CN108996663B - 用于动态调节污水处理策略的污水处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理系统的部件，具体为一种用于动态调节污水处理策略的污水处理设备，包括控制器、储存污水的水池以及两套顺次通过连通管连通的生物转笼反应器；控制器用于接收到串联信号时，使污水顺次通过两套生物转笼反应器；控制器用于接收到并联信号时，使污水分别通过所有的生物转笼反应器；控制器用于接收到环流信号时，使污水顺次通过所有生物转笼反应器，再回流到第一级生物转笼反应器中。本发明提供一种能够以相对灵活的方式处理污水的污水处理设备。

Description

用于动态调节污水处理策略的污水处理设备

技术领域

本发明涉及污水处理系统的部件，具体为一种用于动态调节污水处理策略的污水处理设备。

背景技术

目前国内外处理污水的先进技术主要有生物法、化学法和物理法。在处理大量的工业排放污水或城市污水中，生物法是较多被采纳的方法。生物法的原理是利用微生物对有机物进行分解，通过机械充氧来补充微生物呼吸和对有机物分解所需的氧。

现有技术中采用生物转笼净化污水，生物转笼中装有生物填料，生物填料表面的生物膜上的微生物有降解污水中污染物的能力。现有技术存在的问题是，现有的污水处理设备会设置多台生物转笼，而生物转笼间的连接方式是固定，整套污水处理设备在处理污水时不够灵活，例如在处理较为干净的污水，中等水质的污水以及低等水质的污水都采用一种连接方式，导致了生物转笼降解污染物的效率偏低。

发明内容

本发明提供一种能够以相对灵活和高效的方式处理污水的污水处理设备。

本发明提供基础方案是：

用于动态调节污水处理策略的污水处理设备，包括控制器、储存污水的水池以及两套顺次通过连通管连通的生物转笼反应器；所述连通管设有连通阀，两套生物转笼反应器分为第一级生物转笼反应器与第二级生物转笼反应器，

生物转笼反应器设有进水管与出水管，进水管设有进水阀，所述出水管设有出水阀，第二级生物转笼反应器设有环流管，所述环流管连通第二级生物转笼反应器的尾端与第一级生物转笼反应器的首端，所述环流管设有环流阀；控制器信号连接所有生物转笼反应器的出水阀、进水阀、连通阀以及环流阀，

控制器用于接收到串联信号时，控制两套生物转笼反应器的进水阀与进水泵、所有的连通阀以及第二级生物转笼反应器的出水阀开启，第一级生物转笼反应器的出水阀和环流阀关闭，使污水顺次通过两套生物转笼反应器；

控制器用于接收到并联信号时，控制所有生物转笼反应器的进水阀与进水泵以及所有出水阀开启，两套生物转笼反应器之间的连通阀和环流阀关闭，使污水分别通过所有的生物转笼反应器；

控制器用于接收到环流信号时，控制第一级生物转笼反应器的进水阀与进水泵所有的连通阀以及尾端的生物转笼反应器的环流阀开启，使污水顺次通过所有生物转笼反应器，再回流到第一级生物转笼反应器中。

原理：污水处理时，污水水质变化较大，因此本方案用一套设备动态调节不同水质的污水。当水质较佳时，生物转笼反应器可以并行处理污水，能够加快污水处理速度。当水质一般时，改由两套生物转笼反应器以串联的方式处理污水，污水将顺次通过每一套生物转笼反应器。当水质恶劣，生物转笼反应器会改变为以循环回流的方式连接，循环的对污水进行处理。

本方案中默认的每一种阀为常闭阀门，在接收到相应的信号时，控制器通过控制进水阀、出水阀以及连通阀的启闭实现串联、并联以及回流。仅仅在接收到控制器的启动信号时才开启。

顺次连通的生物转笼反应器，串联时污水首先进入第一级生物转笼反应器，然后进入第二级生物转笼反应器。

与现有技术相比，本方案的优点在于：

1.可以动态的调节处理污水的方式，根据不同的情况，调节处理污水的方式，使污水能被高效的降解处理。

2.处理污水时可以兼并速度与质量，使每一套生物转笼反应器能够得到充分的利用。

进一步，所述生物转笼反应器内设置有水质检测件，水质检测件分别设置于进水管、生物转笼反应器的中部以及出水管。有益效果：本方案中生物转笼反应器选择并联、串联或者环流，其中最主要的因素是水质的情况，因此需要在进水管处检测污水进入时的情况，在生物转笼反应器的中部检测可以检测生物转笼反应器的处理能力，出水管设置水质检测件可以检测污水最终的处理情况，为发送控制信号给控制器提供参考信息。

进一步，水质检测件包括原位检测探头、异位检测管路与指标检测仪，异位检测管路用于将污水传送至指标检测仪中。有益效果：在污水水质检测中，有部分检测探头在污水中独立检测，然后通过原位检测线路传出，例如在线溶氧仪、PH检测仪以及ss在线检测仪。而有另一些参数不能在污水中进行检测，因此设置了异位检测管路将污水传送到指标检测仪中，例如COD检测仪、氨氮检测仪。

进一步，生物转笼反应器包括笼体、设置于笼体内的转轴、若干轴向分隔板、若干径向分隔板以及若干球形的生物填料，生物转笼分为弧状的侧壁与板状的两块侧板，侧壁与侧板上均开设有若干透水孔，轴向分隔板为方形板，轴向分隔板的内侧固定于转轴上，轴向分隔板的外侧固定于笼体侧壁的内壁上，轴向分隔板的两端分别与侧壁连接；径向分隔板为环形板，径向分隔板的内端连接于转轴上，径向分隔板的外端连接于侧壁的内壁上，径向分隔板沿着转轴轴向分布；轴向分隔板与径向分隔板将笼体内部分隔为若干个分隔室，生物填料放置于分隔室内。

有益效果：生物转笼主要作用是通过生化反应去除污水中的污染物。为了加快生化反应，让培植有微生物的球形的生物填料与污水更充分地接触，通过生物转笼的旋转，生物填料翻滚，使污水、空气和生物充分接触，为生化反应提供条件，利用微生物的生化反应，如硝化、反硝化等生化反应过程将污水中的污染物去除。轴向分隔板使生物填料上下翻滚，能脱离水面，径向分隔板阻止生物填料轴向滑动，使生物填料分布均匀。生物转笼内设置有轴向分隔板与径向分隔板，一方面使生物填料分布均匀，增大生物填料与污水的接触面积，另一方面也使得生物填料能脱离污水环境与空气接触，加快生化反应。

进一步，储存污水的水池设有遮挡箱，水池设有进水泵，所述进水泵的进水口设置于遮挡箱内，所述遮挡箱的侧壁设有溢流口，遮挡箱设置于水池上部。有益效果：使水池内上层稍微清澈的水通过溢流口进入遮挡箱内，遮挡箱阻挡调节池中的污泥，避免进水泵吸入过多污泥而影响使用寿命。

进一步，生物转笼反应器于出水管的上方设有防溢管。有益效果：当出水管不能将处理后的水及时排出时，反应池内过高的水位会影响到笼体内生物填料与空气的接触，因此设置防溢管在出水管出水速度不足时能够及时提升生物转笼反应器的出水速度。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为图1中生物转笼反应器的结构示意图。

图3为图2中生物转笼的侧视图。

图4为本发明实施例的采样机构的结构示意图。

图5为图4的使用状态图。

图6为污水处理组件的连接示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

附图标记说明：污水进水管1、污水水泵2、调节池3、遮挡箱310、溢流口311、进水泵312、电动阀313、电子流量计314、回流管315、截至阀316、生物转笼反应器4、笼体41、转轴412、径向分隔板413、轴向分隔板414、侧壁415、侧板416、分隔室418、池底419、排泥管420、电磁阀421、反应池430、进水管431、出水管432、防溢管433、二沉池5、加药箱6、污泥干化池7、进水阀81、出水阀82、连通阀83、环流管841、环流阀84、充气泵9、中空气柱10、导向环11、导向杆12、取样阀板13、传送刮板14、气泡15。

实施例：

如图1与图6所示，用于动态调节污水处理策略的污水处理设备，包括储存污水的调节池3、抽取污水注入调节池3的污水泵、污水处理组件以及与污水处理组件连通的二沉池5，污水处理组件包括2套顺次通过连通管连通的生物转笼反应器4与控制器，连通管设有连通阀83，尾端的生物转笼反应器4设有环流管841，环流管841设有环流阀84；

生物转笼反应器4包括反应池430、连通反应池430的进水管431、设置于进水管431的进水阀81、连通反应池430的出水管432、设置于出水管432的出水阀82、一头连通调节池3，另一头连通反应池430的进水泵312以及设置于反应池430的生物转笼；控制器信号连接所有生物转笼反应器4的进水泵312、出水阀82、进水阀81、连通阀83以及环流阀84；

如图6所示控制器用于接收到串联信号时，控制第一级生物转笼反应器4的进水阀81与进水泵312、所有的连通阀83以及尾端的生物转笼反应器4的出水阀82开启，使生物转笼反应器4串联；

控制器用于接收到并联信号时，控制所有生物转笼反应器4的进水阀81与进水泵312以及所有出水阀82开启，使生物转笼反应器4并联；

控制器用于接收到环流信号时，控制第一级生物转笼反应器4的进水阀81与进水泵312所有的连通阀83以及尾端的生物转笼反应器4的环流阀84开启，使生物转笼反应器4环流。

反应池430内设置有水质检测件，水质检测件设置于反应池430的进水口、反应池430的中部以及反应池430的出水口处。

水质检测件包括原位检测探头、异位检测管路与指标检测仪，异位检测管路用于将污水传送至指标检测仪中。

生物转笼反应器4，生物转笼反应器4包括进水泵312、反应池430、生物转笼、驱动生物转笼的驱动机构以及连通反应池430的进水管431与出水管432，进水泵312的进水口连通调节池3的出水口，进水泵312的出水口连通反应池430的进水管431，反应池430的出水管432连通二沉池5。

进水泵312的出水口与反应池430之间有调节管，调节管设有电子流量计314与电动阀313，生物转笼反应器4设有回流分压件，回流分压件包括回流管315与设置于回流管315内的截至阀316，回流管315连通调节管，回流管315连通调节池3。调节池3设有遮挡箱310，进水泵312的进水口设置于遮挡箱310内，遮挡箱310的侧壁415设有溢流口311，遮挡箱310设置于调节池3内上部。

如图2与图3所示，反应池430上端开口，反应池430内池底419倾斜设置，坡度为10％。反应池430的最低处连通有排泥管420，排泥管420连接有电磁阀421。驱动机构包括电机与皮带轮传动组件，电机连接传动组件的输入端，传动组件的输出端传动连接生物转笼，生物转笼包括笼体41、设置于笼体41内的转轴412、8块轴向分隔板414、4块径向分隔板413以及若干球形的生物填料，生物转笼分为弧状的侧壁415与板状的两块侧板416，侧壁415与侧板416上均开设有若干透水孔，轴向分隔板414为方形板，轴向分隔板414的内侧固定于转轴412上，轴向分隔板414的外侧固定于笼体41侧壁415的内壁上，轴向分隔板414的两端分别与侧壁415连接；径向分隔板413为环形板，径向分隔板413的内端连接于转轴412上，径向分隔板413的外端连接于侧壁415的内壁上，径向分隔板413沿着转轴412轴向分布；轴向分隔板414与径向分隔板413将笼体41内部分隔为若干个分隔室418，生物填料放置于分隔室418内；径向分隔板413与轴向分隔板414上均开设有透水孔，生物转笼内填充生物填料的填充率为70％。

如图1所示，加药箱6内装有混凝剂，混凝剂为聚丙烯酰胺或聚合氯化铝，加药箱6设有加药计量泵，加药计量泵的出口连通二沉池5的进口；加药箱6中设有隔离计量泵

二沉池5的底部设有连通污泥干化池7的污泥排出管；

污泥干化池7设有过滤层，过滤层的底部设有连通调节池3的污水管。过滤层为石英砂滤层。

实施过程，如图1所示，污水水泵2启动通过污水进水管1从污水河道中抽起污水，将污水注入调节池3中静置一段时间，污水水质均化，调节池3内水位上升，上层的水经过溢流口311流入遮挡箱310内。启动遮挡箱310内的进水泵312，污水经过电动阀313与电子流量计314流入生物转笼反应器4中，因为本方案为中试结构，还需要调节，因此污水处理量有限，当流入生物转笼反应器4中的污水流量太大时，开启截止阀，并调节电动阀313，多余的污水便会经过回流管315回流进入遮挡箱310内。

如图2所示，当污水进入生物转笼反应器4后，水经过进水管431进入反应池430内。电机启动，电机通过皮带传动组带动转轴412旋转，转轴412旋转带动生物转笼随之转动。与此同时污水从进水管431进入反应池430内，首先通过侧壁415与侧板416上的透水孔进入最左侧的分隔室418内，与分隔室418内球形的生物填料接触，于此同时通过生物转笼的旋转，如图3所示的轴向分隔板414不停带动生物填料旋转，使污水、空气和生物填料充分接触，为生物填料与污水中的污染物生化反应提供条件，利用微生物的生化反应，如硝化、反硝化等生化反应过程将污水中的污染物去除。在污水从左边的进水管431流向右边出水管432的过程中，污水会从侧壁415、侧板416、径向分隔板413以及轴向分隔板414上的透水孔相互流通，并在生物转笼旋转的过程中加速该过程。污水中的淤泥会有一部分沉淀在反应池430中，经过反应过的水大部分通过出水管432流出，当量积累太多，液面到达防溢管433位置时，防溢管433也会为了尽快将水排出，避免影响转轴412以上的隔离室中生物填料与空气的接触。同时在反应池430池底419沉降的淤泥会沿着池底419的坡度下滑至右侧的坡底，积累到一定量时，开启电磁阀421，将淤泥从排泥管420排出。

此时的污水中含有悬浮的污泥(微生物生长产生的污泥)，需要将这些污泥沉淀并去除，才能将水达标排放。在二沉池5中，污水静置使污泥沉降，并通过加药的方式促进污泥沉降。二沉池5中沉降后的清水通过清水排水管排入河水之中，完成对污水的整个处理。

同时还需要将二沉池5中的污泥排出，经过二沉池5沉降并从底部排出的污泥，还含有大量的水。为了使其得到充分处理，同时减少污泥处置量，就需要污泥干化，污泥干化池7中间铺有石英砂等滤层，将二沉池5流出的污泥经过石英砂滤层过滤，污泥被拦截，将污泥中含有的污水分离出来，回流到调节池3进行循环处理，仅留下干化后的污泥。从而实现泥水分离，污泥干化。

检测水质时，需要在调节池3中抽取污水并进行污染物的含量检测，但由于污水中物质太多，静置一段时间后污水会自行分层，单纯在一个高度或者一处抽取污水水样无法代表污水整体的情况。常规的思路是将调节池3内污水混匀后采集污水水样，便能收集到混合均匀的污水。但调节池3会收集大量污水静置，采用搅拌装置搅拌污水会消耗太多的能源，成本过高。为了对调节池3中的污水进行采样，本方案设置了采样机构。采样机构能收集一个竖直高度上的污水，让一个柱形高度上的各层污水混合后代表采集池中的污水会更有代表性。

如图4、与图5所示，采样机构包括充气泵9、上端开口的中空气柱10、导向环11、导向杆12以及安装在调节池3池底的取样阀板13，导向环11固定在中空气柱10的顶部，导向环11中部设有导向孔，导向杆12滑动连接于导向孔，导向杆12滑动连接于调节池3池底的滑孔，中空气柱10由弹性材质聚乙烯支撑，中空气柱10的外壁设有气浮出气孔，相邻的气浮出气孔，上方的气浮出气孔要大于下方的气浮出气孔。如图4所示在不充气的状态下，中空气柱10堆叠在调节池3的池底419。如图5所示，在需要对调节池3中的污水取样时，充气泵9向中空气柱10注入气体，中空气柱10充气后开始上升，中空气柱10的内壁形成柱形的取样腔，中空气柱10在上升的过程中，导向杆12与导向环11配合使中空气柱10沿竖直方向上浮，能准确的收集一个竖直高度上的污水，在一个竖直高度上的污水进入取样腔中，该污水包含了竖向上各个高度上的污水，因此混合后能很接近调节池中所有水充分混合后的情况，同时中空气柱10的外壁向外排放气泡15，气泡15在上升的过程中带走调节池3中的一些固体上浮，在调节池3的表面形成泡沫，调节池3的表面具有传送刮板14，传送刮板14将泡沫挂出调节池3，在对污水进行简单的清理，同时避免这些泡沫被进水泵312吸入影响进水泵312的使用寿命。为了使气泡15有足够的吸附悬浮物的能力，气泡15应该越小越好，因此中空气柱10外壁上的气浮出气孔从高到低逐渐减小，使中空气柱10外所有高度上的气泡15都较小，能吸附各种悬浮物。

导向杆12的底部焊接有撑杆，中空气柱10完全展开后，导向杆12的底部的撑杆将取样阀板13顶开，顶开后中空气柱10内取样腔中的污水流入下方的取样池中，正如前文所说，取样池中的污水混合后接近调节池3中所有污水充分混合后的情况。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.用于动态调节污水处理策略的污水处理设备，包括控制器、储存污水的调节池以及两套顺次通过连通管连通的生物转笼反应器；其特征在于，所述连通管设有连通阀，两套生物转笼反应器分为第一级生物转笼反应器与第二级生物转笼反应器，

生物转笼反应器设有进水管与出水管，进水管设有进水阀，所述出水管设有出水阀，第二级生物转笼反应器设有环流管，所述环流管连通第二级生物转笼反应器的尾端与第一级生物转笼反应器的首端，所述环流管设有环流阀；控制器信号连接所有生物转笼反应器的出水阀、进水阀、连通阀以及环流阀，

控制器用于接收到串联信号时，控制两套生物转笼反应器的进水阀与进水泵、所有的连通阀以及第二级生物转笼反应器的出水阀开启，第一级生物转笼反应器的出水阀和环流阀关闭，使污水顺次通过两套生物转笼反应器；

控制器用于接收到并联信号时，控制所有生物转笼反应器的进水阀与进水泵以及所有出水阀开启，两套生物转笼反应器之间的连通阀和环流阀关闭，使污水分别通过所有的生物转笼反应器；

控制器用于接收到环流信号时，控制第一级生物转笼反应器的进水阀与进水泵所有的连通阀以及尾端的生物转笼反应器的环流阀开启，使污水顺次通过所有生物转笼反应器，再回流到第一级生物转笼反应器中；

还包括：

采样机构，所述采样机构包括充气泵、上端开口的中空气柱、导向环、导向杆以及安装在调节池池底的取样阀板，导向环固定在中空气柱的顶部，导向环中部设有导向孔，导向杆滑动连接于导向孔，导向杆滑动连接于调节池池底的滑孔，中空气柱由弹性材质聚乙烯支撑，中空气柱的外壁设有气浮出气孔，相邻的气浮出气孔，上方的气浮出气孔要大于下方的气浮出气孔。

2.根据权利要求1所述的用于动态调节污水处理策略的污水处理设备，其特征在于：所述生物转笼反应器内设置有水质检测件，所述水质检测件分别设置于进水管、生物转笼反应器的中部以及出水管。

3.根据权利要求2所述的用于动态调节污水处理策略的污水处理设备，其特征在于：所述水质检测件包括原位检测探头、异位检测管路与指标检测仪，异位检测管路用于将污水传送至指标检测仪中。

4.根据权利要求3所述的用于动态调节污水处理策略的污水处理设备，其特征在于：生物转笼反应器包括笼体、设置于笼体内的转轴、若干轴向分隔板、若干径向分隔板以及若干球形的生物填料，所述生物转笼分为弧状的侧壁与板状的两块侧板，所述侧壁与侧板上均开设有若干透水孔，所述轴向分隔板为方形板，所述轴向分隔板的内侧固定于转轴上，轴向分隔板的外侧固定于笼体侧壁的内壁上，所述轴向分隔板的两端分别与侧壁连接；所述径向分隔板为环形板，所述径向分隔板的内端连接于转轴上，所述径向分隔板的外端连接于侧壁的内壁上，所述径向分隔板沿着转轴轴向分布；所述轴向分隔板与径向分隔板将笼体内部分隔为若干个分隔室，所述生物填料放置于分隔室内。

5.根据权利要求4所述的用于动态调节污水处理策略的污水处理设备，其特征在于：储存污水的水池设有遮挡箱，水池设有进水泵，所述进水泵的进水口设置于遮挡箱内，所述遮挡箱的侧壁设有溢流口，遮挡箱设置于水池内上部。

6.根据权利要求1所述的用于动态调节污水处理策略的污水处理设备，其特征在于：生物转笼反应器于出水管的上方设有防溢管。

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