CN103224310B - Sbbr模块化污水处理设备及其智能控制系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理、回用技术领域，具体公开了一种SBBR模块化污水处理设备及其智能控制系统、方法，该方法包括：步骤a，进水阶段：通过检测厌氧池高于进水管的任意水位与进水管下沿的水位差，以求得曝气比例系数K₁；步骤b，当K₁＞0.5，进入曝气阶段，该曝气阶段分为6个小节；步骤c，初沉阶段；步骤d，污泥返回阶段；步骤e，二沉阶段：好氧生化池内泥水分离，污泥沉降形成泥水分离界面；步骤f，排水阶段；步骤g，静置阶段：静置时间t₇≤1小时，静待下一个新的运行周期。本发明采用模块化设计，只需一台风机，通过独创的气动装置，较好的解决了现有的工程和结构难题，既可满足生化工艺要求，又能在最节能、最经济的状态下，降低污水处理成本。

Description

SBBR模块化污水处理设备及其智能控制系统、方法

技术领域

本发明涉及污水处理、回用技术领域，尤其涉及一种序批式生物膜反应器(SBBR：Sequencing Biofilm Batch Reactor)模块化污水处理设备，以及SBBR模块化污水处理的控制系统与方法。

背景技术

序列间歇式活性污泥法(SBR：Sequencing Batch Reactor Activated SludgeProcess)是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。SBR序批式活性污泥法污水处理工艺和设备是目前小城镇和远离城市污水管网的厂矿、居民区、旅游景点、学校、医院等分散式污水站所广泛使用的污水处理工艺和设备。然而该工艺和设备存在以下问题：

1、由于好氧生化池和沉淀池同体，不设回流机构，因此目前大量使用的SBR工艺设备的脱氮除磷效果不好；在同一生化系统中，同池的除磷菌和反硝化菌存在竞争和相互抑制关系，故处理水的总磷指标难以达到理想状态。

2、现有的SBR设备通常采用一体化设置，针对村镇分散式污水站等使用场合，往往采用钢或玻璃钢结构机体及混凝土构筑物，由于存在村镇道路运输难，土建施工周期长，管理难度大成本高，施工安全隐患多等问题的制约，造成采用SBR工艺设备的污水站基建投资较大，建设周期较长，从而使一体化SBR设备缺乏竞争优势。

3、小城镇和其它小规模污水处理设施一般缺乏环保专业人员的运营管理，因此普遍存在系统运行故障多、维护难、效率低，消耗大、运营成本高，难以达标排放等问题，对SBR活性污泥法系统有的甚至还会造成污泥膨胀而无法运行。

4、目前所使用的SBR工艺设备，其序批式工作周期的设置是固定的，无论每周期处理污水水量的多少，系统规定的曝气量和曝气时间是不变的。因此，对变化的水量，曝气量和水力停留时间是不变的，污水处理成本是刚性的，不能做到节能降耗。

发明内容

本发明的一目的在于，提出一种SBBR模块化污水处理设备，其采用模块化设计，较好的解决了现有的工程和结构难题，满足了污水站中小型SBBR设备的产品化、模块化、规格化、标准化的技术要求；

本发明的另一目的在于，提出一种SBBR模块化污水处理的智能控制系统，其只需一台风机，通过独创的气动装置，克服了传统设备需要数台电动机械联动配合操作的弊端；

本发明的又一目的在于，提出一种SBBR模块化污水处理的智能控制方法，其提高了总脱氮水平，具有更好的除磷效果，既可满足生化工艺要求，又能在最节能、最经济的状态下，降低污水处理成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种SBBR模块化污水处理设备，其包括：数个模块化组合箱体，该数个模块化组合箱体分别构成调节池、厌氧池及好氧生化池，该调节池、厌氧池及好氧生化池均采用数块模板组合拼接而成，每个面的模板之间焊接连接。

其中，所述模板采用钢混模板，该模板设有型钢外框，该型钢外框与两层钢筋焊接构成一整体性龙骨；在箱体两两相对的四个侧面之间设有槽钢制成的数道网格式拉梁，每一模板及模板焊接处均设有防腐涂层。

本发明中，所述的调节池、厌氧池及好氧生化池之间通过管道连通设置，该调节池前端还设有一格栅井，该格栅井与调节池之间通过一进水管连通设置，该厌氧池内安装有进水泵及排泥泵；所述好氧生化池内包括有好氧区、缺氧区、厌氧区、球状填料层及活性污泥层；该好氧生化池内设有支撑件、导流筒、设于导流筒内的曝气薄膜管、正对于导流筒上方设置的散水锥、设于好氧生化池底部的曝气管，以及延伸出好氧生化池与外界连通设置的气管，该气管分别与曝气薄膜管及曝气管连通设置。

再者，所述好氧生化池内还安装有曝气泵、反硝化泵、污泥返回泵及排水泵，该进水泵、排泥泵、曝气泵、反硝化泵、污泥返回泵及排水泵均采用气泵；该好氧生化池末端还连接有膜组件及紫外光消毒模块，该膜组件前端还连接设有一升压水泵。

进一步地，本发明还提供了一种SBBR模块化污水处理的智能控制系统，其包括：与模块化组合箱体拼接构成的调节池、厌氧池及好氧生化池内的数个气泵控制连接的气动装置，该气动装置内包括有PLC、与PLC电性连接的二次回路控制模块和分别与二次回路控制模块电性连接的数个电磁阀，该数个电磁阀一端与数个气泵对应连接，数个电磁阀另一端均与一检测传感器相连接，该检测传感器与PLC电性连接，数个电磁阀与检测传感器之间还通过管道与一风机相连接。

其中，所述PLC电性连接有电源、显示屏及控制面板，该PLC还与一物联网通讯模块通信连接；所述二次回路控制模块与数个电磁阀之间通过一中间继电器模块电性连接，该中间继电器模块与PLC电性连接。

再者，所述与风机相连接的管道上设有一阀门，该风机另一端还电性连接有风机电机，该风机电机一端接地，风机电机另一端依次电性连接有一执行电控模块及强电控制模块，该执行电控模块及强电控制模块一端均分别与PLC电性连接，该强电控制模块另一端还与一380V交流电源电性连接。

更进一步地，本发明还提供了一种SBBR模块化污水处理的智能控制方法，其包括如下步骤：

步骤a，进水阶段：厌氧池污水进入好氧生化池，实际进水时间t₁＇≤30分钟，通过检测厌氧池高于进水管的任意水位与进水管下沿的水位差，以求得曝气比例系数K₁，K₁取值范围为0≤K₁≤1；

步骤b，当K₁＞0.5，进入曝气阶段，该曝气阶段分为6个小节，每一小节曝气时间t₂＇＝15分钟×K₁，停机0-0.35小时，循环搅拌0-0.4小时；

步骤c，初沉阶段：所有气泵停止工作，使污泥在好氧生化池达到一定的沉降比例；

步骤d，污泥返回阶段：气动装置控制污泥返回泵运行时间t₄＝t₁×20％×K₁，K₁取值0.5≤K₁≤1，使得污泥返回量的变化与好氧生化池污水处理量的变化同步；

步骤e，二沉阶段：沉淀时间t₅≤2小时，在此阶段，好氧生化池内泥水分离，污泥沉降形成泥水分离界面；

步骤f，排水阶段：气动装置控制排水泵工作时间t₆＇≤0.5小时，当t₆＇＝t₁＇时，排水泵停止工作；

步骤g，静置阶段：静置时间t₇≤1小时，此阶段好氧生化池内的微生物处于饥饿状态，活性增强，静待下一个新的运行周期。

具体的，本发明可以采用压力传感器作为检测传感器，通过检测进水泵、排水泵的气压变化以求得曝气比例系数K₁：

在所述步骤a中，把上个周期已测得的进水管下沿水位的进水泵气压值Pq作为本周期的计算常量，进水泵启动后测开始水位的进水泵气压值Pt，则△Pn＝Pt-Pq，n＝1,2,3；通过△P1求得第1次好氧生化池进水量Q₁，每周期额定进水量Qe＝15×C₁，C₁为15m³污水的气压转换系数，△P单位为m.H₂O；曝气比例系数K₁通过K₁＝Qn/Qe求得；当液位低于进水管管口下沿时，进水停止，进水泵仍在空转，停止信号为Pt的变化率d(Pt)为0，将d(Pt)＝0时的Pt值储存保留，作下一周期的Pq值；

当K₁＜0.5时，进入停机待水阶段，此阶段时长为3小时；待机届满，再次进水，并求△P₂＝Pt-Pq，求二次进水的总进水量Q₂，Q₂＝f(△P₁，△P₂)；求K₂，K₂＝Q₂/Qe，当K₂＞0.5时，进入曝气阶段，当K₂＜0.5时，再次进入停机待水阶段；直到待机-进水循环了3次后，自动运行转入曝气阶段；

在所述步骤b中，当0.5＜K_n＜1时，t₂＇＝15分钟×K_n；

在所述步骤d中，污泥返回泵运行时间t₄＝t₁×20％×K_n，污泥返回量Qs＝15×K_n×20％；

在步骤f中，每五分钟检测一次排水泵出气压力Pm，当△Pm＝0时，排水泵停止工作；当△Pm＝0时，测取此次排水泵运行压力值Pm′，用排水之初测得的排水泵运行压力Pm_o，按排水量Q_o＝(Pm_o-Pm′)×C₂的公式求得Q_o，其中的C₂为好氧生化池尺寸常数；

在步骤g中，当t₇＝1小时静置届满时，即转入下一个新的处理SBBR周期，重复操作步骤a到步骤g。

或者，本发明还可以采用超声波测距传感器作为检测传感器，通过检测厌氧池进水开始时与进水结束时的液位差以求得曝气比例系数K₁：

在所述步骤a中，把上个周期已测得的进水管下沿水位水位值Sq作为本周期的计算常量，进水泵启动后测开始水位的液位值St，则△Sn＝St-Sq，n＝1,2,3；通过△S₁求得第1次好氧生化池进水量Q₁，每周期额定进水量Qe＝15×C₁，C₁为15m³污水的气压转换系数；曝气比例系数K₁通过K₁＝Qn/Qe求得；当液位低于进水管管口下沿时，进水停止，进水泵仍在空转，停止信号为St＝Sq，将St的变化率d(St)→0时的St值储存保留，作下一周期的Sq值；

当K₁＜0.5时，进入停机待水阶段，此阶段时长为3小时；待机届满，再次测量进水液位，并求△S2＝St-Sq，求可二次进水的总进水量Q₂，Q₂＝f(△S₂)；求K₂，K₂＝Q₂/Qe，当K₂＞0.5时，开始向好氧生化池进水，进水结束后进入曝气阶段，当K₂＜0.5时，再次进入停机待水阶段；直到待机-测可进水量循环了3次后，自动启动进水泵进水过程并完成进水后自动进入曝气阶段；

在所述步骤b中，当0.5＜K_n＜1时，t₂＇＝15分钟×K_n；

在所述步骤d中，污泥返回泵运行时间t₄＝t₁×20％×K_n，污泥返回量Qs＝15×K_n×20％；

在步骤f中，排水量Q_o＝(Qn-Qs)×C₂，其中的C₂为好氧生化池尺寸常数；

在步骤g中，当t₇＝1小时静置届满时，即转入下一个新的处理SBBR周期，重复操作步骤a到步骤g。

本发明SBBR模块化污水处理设备及其智能控制系统、方法，其采用钢混模板组合、拼连搭建，模板按规格化设计，在工厂实行标准化生产，在污水站的施工现场安装，很好的解决了上述提到的所有工程和结构难题，满足了污水站中小型SBBR设备的产品化、模块化、规格化、标准化的技术要求；同时，其只设计安装了一台风机，通过独创的气动装置，使本工艺系统内的进水、曝气、反硝化搅拌、污泥返回、排水、排污泥等机械动作全部按工艺流程实行序批式气动操作，从而克服了传统设备需要数台电动机械联动配合操作的弊端，具有较好的可靠性、可维护性、安全性和经济性；再者，其采用智能化运行控制，在污水好氧生化处理工艺中，对溶解氧的控制是系统运行经济性的技术关键，通过研制溶解氧控制的专用软件和独创的自动检测方法，精确测定处理水量，精确无级调控曝气量，使系统的溶解氧控制既可满足生化工艺要求，又能在最节能、最经济的状态，从而降低污水处理成本；此外，其还具有较好的除磷效果，还可以实现无人值守，远程智能化控制及专业化管理等目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中SBBR模块化污水处理设备一种具体实施例的结构示意图；

图2为沿图1中A-A方向的剖视图；

图3为图1中每一模块化组合箱体的结构示意图；

图4为图3中每一模块化组合箱体的侧面结构示意图；

图5为本发明中好氧生化池一种具体实施例的结构示意图；

图6为本发明的SBBR模块化污水处理设备一种具体实施例的工作原理示意图；

图7为本发明的SBBR模块化污水处理设备一种具体实施例的工作流程框图；

图8为本发明中气动装置一种具体实施例的原理示意图；

图9为本发明中SBBR模块化污水处理的智能控制系统一种具体实施例的原理示意图；

图10为本发明SBBR模块化污水处理的智能控制方法一种具体实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示，本发明提供一种SBBR模块化污水处理设备，其包括：数个模块化组合箱体10，该数个模块化组合箱体10分别构成调节池20、厌氧池30(又称生物选择区)及好氧生化池40，该调节池20、厌氧池30及好氧生化池40均采用数块模板12组合拼接而成，每个面的模板12之间焊接连接，焊缝连续无虚焊。本发明的SBBR模块化污水处理设备采用模块化组合箱体10拼连搭建，模板按规格化设计，在工厂实行标准化生产，在污水站的施工现场安装，这种独特的模块化模板技术，较好的解决了现有的所有工程和结构难题，满足了污水站中小型SBBR设备的产品化、模块化、规格化、标准化的技术要求。

由于小城镇道路运输难题，同类型钢制和玻璃钢一体化污水处理设备很难适应广大落后农村地区，加之钢制和玻璃钢材料的防腐和老化问题，更限制了应用这两类材料的设备结构在小城镇环保市场的推广。地面式和地埋式混凝土构筑物，由于受人力、施工效率、天气、安全生产等诸多因素的制约，也使对小城镇及远离城市的厂矿的小型集中式、分散式污水站的钢混构筑物结构问题的经济性、科学性、合理性的质疑凸现出来。因此，为了克服上述问题，如图3、4所示，本发明中的模板12采用钢混模板，可以很好的解决上述提到的所有工程和结构难题。为了保证模板的尺寸精度、形位公差和加工工艺性，该模板12设有型钢外框，由于混凝土的脆性，其构件的边角易破损，而使用型钢做边框，即可解决这一问题。模板12组合拼装时，为了保证连接强度，消除连接缝隙并能防止连接处漏水，用金属焊接的办法更为可行。模板12的整体强度，抗压强度，抗剪强度，抗弯和抗变形能力，可通过型钢外框与两层钢筋14焊接构成一高强度的整体性龙骨予以保证。此外，本发明在箱体10两两相对的四个侧面之间设有槽钢制成的数道网格式拉梁16以消除侧倾力矩，每一模板12及模板焊接处17均设有防腐涂层18。在本发明具体实施例中，在组装完成后，可以对所有钢构件表面和所有金属焊接处进行防腐涂装，该防腐涂层18涂装材料可以为带锈防锈漆+环氧沥青漆，防腐涂层18厚度不小于0.8mm。

如图5-7所示，本发明中的调节池20、厌氧池30及好氧生化池40之间通过管道连通设置，该调节池20前端还设有一格栅井22，该格栅井22与调节池20之间通过一进水管24连通设置，该厌氧池30内安装有进水泵32及排泥泵34；所述好氧生化池40内包括有好氧区(图中以H表示)、缺氧区(图中以Q表示)、厌氧区(图中以Y表示)、球状填料层41及活性污泥层42。该好氧生化池40内设有支撑件、导流筒43、设于导流筒43内的曝气薄膜管44、正对于导流筒43上方设置的散水锥45、设于好氧生化池40底部的曝气管46，以及延伸出好氧生化池40与外界连通设置的气管47，该气管47分别与曝气薄膜管44及曝气管46连通设置。再者，所述好氧生化池40内还安装有曝气泵401、反硝化泵402、污泥返回泵403及排水泵404，该进水泵32、排泥泵34、曝气泵401、反硝化泵402、污泥返回泵403及排水泵404均采用气泵；该好氧生化池40末端还连接有膜组件50及紫外光消毒模块60，该膜组件50前端还连接设有一升压水泵52。调节池20收集污水管网进水，通过格栅井22进行格栅过滤、水解酸化、均质均量，提高进水的可生化性，污水在此经过3小时以上的停留后，利用重力流作用，进入厌氧池30。当空气进入曝气薄膜管44，通过曝气薄膜管44的微孔曝气作用，在导流筒43内产生大量微小气泡。导流筒43内的密集微气泡使得筒内水体密度低于筒外水体，从而引起筒外底部水流因密度差从筒底涌进导流筒43将筒内含气水体从导流筒上部挤出，形成筒内、外一定范围水体的上下水力循环。好氧生化池40内污水的上下循环使得混合液与反硝化菌充分、均匀接触，促进和深化污水的反硝化反应。在本发明中，污水经过好氧生化池40处理后，还依次通过膜组件50进行过滤，并通过紫外光消毒模块60进行消毒后，达到一定的标准回用于小区的绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗、家庭坐便器冲洗等，从而达到节约用水的目的。

本发明的SBBR模块化污水处理设备，其可适应处理水量为40～N×60吨/日规模的中小型污水站。由于其采用模块化、一体化设计理念，对于污水量在100～3000吨/日的污水处理工程，可采取模块化组合方式，实现N台设备并联运行的解决方案。

进一步地，如图8、9所示，本发明还提供了一种SBBR模块化污水处理的智能控制系统，其包括：与模块化组合箱体10拼接构成的调节池20、厌氧池30及好氧生化池40内的数个气泵控制连接的气动装置，该气动装置内包括有可编程逻辑控制器(PLC：Programmable Logic Controller)71、与PLC71电性连接的二次回路控制模块72和分别与二次回路控制模块72电性连接的数个电磁阀73，该数个电磁阀73一端与数个气泵对应连接，数个电磁阀73另一端均与一检测传感器74相连接，该检测传感器74与PLC71电性连接，数个电磁阀73与检测传感器74之间还通过管道与一风机80相连接。传统的好氧生化污水处理设备往往需要数台电动机械泵和用电传感仪表元件才能实现工作原理和功效，这就使设备故障点增多，可靠性、可维护性、安全性降低，并使设备成本提高。而本发明只设计安装了一台风机80，通过独创的气动装置，使本系统内的进水、曝气、反硝化搅拌、污泥返回、排水、排污泥等机械动作全部按工艺流程实行序批式气动操作，从而克服了传统设备需要数台电动机械联动配合操作的弊端，系统内的设备具有较好的可靠性、可维护性、安全性和经济性。

在本发明具体实施例中，所述气泵包括进水泵32、排泥泵34、曝气泵401、反硝化泵402、污泥返回泵403及排水泵404，该每一气泵均对应连接有一电磁阀73，系统通过对该进水泵32、排泥泵34、曝气泵401、反硝化泵402、污泥返回泵403、排水泵404及数个电磁阀73的智能化运行控制，精确测定处理水量，精确无级调控曝气量，使系统的溶解氧控制既可满足生化工艺要求，又能在最节能、最经济的状态，从而降低污水处理成本。

在本发明中，所述PLC71电性连接有电源75、显示屏76及控制面板77。该显示屏76用于进行数据显示和状态故障显示。二次回路控制模块72与数个电磁阀73之间通过一中间继电器模块78电性连接，该中间继电器模块78与PLC71电性连接。再者，所述与风机80相连接的管道上设有一阀门82，该阀门82可以采用电磁阀，其一端与与中间继电器模块78电性连接。该风机80另一端还电性连接有风机电机84，该风机电机84一端接地，风机电机84另一端依次电性连接有一执行电控模块86及强电控制模块88，该执行电控模块86及强电控制模块88一端均分别与PLC71电性连接，该强电控制模块88另一端还与一380V交流电源电性连接。其中，所述二次回路控制模块72用于对一次设备进行监视、测量、控制和保护。中间继电器模块78用于当电气设备发生短路故障时，能自动、快速、有选择性的将故障设备从系统中切除，将事故尽可能的限制在最小的范围内；更主要的作用是其作为PLC和二次回路控制模块72的执行模块完成系统内所有电磁阀和二次回路的开关操作。同时，当电气设备出现不正常运行状态时，它能够及时发出信号通知工作人员，以便及时处理。执行电控模块86具有对强电设备的起动和开关功能，并可通过辅助触头传递设备状态信号，而强电控制模块88则具有断路、过流欠电压，以及断相保护功能。特别的，针对大部分小城镇和偏远工矿企业缺乏污水处理专业人员、污水站运营管理不能正常进行的问题，本发明还提出了基于物联网技术进行远程智能化监控运行的独特技术方法和解决方案，即通过3G无线通讯技术，将PLC71与一物联网通讯模块79通信连接，利用本企业开发的物联网平台，将污水站在线运营状态参数和关键设备运行数据远程传回企业的监控电脑，由各站点专控软件和运营工程师适时在线反馈和调控该SBBR模块化污水处理的智能控制系统的关键设备的技术参数，从而实现对SBBR模块化污水处理设备的无人值守，远程智能化控制、专业化管理。

更进一步地，如图10所示，本发明还提供了一种SBBR模块化污水处理的智能控制方法，针对传统常规SBR工艺除磷效果不理想的弱点，本发明以循环式活性污泥法(CAST：Cyclic Activated Sludge System)工艺为基础，但还是采取间歇进水、限制性曝气方式。其通过在反硝化阶段增加好氧生化池40混合液的水力循环，从而达到强化搅拌混合作用，使反硝化能够在碳源不足的条件下依靠池内全部污泥的均衡充分反应，达到总脱氮水平有所提高的目的。再者，在沉淀阶段之初，同时进行污泥返回，返回量15～30％，既阻止了好氧生化池40中磷的提前释放、又把厌氧释磷放到了好氧生化池40前段的厌氧池(生物选择区)30，使除磷和生物选择在调节池30厌氧区进行，从而避免了脱氮除磷在同一好氧生化池40进行时的相互干扰和菌种的抑制性冲突，使系统除磷效果更好。本发明SBBR模块化污水处理的智能控制方法其具体包括如下步骤：

步骤a，进水阶段：厌氧池30污水进入好氧生化池40，实际进水时间t₁＇≤30分钟，通过检测厌氧池30高于进水管的任意水位与进水管下沿的水位差，以求得曝气比例系数K₁，K₁取值范围为0≤K₁≤1。调节池20收集污水管网进水，进行格栅过滤、水解酸化、均质均量，提高进水的可生化性，污水在此经过3小时以上的停留后，利用重力流作用，进入厌氧池30。在厌氧池30污水与回流至此的好氧生化池40活性污泥混合，聚磷菌利用污水的碳源进行内源性反应，一方面释磷、另一方面合成细胞内营养物质，为除磷循环准备条件；泥水混合液还在此进行生物选择活动，兼性微生物还能去除底物中一定量的有机质，汇集在此的污水混合液等待一个新的SBBR周期的开始。新的处理周期开始，第一阶段，厌氧池30污水进入好氧生化池40。利用进水泵32抽厌氧池30污水，设定进水时间t₁＝30分钟。由于污水来量不规则，可视为变量，而结构上取水口高程设计是定高，故实际抽污水时间t₁＇≤30分钟。因此，需要按一定时间间隔检测气提系统的气压，如△P＝0，表明厌氧池30液面低于取水口，则进水泵32空转，应停止进水程序，以节省能耗。

步骤b，当K₁＞0.5，进入曝气阶段，该曝气阶段分为6个小节，每一小节曝气时间t₂＇＝15分钟×K₁，停机0-0.35小时，循环搅拌0-0.4小时。进水结束后，如测得K₁＞0.5，则运行过程进入第二阶段，曝气阶段。为了精确的控制系统工艺流程中的溶解氧含量，系统曝气为可调整过程。作为本发明的一种选择性实施例，曝气阶段总时间可以为2.5-4.5小时，分为6个小节，每一小节曝气时间约为0.17-0.4小时。系统通过对曝气时间的调节，可实现对不同进水量污水的溶解氧浓度的精确控制，从而节能降耗，降低运营成本。在整个曝气阶段中，一方面好氧生化池40下方的活性污泥在好氧条件下通过好养菌和兼性菌生化降解污水中的有机物，聚磷菌吸收污水中的磷，使系统具有除磷作用，另一方面通过好氧生化池40上部的球状填料所附着的生物膜吸附和过滤污水中的底物，使有机质进一步降解。当有机物浓度梯度随曝气时间的推移逐渐降低时，好氧生化池40的硝化反应活跃起来，在曝气的每一节停顿时间，好氧生化池40处于缺氧状态，于是乎反硝化作用开始显现，污水开始脱氮过程，反硝化搅拌使污水在好氧生化池40中上下循环，充分与生物膜及反硝化菌群接触并加快传质速度，从而使反硝化脱氮作用效果更佳。

步骤c，初沉阶段：所有气泵停止工作，使污泥在好氧生化池达到一定的沉降比例。在初沉阶段，该初沉时间t₃可以在0-1小时之间。

步骤d，污泥返回阶段：气动装置控制污泥返回泵运行时间t₄＝t₁×20％×K₁，K₁取值0.5≤K₁≤1，使得污泥返回量的变化与好氧生化池污水处理量的变化同步。该污泥返回阶段中，污泥返回泵运行时间t₄可以在0-0.5小时之间，此阶段通过高磷污泥返回厌氧池30以及厌氧池30的定期向系统外排放高磷污泥的措施，系统完成除磷过程。

步骤e，二沉阶段：沉淀时间t₅≤2小时，在此阶段，好氧生化池内泥水分离，污泥沉降形成泥水分离界面。

步骤f，排水阶段：气动装置控制排水泵工作时间t₆＇≤0.5小时，当t₆＇＝t₁＇时，排水泵停止工作。在此阶段中，排水量与进水量成函数关系。

步骤g，静置阶段：静置时间t₇≤1小时，此阶段好氧生化池内的微生物处于饥饿状态，活性增强，静待下一个新的运行周期。

由于本发明的SBBR模块化污水处理的智能控制系统采用物联网远程智能化控制技术，因此上述过程都能实现远程电脑和手机控制，也可通过手机随时随地掌握系统运行动态。

作为本发明SBBR模块化污水处理的智能控制方法的一种具体实施例，可以采用压力传感器作为检测传感器74，通过检测进水泵32、排水泵404的气压变化以求得曝气比例系数K₁，经过数学模型换算成水量参数，再通过SBBR工艺数学模型的计算处理，取得对系统控制的关键参数。

(一)进水阶段的控制：此时与调节池20相连的厌氧池30高于进水管24的任意水位与进水管24下沿的水位差是要检测的关键参数。

因此，在所述步骤a中，把上个周期已测得的进水管24下沿水位的进水泵32气压值Pq作为本周期的计算常量，进水泵32启动后测开始水位的进水泵32气压值Pt，则有：△Pn＝Pt-Pq，n＝1,2,3；通过△P₁求得第1次好氧生化池40进水量Q₁，每周期额定进水量Qe＝15×C₁，C₁为15m³污水的气压转换系数，△P单位为m.H₂O；曝气比例系数K₁通过K₁＝Qn/Qe求得；由于污水进入调节池20的波动性，K₁取值范围为：0≤K₁≤1。当液位低于进水管24管口下沿时，进水停止，进水泵32仍在空转，停止信号为Pt的变化率d(Pt)为0，将d(Pt)＝0时的Pt值储存保留，作下一周期的Pq值；

当K₁＜0.5时，表明好氧生化池40进水量过少，系统进入停机待水阶段，此阶段时长为3小时。待机届满，系统再次进水，并求△P₂＝Pt-Pq，求二次进水的总进水量Q₂，Q₂＝f(△P₁，△P₂)；求K₂，K₂＝Q₂/Qe，当K₂＞0.5时，系统进入曝气阶段，当K₂＜0.5时，表明好氧生化池40进水量还是过少，系统再次进入停机待水阶段，此阶段时长仍为3小时。可见，上述待机，再次进水过程可设为“待机-进水-测△Pn和K_n-算K_n≤0.5”的子程序过程，循环待机次数为n，不能大于3，即“待机-进水”循环了3次后，系统即自动转入运行周期的第二阶段-曝气阶段，此时如n＝3时，(即第3次循环时)，K₃＜0.5，系统则自动赋值K₃＝0.5。在该进水过程中，显示屏76和物联网电脑终端(未图示)显示主要控制参数Qn、K_n、Pq、t_i(进水操作时间)等数据。

(二)曝气阶段的控制：此阶段系统通过对曝气泵401和反硝化泵402的运行时间的精确控制来实现该阶段的控制目标。关键控制参数为K_n，t2(曝气时间)。

在所述步骤b中，当0.5＜K_n＜1时，t₂＇＝15分钟×K_n。为了精确的控制系统工艺流程中的溶解氧含量，系统曝气为可调整过程。我们可以设定标准曝气过程为：当K_n＝1时，曝气分为6个小节，每一小节30分钟，(即每小节：曝气时间t₂＇＝15分钟×K₁，停机7分钟，循环搅拌8分钟)，如K_n为0.5＜K_n＜1时，则曝气时间t₂为变量，即t₂＇＝15分钟×K_n(变量)，停机7分钟，循环搅拌8分钟。系统通过对曝气时间的调节，可实现对不同进水量污水的溶解氧浓度的精确控制。在系统在曝气过程中，显示屏76和物联网电脑终端显示主要控制参数t₂(曝气时间)，K_n及累计曝气时间ta、累计反硝化时间tx等数据。

(三)初沉阶段的控制：此阶段可以设固定时间t₃＝0.5小时，该时段是使所有气泵停止工作的时间。显示屏76和物联网电脑终端显示初沉淀时间t₃。

(四)污泥返回阶段的控制：以污泥返回泵403的运行时间t₄控制污泥返回量，关键参数为t₄、K_n。

在所述步骤d中，污泥返回泵运行时间t₄＝t₁×20％×K_n，污泥返回量Qs＝15×K_n×20％。显示屏76和物联网电脑终端显示污泥返回时间t₄、污泥返回量Qs。

(五)二沉阶段的控制：此阶段可以设固定时间t₅＝1.2小时，该时段是使所有气泵停止工作的时间。显示屏76和物联网电脑终端显示二沉时间t₅。

(六)排水阶段的控制：此阶段关键参数是t₆和排水泵404运行压力Pm。排水时间为累计时间t₆小时，此阶段排水量与进水量成函数关系，排水泵工作时间即实际排水时间t₆＇＜t₁＇。

在该步骤f中，为了减少气泵空转时间，系统每五分钟检测一次排水泵404出气压力Pm，当△Pm＝0时，排水泵404停止工作；当△Pm＝0时，测取此次排水泵404运行压力值Pm′，用排水之初测得的排水泵404运行压力Pm_o，按排水量Q_o＝(Pm_o-Pm′)×C₂的公式求得Q_o，其中的C₂为好氧生化池40尺寸常数。显示屏76和物联网电脑终端显示排水时间t₆＇和排水量Q_o。

(七)静置阶段的控制：此阶段以时间t₇控制静置过程，关键参数为t₇，可以设计静止时间t₇≤1小时。显示屏76和物联网电脑终端显示累计静置时间t₇。

在步骤g中，当t₇＝1小时静置届满时，系统即转入下一个新的处理SBBR周期，进入一个新的智能循环污水生化处理过程，重复操作步骤a到步骤g。

作为本发明SBBR模块化污水处理的智能控制方法的另一种具体实施例，还可以采用超声波测距传感器作为检测传感器74，通过检测厌氧池30进水开始时与进水结束时的液位差以求得曝气比例系数K₁，经过数学模型换算成水量参数，再通过SBBR工艺数学模型的计算处理，取得对系统控制的关键参数。

(一)进水阶段的控制：此时与调节池20相连的厌氧池30高于进水管24的任意水位与进水管下沿的水位差是要检测的关键参数。

因此，在所述步骤a中，把上个周期已测得的进水管24下沿水位水位值Sq作为本周期的计算常量，进水泵32启动后测开始水位的液位值St，则有△Sn＝St-Sq，n＝1,2,3；通过△S₁求得第1次好氧生化池40进水量Q₁，每周期额定进水量Qe＝15×C₁，C₁为15m³污水的气压转换系数，单位为m；曝气比例系数K₁通过K₁＝Qn/Qe求得；由于污水进入调节池20的波动性，K₁取值范围为：0≤K₁≤1。当液位低于进水管24管口下沿时，进水停止，进水泵32仍在空转，停止信号为St＝Sq，将St的变化率d(St)→0时的St值储存保留，作下一周期的Sq值；

当K₁＜0.5时，表明好氧生化池40进水量过少，系统进入停机待水阶段，此阶段时长为3小时。待机届满，系统再次测量进水液位，并求△S₂＝St-Sq，求二次进水的总进水量Q₂，Q₂＝f(△S2)；求K₂，K₂＝Q₂/Qe，当K₂＞0.5时，系统开始向好氧生化池40进水，进水结束后进入曝气阶段，当K₂＜0.5时，再次进入停机待水阶段，此阶段时长仍为3小时。可见，上述待机，再次测量可进水量过程可设为“待机-测可进水量-测△Sn和K_n-算K_n≤0.5”的子程序过程，循环待机次数为n，其值不能大于3，即“待机-测可进水量”循环了3次后，系统即自动转入启动进水泵进水过程并完成进水后自动运行周期的第二阶段-曝气阶段，此时如n＝3时，(即第3次循环时)，K₃＜0.5，系统则自动赋值K₃＝0.5。在该进水过程中，显示屏76和物联网电脑终端(未图示)显示主要控制参数Qn、K_n、Sq、t_i(进水操作时间)等数据。

(二)曝气阶段的控制：此阶段系统通过对曝气泵401和反硝化泵402的运行时间的精确控制来实现该阶段的控制目标。关键控制参数为K_n，t₂(曝气时间)。

在所述步骤b中，当0.5＜K_n＜1时，t₂＇＝15分钟×K_n。在所述步骤b中，当0.5＜K_n＜1时，t₂＇＝15分钟×K_n。为了精确的控制系统工艺流程中的溶解氧含量，系统曝气为可调整过程。我们可以设定标准曝气过程为：当K_n＝1时，曝气分为6个小节，每一小节30分钟，(即每小节：曝气时间t₂＇＝15分钟×K₁，停机7分钟，循环搅拌8分钟)，如K_n为0.5＜K_n＜1时，则曝气时间t₂为变量，即t₂＇＝15分钟×K_n(变量)，停机7分钟，循环搅拌8分钟。系统通过对曝气时间的调节，可实现对不同进水量污水的溶解氧浓度的精确控制。在系统在曝气过程中，显示屏76和物联网电脑终端显示主要控制参数t₂(曝气时间)，K_n及累计曝气时间ta、累计反硝化时间tx等数据。

(三)初沉阶段的控制：此阶段可以设固定时间t₃＝0.5小时，该时段是使所有气泵停止工作的时间。显示屏76和物联网电脑终端显示初沉淀时间t₃。

(四)污泥返回阶段的控制：以污泥返回泵403的运行时间t₄控制污泥返回量，关键参数为t₄、K_n。

在所述步骤d中，污泥返回泵运行时间t₄＝t₁×20％×K_n，污泥返回量Qs＝15×K_n×20％。显示屏76和物联网电脑终端显示污泥返回时间t₄、污泥返回量Qs。

(五)二沉阶段的控制：此阶段可以设固定时间t₅＝1.2小时，该时段是使所有气泵停止工作的时间。显示屏76和物联网电脑终端显示二沉时间t₅。

(六)排水阶段的控制：此阶段关键参数是t₆。排水时间为累计时间t₆小时，此阶段排水量与进水量成函数关系，实际排水时间t₆＇＜t₁＇。

在步骤f中，为了减少气泵空转时间，当t₆＝t₁＇时，排水泵404停止工作。排水量Q_o＝(Qn-Qs)×C₂，其中的C₂为好氧生化池尺寸常数。显示屏76和物联网电脑终端显示排水时间t₆＇和排水量Q_o。

(七)静置阶段的控制：此阶段以时间t₇控制静置过程，关键参数为t₇，可以设计静止时间t₇≤1小时。显示屏76和物联网电脑终端显示累计静置时间t₇。

在步骤g中，当t₇＝1小时静置届满时，系统即转入下一个新的处理SBBR周期，进入一个新的智能循环污水生化处理过程，重复操作步骤a到步骤g。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种SBBR模块化污水处理设备，其特征在于，包括数个模块化组合箱体，该数个模块化组合箱体分别构成调节池、厌氧池及好氧生化池，该调节池、厌氧池及好氧生化池均采用数块模板组合拼接而成，每个面的模板之间焊接连接；所述好氧生化池内包括有好氧区、缺氧区、厌氧区、球状填料层及活性污泥层；该好氧生化池内设有支撑件、导流筒、设于导流筒内的曝气薄膜管、正对于导流筒上方设置的散水锥、设于好氧生化池底部的曝气管，以及延伸出好氧生化池与外界连通设置的气管，该气管分别与曝气薄膜管及曝气管连通设置。

2.如权利要求1所述的SBBR模块化污水处理设备，其特征在于，所述模板采用钢混模板，该模板设有型钢外框，该型钢外框与两层钢筋焊接构成一整体性龙骨；在箱体两两相对的四个侧面之间设有槽钢制成的数道网格式拉梁，每一模板及模板焊接处均设有防腐涂层。

3.如权利要求2所述的SBBR模块化污水处理设备，其特征在于，所述调节池、厌氧池及好氧生化池之间通过管道连通设置，该调节池前端还设有一格栅井，该格栅井与调节池之间通过一进水管连通设置，该厌氧池内安装有进水泵及排泥泵。

4.如权利要求3所述的SBBR模块化污水处理设备，其特征在于，所述好氧生化池内还安装有曝气泵、反硝化泵、污泥返回泵及排水泵，该进水泵、排泥泵、曝气泵、反硝化泵、污泥返回泵及排水泵均采用气泵；该好氧生化池末端还连接有膜组件及紫外光消毒模块，该膜组件前端还连接设有一升压水泵。

5.一种采用如权利要求1-4任一项所述的SBBR模块化污水处理设备进行SBBR模块化污水处理的智能控制系统，其特征在于，包括：与模块化组合箱体拼接构成的调节池、厌氧池及好氧生化池内的数个气泵控制连接的气动装置，该气动装置内包括有PLC、与PLC电性连接的二次回路控制模块和分别与二次回路控制模块电性连接的数个电磁阀，该数个电磁阀一端与数个气泵对应连接，数个电磁阀另一端均与一检测传感器相连接，该检测传感器与PLC电性连接，数个电磁阀与检测传感器之间还通过管道与一风机相连接。

6.如权利要求5所述的SBBR模块化污水处理的智能控制系统，其特征在于，所述PLC电性连接有电源、显示屏及控制面板，该PLC还与一物联网通讯模块通信连接；所述二次回路控制模块与数个电磁阀之间通过一中间继电器模块电性连接，该中间继电器模块与PLC电性连接。

7.如权利要求6所述的SBBR模块化污水处理的智能控制系统，其特征在于，所述与风机相连接的管道上设有一阀门，该风机另一端还电性连接有风机电机，该风机电机一端接地，风机电机另一端依次电性连接有一执行电控模块及强电控制模块，该执行电控模块及强电控制模块一端均分别与PLC电性连接，该强电控制模块另一端还与一380V交流电源电性连接。

8.一种利用如权利要求5所述的SBBR模块化污水处理的智能控制系统进行SBBR模块化污水处理的智能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a，进水阶段：厌氧池污水进入好氧生化池，实际进水时间t₁＇≤30分钟，通过检测厌氧池高于进水管的任意水位与进水管下沿的水位差，以求得曝气比例系数K₁，K₁取值范围为0≤K₁≤1；

步骤b，当K₁＞0.5，进入曝气阶段，该曝气阶段分为6个小节，每一小节曝气时间t₂＇＝15分钟×K₁，停机0-0.35小时，循环搅拌0-0.4小时；

步骤c，初沉阶段：所有气泵停止工作，使污泥在好氧生化池达到一定的沉降比例；

步骤d，污泥返回阶段：气动装置控制污泥返回泵运行时间t₄＝t₁×20％×K₁，K₁取值0.5≤K₁≤1，使得污泥返回量的变化与好氧生化池污水处理量的变化同步；

步骤e，二沉阶段：沉淀时间t₅≤2小时，在此阶段，好氧生化池内泥水分离，污泥沉降形成泥水分离界面；

步骤f，排水阶段：气动装置控制排水泵工作时间t₆＇≤0.5小时，当t₆＇＝t₁＇时，排水泵停止工作；

步骤g，静置阶段：静置时间t₇≤1小时，此阶段好氧生化池内的微生物处于饥饿状态，活性增强，静待下一个新的运行周期。

9.如权利要求8所述的SBBR模块化污水处理的智能控制方法，其特征在于，采用压力传感器作为检测传感器，通过检测进水泵、排水泵的气压变化以求得曝气比例系数K₁：

在所述步骤a中，把上个周期已测得的进水管下沿水位的进水泵气压值Pq作为本周期的计算常量，进水泵启动后测开始水位的进水泵气压值Pt，则△Pn＝Pt-Pq，n＝1,2,3；通过△P1求得第1次好氧生化池进水量Q1，每周期额定进水量Qe＝15×C₁，C₁为15m³污水的气压转换系数，△P单位为m.H₂O；曝气比例系数K₁通过K₁＝Qn/Qe求得；当液位低于进水管管口下沿时，进水停止，进水泵仍在空转，停止信号为Pt的变化率d(Pt)为0，将d(Pt)＝0时的Pt值储存保留，作下一周期的Pq值；

当K₁＜0.5时，进入停机待水阶段，此阶段时长为3小时；待机届满，再次进水，并求△P2＝Pt-Pq，求二次进水的总进水量Q2，Q2＝f(△P1，△P2)；求K₂，K₂＝Q2/Qe，当K₂＞0.5时，进入曝气阶段，当K₂＜0.5时，再次进入停机待水阶段；直到待机-进水循环了3次后，自动运行转入曝气阶段；

在所述步骤b中，当0.5＜K_n＜1时，t₂＇＝15分钟×K_n；

在所述步骤d中，污泥返回泵运行时间t₄＝t₁×20％×K_n，污泥返回量Qs＝15×K_n×20％；

在步骤f中，每五分钟检测一次排水泵出气压力Pm，当△Pm＝0时，排水泵停止工作；当△Pm＝0时，测取此次排水泵运行压力值Pm′，用排水之初测得的排水泵运行压力Pm_o，按排水量Q_o＝(Pm_o-Pm′)×C₂的公式求得Q_o，其中的C₂为好氧生化池尺寸常数；

在步骤g中，当t₇＝1小时静置届满时，即转入下一个新的处理SBBR周期，重复操作步骤a到步骤g。

10.如权利要求8所述的SBBR模块化污水处理的智能控制方法，其特征在于，采用超声波测距传感器作为检测传感器，通过检测厌氧池进水开始时与进水结束时的液位差以求得曝气比例系数K₁：

在所述步骤a中，把上个周期已测得的进水管下沿水位水位值Sq作为本周期的计算常量，进水泵启动后测开始水位的液位值St，则△Sn＝St-Sq，n＝1,2,3；通过△S1求得第1次好氧生化池进水量Q1，每周期额定进水量Qe＝15×C₁，C₁为15m³污水的气压转换系数；曝气比例系数K₁通过K₁＝Qn/Qe求得；当液位低于进水管管口下沿时，进水停止，进水泵仍在空转，停止信号为St＝Sq，将St的变化率d(St)→0时的St值储存保留，作下一周期的Sq值；

当K₁＜0.5时，进入停机待水阶段，此阶段时长为3小时；待机届满，再次测量进水液位，并求△S₂＝St-Sq，求可二次进水的总进水量Q₂，Q₂＝f(△S2)；求K₂，K₂＝Q₂/Qe，当K₂＞0.5时，开始向好氧生化池进水，进水结束后进入曝气阶段，当K₂＜0.5时，再次进入停机待水阶段；直到待机-测可进水量循环了3次后，自动启动进水泵进水过程并完成进水后自动进入曝气阶段；

在所述步骤b中，当0.5＜K_n＜1时，t₂＇＝15分钟×K_n；

在所述步骤d中，污泥返回泵运行时间t₄＝t₁×20％×K_n，污泥返回量Qs＝15×K_n×20％；

在步骤f中，排水量Q_o＝(Qn-Qs)×C₂，其中的C₂为好氧生化池尺寸常数；

在步骤g中，当t₇＝1小时静置届满时，即转入下一个新的处理SBBR周期，重复操作步骤a到步骤g。