骤：
(1)选定若干由进水调节池和污水处理装置两部分组成的农村生活污水处理设施，进水调节池内设有将池内污水输入污水处理装置的提升泵;对各农村生活污水处理设施进水调节池内的污水进行取样，检测样品中污染物的浓度和电导率;所述农村生活污水由厨房污水、洗衣污水和经化粪池处理后的粪尿污水组成;所述污染物为总氮、氨氮或总磷;
(2)根据步骤(1)中样品的检测数据，进行线性回归分析和方程拟合，得到电导率与污染物浓度之间的线性关系;
其中，线性回归方程为：y=ax+b;x为电导率，y为污染物的浓度，a为斜率，b为截距;
(3)在各农村生活污水处理设施的进水调节池内安装电导率仪和液位计，分别监测进水调节池内污水的电导率值和水位高度，计算得到进水调节池内污染物的浓度和总量，再根据污水处理装置的污染物容积负荷或污染物表面负荷，确定提升泵开启的时长，从而调节农村生活污水处理设施的进水负荷。
本发明中，所述的农村生活污水是指农村居民生活所产生的污水，具体包括三类污水，即：粪尿污水(经化粪池处理后的)、厨房污水和洗衣污水。
经试验发现，对于上述农村生活污水而言，电导率与总氮、氨氮和总磷的浓度之间存在线性关系，能够通过电导率数据来反映农村生活污水中总氮、氨氮和总磷的浓度，进而反映农村生活污水处理设施进水的水质。
然而，其他类型的污水却不存在上述规律，例如：城市污水(城市生活污水和城市生产污水)中的电导率与总氮、氨氮和总磷的浓度之间并没有较好地线性关系;并且农村生活污水中的其它指标，如：COD、SS浓度等，与总氮、氨氮和总磷的浓度之间也无线性关系存在;农村生产污水的电导率，例如：散户的畜牧养殖污水、家庭酿造污水或农家乐排放污水等的电导率，与总氮、氨氮和总磷的浓度之间也无线性关系存在。甚至于，农村生活污水中的粪尿污水是否经过化粪池处理，也对其电导率与总氮、氨氮和总磷的浓度之间的线性关系造成影响，试验发现，没有经过化粪池处理的污水中的电导率只与氨氮有较弱的线性相关性，与总氮和总磷线性关系不成立。
本发明所述的农村生活污水处理设施由进水调节池和污水处理装置两部分组成;提升泵位于进水调节池内，农村生活污水处理设施的进水是指进水调节池(或调节池)内的污水，农村生活污水处理设施的出水是指污水处理装置处理后的出水。本发明所述的污水处理装置所能承受的污染物容积负荷或污染物表面负荷是指各类污水处理装置在安装时就已确定的单位时间内所能承受的总氮、氨氮和总磷的量。
由于电导率值与水温有关，本领域普遍以水温20℃时的电导率值作为参比进行校正，且常规电导率仪一般会自动校正，所以本发明所述的电导率值实际上是经过校正后的水温20℃时的电导率值。
取样时间、次数和方式都会影响电导率与污染物浓度之间线性关系的准确性。作为优选，步骤(1)中，分别在取样当天的早上、中午和晚上取三次水样，以三次水样中污染物浓度和电导率的平均值作为最终取样结果。
作为优选，步骤(3)中，所述电导率仪为在线监测电导率仪，电导率仪的探头通过支架固定在调节池的内壁上，距离调节池内壁20-50cm，处于低液位下方0～30cm处，且位于回流管的出口处。
通过支架固定探头可以防止探头随调节池内水流流动而碰撞井壁，造成探头损坏;将探头置于低液位下方0～30cm处，是为了保证电导率仪始终浸没在水体中;而将探头置于回流管的出口处，可实现回流液对探头的不定期自动清洗。
在调节池内分别设有高液位和低液位，具体值根据实际情况进行设定;通过液位高低来控制提升泵的开关是农村生活污水处理设施的常规调节方法之一，现有调节方法为：当实际液位高于高液位时提升泵启动，开始从调节池抽水到厌氧池或人工湿地中，当实际液位低于低液位时，提升泵关闭，停止抽水。
作为优选，所述探头的外部固定有保护套管。该保护套管为穿孔的PVC管，用于避免调节池中较大杂物与探头的接触碰撞，也避免探头与井壁直接碰撞接触的可能。
电导率与总氮、氨氮和总磷的浓度之间的线性关系与具体农村生活污水的处理工艺无关，所以，理论上，目前本领域可采用的农村生活污水处理设施，例如：A2O、AO、SBR、厌氧-曝气生物滤池和厌氧-人工湿地等，均适用本发明方法。
作为优选，步骤(1)中，选择采用相同污水处理装置的农村生活污水处理设施进行统一调节;所述污水处理装置为A2O设施或厌氧-人工湿地设施。
进一步地，步骤(3)中，将提升泵设置为循环模式，每3～8个小时开启一次提升泵，根据污水处理装置所能承受的污染物容积负荷，计算提升泵开启的时长。
更进一步地，当污水处理装置为A2O设施时，提升泵开启时长的计算公式如下：
其中，t为每次提升泵开启的时长单位为h;LTN为A2O设施内TN的容积负荷，LNH3-N为A2O设施内NH3-N的容积负荷，LTP为A2O设施内TP的容积负荷，单位为g/m3d;V有效为A2O设施有效体积，单位为m3;n为每天进水次数，3-8次/d;x为电导率，单位为mS/cm;q为提升泵额定流量，单位为m3/h;a为电导率与污染物浓度之间线性回归方程的斜率;b为电导率与污染物浓度之间线性回归方程的截距。
A2O设施的污染物容积负荷一般为：LTN为150-600g/m3d;LNH3-N为80-500g/m3d;LTP为50-200g/m3d。
更进一步地，当污水处理装置为厌氧-人工湿地设施时，提升泵开启时长的计算公式如下：
其中，t为每次提升泵开启的时长单位为h;LTN为厌氧-人工湿地设施TN的表面负荷，LNH3-N为厌氧-人工湿地设施NH3-N的表面负荷，LTP为厌氧-人工湿地设施TP的表面负荷，单位为g/m2d;S有效为人工湿地设施的有效面积，单位为m2;n为每天进水次数，4-12次/d;x为电导率，单位为mS/cm;q为提升泵额定流量，单位为m3/h;a为电导率与污染物浓度之间线性回归方程的斜率;b为电导率与污染物浓度之间线性回归方程的截距。
厌氧-人工湿地设施的污染物表面负荷一般为：LTN为5-15g/m2d，LNH3-N为2-10g/m2d，LTP为0.5-5g/m2d。
进一步地，电导率值为提升泵开启前0～15min的电导率平均值。
本发明方法中的电导率在线监测仪可通过模拟信号或其他方式信号传输至电控箱，再传输至平台，实现设施进出水电导率的实时在线监测。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过测定处理设施进水的电导率，来监测和管控农村生活污水处理设施的进水水质，在降低监测成本的情况下，实现了农村生活污水处理设施进水负荷的高效调节。
(2)本发明根据电导率的实时数据和水位数据，分别计算进水调节池内总氮、氨氮和总磷的浓度和总量，再根据污水处理装置所能承受的总氮、氨氮和总磷的量，计算提升泵从进水调节池内泵入污水处理装置的污水总量的最小值，进而在已知提升泵单位时间流量的情况下，确定提升泵的开启时长，给现有的农村生活污水处理设施提供了一种新的定量化的进水负荷调节方法。
