CN108163967A

CN108163967A - 一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制系统及其方法

Info

Publication number: CN108163967A
Application number: CN201810041577.5A
Authority: CN
Inventors: 吴代赦; 李建龙; 杜俊逸; 邱俊; 况琴
Original assignee: Nanchang University
Current assignee: Jiangxi Lvpo Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2018-06-15
Anticipated expiration: 2038-01-16
Also published as: CN108163967B

Abstract

本发明公开了一种生活污水处理技术，尤其涉及一种接触氧化‑曝气生物滤池的智能控制系统及其方法。包括反应区，位于反应区下方的控制区，所述反应区内从左至右分别为接触氧化区、沉淀区、生物滤池区、清水区，所述污水通过最左侧的接触氧化区上侧的进水法兰进入，依次通过每个反应区通过最右侧清水区一侧的总出水口达标排放；所述控制区内设置有罗茨风机、压差传感器、反冲洗泵以及控制器。本发明通过监测污水处理系统关键参数，并智能调整运行工况，维持出水水质达标。

Description

一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制系统及其方法

技术领域

本发明公开了一种生活污水处理技术，尤其涉及一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制系统及其方法。

背景技术

污水处理属于基础设施建设，建成后的设施应能够正常运行，且使用寿命应保持在二、三十年以上。农村污水有其独特的属性，高效率、低投入、低运行成本，适用于分散式生活污水处理的技术仍是我国农村生活污水治理的重要发展方向。

然而，农村污水处理在日常运行过程缺乏必要的技术指导是一大问题，目前一些常见的成熟工艺技术仍难以发挥应有效果，致使污水处理效果波动以及出水水质不达标等问题，这与服务质量控制不严有相当大的关系。这不仅导致所谓的“重建设、轻管理”“重建设、轻运行”的现象，而且也使我国农村污水处理管理能力和技术能力建设不能获得良性的发展环境。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制系统及其方法。

为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：

一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制系统，包括反应区，位于反应区下方的控制区，所述反应区内从左至右分别为接触氧化区、沉淀区、生物滤池区、清水区，所述污水通过最左侧的接触氧化区上侧的进水法兰进入，依次通过每个反应区通过最右侧清水区一侧的总出水口达标排放；所述控制区内设置有罗茨风机、压差传感器、反冲洗泵以及控制器。

所述接触氧化区内设置有COD传感器、DO传感器，所述COD传感器为化学需氧量传感器，所述DO传感器为溶解氧传感器，所述接触氧化区内竖直设置有一排以上的软性挂式填料，所述接触氧化区底部设置有一个以上的微孔曝气盘；所述沉淀区底部设置有气提污泥回流装置与接触氧化区上侧连通；所述生物滤池区内设置有穿孔曝气管，所述生物滤池区中部填充有陶粒填料，所述陶粒填料粒径为3~4mm，所述生物滤池区内上下两侧设置有压力探头I，压力探头I。

所述罗茨风机通过管道分别和微孔曝气盘、沉淀区底部的污泥回流装置、生物滤池区连通，所述与罗茨风机连通的总管上还设置有压力计；所述反冲洗泵通过管道与生物滤池区和清水区底部连通；所述进水法兰一侧设置有提升泵；所述压力探头I，压力探头I与压差传感器连接。

所述罗茨风机、压差传感器、COD传感器、DO传感器和反冲洗泵都由控制器控制。

所述进水法兰与提升泵连接的管道上设置有阀门I，所述罗茨风机和微孔曝气盘、沉淀区底部的污泥回流装置、生物滤池区连通的支管上分别设置有阀门II，阀门III，阀门IV，所述接触氧化区出口通过溢流口I连接沉淀区，所述沉淀区出口通过溢流口II连通生物滤池区，生物滤池下部设有通道与清水区连通。

COD传感器、DO传感器、压差传感器、压力计将监测信号传送至控制器，控制器对所获得的数据进行判断、控制阀门I、阀门II、阀门III、阀门IV、罗茨风机、反冲洗泵的启闭，控制器的控制包括以下步骤：

第一步：当COD传感器所测值数值比与COD期望值高10%以上，则控制阀门II的开度从阀门II初始开度增加10%，否者恢复至阀门II初始开度；

第二步：当COD传感器所测值数值比与COD期望值高15%以上，则控制阀门III的开度从阀门III初始开度增加10%，否者恢复至阀门III初始开度；

第三步：当COD传感器所测值数值比与COD期望值高20%以上，则控制阀门I的开度从阀门I初始开度降低10%，否者恢复至阀门I初始开度；

第四步：当DO传感器所测数值比DO期望值低10%以上，则控制阀门I的开度从阀门I初始开度提高10%，否者恢复至阀门I初始开度；

第五步：当DO传感器所测数值比DO期望值低15%以上，则控制阀门I的开度从阀门I初始开度提高20%，否者恢复至阀门I初始开度；

第六步：压差传感器获得压力探头I与压力探头II的压力差，当压差传感器的压力差达到期望值的90%，记录时间为t1，当压差传感器的压力差达到压差期望值，记录时间为t2，若t2与t1的时间差低于时差期望值的10%，则在压力差达到压差期望值时控制反冲洗泵运转频率增加10%；若t2与t1的时间差低于时差期望值的15%，则在压力差达到压差期望值时控制反冲洗泵运行时间增加50%；

第七步：当压力计所测数值低于或高于压力期望值时，分别对应加快或减少罗茨风机的转速，使得风机出口压力维持恒定。

第一步至第三步中COD期望值设定为100~200mg/L；

第四步、第五步中DO期望值设定为2~4mg/L；

第六步中压差期望值设定为1000~2000Pa；时差期望值设定为12~24h。

本发明的有益效果在于：

通过监测污水处理的COD含量，分三级控制进水流量、接触氧化区曝气量和回流量；通过监测DO含量，分二级控制接触氧化区曝气量；通过监测生物滤池区压力降和压力上升速率，分二级控制反冲洗的强度和时间；总而言之，本发明通过监测污水处理系统关键参数，并智能调整运行工况，维持出水水质达标。

附图说明

下面结合附图和实施案例对本发明做进一步的说明。

图1为本发明的示意图；

图2为本发明控制图；

其中，1为提升泵；2为接触氧化区；3为沉淀区；4为生物滤池区；5为清水区；6压差传感器；7为控制区；8为COD传感器；9为DO传感器；101为阀门I；102为阀门II；103为阀门III；104为阀门IV；11为压力计；21为进水法兰；22为微孔曝气盘；23为软性挂式填料；31为气提污泥回流装置；41为穿孔曝气管；42为陶粒填料；51为总出水口；61为压力探头I；62为压力探头II；71为反冲洗泵；72为控制器；73为罗茨风机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

参见图1-2。

本发明公开了一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制系统，包括反应区，位于反应区下方的控制区7，所述反应区内从左至右分别为接触氧化区2、沉淀区3、生物滤池区4、清水区5，所述污水通过最左侧的接触氧化区2上侧的进水法兰21进入，依次通过每个反应区通过最右侧清水区5一侧的总出水口51达标排放；所述控制区7内设置有罗茨风机73、压差传感器6、反冲洗泵71以及控制器72。

所述接触氧化区2内设置有COD传感器8、DO传感器9，所述COD传感器8为化学需氧量传感器，所述DO传感器9为溶解氧传感器，所述接触氧化区2内竖直设置有一排以上的软性挂式填料23，所述接触氧化区2底部设置有一个以上的微孔曝气盘22；所述沉淀区3底部设置有气提污泥回流装置31与接触氧化区2上侧连通；所述生物滤池区4内设置有穿孔曝气管41，所述生物滤池区4中部填充有陶粒填料42，所述陶粒填料42粒径为3~4mm，所述生物滤池区4内上下两侧设置有压力探头I61，压力探头I62。

所述罗茨风机73通过管道分别和微孔曝气盘22、沉淀区3底部的污泥回流装置31、生物滤池区4连通，所述与罗茨风机73连通的总管上还设置有压力计11；所述反冲洗泵71通过管道与生物滤池区4和清水区5底部连通；所述进水法兰21一侧设置有提升泵1；所述压力探头I61，压力探头I62与压差传感器6连接。

所述罗茨风机73、压差传感器6、COD传感器8、DO传感器9和反冲洗泵71都由控制器72控制。

所述进水法兰21与提升泵1连接的管道上设置有阀门I101，所述罗茨风机73和微孔曝气盘22、沉淀区3底部的污泥回流装置31、生物滤池区4连通的支管上分别设置有阀门II102，阀门III103，阀门IV104，所述接触氧化区2出口通过溢流口IK1连接沉淀区3，所述沉淀区3出口通过溢流口IIK2连通生物滤池区4，生物滤池4下部设有通道K3与清水区5连通。

COD传感器8、DO传感器9、压差传感器6、压力计11将监测信号传送至控制器72，控制器72对所获得的数据进行判断、控制阀门I101、阀门II102、阀门III103、阀门IV104、罗茨风机73、反冲洗泵71的启闭，控制器72的控制包括以下步骤：

第一步：当COD传感器8所测值数值比与COD期望值高10%以上，则控制阀门II102的开度从阀门II初始开度增加10%，否者恢复至阀门II初始开度；

第二步：当COD传感器8所测值数值比与COD期望值高15%以上，则控制阀门III103的开度从阀门III初始开度增加10%，否者恢复至阀门III初始开度；

第三步：当COD传感器8所测值数值比与COD期望值高20%以上，则控制阀门I101的开度从阀门I初始开度降低10%，否者恢复至阀门I初始开度；

第四步：当DO传感器9所测数值比DO期望值低10%以上，则控制阀门I101的开度从阀门I初始开度提高10%，否者恢复至阀门I初始开度；

第五步：当DO传感器9所测数值比DO期望值低15%以上，则控制阀门I101的开度从阀门I初始开度提高20%，否者恢复至阀门I初始开度；

第六步：压差传感器6获得压力探头I61与压力探头II62的压力差，当压差传感器6的压力差达到期望值的90%，记录时间为t1，当压差传感器6的压力差达到压差期望值，记录时间为t2，若t2与t1的时间差低于时差期望值的10%，则在压力差达到压差期望值时控制反冲洗泵71运转频率增加10%；若t2与t1的时间差低于时差期望值的15%，则在压力差达到压差期望值时控制反冲洗泵71运行时间增加50%；

第七步：当压力计11所测数值低于或高于压力期望值时，分别对应加快或减少罗茨风机73的转速，使得风机出口压力维持恒定。

第一步至第三步中COD期望值设定为100~200mg/L；

根据权利要求6所述的一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制方法，其特征在于：第四步、第五步中DO期望值设定为2~4mg/L；

本发明的使用原理简述如下：

系统运行时，污水由提升泵1压入接触氧化区2，污水在接触氧化区2中将有70%以上的有机污染物通过附着在软性挂式填料23上的微生物利用微孔曝气盘22提供的氧气进行好氧生物反应得到有效去除。

随后污水进入沉淀区3，污水中的悬浮物以及游离的微生物菌胶团沉淀和水在重力的作用下进行分离，污水中的悬浮物得以有效去除。沉淀区3内设置有气提污泥回流装置31，利用曝气系统提供的动力将活性污泥回流至前段接触氧化区2，在接触氧化区2和沉淀区3内实现内部循环，大大的提高了污水处理系统中活性微生物的浓度，提高了污水处理的效率。

然后污水进入生物滤池区4，陶粒填料42表面的微孔为微生物的生长提供了良好的附着生长环境，微生物利用穿孔曝气管41提供的氧气进行好氧反应进一步将废水中的污染物分解并去除。同时，由于污水被强制从陶粒间的缝隙通过，污水中的悬浮物被截留在陶粒间的缝隙中，将污水中的悬浮物进一步去除，经生物滤池区4处理后的污水可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准的要求后自流进入清水区5。

监测生物滤池区4陶瓷填料42的压力降，当压力降达到设定值时，利用反冲洗泵71抽取清水池5内的清水进行陶瓷填料42的清理。

本实施例中将COD期望值设定为150mg/L；DO期望值设定为2mg/L；压差期望值设定为1000Pa；压力计的期望值设定为0.2MPa；时差期望值设定为20h；反冲洗泵的正常频率为40Hz，正常运行时间为60min。

当COD传感器8所测值数值比与COD期望值高10%以上，如所测COD含量为170mg/L，则控制阀门II102的开度从阀门II初始开度增加10%，否者恢复至阀门II初始开度；

当COD传感器8所测值数值比与COD期望值高15%以上，如所测COD含量为175mg/L，则控制阀门III103的开度从阀门III初始开度增加10%，否者恢复至阀门III初始开度；

当COD传感器8所测值数值比与COD期望值高20%以上，如所测COD含量为185mg/L，则控制阀门I101的开度从阀门I初始开度降低10%，否者恢复至阀门I初始开度；

当DO传感器9所测数值比DO期望值低10%以上，如所测DO含量为2.25mg/L，则控制阀门I101的开度从阀门I初始开度提高10%，否者恢复至阀门I初始开度；

当DO传感器9所测数值比DO期望值低15%以上，如所测DO含量为2.35mg/L，则控制阀门I101的开度从阀门I初始开度提高20%，否者恢复至阀门I初始开度；

压差传感器6获得压力探头I61与压力探头II62的压力差，当压差传感器6的压力差达到期望值的90%，记录时间为t1，当压差传感器6的压力差达到压差期望值，记录时间为t2，若t2与t1的时间差低于时差期望值的90%，如所测时间差为17.5h，则在压力差达到压差期望值时控制反冲洗泵71运转频率增加10%至44Hz；若t2与t1的时间差低于时差期望值的85%，如所测时间差为16h，则在压力差达到压差期望值时控制反冲洗泵71运行时间增加50%至90min；

当压力计11所测数值低于压力期望值时，如压力所测数值为0.18MPa，则加快罗茨风机73的转速，使得风机出口压力维持恒定至期望值0.2MPa为止。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制系统，包括反应区，位于反应区下方的控制区（7），其特征在于：所述反应区内从左至右分别为接触氧化区（2）、沉淀区（3）、生物滤池区（4）、清水区（5），所述污水通过最左侧的接触氧化区（2）上侧的进水法兰（21）进入，依次通过每个反应区通过最右侧清水区（5）一侧的总出水口（51）达标排放；所述控制区（7）内设置有罗茨风机（73）、压差传感器（6）、反冲洗泵（71）以及控制器（72）。

2.根据权利要求1所述的一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制系统，其特征在于：所述接触氧化区（2）内设置有COD传感器（8）、DO传感器（9），所述COD传感器（8）为化学需氧量传感器，所述DO传感器（9）为溶解氧传感器，所述接触氧化区（2）内竖直设置有一排以上的软性挂式填料（23），所述接触氧化区（2）底部设置有一个以上的微孔曝气盘（22）；所述沉淀区（3）底部设置有气提污泥回流装置（31）与接触氧化区（2）上侧连通；所述生物滤池区（4）内设置有穿孔曝气管（41），所述生物滤池区（4）中部填充有陶粒填料（42），所述陶粒填料（42）粒径为3~4mm，所述生物滤池区（4）内上下两侧设置有压力探头I（61），压力探头I（62）。

3.根据权利要求1所述的一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制系统，其特征在于：所述罗茨风机（73）通过管道分别和微孔曝气盘（22）、沉淀区（3）底部的污泥回流装置（31）、生物滤池区（4）连通，所述与罗茨风机（73）连通的总管上还设置有压力计（11）；所述反冲洗泵（71）通过管道与生物滤池区（4）和清水区（5）底部连通；所述进水法兰（21）一侧设置有提升泵（1）；所述压力探头I（61），压力探头I（62）与压差传感器（6）连接。

4.根据权利要求1所述的一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制系统，其特征在于：所述罗茨风机（73）、压差传感器（6）、COD传感器（8）、DO传感器（9）和反冲洗泵（71）都由控制器（72）控制。

5.根据权利要求1所述的一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制系统，其特征在于：所述进水法兰（21）与提升泵（1）连接的管道上设置有阀门I（101），所述罗茨风机（73）和微孔曝气盘（22）、沉淀区（3）底部的污泥回流装置（31）、生物滤池区（4）连通的支管上分别设置有阀门II（102），阀门III（103），阀门IV（104），所述接触氧化区（2）出口通过溢流口I连接沉淀区（3），所述沉淀区（3）出口通过溢流口II连通生物滤池区（4），生物滤池（4）下部设有通道与清水区（5）连通。

6.一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制方法，其特征在于，COD传感器（8）、DO传感器（9）、压差传感器（6）、压力计（11）将监测信号传送至控制器（72），控制器（72）对所获得的数据进行判断、控制阀门I（101）、阀门II（102）、阀门III（103）、阀门IV（104）、罗茨风机（73）、反冲洗泵（71）的启闭，控制器（72）的控制包括以下步骤：

第一步：当COD传感器（8）所测值数值比与COD期望值高10%以上，则控制阀门II（102）的开度从阀门II初始开度增加10%，否者恢复至阀门II初始开度；

第二步：当COD传感器（8）所测值数值比与COD期望值高15%以上，则控制阀门III（103）的开度从阀门III初始开度增加10%，否者恢复至阀门III初始开度；

第三步：当COD传感器（8）所测值数值比与COD期望值高20%以上，则控制阀门I（101）的开度从阀门I初始开度降低10%，否者恢复至阀门I初始开度；

第四步：当DO传感器（9）所测数值比DO期望值低10%以上，则控制阀门I（101）的开度从阀门I初始开度提高10%，否者恢复至阀门I初始开度；

第五步：当DO传感器（9）所测数值比DO期望值低15%以上，则控制阀门I（101）的开度从阀门I初始开度提高20%，否者恢复至阀门I初始开度；

第六步：压差传感器（6）获得压力探头I（61）与压力探头II（62）的压力差，当压差传感器（6）的压力差达到期望值的90%，记录时间为t1，当压差传感器（6）的压力差达到压差期望值，记录时间为t2，若t2与t1的时间差低于时差期望值的10%，则在压力差达到压差期望值时控制反冲洗泵（71）运转频率增加10%；若t2与t1的时间差低于时差期望值的15%，则在压力差达到压差期望值时控制反冲洗泵（71）运行时间增加50%；

第七步：当压力计（11）所测数值低于或高于压力期望值时，分别对应加快或减少罗茨风机（73）的转速，使得风机出口压力维持恒定。

7.根据权利要求6所述的一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制方法，其特征在于：第一步至第三步中COD期望值设定为100~200mg/L。

8.根据权利要求6所述的一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制方法，其特征在于：第四步、第五步中DO期望值设定为2~4mg/L。

9.根据权利要求6所述的一种接触氧化-曝气生物滤池的智能控制方法，其特征在于：第六步中压差期望值设定为1000~2000Pa；时差期望值设定为12~24h。