公布日：2024.04.05
申请日：2024.02.20
分类号：C02F3/02(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I
摘要
本发明公开了一种采用新控制逻辑及布局的生活污水处理设备及工艺，属于环保技术领域。其包括：进水聚集反应区、一次分离回流区、二次分离去磷区和设备中控区。本发明解决了现有传统处理工艺运行成本高、处理效果欠佳的问题，通过采用创新反应控制逻辑及结构布局在聚集反应区内同步实现硝化反硝化，较大程度提高了反应效率；且该工艺在聚集反应区采用泥膜聚集工艺，既有固定微生物挂膜床又同步具备流化稳定活性污泥，同时利用高频曝气→低频曝气→推流搅拌→气提回流→静置等几个反应阶段进行污水脱氮处理，并且可以通过智能模块自动调节运行参数，高效、节能的保证出水稳定达标。
权利要求书
1.一种采用新控制逻辑及布局的生活污水处理设备，包括：进水聚集反应区(1)、一次分离回流区(2)、二次分离去磷区(3)和设备中控区(4)，其特征在于：所述进水聚集反应区(1)、一次分离回流区(2)、二次分离去磷区(3)和设备中控区(4)组成处理系统整体布局，进水聚集反应区(1)为活性污泥及组合挂膜填料聚集区(8)，进水聚集反应区(1)的底部设置有曝气组件(5)、排空组件(6)和水下推流组件(7)，一次分离回流区(2)的上部设置有用于填料的斜管，二次分离去磷区(3)的上部设置有用于填料的斜管及药剂投加管。
2.根据权利要求1所述的一种采用新控制逻辑及布局的生活污水处理设备，其特征在于：所述进水聚集反应区(1)的内部设置有导流板(10)、曝气电磁阀(15)和气提电磁阀(16)。
3.根据权利要求2所述的一种采用新控制逻辑及布局的生活污水处理设备，其特征在于：所述进水聚集反应区(1)的反应逻辑顺序为高频曝气→低频曝气→推流搅拌→气提回流→静置等待→高频曝气，且组合挂膜填料聚集区(8)的容积≮进水聚集反应区(1)总容积30％。
4.根据权利要求3所述的一种采用新控制逻辑及布局的生活污水处理设备，其特征在于：所述一次分离回流区(2)和二次分离去磷区(3)的内部分别设置有中间连接管(11)、中心分配导流桶(12)和溢流堰(13)。
5.根据权利要求4所述的一种采用新控制逻辑及布局的生活污水处理设备，其特征在于：所述设备中控区(4)的内部设置有PLC中控操作柜(9)、风机(14)、自动加药系统(17)、紫外消毒设备(18)、吸顶照明灯(19)和轴流排风扇(20)，其中，PLC中控操作柜(9)分别与曝气组件(5)、排空组件(6)、水下推流组件(7)与自动加药系统(17)进行电性连接。
6.根据权利要求5所述的一种采用新控制逻辑及布局的生活污水处理设备，其特征在于：所述PLC中控操作柜(9)通过PLC模块与外界的智能模块相连接，且智能模块与人工智能模块深度学习模型相连接，用于对进水聚集反应区(1)的进水水质、DO浓度、MLSS浓度以及出水水质数据进行在线监控和数据采集。
7.根据权利要求6所述的一种采用新控制逻辑及布局的生活污水处理设备，其特征在于：所述自动加药系统(17)包括两套加药系统，其一为去磷加药系统，其二为备用碳源投加系统。
8.一种如权利要求7所述的采用新控制逻辑及布局的生活污水处理设备的处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：S1：高频曝气阶段：将风机(14)、曝气电磁阀(15)打开，通过PLC中控操作柜(9)控制曝气时间和频率以及控制溶解氧浓度在2-2.5mg/L；S2：低频曝气阶段：将风机(14)、曝气电磁阀(15)、水下推流组件(7)打开，通过PLC中控操作柜(9)控制曝气时间和频率，以及控制溶解氧在1-1.5mg/L，S3：推流搅拌阶段：将曝气系统风机(14)关闭，水下推流组件(7)继续开启，通过PLC中控操作柜(9)控制水下推流组件(7)运行时间；S4：气提回流阶段：将水下推流组件(7)关闭，风机(14)、气提电磁阀(16)打开，通过PLC中控操作柜(9)控制气提电磁阀(16)运行时间；S5：静置阶段：将所有电控设备关闭，通过PLC中控操作柜(9)控制静置阶段运行时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用新控制逻辑及布局的生活污水处理设备及工艺，通过采用创新反应控制逻辑及结构布局在聚集反应区内同步实现硝化反硝化，较大程度提高了反应效率；且该工艺在聚集反应区采用泥膜聚集工艺，既有固定微生物挂膜床又同步具备流化稳定活性污泥，同时利用高频曝气→低频曝气→推流搅拌→气提回流→静置等几个反应阶段进行污水脱氮处理，并且可以通过智能模块自动调节运行参数，高效、节能的保证出水稳定达标，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种采用新控制逻辑及布局的生活污水处理设备，包括：进水聚集反应区、一次分离回流区、二次分离去磷区和设备中控区，所述进水聚集反应区、一次分离回流区、二次分离去磷区和设备中控区组成处理系统整体布局，进水聚集反应区为活性污泥及组合挂膜填料聚集区，进水聚集反应区的底部设置有曝气组件、排空组件和水下推流组件，一次分离回流区的上部设置有用于填料的斜管，二次分离去磷区的上部设置有用于填料的斜管及药剂投加管。
进一步的，所述进水聚集反应区的内部设置有导流板、曝气电磁阀和气提电磁阀。
进一步的，所述进水聚集反应区的反应逻辑顺序为高频曝气→低频曝气→推流搅拌→气提回流→静置等待→高频曝气，且组合挂膜填料聚集区的容积≮进水聚集反应区总容积30％。
进一步的，所述一次分离回流区和二次分离去磷区的内部分别设置有中间连接管、中心分配导流桶和溢流堰。
进一步的，所述设备中控区的内部设置有PLC中控操作柜、风机、自动加药系统、紫外消毒设备、吸顶照明灯和轴流排风扇，其中，PLC中控操作柜分别与曝气组件、排空组件、水下推流组件与自动加药系统进行电性连接。
进一步的，所述PLC中控操作柜通过PLC模块与外界的智能模块相连接，且智能模块与人工智能模块深度学习模型相连接，用于对进水聚集反应区的进水水质、DO浓度、MLSS浓度以及出水水质数据进行在线监控和数据采集。
进一步的，所述自动加药系统包括两套加药系统，其一为去磷加药系统，其二为备用碳源投加系统。
一种采用新控制逻辑及布局的生活污水处理设备的处理工艺，包括以下步骤：
S1：高频曝气阶段：将风机、曝气电磁阀打开，通过PLC中控操作柜控制曝气时间和频率以及控制溶解氧浓度在2-2.5mg/L，以保证反应器处于好氧状态；在好氧曝气的环境中，活性污泥、挂膜填料与水呈完全混合状态，有机物被好氧微生物生化降解、有机氮被氨化、继而被硝化/亚硝化；
S2：低频曝气阶段：将风机、曝气电磁阀、水下推流组件打开，通过PLC中控操作柜控制曝气时间和频率，以及控制溶解氧在1-1.5mg/L，以保证反应器处于兼氧状态；在兼氧状态下，一方面，兼养微生物继续降解有机物、有机氮；另一方面，反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将好氧微生物产生的NO3-N和NO2-N还原为N2释放到空气中；
S3：推流搅拌阶段：将曝气系统风机关闭，水下推流组件继续开启，通过PLC中控操作柜控制水下推流组件运行时间；在经过S2中兼氧状态下的运行，此时反应器已处于厌氧状态；在厌氧条件下，处于优势的反硝化菌进行厌氧呼吸，以有机物为电子供体，亚硝态氮、硝态氮为电子受体，氮被还原为N2释放到空气中；若污水的有机物含量较低，则启动自动加药系统同步投加碳源来促进反硝化的进行；
S4：气提回流阶段：将水下推流组件关闭，风机、气提电磁阀打开，通过PLC中控操作柜控制气提电磁阀运行时间；此阶段，一次分离回流区底部的污泥和污水通过气提管道回流至进水聚集反应区内，回流的污水和污泥中的硝酸盐、亚硝酸盐继续被反硝化菌利用水中有机物作为碳源还原成N2；
S5：静置阶段：将所有电控设备关闭，通过PLC中控操作柜控制静置阶段运行时间；在此阶段，进水聚集反应区的泥水混合液进行初步沉淀，上清液流入一次分离回流区进行沉泥水分离；同时，此阶段根据污泥浓度或污泥龄进行各区域的排泥。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明中进水聚集反应区生化运行采用新型控制逻辑及布局，省去传统生活污水处理系统中的厌氧、缺氧、好氧等独立空间的划分、减少了回流泵及管阀的投入，在一个聚集反应区内进行多个处理阶段，不仅可确保每一滴水完整经历多个处理阶段，提高了一体化处理设备的高负荷抗冲击能力；还可通过PLC控制系统及智能模块根据水质变化灵活调整阶段及时间、实现污水中有机物的高效去除、明显提高污水处理效率。
2.本发明中PLC控制系统可关联智能控制模块，对聚集反应区进水水质、DO浓度、MLSS浓度以及出水水质的在线监控和数据采集，对工艺运行参数进行收集及控制；同时，智能控制模块亦可设定人工智能模块深度学习模型，通过大量数据采集及进出水数据对比来智能调节运行参数，可真正意义实现设备智能化。
3.本发明中泥水分离采用两段式串联，一阶段进行污泥自然浅池沉降、气提回流，二阶段使用药剂浅池沉降、其去磷效果较好，通过二段泥水分离工艺实现一体化设备因高度受限而沉降效果差、泥水分离不理想的问题。
4.本发明中根据部分污水实际C/N比失调而导致TN处理效率低下的问题，增加了碳源投加系统，并在PLC逻辑控制下碳源投加与反硝化反应联动，既降低了碳源和氧气的消耗又能确保TN的去除；同时，药剂配制用水采用本设备经处理消毒后的排放尾水，既解决了部分地区给水不宜的问题又能同时就地消纳处理后排放尾水，提高了水资源循环利用率。
（发明人：陈俊;王刚全;任甲泽;鲁勇;张杰阳;徐卫娟;陈哲）
