CN105776770B - 一种高自适应性的污水深度净化装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高自适应性的污水深度净化装置及其方法，该装置包括调节池、厌氧池、一级沉淀池、曝气生物滤池、缺氧反硝化池、悬浮填料曝气池、快速曝气池、二级沉淀池、澄清池以及PLC。本发明装置基于双污泥反硝化脱氮除磷原理，建立了厌氧‑缺氧‑好氧‑好氧的活性污泥反硝化系统和曝气生物滤池的好氧生物膜硝化系统。本发明具有自动调节功能的进水调节系统，大大降低了的水质和水量变化；自动调节和控制使缺氧反硝化池的反硝化反应的达到几乎稳定的状态；实现连续流悬浮填料曝气池的硝化终点的动态控制；本发明能在污水水质变化、水量和浓度发生变化的情况下，实现对生活污水的深度的脱氮除磷和降解有机物的作用。

Description

一种高自适应性的污水深度净化装置及其方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种高自适应性的污水深度净化装置及其方法。

背景技术

近年来，我国城镇、居民区和生活小区周边都配套建设和运行了许多的中小污水处理厂，由于受到污水水质和水量的波动、管理水平低下以及工艺自动化程度较低等因素，出水水质一般较差，尤其是氮磷的去除率较低，很难达到我国污水处理排放标准。大量中小型污水厂的净化水作为景观水或者灌溉水回用，由于富含较高的氮磷营养元素，容易诱发蓝藻水华现象，引起地下水环境污染。目前，针对水质和水量变化的、能自动适应，自动调节、能深度净化污水的中小污水处理装置和工艺技术研究还较少。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种高自适应性的污水深度净化装置及方法，该装置及其方法依据双污泥反硝化脱氮除磷原理，基于PLC在线控制技术，在添加有机碳源的条件下，通过调节池控制系统的均速进水控制、稳定状态的反硝化控制、低氧低氨氮浓度硝化液的精确控制，和动态调整的连续流悬浮填料曝气池硝化终点控制，污泥混合液回流反硝化等脱氮除磷技术的优化组合，强化对污水的脱氮除磷的效果，同时使装置能适应进水水量、水质、污水浓度的变化冲击。

本发明通过下列技术方案实现：一种高自适应性的污水深度净化装置，包括调节池、厌氧池、一级沉淀池、曝气生物滤池、缺氧反硝化池、悬浮填料曝气池、快速曝气池、二级沉淀池、澄清池以及PLC，所述调节池的出水口通过管道和进水泵与厌氧池的进水口相连，厌氧池的出水口与一级沉淀池的进水口相连，一级沉淀池的上清液出水口与曝气生物滤池的进水口相连，一级沉淀池的排泥口通过管道和污泥超越泵与缺氧反硝化池的进水口相连，曝气生物滤池的排水口与缺氧反硝化池的进水口相连，缺氧反硝化池、悬浮填料曝气池和快速曝气池通过管道依次顺序相连接，悬浮填料曝气池的出水口通过管道和污泥混合液返回泵与缺氧反硝化池的进水口相连接，快速曝气池的出水口与二级沉淀池的进水口相连，二级沉淀池的上清液出水口与澄清池的进水口相连，二级沉淀池的排放口通过污泥返回泵与厌氧池的进水口相连，二级沉淀池的排放口通过管道与排泥泵相连，用于排放剩余污泥；澄清池的清液出口通过管道、反冲洗阀、反冲洗泵与曝气生物滤池的排水口相连接，澄清池设排水管。

所述调节池、厌氧池、缺氧反硝化池和快速曝气池内均设有潜水搅拌器。起到混合搅拌物料的作用。所述厌氧池和缺氧反硝化池的顶部均设有排气管。

所述一级沉淀池和二级沉淀池中均设有刮泥系统，刮泥系统包括与减速电机相连的中心轴，以及设置在中心轴上用于支撑刮泥板的支撑架，刮泥板贴附于沉淀池的锥形内壁上做圆周运动。刮泥系统由减速电机带动低速转动，转速以不搅动污泥为宜，刮泥系统的主要作用是将沉淀池底部锥形边缘的污泥刮到沉淀池的中央，可以减少污泥的停留时间，避免污泥在沉淀池过度积累产生局部厌氧，导致的磷的二次释放，同时能提高厌氧池、缺氧反硝化池和的污泥浓度，加快反硝化速率。刮泥系统对沉降区域的污泥进行适当的扰动，填补污泥抽空上方的空腔，加速泵对污泥的抽吸。刮泥系统能显著提高污泥的流动性，最大限度的减少污泥在沉淀池的停留时间，提高厌氧池和缺氧反硝化池污泥的浓度。

所述厌氧池上还设置氧化还原电位监测系统，该氧化还原电位监测系统包括设置在厌氧池出水口处的氧化还原电极，以及与PLC相连的在线氧化还原电位测定仪器。

所述调节池通过设置在其内部的液位传感器探头与液位传感器连接，并通过进水泵与厌氧池的进水口相连，进水泵与变频器连接，PLC分别与液位传感器、液体电磁流量计和变频器连接，实现监测和控制。即PLC通过液位传感器探头和液位传感器监测得当天来水高峰期前的固定时刻的储水量，与水位控制线对应的储水量进行比较，再根据近期每天进水泵平均流量估算当天进水泵的流速，用液体电磁流量计测定进水泵的流速，PLC通过改变变频器的电源输出频率，使进水泵按设定的流速工作。

所述曝气生物滤池中设有填料层、布水器、溶解氧测定系统、曝气系统和反冲洗排水阀；曝气生物滤池上部为圆筒型，下部为同直径的锥角为60度的倒圆锥形，圆锥与圆筒的接合处水平设置不锈钢的筛孔板，筛孔径为5mm，筛孔板上装填填料形成填料层，填料粒径为0.6～1.5cm；填料为火山岩、陶粒、石英砂或沸石；填料层上方设有布水管，布水管与曝气生物滤池的进水口相连通；其中，溶解氧测定系统包括设于曝气生物滤池排水口与缺氧反硝化池相连管路中的溶解氧电极，以及与PLC相连的在线溶解氧测定仪器；曝气系统包括设置在曝气生物滤池填料层中的供氧曝气头和反冲洗曝气头，分别与供氧曝气头和反冲洗曝气头相连的气体流量计，与气体流量计相连的曝气泵，以及与曝气泵相连的变频器，变频器与PLC相连；反冲洗排水阀设于曝气生物滤池的填料层上方，用于反冲洗时排放，供氧曝气头设置于填料层的1/3高度处，通过常开气体电磁阀控制，用于正常的曝气供氧硝化反应；反冲洗曝气头设于填料层的底部，通过常闭气体电磁阀控制，用于反冲洗时使用。曝气生物滤池长期运行，会有大量污泥和生物膜积累，会使曝气生物滤池发生堵塞，大量微生物的积累会发生磷的释放而影响除磷效果。因此，当污水深度净化装置连续运行15天至20天时应对曝气生物滤池进行反冲洗，反冲洗时将设置于曝气生物滤池与缺氧反硝化池之间管路中的常开硝化液电磁阀关闭，同时开启反冲洗泵，将澄清池的澄清液从曝气生物滤池下方排水口注入曝气生物滤池中，同时关闭供氧曝气头的常开气体电磁阀，打开反冲洗曝气头的常闭气体电磁阀，通过反冲洗和加大曝气量，利用气泡向上运动的切割和扰动使填料层上的生物膜脱落。反冲洗时间为5-10分钟。

所述缺氧反硝化池上还设有氧化还原电位控制系统、有机碳源计量系统以及曝气系统；其中，氧化还原电位控制系统包括设置在缺氧反硝化池中出水端处的氧化还原电极，以及与PLC相连的在线氧化还原电位测定仪器；有机碳源计量系统包括有机碳源储存池，以及通过管道与缺氧反硝化池连接的有机碳源计量泵，有机碳源计量泵与PLC连接；曝气系统包括设置在缺氧反硝化池底部的曝气头，与曝气头相连的气体流量计，与气体流量计相连的曝气泵，以及与曝气泵相连的变频器，变频器与PLC相连。PLC通过调整缺氧反硝化池中的曝气强度，调整有机碳源计量泵的流速来控制缺氧反硝化池的氧化还原电位，使反硝化反应刚好达到设定的要求。当有外加有机碳源添加时，本装置适合于处理污水碳氮比为3～14，碳磷比大于50的生活污水；当无外加有机碳源添加时，本装置适合于处理污水碳氮比为6～14，碳磷比大于50的生活污水。

所述悬浮填料曝气池中设有悬浮填料、pH测定系统和曝气系统；其中，悬浮填料为多孔球状聚氨酯海绵填料，其直径为0.5～3cm，孔径为0.5～4mm，或者悬浮填料是带有空隙的柱状、球状或立方体填料，所用悬浮填料的总体积占悬浮填料曝气池有效体积的10～30%；pH测定系统包括设置在悬浮填料曝气池中出水端处的pH电极，以及与PLC相连的在线pH测定仪器；曝气系统包括设置在悬浮填料曝气池底部的曝气头，与曝气头相连的气体流量计，与气体流量计相连的曝气泵，以及与曝气泵相连的变频器，变频器与PLC相连。PLC通过定期增加和减少悬浮填料曝气池的曝气量，检测pH变化规律来确定硝化反应的终点，决定曝气强度的。

所述快速曝气池上还设有氧化还原电位控制系统和曝气系统；其中，氧化还原电位控制系统包括设置在快速曝气池中出水口处的氧化还原电极，以及与PLC相连的在线氧化还原电位测定仪器；曝气系统包括设置在快速曝气池底部的曝气头，与曝气头相连的气体流量计，与气体流量计相连的曝气泵，以及与曝气泵相连的变频器，变频器与PLC相连。PLC通过调整快速曝气池的曝气强度，使快速曝气池的氧化还原电位刚好达到设定的要求，通过好氧吸磷作用，在末端强化对磷的去除。

所述PLC与上位机相连；PLC与在线氧化还原电位测定仪器之间、PLC与变频器之间、PLC与在线溶解氧测定仪器之间、PLC与在线pH测定仪器之间、PLC与有机碳源计量泵之间、PLC与液位传感器之间、PLC与液体电磁流量计之间的电连接均采用485通信方式连接。

本发明的另一目的在于提供一种高自适应性的污水深度净化方法，经过下列各步骤：

（1）在上位机中预设PLC的控制要求，使PLC实现对下列步骤的控制；

（2）待处理污水自进水管送入调节池对水量和水质进行调节，PLC根据液位传感器探头和液位传感器监测得到结果，通过液体电磁流量计和变频器每天调整一次进水泵的流速，PLC将调节池当天用水高峰期来临前同一时刻的储水量减去来水低峰时水位控制线储水量，并加上近期每天的平均进水量的结果来估算当天的进水泵流速，即：

进水泵流速（m3/小时）=（低峰水位控制线储水量—当天凌晨低峰同一时刻的储水量+近几日每天平均进水泵总量）/24(小时)；

对于来水每周或者每隔几天出现的周期性变化，可以通过设置来水周期内不同日期的低峰时水位控制线来减少每天进水泵流速差异，对于来水较多的日期提高低峰水位控制线，对于来水较少的日期调低低峰水位控制线来减少每天之间来水量的差异，保障装置的正常运行；经过这样的进水流速控制，每天的进水流速只改变一次，每天之间的流速变化也得到大大的削减，减少了流速剧烈变化对污水氮磷的净化效率的干扰；

（3）调节池流出的污水经过进水泵输送到厌氧池中，与二级沉淀池沉淀的经过污泥返回泵返回的污泥进行混合，在厌氧条件下释放磷，厌氧池出水口处设置的氧化还原电极用以监测厌氧池的释放磷的情况，当厌氧池的氧化还原电位小于-300mv，达到厌氧释磷条件，得到污泥混合液；

（4）步骤（3）所得污泥混合液从厌氧池进入一级沉淀池进行沉降分离，所得上清液流入曝气生物滤池，沉淀污泥经污泥超越泵输送至缺氧反硝化池中；上清液中的氨氮在曝气生物滤池中全部氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，曝气生物滤池通过在线溶解氧测定仪器监测的出水溶解氧变化进而通过PLC控制曝气系统提供的曝气强度，使曝气生物滤池中的出水溶解氧浓度为0.5～1mg/L，得到硝化液；

（5）硝化液进入缺氧反硝化池，硝化液和经污泥超越泵流入的沉淀污泥在缺氧反硝化池中发生反硝化吸磷和反硝化脱氮反应，PLC将缺氧反硝化池的氧化还原电位值与设定的控制范围进行比较，确定缺氧反硝化池的曝气系统停止和运行，运行时曝气量的大小，以及有机碳源计量泵的流量；

当添加有机碳源时，PLC不会改变缺氧反硝化池和快速曝气池的氧化还原电位控制范围，PLC通过调节缺氧反硝化池的曝气强度，和控制外加有机碳源计量泵的流速来控制缺氧反硝化池的氧化还原电位，实现对缺氧反硝化池反硝化反应的终点的控制；为合理利用有机碳源，外加有机碳源计量泵只能在缺氧反硝化池的曝气泵停止运行时才能向缺氧反硝化池提供有机碳源；当添加有机碳源时，PLC控制缺氧反硝化池的氧化还原电位的控制方法见表1：

表1 外加有机碳源时缺氧反硝化池和快速曝气池氧化还原电位控方法

当不添加有机碳源时，PLC装置首先是通过调节缺氧反硝化池的曝气强度，来控制缺氧反硝化池的氧化还原电位，当缺氧反硝化池的曝气泵停止运行时，则还通过调整快速曝气池的氧化还原电位的控制范围来实现缺氧反硝化池的控制要求；快速曝气池氧化还原电位实际的控制范围即移动控制范围可以在较大范围内移动，这个较大的控制范围即快速曝气池的氧化还原电位控制区间，PLC根据缺氧反硝化池氧化还原电位的控制需要，在快速曝气池的氧化还原电位控制区间内对快速曝气池的移动控制范围进行上下移动调整；在不添加有机碳源时，PLC控制缺氧反硝化池、快速曝气池的氧化还原电位的具体控制方法见表2：

表2 无外加有机碳源添加时缺氧反硝化池和快速曝气池氧化还原电位控制方法

（6）从缺氧反硝化池中流出的污泥混合液流入悬浮填料曝气池进行好氧硝化、好氧吸磷和有机物的降解；悬浮填料曝气池中悬浮填料一方面强化悬浮填料曝气池的硝化作用，另一方面悬浮填料较厚的生物膜使悬浮填料曝气池具有一定的同时硝化反硝化脱氮能力；为确保悬浮填料曝气池中污泥混合液的氨氮完全发生硝化反应，曝气系统通过定期增加和减少悬浮填料曝气池的曝气强度，同时通过pH测定系统检测pH变化规律来确定硝化反应的终点和保持相应的曝气强度；

一段较短时间范围内，进水水质一般相对稳定，在悬浮填料曝气池这种连续流曝气池中，刚好实现氨氮的全部硝化所需的曝气强度和对应的pH值是相对稳定不变的，曝气强度不足和较大会对pH产生显著的影响，可以通过短时间内增加或者减少曝气强度来改变硝化反应强度，来扑捉硝化反应的终点。因此，悬浮填料曝气系统通过定期增加和减少悬浮填料曝气池的曝气强度，同时通过pH测定系统检测pH变化规律来确定硝化反应的终点和保持相应的曝气强度；

当增加曝气强度：如果pH上升这时曝气强度已经超过了硝化反应的终点，应该减少曝气强度；如果pH下降则硝化反应不完全，需加大曝气强度；如果pH先下降后上升，这时曝气强度刚好处在硝化终点，采用调整后的曝气强度；当减少曝气强度时：如果pH下降，则曝气强度已经超过了硝化反应的终点，需进一步减少曝气强度；如果pH上升，则硝化反应不完全，需加大曝气强度；如果pH呈现先下降后上升的规律，这时曝气强度刚好处在硝化终点，将曝气强度调整回原有曝气强度不变；

（7）污泥混合液从悬浮填料曝气池流出的一部分通过污泥混合液返回泵输送入缺氧反硝化池做循环处理，另一部分则流入快速曝气池；

当无外加有机碳源时，PLC根据需要控制曝气系统提供的曝气强度来调整快速曝气池的氧化还原电位，强化对磷的好氧吸收作用，和对剩余有机物的降解，见表1；当无外加有机碳源时，快速曝气池的氧化还原电位的控制范围（即移动控制范围）会随着缺氧反硝化池的控制需要在控制区间范围内移动调节，并通过控制曝气系统提供的曝气强度来使快速曝气池的氧化还原电位在移动控制范围内，以适应污水水质和浓度发生的变化，见表2；

（8）污泥混合液流入二级沉淀池进行固液分离，二级沉淀池所得上清液排到澄清池做进一步沉降，所得污泥中的一部分通过污泥返回泵返回到厌氧池做循环处理，另一部分污泥作为剩余污泥用排泥泵定量排出；澄清池所得净化水通过排水管排出即为处理后出水；澄清池收集的污泥定时通过排泥阀排放；

当本装置连续运行15天至20天时应对曝气生物滤池进行反冲洗，反冲洗时将设置于曝气生物滤池与缺氧反硝化池之间的管路中的常开硝化液电磁阀关闭，同时开启反冲洗泵，将澄清池的清液从曝气生物滤池下方排水口注入曝气生物滤池中，同时关闭供氧曝气头的常开气体电磁阀，打开反冲洗曝气头的常闭气体电磁阀，通过反冲洗和加大曝气量，利用气泡向上运动的切割和扰动使填料层上的生物膜脱落；

其中，污泥混合液在各池停留时间预设：厌氧池1～3h、曝气生物滤池2～8h、缺氧反硝化池1.5～4h、悬浮填料曝气池0.5～2h、快速曝气池0.2～1h；

曝气生物滤池的气水比为10～40；

厌氧池、缺氧反硝化池和悬浮填料曝气池的污泥浓度控制在2000～5000mg/L的范围内；

以污泥返回泵的流速为参照，各泵流速比例范围预设：污泥返回泵流速比例100%；进水泵比例50～200%；污泥超越泵流速比例30～80%；污泥混合液回流泵流速比例100～200%；

厌氧池、一级沉降池、缺氧反硝化池、悬浮填料曝气池、快速曝气池和二级沉降池中的活性污泥停留时间为10～17天；

厌氧池氧化还原电位控制范围<-300mv，缺氧反硝化池氧化还原电位控制区间-170～-100mv，快速曝气池氧化还原电位控制区间0～+120mv。

使用本发明提供的装置时，根据需要处理的污水浓度情况，污水的碳氮比、碳磷比和每天需要处理的污水量情况设计出各反应池的大小。管理人员在运行初期通过上位机人工对装置进行调试，根据污水的水质和需要达到的净化目标的情况确定各控制参数的具体控制范围，检测进出水和各反应池可溶性磷、氨氮、硝酸根和亚硝酸根的变化情况，确定最佳的进水泵的流速比、污泥超越泵的流速比、污泥返回泵的流速比，污泥混合液返回泵流速比，缺氧反硝化池氧化还原电位控制区间和初始的移动控制范围，快速曝气池氧化还原电位控制区间和初始的移动控制范围、调节池水位控制线，曝气生物滤池溶解氧控制范围，悬浮填料曝气池曝气泵的初步电源频率，初步确定进水泵流速比，PLC就可以完全自行控制。

由于PLC对调节池的控制，使进水流速和水质相对稳定；PLC可以根据曝气生物滤池出水溶解氧的变化自动调节曝气生物滤池的曝气强度，来达到曝气生物滤池低氧低氨氮浓度的硝化液的动态控制；PLC通过调整曝气强度和有机碳源计量泵的流速，能快速控制水质变化对缺氧反硝化池和快速曝气池的氧化还原电位的造成的波动；硝化终点控制系统定期进行硝化终点的检测并保持曝气强度略高于硝化终点所需的曝气强度，确保水质变动时悬浮填料曝气池氨氮完全发生硝化。PLC实时将缺氧反硝化池、悬浮填料曝气池和快速曝气池的氧化还原电位的值，曝气生物滤池的溶解氧值，以及各变频器的电源输出频率反馈回电脑端程序界。因此，本装置对于污水浓度变化和水量变化、碳氮比、以及碳磷比的变化具有高度的自适应能力。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：本发明装置基于双污泥反硝化脱氮除磷原理，建立了厌氧-缺氧-好氧-好氧的反硝化活性污泥系统和具有好氧硝化功能的生物膜系统（即曝气生物滤池）相结合的双污泥系统。

本发明在厌氧池前端设置了调节池并配置了的具有自动调节功能的进水调节系统，大大降低了的水质和水量变化；通过外加有机碳源和曝气强度的自动调节和控制使缺氧反硝化池的反硝化反应的达到几乎稳定的状态；通过主动改变曝气强度确定硝化终点来实现连续流悬浮填料曝气池的硝化终点的动态控制；采用低氨氮和低溶解氧浓度的硝化液出水控制技术；采用污泥混合液回流反硝化技术；采用厌氧释磷、反硝化吸磷和好氧吸磷的生物除磷技术；本发明能在污水水质变化、水量和浓度发生变化的情况下，实现对生活污水的深度的脱氮除磷和降解有机物的作用。

本发明解决了中小污水处理工艺自动控制能力差，无法实现深度脱氮除磷，出水水质不稳定的问题，适合于中小污水厂新建项目，通过多参数全自动控制下，对污水水质变化和污水水量变化具有一定自动调节和适应能力，能自动补充有机碳源的保持动态平衡，保证各种污水水质条件下稳定实现深度脱氮除磷。该装置及其方法依据双污泥反硝化脱氮除磷原理，基于PLC在线控制技术，在添加有机碳源的条件下，通过调节池控制系统的均速进水控制、稳定状态的反硝化控制、低氧低氨氮浓度硝化液的精确控制，和动态调整的连续流悬浮填料曝气池硝化终点控制，污泥混合液回流反硝化等脱氮除磷技术的优化组合，强化对污水的脱氮除磷的效果，同时使装置能适应进水水量、水质、污水浓度的变化冲击。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明高自适应性的污水深度净化装置的结构示意图；

其中，1调节池、2水位控制线、3潜水搅拌器、4液位传感器探头、5液位传感器、6液体电磁流量计、7进水泵、8变频器、9厌氧池、10排气管、11氧化还原电极、12在线氧化还原电位测定仪器、13一级沉淀池、14刮泥板、15中心轴、16减速电机、17曝气泵、18进水管、19气体流量计、20布水器、21曝气生物滤池、22常开气体电磁阀、23常闭气体电磁阀、24供氧曝气头、25反冲洗曝气头、26排泥电磁阀、27污泥超越泵、28溶解氧电极、29常开硝化液电磁阀、30反冲洗排水阀、31在线溶解氧测定仪器、32快速曝气池、33缺氧反硝化池、34有机碳源储存池、35有机碳源计量泵、36在线pH测定仪器、37排水管、38污泥混合液返回泵、39反冲洗泵、40pH电极、41悬浮填料曝气池、42悬浮填料、43二级沉淀池、44排泥泵、45澄清池、46澄清池排泥阀、47反冲洗电磁阀、48 PLC、49上位机、50污泥返回泵。

图中的箭头方向为污水、污泥、污泥混合液或气体的流向。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本发明的创新之处在于对现有技术中硬件模块的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中提到的相关模块是用于执行本申请中所述操作、方法、流程中的步骤、措施、方案中的一项或多项的硬件设备。所述硬件设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以采用通用计算机中的已知设备或已知的其他硬件设备。所述通用计算机有存储在其内的程序选择性地激活或重构。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的连接关系如果没有特殊的说明，能实现本发明的功能，且与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同即可。

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

如图1，高自适应性的污水深度净化装置包括调节池1、厌氧池9、一级沉淀池13、曝气生物滤池21、缺氧反硝化池33、悬浮填料曝气池41、快速曝气池32、二级沉淀池43、澄清池45以及PLC 48，所述调节池1的出水口通过管道和进水泵7与厌氧池9的进水口相连，厌氧池9的出水口与一级沉淀池13的进水口相连，一级沉淀池13的上清液出水口与曝气生物滤池21的进水口相连，一级沉淀池13的排泥口通过管道和污泥超越泵27与缺氧反硝化池33的进水口相连，曝气生物滤池21的排水口与缺氧反硝化池33的进水口相连，缺氧反硝化池33、悬浮填料曝气池41和快速曝气池32通过管道依次顺序相连接，快速曝气池32的出水口与二级沉淀池43的进水口相连，二级沉淀池43的上清液出水口与澄清池45的进水口相连，二级沉淀池43的排放口通过污泥返回泵50与厌氧池9的进水口相连，二级沉淀池43的排放口通过管道与排泥泵44相连，用于排放剩余污泥，澄清池45的清液出口通过管道、反冲洗阀47、反冲洗泵39与曝气生物滤池的排水口相连接，澄清池45设排水管37。

所述调节池1、厌氧池9、缺氧反硝化池33和快速曝气池32内均设有潜水搅拌器3。起到混合搅拌物料的作用。所述厌氧池9和缺氧反硝化池33的顶部均设有排气管10。所述一级沉淀池13和二级沉淀池43中均设有刮泥系统，刮泥系统包括与减速电机相连的中心轴15，以及设置在中心轴15上用于支撑刮泥板14的支撑架，刮泥板14贴附于沉淀池的锥形内壁上做圆周运动。刮泥系统由减速电机带动低速转动，转速以不搅动污泥为宜，刮泥系统的主要作用是将沉淀池底部锥形边缘的污泥刮到沉淀池的中央，可以减少污泥的停留时间，避免污泥在沉淀池过度积累产生局部厌氧，导致的磷的二次释放，同时能提高厌氧池、缺氧反硝化池和的污泥浓度，加快反硝化速率。刮泥系统对沉降区域的污泥进行适当的扰动，填补污泥抽空上方的空腔，加速泵对污泥的抽吸。刮泥系统能显著提高污泥的流动性，最大限度的减少污泥在沉淀池的停留时间，提高厌氧池和缺氧反硝化池污泥的浓度。

所述厌氧池9上还设置氧化还原电位监测系统，该氧化还原电位监测系统包括设置在厌氧池9出水口处的氧化还原电极11，以及与PLC48相连的在线氧化还原电位测定仪器12。

所述调节池1通过设置在其内部的液位传感器探头4与液位传感器5连接，并通过进水泵7与厌氧池9的进水口相连，进水泵7与变频器8连接，PLC48分别与液位传感器5、液体电磁流量计6和变频器8连接，实现监测和控制。即PLC48通过液位传感器探头4和液位传感器5监测得当天来水高峰期前的固定时刻的储水量，与水位控制线2对应的储水量进行比较，再根据近期每天进水泵平均流量估算当天进水泵7的流速，用液体电磁流量计6测定进水泵7的流速，PLC48通过改变变频器8的电源输出频率，使进水泵7按设定的流速工作。

所述曝气生物滤池21中设有填料层、布水器20、溶解氧测定系统、曝气系统和反冲洗排水阀30；曝气生物滤池21上部为圆筒型，下部为同直径的锥角为60度的倒圆锥形，圆锥与圆筒的接合处水平设置不锈钢的筛孔板，筛孔径为5mm，筛孔板上装填填料形成填料层，填料粒径为0.6～1.5cm；填料为火山岩、陶粒、石英砂或沸石；填料层上方设有布水管20，布水管20与曝气生物滤池21的进水口相连通；其中，溶解氧测定系统包括设于曝气生物滤池21排水口与缺氧反硝化池33相连管路中的溶解氧电极28，以及与PLC48相连的在线溶解氧测定仪器31；曝气系统包括设置在曝气生物滤池21填料层中的供氧曝气头24和反冲洗曝气头25，分别与供氧曝气头24和反冲洗曝气头25相连的气体流量计19，与气体流量计19相连的曝气泵17，以及与曝气泵17相连的变频器，变频器与PLC48相连；反冲洗排水阀30设于曝气生物滤池21的填料层上方，用于反冲洗时排放，供氧曝气头24设置于填料层的1/3高度处，通过常开气体电磁阀22控制，用于正常的曝气供氧硝化反应；反冲洗曝气头25设于填料层的底部，通过常闭气体电磁阀23控制，用于反冲洗时使用。曝气生物滤池21长期运行，会有大量污泥和生物膜积累，会使曝气生物滤池21发生堵塞，大量微生物的积累会发生磷的释放而影响除磷效果。因此，当污水深度净化装置连续运行15天至20天时应对曝气生物滤池21进行反冲洗，反冲洗时将设置于曝气生物滤池21与缺氧反硝化池29之间管路中的常开硝化液电磁阀29关闭，同时开启反冲洗泵39，将澄清池45的澄清液从曝气生物滤池21下方排水口注入曝气生物滤池21中，同时关闭供氧曝气头24的常开气体电磁阀22，打开反冲洗曝气头25的常闭气体电磁阀23，通过反冲洗和加大曝气量，利用气泡向上运动的切割和扰动使填料层上的生物膜脱落。反冲洗时间为5-10分钟。

所述缺氧反硝化池33上还设有氧化还原电位控制系统、有机碳源计量系统以及曝气系统；其中，氧化还原电位控制系统包括设置在缺氧反硝化池33中出水端处的氧化还原电极，以及与PLC48相连的在线氧化还原电位测定仪器；有机碳源计量系统包括有机碳源储存池34，以及通过管道与缺氧反硝化池33连接的有机碳源计量泵35，有机碳源计量泵35与PLC48连接；曝气系统包括设置在缺氧反硝化池33底部的曝气头，与曝气头相连的气体流量计，与气体流量计相连的曝气泵，以及与曝气泵相连的变频器，变频器与PLC48相连。PLC48通过调整缺氧反硝化池33中的曝气强度，调整有机碳源计量泵35的流速来控制缺氧反硝化池33的氧化还原电位，使反硝化反应刚好达到设定的要求。当有外加有机碳源添加时，本装置适合于处理污水碳氮比为3～14，碳磷比大于50的生活污水；当无外加有机碳源添加时，本装置适合于处理污水碳氮比为6～14，碳磷比大于50的生活污水。

所述悬浮填料曝气池41中设有悬浮填料42、pH测定系统和曝气系统；其中，悬浮填料42的密度与水密度相近，为多孔球状聚氨酯海绵填料，其直径为0.5～3cm，孔径为0.5～4mm，或者是密度与水密度相近，带有空隙的柱状、球状或立方体填料，所用悬浮填料的总体积占悬浮填料曝气池有效体积的10～30%；pH测定系统包括设置在悬浮填料曝气池41中出水端处的pH电极40，以及与PLC48相连的在线pH测定仪器36；曝气系统包括设置在悬浮填料曝气池41底部的曝气头，与曝气头相连的气体流量计，与气体流量计相连的曝气泵，以及与曝气泵相连的变频器，变频器与PLC48相连。PLC48通过定期增加和减少悬浮填料曝气池41的曝气量，检测pH变化规律来确定硝化反应的终点，决定曝气强度的。

所述快速曝气池32上还设有氧化还原电位控制系统和曝气系统；其中，氧化还原电位控制系统包括设置在快速曝气池32中出水口处的氧化还原电极，以及与PLC48相连的在线氧化还原电位测定仪器；曝气系统包括设置在快速曝气池32底部的曝气头，与曝气头相连的气体流量计，与气体流量计相连的曝气泵，以及与曝气泵相连的变频器，变频器与PLC相连。PLC48通过调整快速曝气池32的曝气强度，使快速曝气池32的氧化还原电位刚好达到设定的要求，通过好氧吸磷作用，在末端强化对磷的去除。

所述PLC48与上位机49相连；PLC48与在线氧化还原电位测定仪器12之间、PLC48与变频器之间、PLC48与在线溶解氧测定仪器32之间、PLC48与在线pH测定仪器36之间、PLC48与有机碳源计量泵35之间、PLC48与液位传感器5之间、PLC48与液体电磁流量计6之间的电连接均采用485通信方式连接。

上述装置在进行高自适应性的污水深度净化时，是经过下列各步骤：

（1）在上位机49中预设PLC48的控制要求，使PLC48实现对下列步骤的控制；

（2）待处理污水自进水管18送入调节池1对水量和水质进行调节，PLC48根据液位传感器探头4和液位传感器5监测得到结果，通过液体电磁流量计6和变频器8每天调整一次进水泵7的流速，PLC48将调节池1当天用水高峰期来临前同一时刻的储水量减去来水低峰时水位控制线2储水量，并加上近期每天的平均进水量的结果来估算当天的进水泵7流速，即：

进水泵流速（m3/小时）=（低峰水位控制线储水量—当天凌晨低峰同一时刻的储水量+近几日每天平均进水泵总量）/24(小时)；

对于来水每周或者每隔几天出现的周期性变化，可以通过设置来水周期内不同日期的低峰时水位控制线来减少每天进水泵流速差异，对于来水较多的日期提高低峰水位控制线，对于来水较少的日期调低低峰水位控制线来减少每天之间来水量的差异，保障装置的正常运行；经过这样的进水流速控制，每天的进水流速只改变一次，每天之间的流速变化也得到大大的削减，减少了流速剧烈变化对污水氮磷的净化效率的干扰；

（3）调节池流出的污水经过进水泵7输送到厌氧池9中，与二级沉淀池沉淀的经过污泥返回泵返回的污泥进行混合，在厌氧条件下释放磷，厌氧池9出水口处设置的氧化还原电极11用以监测厌氧池9的释放磷的情况，当厌氧池的氧化还原电位小于-300mv，达到厌氧释磷条件，得到污泥混合液；

（4）步骤（3）所得污泥混合液从厌氧池9进入一级沉淀池13进行沉降分离，所得上清液流入曝气生物滤池21，沉淀污泥经污泥超越泵27输送至缺氧反硝化池33中；上清液中的氨氮在曝气生物滤池21中全部氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，曝气生物滤池21通过在线溶解氧测定仪器31监测的出水溶解氧变化进而通过PLC48控制曝气系统提供的曝气强度，使曝气生物滤池21中的出水溶解氧浓度为0.5～1mg/L，得到硝化液；

（5）硝化液进入缺氧反硝化池33，硝化液和经污泥超越泵27流入的沉淀污泥在缺氧反硝化池33中发生反硝化吸磷和反硝化脱氮反应，PLC48将缺氧反硝化池33的氧化还原电位值与设定的控制范围进行比较，确定缺氧反硝化池33的曝气系统停止和运行，运行时曝气量的大小，以及有机碳源计量泵35的流量；

当添加有机碳源时，PLC不会改变缺氧反硝化池和快速曝气池的氧化还原电位控制范围，PLC通过调节缺氧反硝化池的曝气强度，和控制外加有机碳源计量泵的流速来控制缺氧反硝化池的氧化还原电位，实现对缺氧反硝化池反硝化反应的终点的控制；为合理利用有机碳源，外加有机碳源计量泵只能在缺氧反硝化池的曝气泵停止运行时才能向缺氧反硝化池提供有机碳源；当添加有机碳源时，PLC控制缺氧反硝化池的氧化还原电位的控制方法见表1：

表1 外加有机碳源时缺氧反硝化池和快速曝气池氧化还原电位控方法

当不添加有机碳源时，PLC装置首先是通过调节缺氧反硝化池的曝气强度，来控制缺氧反硝化池的氧化还原电位，当缺氧反硝化池的曝气泵停止运行时，则还通过调整快速曝气池的氧化还原电位的控制范围来实现缺氧反硝化池的控制要求；快速曝气池氧化还原电位实际的控制范围即移动控制范围可以在较大范围内移动，这个较大的控制范围即快速曝气池的氧化还原电位控制区间，PLC根据缺氧反硝化池氧化还原电位的控制需要，在快速曝气池的氧化还原电位控制区间内对快速曝气池的移动控制范围进行上下移动调整；在不添加有机碳源时，PLC控制缺氧反硝化池、快速曝气池的氧化还原电位的具体控制方法见表2：

表2 无外加有机碳源添加时缺氧反硝化池和快速曝气池氧化还原电位控制方法

（6）从缺氧反硝化池中流出的污泥混合液流入悬浮填料曝气池41进行好氧硝化、好氧吸磷和有机物的降解；悬浮填料曝气池41中悬浮填料42一方面强化悬浮填料曝气池41的硝化作用，另一方面悬浮填料42较厚的生物膜使悬浮填料曝气池41具有一定的同时硝化反硝化脱氮能力；为确保悬浮填料曝气池41中污泥混合液的氨氮完全发生硝化反应，曝气系统通过定期增加和减少悬浮填料曝气池41的曝气量，同时通过pH测定系统检测pH变化规律来确定硝化反应的终点和保持相应的曝气强度；

一段较短时间范围内，进水水质一般相对稳定，在悬浮填料曝气池这种连续流曝气池中，刚好实现氨氮的全部硝化所需的曝气强度和对应的pH值是相对稳定不变的，曝气强度不足和较大会对pH产生显著的影响，可以通过短时间内增加或者减少曝气强度来改变硝化反应强度，来扑捉硝化反应的终点。因此，悬浮填料曝气系统通过定期增加和减少悬浮填料曝气池的曝气强度，同时通过pH测定系统检测pH变化规律来确定硝化反应的终点和保持相应的曝气强度；

当增加曝气强度：如果pH上升这时曝气强度已经超过了硝化反应的终点，应该减少曝气强度；如果pH下降则硝化反应不完全，需加大曝气强度；如果pH先下降后上升，这时曝气强度刚好处在硝化终点，采用调整后的曝气强度；当减少曝气强度时：如果pH下降，则曝气强度已经超过了硝化反应的终点，需进一步减少曝气强度；如果pH上升，则硝化反应不完全，需加大曝气强度；如果pH呈现先下降后上升的规律，这时曝气强度刚好处在硝化终点，将曝气强度调整回原有曝气强度不变；

（7）污泥混合液从悬浮填料曝气池41流出的一部分通过污泥混合液返回泵38输送入缺氧反硝化池33做循环处理，另一部分则流入快速曝气池32，PLC48根据需要调整快速曝气池32的氧化还原电位，强化对磷的好氧吸收作用；

当无外加有机碳源时，PLC根据需要控制曝气系统提供的曝气强度来调整快速曝气池的氧化还原电位，强化对磷的好氧吸收作用，和对剩余有机物的降解，见表1；当无外加有机碳源时，快速曝气池的氧化还原电位的控制范围（即移动控制范围）会随着缺氧反硝化池的控制需要在控制区间范围内移动调节，并通过控制曝气系统提供的曝气强度来使快速曝气池的氧化还原电位在移动控制范围内，以适应污水水质和浓度发生的变化，见表2；

（8）污泥混合液流入二级沉淀池43进行固液分离，二级沉淀池43所得上清液排到澄清池45做进一步沉降，所得污泥中的一部分通过污泥返回泵50返回到厌氧池9做循环处理，另一部分污泥作为剩余污泥用排泥泵44定量排出；澄清池45所得净化水通过排水管37排出即为处理后出水；澄清池45收集的污泥定时通过排泥阀46排放；

当本装置连续运行15天至20天时应对曝气生物滤池21进行反冲洗，反冲洗时将设置于曝气生物滤池21与缺氧反硝化池33之间管路中的常开硝化液电磁阀29关闭，同时开启反冲洗泵39，将澄清池45的澄清液从曝气生物滤池21下方排水口注入曝气生物滤池21中，同时关闭供氧曝气头24的常开气体电磁阀22，打开反冲洗曝气头25的常闭气体电磁阀23，通过反冲洗和加大曝气量，利用气泡向上运动的切割和扰动使填料层上的生物膜脱落；

其中，污泥混合液在各池停留时间预设：厌氧池1～3h、曝气生物滤池2～8h、缺氧反硝化池1.5～4h、悬浮填料曝气池0.5～2h、快速曝气池0.2～1h；

曝气生物滤池的气水比为10～40；

厌氧池、缺氧反硝化池和悬浮填料曝气池的污泥浓度控制在2000～5000mg/L的范围内；

以污泥返回泵的流速为参照，各泵流速比例范围预设：污泥返回泵流速比例100%；进水泵比例50～200%；污泥超越泵流速比例30～80%；污泥混合液回流泵流速比例100～200%；

厌氧池、一级沉降池、缺氧反硝化池、悬浮填料曝气池、快速曝气池和二级沉降池中的活性污泥停留时间为10～17天；

厌氧池氧化还原电位控制范围<-300mv，缺氧反硝化池氧化还原电位控制区间-170～-100mv，快速曝气池氧化还原电位控制区间0～+120mv。

实施例1

本发明装置接种污泥取自昆明市某污水处理厂，以昆明市某小区生活污水进行驯化十天，通过加大曝气量强化曝气促进硝化细菌在生物滤池的快速生长繁殖，使正常流速情况下氨氮能在曝气生物滤池的完全硝化。这样经过10天左右的强化曝气驯化后，当本装置的曝气生物滤池硝化液出口的溶解氧浓度控制在一个较低的范围时从曝气生物滤池出水的氨氮的完全硝化，则驯化完成，装置可以开始调试或正常运行。

调试运行主要是确定各控制参数的最佳控制范围，进水泵流速，污泥超越泵流速，污泥返回泵流速，以及污泥混合液流速。

曝气生物滤池溶解氧控制范围：为了使氨氮全部发生氧化为硝酸根和亚硝酸根，同时不使较多的溶解氧进入到一级、二级缺氧反硝化池中，干扰反硝化和消耗有机物。溶解氧控制在0.6～0.7mg/L，这时曝气生物滤池出水的氨氮浓度均小于0.2mg/L，实现了氨氮的完全硝化，保证本装置总氮的净化效果。

其中，以污泥返回泵流速为参照，各泵流速比例范围：污泥返回泵流速比例100%，进水泵比例80-120%，污泥超越泵流速比例50%，污泥混合液返回泵流速比例200%；

污泥混合液在本装置各反应池停留时间，厌氧池1.5～2.5h，缺氧反硝化池2～3h，悬浮填料曝气池1～1.3h。一级沉淀池上清液在曝气生物滤池停留时间为3～7h。

采用的有机碳源为无水甲醇。

当有外加有机碳源时：厌氧池氧化还原电位控制范围<-300mv，缺氧反硝化池氧化还原电位控制范围-150～-145mv，快速曝气池氧化还原电位控制范围+90～+100mv；

污泥在本装置内的停留时间控制在12～13天左右，缺氧反硝化池、厌氧池、的污泥浓度控制在>2000mg/L；

当有外加有机碳源时，PLC按有外加有机碳源的控制模式运行，经过连续两个月的正常运行，当小区生活污水的CODcr为280～650mg/L，总氮为32～75mg/L，碳氮比为4.2～10.3的范围内，总磷为5.4～9.0mg/L范围时，脱氮效率基本都在97～98.5%之间，除磷效率基本在96.5～99.0%之间，CODcr的净化效率93～95%之间。TN的出水浓度只有0.3～1.7mg/L之间，总磷的出水浓度只有0.1～0.3mg/L。出水的TN和TP达地表水5类以上水质，CODcr达到地表水一类以上水质，对生活污水的水量、水质和浓度变化表现出较高的适应能力，成功实现了对小区生活污水的深度净化的目标。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，便于本技术所属领域的技术人员能理解和应用本发明，不能认定本发明的具体实施只局限与这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域的技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的改进都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高自适应性的污水深度净化装置，其特征在于：包括调节池、厌氧池、一级沉淀池、曝气生物滤池、缺氧反硝化池、悬浮填料曝气池、快速曝气池、二级沉淀池、澄清池以及PLC，所述调节池的出水口通过管道和进水泵与厌氧池的进水口相连，厌氧池的出水口与一级沉淀池的进水口相连，一级沉淀池的上清液出水口与曝气生物滤池的进水口相连，一级沉淀池的排泥口通过管道和污泥超越泵与缺氧反硝化池的进水口相连，曝气生物滤池的排水口与缺氧反硝化池的进水口相连，缺氧反硝化池、悬浮填料曝气池和快速曝气池通过管道依次顺序相连接，悬浮填料曝气池的出水口通过管道和污泥混合液返回泵与缺氧反硝化池的进水口相连接，快速曝气池的出水口与二级沉淀池的进水口相连，二级沉淀池的上清液出水口与澄清池的进水口相连，二级沉淀池的排放口通过污泥返回泵与厌氧池的进水口相连，二级沉淀池的排放口通过管道与排泥泵相连；澄清池的清液出口通过管道、反冲洗阀、反冲洗泵与曝气生物滤池的排水口相连接，澄清池设排水管；

所述厌氧池上还设置氧化还原电位监测系统，该氧化还原电位监测系统包括设置在厌氧池出水口处的氧化还原电极，以及与PLC相连的在线氧化还原电位测定仪器；

所述调节池通过设置在其内部的液位传感器探头与液位传感器连接，并通过进水泵与厌氧池的进水口相连，进水泵与变频器连接，PLC分别与液位传感器、液体电磁流量计和变频器连接；

所述曝气生物滤池中设有填料层、布水器、溶解氧测定系统、曝气系统和反冲洗排水阀；其中，溶解氧测定系统包括设于曝气生物滤池排水口与缺氧反硝化池相连管路中的溶解氧电极，以及与PLC相连的在线溶解氧测定仪器；曝气系统包括设置在曝气生物滤池填料层中的供氧曝气头和反冲洗曝气头，与供氧曝气头和反冲洗曝气头相连的气体流量计，与气体流量计相连的曝气泵，以及与曝气泵相连的变频器，变频器与PLC相连；反冲洗排水阀设于曝气生物滤池的填料层上方，用于反冲洗时排放，供氧曝气头设置于填料层的1/3高度处，通过常开气体电磁阀控制，用于正常的曝气供氧硝化反应；反冲洗曝气头设于填料层的底部，通过常闭气体电磁阀控制，用于反冲洗时使用；

所述缺氧反硝化池上还设有氧化还原电位控制系统、有机碳源计量系统以及曝气系统；其中，氧化还原电位控制系统包括设置在缺氧反硝化池中出水端处的氧化还原电极，以及与PLC相连的在线氧化还原电位测定仪器；有机碳源计量系统包括有机碳源储存池，以及通过管道与缺氧反硝化池连接的有机碳源计量泵，有机碳源计量泵与PLC连接；曝气系统包括设置在缺氧反硝化池底部的曝气头，与曝气头相连的气体流量计，与气体流量计相连的曝气泵，以及与曝气泵相连的变频器，变频器与PLC相连；

所述悬浮填料曝气池中设有悬浮填料、pH测定系统和曝气系统；pH测定系统包括设置在悬浮填料曝气池中出水端处的pH电极，以及与PLC相连的在线pH测定仪器；曝气系统包括设置在悬浮填料曝气池底部的曝气头，与曝气头相连的气体流量计，与气体流量计相连的曝气泵，以及与曝气泵相连的变频器，变频器与PLC相连；

所述快速曝气池上还设有氧化还原电位控制系统和曝气系统；其中，氧化还原电位控制系统包括设置在快速曝气池中出水口处的氧化还原电极，以及与PLC相连的在线氧化还原电位测定仪器；曝气系统包括设置在快速曝气池底部的曝气头，与曝气头相连的气体流量计，与气体流量计相连的曝气泵，以及与曝气泵相连的变频器，变频器与PLC相连；

所述PLC与上位机相连；PLC与在线氧化还原电位测定仪器之间、PLC与变频器之间、PLC与在线溶解氧测定仪器之间、PLC与在线pH测定仪器之间、PLC与有机碳源计量泵之间、PLC与液位传感器之间、PLC与液体电磁流量计之间的电连接均采用485通信方式连接。

2.根据权利要求1所述的高自适应性的污水深度净化装置，其特征在于：所述一级沉淀池和二级沉淀池中均设有刮泥系统，刮泥系统包括与减速电机相连的中心轴，以及设置在中心轴上用于支撑刮泥板的支撑架，刮泥板贴附于沉淀池的锥形内壁上做圆周运动。

3.根据权利要求1所述的高自适应性的污水深度净化装置，其特征在于：所述曝气生物滤池上部为圆筒型，下部为同直径的锥角为60度的倒圆锥形，圆锥与圆筒的接合处水平设置不锈钢的筛孔板，筛孔径为5mm，筛孔板上装填填料形成填料层，填料粒径为0.6～1.5cm；填料为火山岩、陶粒、石英砂或沸石；填料层上方设有布水管，布水管与曝气生物滤池的进水口相连通。

4.根据权利要求1所述的高自适应性的污水深度净化装置，其特征在于：所述悬浮填料是多孔球状聚氨酯海绵填料，其直径为0.5～3cm，孔径为0.5～4mm，或者悬浮填料是带有空隙的柱状或球状填料，所用悬浮填料的总体积占悬浮填料曝气池有效体积的10～30%。

5.一种高自适应性的污水深度净化方法，采用权利要求1所述的高自适应性的污水深度净化装置，其特征在于经过下列各步骤：

（1）在上位机中预设PLC的控制要求，使PLC实现对下列步骤的控制；

（2）待处理污水自进水管送入调节池对水量和水质进行调节，PLC根据液位传感器探头和液位传感器监测的结果，通过液体电磁流量计和变频器每天调整一次进水泵的流速；

（3）调节池流出的污水经过进水泵输送到厌氧池中，在厌氧条件下释放磷，厌氧池出水口处设置的氧化还原电极用以监测厌氧池的释放磷的情况，当厌氧池的氧化还原电位小于-300mV，达到厌氧释磷条件，得到污泥混合液；

（4）步骤（3）所得污泥混合液从厌氧池进入一级沉淀池进行沉降分离，所得上清液流入曝气生物滤池，沉淀污泥经污泥超越泵输送至缺氧反硝化池中；上清液中的氨氮在曝气生物滤池中全部氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，曝气生物滤池通过在线溶解氧测定仪器监测的出水溶解氧变化进而通过PLC控制曝气系统提供的曝气强度，使曝气生物滤池中的出水溶解氧浓度为0.5～1mg/L，得到硝化液；

（5）硝化液进入缺氧反硝化池，硝化液和经污泥超越泵流入的沉淀污泥在缺氧反硝化池中发生反硝化吸磷和反硝化脱氮反应，PLC将缺氧反硝化池的氧化还原电位值与设定的控制范围进行比较，确定缺氧反硝化池的曝气系统停止和运行，运行时曝气量的大小，以及有机碳源计量泵的流量；

当添加有机碳源时，PLC通过调节缺氧反硝化池的曝气强度，和控制外加有机碳源计量泵的流速来控制缺氧反硝化池的氧化还原电位，实现对缺氧反硝化池反硝化反应的终点的控制；外加有机碳源计量泵在缺氧反硝化池的曝气泵停止运行时向缺氧反硝化池提供有机碳源；当添加有机碳源时，PLC控制缺氧反硝化池的氧化还原电位的控制方法见表1：

表1 外加有机碳源时缺氧反硝化池和快速曝气池氧化还原电位控方法

缺氧反硝化池氧化还原电位 缺氧反硝化池曝气泵的电源频率 有机碳源流量 快速曝气池氧化还原电位 PLC采取的步骤 >控制范围 ≥启动电源频率 / / 减少缺氧反硝化池曝气强度 >控制范围 <启动电源频率 / / 增加有机碳源的流量 <控制范围 / >0 / 减少有机碳源的流量 <控制范围 / =0 / 增加缺氧反硝化池曝气强度 =控制范围 / / / PLC不改变缺氧反硝化池的控制参数 / / / >控制范围 减少快速曝气池的曝气强度 / / / <控制范围 增加快速曝气池的曝气强度 / / / =控制范围 PLC不改变快速曝气池的控制参数

当不添加有机碳源时，PLC装置首先是通过调节缺氧反硝化池的曝气强度，来控制缺氧反硝化池的氧化还原电位，当缺氧反硝化池的曝气泵停止运行时，则还通过调整快速曝气池的氧化还原电位的控制范围来实现缺氧反硝化池的控制要求；快速曝气池氧化还原电位实际的控制范围即移动控制范围在一定范围内移动，这个控制范围即快速曝气池的氧化还原电位控制区间，PLC根据缺氧反硝化池氧化还原电位的控制需要，在快速曝气池的氧化还原电位控制区间内对快速曝气池的移动控制范围进行上下移动调整；在不添加有机碳源时，PLC控制缺氧反硝化池、快速曝气池的氧化还原电位的具体控制方法见表2：

表2无外加有机碳源添加时缺氧反硝化池和快速曝气池氧化还原电位控制方法

缺氧反硝化池氧化还原电位 缺氧反硝化池曝气泵的电源频率 快速曝气池氧化还原电位移动控制范围 快速曝气池氧化还原电位 PLC采取的步骤 >控制范围 ≥启动电源频率 / / 减少缺氧反硝化池曝气强度 >控制范围 <启动电源频率 >快速曝气池氧化还原电位控制区间的下限 / 下调快速曝气池氧化还原电位的移动控制范围 >控制范围 <启动电源频率 =快速曝气池氧化还原电位控制区间的下限 / 不做任何调整 <控制范围 / <快速曝气池氧化还原电位控制区间的上限 / 上调快速曝气池氧化还原电位移动控制范围 <控制范围 / =快速曝气池氧化还原电位控制区间的上限 / 上调缺氧反硝化池曝气泵的电源频率 =控制范围 / / / PLC不改变缺氧反硝化池的控制参数 / / / >控制范围 减少快速曝气池的曝气强度 / / / <控制范围 增加快速曝气池的曝气强度 / / / =控制范围 PLC不改变快速曝气池的控制参数

（6）从缺氧反硝化池中流出的污泥混合液流入悬浮填料曝气池进行好氧硝化、好氧吸磷和有机物的降解；曝气系统通过定期增加和减少悬浮填料曝气池的曝气强度，同时通过pH测定系统检测pH变化规律来确定硝化反应的终点和保持相应的曝气强度；

当增加曝气强度：pH上升，曝气强度已经超过了硝化反应的终点，则减少曝气强度；pH下降，硝化反应不完全，则加大曝气强度；pH先下降后上升，这时曝气强度处在硝化终点，采用调整后的曝气强度；当减少曝气强度时：pH下降，曝气强度已经超过了硝化反应的终点，则进一步减少曝气强度；pH上升，硝化反应不完全，则加大曝气强度；pH呈现先下降后上升的规律，这时曝气强度处在硝化终点，将曝气强度调整回原有的曝气强度；

（7）污泥混合液从悬浮填料曝气池流出的一部分通过污泥混合液返回泵输送入缺氧反硝化池做循环处理，另一部分则流入快速曝气池；

当有外加有机碳源时，PLC根据需要控制曝气系统提供的曝气强度来调整快速曝气池的氧化还原电位，强化对磷的好氧吸收作用，和对剩余有机物的降解，见表1；当无外加有机碳源时，快速曝气池的氧化还原电位的控制范围会随着缺氧反硝化池的控制需要在控制区间范围内移动调节，并通过控制曝气系统提供的曝气强度来使快速曝气池的氧化还原电位在移动控制范围内，以适应污水水质和浓度发生的变化，见表2；

（8）污泥混合液流入二级沉淀池进行固液分离，二级沉淀池所得上清液排到澄清池做进一步沉降，所得污泥中的一部分通过污泥返回泵返回到厌氧池做循环处理，另一部分污泥作为剩余污泥用排泥泵定量排出；澄清池所得净化水通过排水管排出即为处理后出水；澄清池收集的污泥定时通过排泥阀排放；

当所述的高自适应性的污水深度净化装置连续运行15天至20天时应对曝气生物滤池进行反冲洗，反冲洗时将设置于曝气生物滤池与缺氧反硝化池之间的管路中的常开硝化液电磁阀关闭，同时开启反冲洗泵，将澄清池的清液从曝气生物滤池下方排水口注入曝气生物滤池中，同时关闭供氧曝气头的常开气体电磁阀，打开反冲洗曝气头的常闭气体电磁阀，通过反冲洗和加大曝气量，利用气泡向上运动的切割和扰动使填料层上的生物膜脱落；

其中，污泥混合液在各池停留时间预设：厌氧池1～3h、曝气生物滤池2～8h、缺氧反硝化池1.5～4h、悬浮填料曝气池0.5～2h、快速曝气池0.2～1h；

曝气生物滤池的气水比为10～40；

厌氧池、缺氧反硝化池和悬浮填料曝气池的污泥浓度控制在2000～5000mg/L的范围内；

以污泥返回泵的流速为参照，各泵流速比例范围预设：污泥返回泵流速比例100%；进水泵比例50～200%；污泥超越泵流速比例30～80%；污泥混合液回流泵流速比例100～200%；

厌氧池、一级沉淀池、缺氧反硝化池、悬浮填料曝气池、快速曝气池和二级沉淀池中的活性污泥停留时间为10～17天；

厌氧池氧化还原电位控制范围<-300mv，缺氧反硝化池氧化还原电位控制区间-170～-100mV，快速曝气池氧化还原电位控制区间0～+120mV。