申请日20200702
公开(公告)日20200922
IPC分类号C02F9/14; C02F101/16; C02F101/38
摘要
本发明提供了一种含氮含盐废水处理自动控制系统，依次包括：pH调控装置、水质调控装置、脱硝装置、好氧处理装置、污泥与合格水排放装置;其中，pH调控装置通过控制酸和碱的投加将废水的pH值调节至预设pH范围;水质调控装置将废水温度控制在预设温度范围并控制向废水中投加的碳源量，以便将进入脱硝装置的废水悬浮物控制在指标范围内;污泥与合格水排放装置控制污泥的回流和排放，并实时检测处理后水的总氮以控制处理后水的排放。本发明的含氮废水处理全自动智能控制系统通过各种仪表的检测和信号传输，控制各类机械设备，实现对废水处理系统的智能化调节，对水处理系统各单元水质的精准控制和调节。
权利要求书
1.一种含氮含盐废水处理系统，依次包括：pH调控装置、水质调控装置、脱硝装置、好氧处理装置、污泥与合格水排放装置;其特征在于，pH调控装置通过控制酸和碱的投加将废水的pH值调节至预设pH范围;水质调控装置将废水温度控制在预设温度范围并控制向废水中投加的碳源量，以便将进入脱硝装置的废水悬浮物控制在指标范围内;污泥与合格水排放装置控制污泥的回流和排放，并实时检测处理后水的总氮以控制处理后水的排放。
2.根据权利要求1所述的含氮含盐废水处理系统，其特征在于，所述pH调控装置包括pH调控池、设置在pH调控池的在线pH检测仪以及进入pH调控池的酸管道和碱管道上设置的气动阀门;在线pH检测仪与气动阀门联锁，根据检测到的pH调控池中废水的pH值控制气动阀门的开关;
优选地，所述pH调控池包括一级pH调控池和二级pH调控池。
3.根据权利要求2所述的含氮含盐废水处理系统，其特征在于，所述pH调控装置还包括pH调控池外设置的吸水井，吸水井设置有液位计，液位计与提升泵联锁，根据液位变化控制提升泵的开启以便使吸水井的液位保持恒定。
4.根据权利要求1所述的含氮含盐废水处理系统，其特征在于，所述水质调控装置包括调节水池、碳源投加单元、温度控制单元和排泥单元;
优选地，所述调节水池包括第一调节水池和第二调节水池。
5.根据权利要求4所述的含氮含盐废水处理系统，其特征在于，所述碳源投加单元包括总氮检测计和流量计以及碳源投加泵，根据总氮检测计和流量计检测的数据控制碳源投加泵。
6.根据权利要求4所述的含氮含盐废水处理系统，其特征在于，所述温度控制单元包括设置在调节水池的在线温度计以及调节水池的进水阀门、出水阀门、蒸汽阀门和压缩空气阀门;当在线温度计检测到调节水池中废水温度低于预设温度范围时，控制关闭调节水池的进水阀门和出水阀门，开启蒸汽阀门和压缩空气阀门，通过压缩空气对调节水池进行搅拌，利用蒸汽对废水进行加热;当在线温度计检测到调节水池中废水温度高于预设温度范围时，关闭蒸汽阀门和压缩空气阀门，通过时间设定使调节水池中的废水静置沉淀。
7.根据权利要求4所述的含氮含盐废水处理系统，其特征在于，排泥单元包括排泥泵，通过时间联锁设定排泥泵开启。
8.根据权利要求1所述的含氮含盐废水处理系统，其特征在于，所述污泥与合格水排放装置包括污泥控制排放单元和合格水控制排放单元。
9.根据权利要求8所述的含氮含盐废水处理系统，其特征在于，所述污泥控制排放单元包括沉淀池、污泥回流管道、污泥排放管道、设置在污泥回流管道上的污泥浓度计和流量计、设置在污泥排放管道上的污泥浓度计和流量计，所述污泥控制排放单元通过如下公式计算污泥泥龄和排泥量，控制污泥回流和排放：
θc=F/μ0，QS=(SVT-θcQSE)/QCSR
其中，θc：泥龄，F：安全系数一般取2.3，μ0=0.47×1.103∧(T-15)，QS：每天排出剩余污泥体积，S：脱硝装置3中污泥浓度，VT：脱硝装置3与好氧处理装置4总体积，SR：剩余污泥浓度，Q：进水水量，SE：第一沉淀池5-1和第二沉淀池5-2排水悬浮物浓度之平均值，QC：排水水量，T：设计进水水温。
10.根据权利要求8所述的含氮含盐废水处理系统，其特征在于，所述合格水控制排放单元包括总氮检测计、处理水外排阀门、处理水回流阀门，根据总氮数据确定开启处理水外排阀门或处理水回流阀门。
说明书
含氮废水处理全自动智能控制系统
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术领域，具体涉及一种含氮废水处理全自动智能控制系统。
背景技术
不锈钢冷轧生产线在酸洗过程中需要大量使用硝酸、硫酸、氢氟酸等，酸洗后产生的废水经过氢氧化钙中和处理后，水中残留有大量硝酸根离子、铵根离子、硫酸根离子、氟离子、钙离子和部分有机物，这些离子对环境造成极大的污染，尤其总氮含量高会造成水体的富营养化，对水生生物造成极大破坏。为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》，国家环境保护部颁发了GB13456-2012《钢铁工业水污染物排放标准》，要求废水处理后水质中总氮浓度小于15mg/l。
在轧制不锈钢过程中，轧制不同品种的不锈钢使用的酸的种类和浓度不同，排放的废水中硝酸根离子、铵根离子、硫酸根离子、氟离子等的浓度也随时发生变化，不锈钢酸洗废水中总氮含量的变化幅度达到300-1200mg/l，属于超高浓度，并且盐分含量在5000-10000mg/l，同样属于高浓度含盐废水，这种废水在脱氮处理过程中对水质指标的控制要求非常高，要求对水中pH、DO、污泥浓度、碳源的补充量等进行精准控制，对废水的处理工艺及控制提出了苛刻的要求。
申请号为201910831514.4的发明专利申请公开了一种超高浓度含氮、含盐废水脱氮除盐处理工艺。该工艺主要是使废水依次经过pH调整池、脱氮废水调节池、脱氮单元、脱销单元、脱硬反应单元、多介质过滤器UF+RO进行脱盐处理，从而可使部分废水直接回用于工业生产。但是，该专利申请存在各废水处理单元控制精度不够，造成操作人员频繁参与调控，并且产水水质不稳定，TN、COD超标的现象经常出现。该专利申请在精确控制方面存在以下缺点：
在pH一级、二级调控单元，由于pH仪表选型没有针对高盐份、高硫酸根、高氟离子的废水特性，在建立pH调控数学模型时，pH检测数据仅与酸碱阀门联锁，而没有将pH调节池容积参与数模的计算，造成调节后出水pH值滞后，pH调节精度只能控制在±0.5范围内。
在水质调控方面，该专利不能实现水体温度的自动调节，不能实现悬浮物的自动排放，当人工检测温度低于生化处理对温度的要求时，需要人工操作开启蒸汽阀门对水体进行加热，人工检测水温达到生化要求时，再将蒸汽阀门关闭，并且在蒸汽加热的过程中，会对水池中悬浮物起到搅拌作用，造成悬浮物在整体处理系统中无法控制，对微生物活性污泥造成包裹效应，降低生化处理效率，进而造成产水总氮TN、COD超标。
在碳源投加量的控制方面，该专利仅对碳源浓度、投加比、处理水量、进水总氮浓度等基本参数进行了数学模型的建立，但回流污泥中总氮如果不予计算，则碳源的投加量就不能满足生化系统脱去总氮对碳源量的要求，长时间对回流污泥中总氮的忽略，在废水处理系统中产生累积效应，造成产水TN的超标。
由于该专利在剩余污泥处置方面缺少调控手段，只依靠人工经验排放剩余污泥，导致污泥活性降低和污泥膨胀，最终造成产水TN、COD超标。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的含氮废水处理全自动智能控制系统。
本发明通过以下技术方案实现以上目的：
一种含氮含盐废水处理系统，依次包括：pH调控装置、水质调控装置、脱硝装置、好氧处理装置、污泥与合格水排放装置;pH调控装置通过控制酸和碱的投加将废水的pH值调节至预设pH范围;水质调控装置将废水温度控制在预设温度范围并控制向废水中投加的碳源量，以便将进入脱硝装置的废水悬浮物控制在指标范围内;污泥与合格水排放装置控制污泥的回流和排放，并实时检测处理后水的总氮以控制处理后水的排放。
可选地，所述pH调控装置包括pH调控池、设置在pH调控池的在线pH检测仪以及进入pH调控池的酸管道和碱管道上设置的气动阀门;在线pH检测仪与气动阀门联锁，根据检测到的pH调控池中废水的pH值控制气动阀门的开关;优选地，所述pH调控池包括一级pH调控池和二级pH调控池。
可选地，所述pH调控装置还包括pH调控池外设置的吸水井，吸水井设置有液位计，液位计与提升泵联锁，根据液位变化控制提升泵的开启以便使吸水井的液位保持恒定。
可选地，所述水质调控装置包括调节水池、碳源投加单元、温度控制单元和排泥单元;优选地，所述调节水池包括第一调节水池和第二调节水池。
可选地，所述碳源投加单元包括总氮检测计和流量计以及碳源投加泵，根据总氮检测计和流量计检测的数据控制碳源投加泵。
可选地，所述温度控制单元包括设置在调节水池的在线温度计以及调节水池的进水阀门、出水阀门、蒸汽阀门和压缩空气阀门;当在线温度计检测到调节水池中废水温度低于预设温度范围时，控制关闭调节水池的进水阀门和出水阀门，开启蒸汽阀门和压缩空气阀门，通过压缩空气对调节水池进行搅拌，利用蒸汽对废水进行加热;当在线温度计检测到调节水池中废水温度高于预设温度范围时，关闭蒸汽阀门和压缩空气阀门，通过时间设定使调节水池中的废水静置沉淀。
可选地，排泥单元包括排泥泵，通过时间联锁设定排泥泵开启。
可选地，所述污泥与合格水排放装置包括污泥控制排放单元和合格水控制排放单元。
可选地，所述污泥控制排放单元包括沉淀池、污泥回流管道、污泥排放管道、设置在污泥回流管道上的污泥浓度计和流量计、设置在污泥排放管道上的污泥浓度计和流量计，所述污泥控制排放单元通过如下公式计算污泥泥龄和排泥量，控制污泥回流和排放：
θc=F/μ0，QS=(SVT-θcQSE)/QCSR
其中，θc：泥龄，F：安全系数一般取2.3，μ0=0.47×1.103∧(T-15)，QS：每天排出剩余污泥体积，S：脱硝装置3中污泥浓度，VT：脱硝装置3与好氧处理装置4总体积，SR：剩余污泥浓度，Q：进水水量，SE：第一沉淀池5-1和第二沉淀池5-2排水悬浮物浓度之平均值，QC：排水水量，T：设计进水水温。
可选地，所述合格水控制排放单元包括总氮检测计、处理水外排阀门、处理水回流阀门，根据总氮数据确定开启处理水外排阀门或处理水回流阀门。
相比于现有技术，本发明的含氮废水处理全自动智能控制系统至少具有如下有益效果：
本发明的含氮废水处理全自动智能控制系统通过各种仪表的检测和信号传输，控制各类机械设备，实现对废水处理系统的智能化调节，对水处理系统各单元水质的精准控制和调节。
本发明针对酸性废水水量波动大，水质中含有超高浓度总氮，高浓度盐份的特点，结合PLC构成闭环控制系统，实现酸性废水脱硝处理PH值和温度的自动调节，碳源补充的智能调节，活性污泥的智能排放等，满足工艺水质总氮≤15mg/l的要求。（发明人师培俭;张泽林;冀永旺;宁毅;柳江;张杰;王瑞红）
