CN109052838B - 污水处理策略动态调节系统 - Google Patents

Abstract

污水处理策略动态调节系统，包括污水处理子系统与控制子系统；控制子系统包括采集模块、云服务器以及控制模块，采集模块用于采集调节池水质信息，并将水质信息发送至云服务器；云服务器用于接收水质信息，并根据系统设定的判断标准将调节池水质信息分为高、中、低为三等，当水质为高等时云服务器向控制模块发送并联信号，当水质为中等时云服务器向控制模块发送串联信号，当水质为低等时云服务器向控制模块发送环流信号；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系统。

Description

污水处理策略动态调节系统

技术领域

本发明涉及污水处理系统，具体为一种污水处理策略动态调节系统。

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的分解，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。

现有技术中采用污水处理子系统净化污水，污水处理子系统包括储存污水的调节池、抽取污水注入调节池的污水泵、污水处理组件以及与污水处理组件连通的二沉池，污水处理组件包括两套顺次通过连通管连通的生物转笼反应器，连通管设有连通阀，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，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，第二级生物转笼反应器设有环流管，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；生物转笼反应器包括生物转笼、反应池、连通反应池的进水管、设置于进水管的进水阀、连通反应池的出水管、设置于出水管的出水阀、一头连通调节池，另一头连通反应池的进水泵以及设置于反应池的生物转笼。

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处理污水中污染物的作用。现有技术存在的问题是，现有的污水处理系统会根据当前污水处理的最大流量，采购污水处理设备。而实际的情况是污水的水质和水量都是动态的，例如凌晨时分水量少、晚饭前后(做饭、洗漱等)用水量大，且水质参数变化也比较大。如果污水处理设备按照统一的方式进行处理会导致污水处理效率较低。例如在某一时间，涌入了一些水质较佳但水量较大的污水，也按照严重污染的污水进行处理，就会导致效率较低，且能耗较高。而同样的如果某一时段涌入一批少量但污染严重的污水，按照统一的方式进行处理会导致排出的污水不合格，不能达到排放的标准。

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系统。

本发明提供基础方案是：污水处理策略动态调节系统，

包括污水处理子系统与控制子系统；

控制子系统包括采集模块、云服务器以及控制模块，采集模块用于采集调节池水质信息，并将水质信息发送至云服务器；

云服务器用于接收水质信息，并根据系统设定的判断标准将调节池水质信息分为高、中、低为三等，当污水被判定为高等水质时云服务器向控制模块发送并联信号，当污水被判定为中等水质时云服务器向控制模块发送串联信号，当污水被判定为低等水质时云服务器向控制模块发送环流信号；

控制模块用于接收到串联信号时，控制第一级生物转笼反应器的进水阀与进水泵、所有的连通阀以及第二级生物转笼反应器的出水阀开启，使生物转笼反应器串联；控制模块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，使生物转笼反应器并联；控制模块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第二级生物转笼反应器的环流阀开启，使生物转笼反应器环流。

本方案中默认所有阀门在没有接收到开启信号时为常闭状态，仅仅在接收到控制模块的启动信号时才开启。在接收到相应的信号时，控制模块通过控制进水阀、出水阀以及连通阀的启闭实现串联、并联以及回流。

名称解释：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，最后进入第二级生物转笼反应器。

原理：污水处理时，污水水质变化较大，因此本方案基于同一套污水处理子系统，通过控制子系统动态调节不同污水的处理策略。

当水质较佳时，采集模块采集到调节池中的水质信息由云服务器判定为高等时，控制模块控制污水处理子系统中的生物转笼反应器并行处理调节池中的污水，加快污水处理速度。

当水质一般时，采集模块采集到调节池中的水质信息由云服务器判定为中等时，控制模块控制污水处理子系统中的生物转笼反应器串联处理污水，污水将顺次通过每一个生物转笼反应器得到充分的生化处理。

当水质较差时，采集模块采集到调节池中的水质信息由云服务器判定为低等时，控制模块控制污水处理子系统中的生物转笼反应器循环的对水质进行处理，在处理过程中污水从调节池进入生物转笼反应器中，然后经过生物转笼反应器重新进入调节池中，如此循环往复的过程中水质会逐渐提高，最终提升至中等，云服务器就可以控制生物转笼反应器串联处理污水。

与现有技术相比，本方案的优点在于：本方案中控制子系统可以使污水处理子系统的污水处理能力能够被充分而高效的利用。在生物转笼反应器出现故障时能够及时的调整，保证污水的净化效果。

进一步，水质信息包括pH数据和/或DO数据和/或SS数据和/或温度数据和/或COD数据和/或氨氮数据和/或总氮数据和/或总磷数据。有益效果：上述数据均为污水处理中需要监控的数据，根据不同的情况选择其中全部或者部分数据进行监控与采集。

进一步，采集模块还用于采集生物转笼反应器的进水管、生物转笼反应器的中部、生物转笼反应器的出水管三处的水质信息。有益效果：采集模块采集生物转笼反应器的各处的水质信息，一方面可以监控污水处理的情况，另一方面可以监控生物转笼反应器的运行情况，根据生物转笼反应器的运行效率适当的调节处理污水的效率。

进一步，采集模块还用于采集二沉池的水质信息，并将二沉池的水质信息发送至云服务器，云服务器根据设定的二沉池水质标准判断二沉池的水质信息是否达标，二沉池的水质信息没有达标时，云服务器将发送给控制模块的并联信号转化为串联信号，将串联信号转化为环流信号。有益效果：污水经过生物转笼反应器的反应后通入二沉池，检测二沉池的水质，当检测不达标时，将污水处理的等级提高，降低效率保证污水处理的质量。

进一步，控制子系统还包括用户控制模块，用户控制模块信号连接云服务器，用户控制模块用于供用户监控系统的运行信息，并供用户向云服务器发送控制信息。有益效果：方便用户远程监控并操控污水处理的过程。

进一步，调节池水质信息分为高、中、低为三等，调节池的高等水质信息，云服务器包括水质判断模块，所述判断模块根据生活污水中COD含量将水质分为高、中、低为三等，COD≤200mg/L时判定为高等水质；200mg/L<COD<500mg/L时判定为中等水质，COD≥500mg/L时判定为低等水质。有益效果：水质判断模块可以辅助控制子系统提高污水处理系统中污水处理能力的利用率，且在污水处理系统出现故障时能够及时的调整，保证污水的净化效果。(COD：化学需氧量，即以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量)。

附图说明

图1为本发明实施例中污水处理子系统的结构示意图。

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。

图7为本发明污水处理策略动态调节系统实施例的逻辑框图。

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、图6与图7所示，污水处理策略动态调节系统，包括污水处理子系统与控制子系统；

污水处理子系统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，连通二沉池5的加药箱6以及连通二沉池5的污泥干化池7。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，连通管设有连通阀83，第二级生物转笼反应器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。

如图6与图7所示：

控制子系统包括采集模块、云服务器以及控制模块，采集模块用于采集调节池水质信息，并将水质信息发送至云服务器；控制子系统还包括用户控制模块，所述用户控制模块信号连接云服务器，所述用户控制模块用于供用户监控系统的运行信息，并供用户向云服务器发送控制信息。

云服务器用于接收水质信息，并根据系统设定的判断标准将调节池的水质信息分为高、中、低为三等，当水质为高等时云服务器向控制模块发送并联信号，当水质为中等时云服务器向控制模块发送串联信号，当水质为低等时云服务器向控制模块发送环流信号；调节池的水质信息包括pH数据、DO数据、SS数据、温度数据、COD数据、氨氮数据、总氮数据以及总磷数据。

控制模块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以及第二级生物转笼反应器4的出水阀82开启，使生物转笼反应器4串联。

控制模块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；控制模块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以及第二级生物转笼反应器4的环流阀84开启，使生物转笼反应器4环流。

实施过程中，采集模块采集调节池中污水的水质信息；设定水质信息的判断标准，云服务器根据判断标准将采集到的调节池的水质信息评判为高、中、低为三等；当水质为高等时，控制子系统控制污水处理组件中生物转笼反应器之间的连接方式为并联，使调节池中的污水经过多套生物转笼反应器的分流，每一条水路的上污水仅需经过一套生物转笼反应器后便进入二沉池中；当水质为中等时，调节生物转笼反应器之间的连接方式为串联，调节池中的污水需要顺次通过每一套生物转笼反应器，而后再进入二沉池中；当水质为低等时，调节池中的污水需要顺次通过每一套生物转笼反应器，而后排入调节池中，进行循环处理。

采集模块的具体结构包括原位检测探头、异位检测管路与指标检测仪，原位检测探头信号连接有原位检测线路，异位检测管路用于将污水传送至指标检测仪中。

采集模块还用于采集二沉池的水质信息，并将二沉池的水质信息发送至云服务器，所述云服务器根据设定的二沉池水质标准判断二沉池的水质信息是否达标，二沉池的水质信息没有达标时，云服务器将发送给控制模块的并联信号转化为串联信号，将串联信号转化为环流信号。

污水处理子系统中生物转笼反应器4的具体结构，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。但由于调节池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所示要在不充气的状态下，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.污水处理策略动态调节系统，其特征在于：

包括污水处理子系统与控制子系统；

所述控制子系统包括采集模块、云服务器以及控制模块，所述采集模块用于采集调节池水质信息，并将水质信息发送至云服务器；

所述云服务器用于接收水质信息，并根据系统设定的判断标准将调节池水质信息分为高、中、低为三等，当水质为高等时云服务器向控制模块发送并联信号，当水质为中等时云服务器向控制模块发送串联信号，当水质为低等时云服务器向控制模块发送环流信号；

控制模块用于接收到串联信号时，控制第一级生物转笼反应器的进水阀与进水泵、所有的连通阀以及第二级生物转笼反应器的出水阀开启，使生物转笼反应器串联；控制模块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，使生物转笼反应器并联；控制模块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第二级生物转笼反应器的环流阀开启，使生物转笼反应器环流；

生物转笼反应器包括进水泵、反应池、生物转笼、驱动生物转笼的驱动机构以及连通反应池的进水管与出水管，生物转笼包括笼体、设置于笼体内的转轴、8块轴向分隔板、4块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；径向分隔板与轴向分隔板上均开设有透水孔，生物转笼内填充生物填料的填充率为70％；

还包括采样机构，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所述的污水处理策略动态调节系统，其特征在于：所述水质信息包括pH数据和/或DO数据和/或SS数据和/或温度数据和/或COD数据和/或氨氮数据和/或总磷数据。

3.根据权利要求1所述的污水处理策略动态调节系统，其特征在于：所述采集模块还用于采集生物转笼反应器的进水管、生物转笼反应器的中部、生物转笼反应器的出水管三处的水质信息。

4.根据权利要求3所述的污水处理策略动态调节系统，其特征在于：所述采集模块还用于采集二沉池的水质信息，并将二沉池的水质信息发送至云服务器，所述云服务器根据设定的二沉池水质标准判断二沉池的水质信息是否达标，二沉池的水质信息没有达标时，云服务器将发送给控制模块的并联信号转化为串联信号，将串联信号转化为环流信号。

5.根据权利要求4所述的污水处理策略动态调节系统，其特征在于：控制子系统还包括用户控制模块，所述用户控制模块信号连接云服务器，所述用户控制模块用于供用户监控系统的运行信息，并供用户向云服务器发送控制信息。

6.根据权利要求5所述的污水处理策略动态调节系统，其特征在于：云服务器包括水质判断模块，所述判断模块根据生活污水中COD含量将水质分为高、中、低为三等，COD≤200mg/L时判定为高等水质；200mg/L<COD<500mg/L时判定为中等水质，COD≥500mg/L时判定为低等水质。

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