CN110316801B - 一种可智能调控的强制反应混凝澄清系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可智能调控的强制反应混凝澄清系统，包括澄清池、强制混凝调控单元、分析单元，尤其适用于频繁波动性进水水量的运行工况。分析单元根据各功能模块实时监测采集的系统运行工况，准确计算澄清池污泥生成量和反应区混合液絮凝反应程度，分析澄清池实时运行状态并作出相应调控措施，通过强制混凝调控单元准确调控强制混凝反应的絮凝晶核数量及污泥排放数量，构建优化强制混凝反应环境，有效控制絮凝晶核结晶长大、吸附沉淀，保证反应区絮体理化性能处于良好稳定状态，实现智能化、精确化强制混凝反应环境自动控制、剩余污泥排放自动控制、冲洗装置自动控制等，保证澄清池稳定投运，提高系统出水水质和运行效益。

Description

一种可智能调控的强制反应混凝澄清系统

【技术领域】

本发明属于水处理技术领域，涉及一种可智能调控的强制反应混凝澄清系统。

【背景技术】

混凝澄清是一种最为常见的水处理工艺，在水处理领域应用广泛。传统的混凝澄清系统常用机械加速澄清池作为其核心处理设施，它是一种悬浮泥渣式澄清系统，对进水水量水质稳定性要求较高，在实际工程应用中，澄清系统处理水量往往依据后续工艺设备需求波动幅度很大，进水水量极不稳定，造成絮体颗粒无法有效形成，反应区混合液状态和絮体理化性质变化极大，导致泥渣层出现剧烈扰动，部分絮体颗粒会随着水流上升，造成出水水质变差，更甚是出现严重的“翻池”现象。该系统运行时，设备运行参数的调整往往依据人工经验，随意性强，无法准确及时地调控絮凝澄清反应条件，反应区絮体浓度和沉降性能无法良好保证，系统自动化程度低，人工强度大，出水效果极不稳定。

鉴于以上原因，为了解决传统混凝澄清系统无法适应波动进水水量的运行工况、耐冲击负荷差、澄清器反应区絮体形成浓度和沉降性能无法良好保证的问题，亟需开发设计出一套适用于波动性进水的、强化混凝效果的、自动化程度高的、可精确控制的澄清系统。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种耐冲击负荷强、混凝反应效果可控、运行稳定的、自动化程度高的可智能调控的强制反应混凝澄清系统，该系统可准确有效地自动调控絮体混凝反应，解决现有传统混凝澄清系统耐冲击负荷差、絮凝效果差、运行不稳定、自动化程度低等弊端，尤其适合于石灰混凝沉淀系统。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种可智能调控的强制反应混凝澄清系统，包括：

澄清池，澄清池内设置有反应区，待处理原水由进水管路进入反应区内，并与凝聚剂、助凝剂以及软化剂混合反应形成絮体颗粒；反应区的外侧依次为絮凝区和澄清区，反应区与絮凝区上部连通，絮凝区与澄清区底部连通；澄清区的中部设置斜板，澄清区的上方与出水管路相连通，澄清区的底部设置刮泥装置，用于将污泥排除；

强制混凝调控单元，强制混凝调控单元包括絮凝晶核供给装置、剩余污泥排放装置以及晶核/污泥自动监控装置；澄清池的底部通过污泥排放管路与剩余污泥排放装置相连，剩余污泥排放装置将污泥排放至后续处理设备；自澄清池排放的污泥一部分通过絮凝晶核供给装置精确化回流至澄清池的反应区，用于提供反应池的絮凝晶核；晶核/污泥自动监控装置设置在晶核/污泥回流管路上，用于实时测量澄清池晶核/污泥的流量、浓度和密度；

分析单元，分析单元包括进水分析模块、反应药品模块、混合液状态监测模块、出水分析模块、晶核/污泥自动监控模块以及机械设备监控模块，各模块将运行监测数据传输至分析单元，分析单元根据采集到的运行状态对系统进行调整。

本发明进一步的改进在于：

澄清区自下而上依次为沉淀区、分离区以及集水区，反应区的混合液依次进入絮凝区、沉淀区以及分离区，出水经集水区汇集到出水管路，进入后续设备，絮体颗粒在斜板上沉降并沉积至澄清池底部，经刮泥装置清除后排出。

反应区内设置有搅拌装置，用于充分混合处理原水、凝聚剂、助凝剂以及软化剂。

进水管路上设置进水分析模块，用于实时监测进水流量、水质以及水温。

澄清池的池体为圆形，池底为平底。

待处理原水由进水管路沿切线方向进入反应区。

澄清区设置有出水集水槽，出水集水槽与出水管路相连通。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明可以良好地适应进水水量水质的波动，缓冲能力优秀，出水效果良好，运行稳定；其次，本发明可以在不同进水水量的工况下自动精确调控混凝反应的絮凝晶核数量，智能化构建强制混凝反应条件，有效控制反应区混合液状态和絮体晶核理化性质，保证絮凝晶核良好地结晶长大，增强絮体沉降效果；本发明还可以实现强制混凝反应环境自动控制、剩余污泥排放自动控制、冲洗装置自动控制、反应药品投加自动控制、机械运转设备自动控制，调控精确度高，自动化程度高，避免传统的人工随意性，保障澄清系统稳定正常投运。最后，本发明适用广度大，可在原水、废水处理领域中应用，在电力、化工、生活等行业推广。

进一步的，本发明澄清池的反应区设有搅拌装置，保证投加药品充分混合反应；澄清区设有刮泥装置，池壁无泥渣沉积，澄清区无淤泥死角。

进一步的，本发明澄清池澄清区面积大，装有斜板装置，设有溢流集水槽，增大了絮体矾花沉降面积，降低上升流速，提高产水品质。

进一步的，本发明剩余污泥排放装置设有排泥装置，可实现自动定时定量污泥排放，且设有自动冲洗装置，有效控制澄清池内部污泥总量。

进一步的，本发明絮凝晶核供给装置设有絮体晶核供给装置和自动冲洗装置，可自动调控反应区混凝絮体理化性质和混合液沉降性能。

进一步的，本发明分析单元中各模块执行不同的实时监测功能，进水分析模块包括进水水量、水质、水温的实时监测，反应药品模块包括凝聚剂、助凝剂及软化剂等药品投加量的实时监测，混合液状态监测模块包括澄清池混合液沉降性能的实时监测，晶核自动监控模块包括晶核的流量、浓度、密度等相关参数的实时监测，出水分析模块包括出水水质指标的实时监测，机械设备监控模块包括搅拌装置、刮泥装置等机械设备运行参数的实时监测。

进一步的，本发明分析单元可根据各个模块监测数据，智能准确调整剩余排泥系统的排泥时机和排泥时长，稳定控制澄清池出水水质。

进一步的，本发明分析单元可根据各个模块监测数据，自动计算强制絮凝反应所需晶核数量，实现智能调控强制絮凝反应，保证絮体理化性能良好稳定。

【附图说明】

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的运行效果图。

其中，1-澄清池；2-反应区；3-絮凝区；4-澄清区；5-强制混凝调控单元；6-絮凝晶核供给装置；7-剩余污泥排放装置；8-晶核/污泥自动监控装置；9-分析单元。

【具体实施方式】

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明可智能调控的强制反应混凝澄清系统，包括澄清池1、强制混凝调控单元5、分析单元9，其中澄清池1包括反应区2、搅拌装置、絮凝区3、澄清区4、刮泥装置等区域或装置，反应区2与絮凝区3上部连通，絮凝区3与澄清区4底部连通。进水采用沿切线方向进入反应区2的配水形式；澄清区4面积大，装有斜板装置，设有出水集水槽。强制混凝调控单元5包括絮凝晶核供给装置6、剩余污泥排放装置7、晶核/污泥自动监控装置8；絮凝晶核供给装置6可根据分析单元9分析结果智能调控反应区2混凝絮体理化性质和混合液沉降性能。剩余污泥排放装置7可根据分析单元9分析结果智能排放澄清池1剩余污泥。分析单元9包括进水分析模块、反应药品模块、混合液状态监测模块、晶核/污泥自动监控模块、出水分析模块、机械设备监控模块等。

本发明的工作过程如下：

待处理原水经进水管路进入澄清池1，进水管路上设置进水分析模块用于实时监测进水流量、水质、水温等工况；待处理原水进入澄清池1的反应区2，反应区2中自动定量加入凝聚剂、助凝剂及软化剂等药剂，经搅拌装置充分混合形成微小絮体颗粒，达到去浊度、除硬度、降碱度等主要处理目的，药剂投加量由分析单元9依据进水流量、单位加药量等自动计算控制；

混合微小絮体混合液进入絮凝区3、沉淀区及分离区，细微絮体在其中逐渐吸附、粘着水中杂质，使絮体长大形成大矾花，并依靠重力沉降。混合液中絮体颗粒在斜板装置上发生进一步沉降，出水逐渐经集水区汇集到出水管路，进入后续工艺设备。澄清池1底部积泥经刮泥装置清除后排出。

强制混凝调控单元5中设置絮凝晶核供给装置6、剩余污泥排放装置7。该单元内设有专门的晶核/污泥自动监控装置8，用于实时测量澄清池1晶核/污泥的流量、浓度、密度等相关指标。絮凝晶核供给装置6将澄清池1絮体晶核自动准确智能回流至澄清池1的反应区2，用于提供反应区2絮凝晶核，增强反应区2微小絮体颗粒结晶能力。在不同的进水水量、进水水质、污泥特性等运行工况下，本发明澄清系统可实现自动计算反应区2絮凝反应所需絮体晶核数量，保证反应区2混合液浓度和沉降性能处于稳定良好状态，智能调控反应区2混凝反应环境，很好地解决了传统澄清池1絮凝效果不稳定的弊端。

在澄清池1运行一段时间后，池内底部污泥积累量会增加，反应区2混合液浓度变大，为了维持池内污泥总量和稳定反应区2絮体数量，根据自设定的进水量累计量、进水水质、污泥特性等参数，分析单元9准确智能调整排泥时机和排泥时长，从而保证出水水质稳定和系统运行正常。上述排泥程序可周期性自动进行。

上述分析过程中均通过分析单元9实现，其包括进水分析模块、反应药品模块、混合液状态监测模块、出水分析模块、晶核/污泥自动监控模块、机械设备监控模块等，每个模块均发挥其各自的实时监测功能，并实时将运行监测数据在线采集、传输至分析单元9进行大数据汇总分析，分析单元9会自动实时分析系统运行状态并作出相应系统运行调整措施，发送至工控机程控系统进行调控，运行指令信号均实现人机界面操作。

本发明的工作原理如下：

本发明旨在解决传统悬浮泥渣式澄清池耐冲击负荷能力差、絮凝效果不佳、污泥特性失控等弊端，设计开发了一种可智能调控的强制反应混凝澄清系统，涉及一种可智能构建强制反应环境的晶核外循环式混凝澄清系统，其包括澄清池1、强制混凝调控单元5、分析单元9。待处理原水进入澄清池1的反应区2同时加入混凝剂、助凝剂及软化剂等药剂并搅拌混合均匀，混凝剂水解生成金属氢氧化物胶体产物，并吸附、粘着水中杂质，聚合形成微小絮体颗粒，在布朗运动、速度梯度、湍流碰撞等动力作用下小絮体发生进一步脱稳碰撞、晶核吸附，絮体逐渐结大生成强度大、固液分离作用好、易于沉降的粗大絮体并发生重力下沉。助凝剂的加入主要起絮凝桥架作用，使得絮体变得致密，加速絮体沉淀；软化剂的加入主要起去除硬度、降低碱度的作用，且可有效改善污泥沉降性能。本发明设计的强制混凝调控单元5中的絮凝晶核供给装置6可在不同的进水水量、进水水质、污泥特性等运行工况下，自动计算反应区2絮凝反应所需絮体晶核数量，将澄清池1晶核精确化回流至反应区2，增强反应区2微小絮体颗粒结晶能力，保证反应区2混合液状态和污泥絮体理化性质处于稳定良好状态，智能化调控反应区2混凝反应环境；本发明提供的剩余污泥排放装置7可基于自设定的进水量累计量、进水水质、污泥特性等工况，分析单元9精确智能调整排泥时机和排泥时长，确保澄清池1污泥总量适宜，从而保证出水水质稳定和系统运行正常。

【实施例】

本实施例于某电厂中水深度处理系统中进行应用，该中水深度处理系统采用石灰混凝沉淀法，将其传统的泥渣悬浮式澄清池依照本发明提供的技术思想进行改造为一种可智能调控的强制反应混凝澄清系统，并投入生产应用。现取得该澄清池系统某周运行效果如图2所示。

本发明在不同的进水水量时，尤其在该中水深度处理系统处理水量波动幅度大且频繁的工况下，系统运行正常稳定，反应区2混合液密度维持在1.005～1.015kg/L，出水浊度维持在0.2～1.0NTU，该澄清池1设计出水浊度为≤5NTU，目前应用现状及实际出水水质大大优于原先设计指标。澄清池1污泥理化性质和出水水质均较为稳定，保证了后续脱水设备和深度处理设备的正常运行。大大缓解运行人员工作压力，提高了设备运行稳定性和运行效益，确保电力系统的安全可靠运行。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可智能调控的强制反应混凝澄清系统，其特征在于，包括：

澄清池（1），澄清池（1）内设置有反应区（2），待处理原水由进水管路进入反应区（2）内，并与凝聚剂、助凝剂以及软化剂混合反应形成絮体颗粒；反应区（2）的外侧依次为絮凝区（3）和澄清区（4），反应区（2）与絮凝区（3）上部连通，絮凝区（3）与澄清区（4）底部连通；澄清区（4）的中部设置斜板，澄清区（4）的上方与出水管路相连通，澄清区（4）的底部设置刮泥装置，用于将污泥排除；澄清区（4）自下而上依次为沉淀区、分离区以及集水区，反应区（2）的混合液依次进入絮凝区（3）、沉淀区以及分离区，出水经集水区汇集到出水管路，进入后续设备，絮体颗粒在斜板上沉降并沉积至澄清池（1）底部，经刮泥装置清除后排出；反应区（2）内设置有搅拌装置，用于充分混合处理原水、凝聚剂、助凝剂以及软化剂；

强制混凝调控单元（5），强制混凝调控单元（5）包括絮凝晶核供给装置（6）、剩余污泥排放装置（7）以及晶核/污泥自动监控装置（8）；澄清池（1）的底部通过污泥排放管路与剩余污泥排放装置（7）相连，剩余污泥排放装置（7）将污泥排放至后续处理设备；自澄清池（1）排放的污泥一部分通过絮凝晶核供给装置（6）精确化回流至澄清池（1）的反应区（2），用于提供反应池的絮凝晶核；晶核/污泥自动监控装置（8）设置在晶核/污泥回流管路上，用于实时测量澄清池（1）晶核/污泥的流量、浓度和密度；

分析单元（9），分析单元（9）包括进水分析模块、反应药品模块、混合液状态监测模块、出水分析模块、晶核/污泥自动监控模块以及机械设备监控模块，各模块将运行监测数据传输至分析单元（9），分析单元（9）根据采集到的运行状态对系统进行调整。

2.根据权利要求1所述的可智能调控的强制反应混凝澄清系统，其特征在于，进水管路上设置进水分析模块，用于实时监测进水流量、水质以及水温。

3.根据权利要求1所述的可智能调控的强制反应混凝澄清系统，其特征在于，澄清池（1）的池体为圆形，池底为平底。

4.根据权利要求1所述的可智能调控的强制反应混凝澄清系统，其特征在于，待处理原水由进水管路沿切线方向进入反应区（2）。

5.根据权利要求1所述的可智能调控的强制反应混凝澄清系统，其特征在于，澄清区（4）设置有出水集水槽，出水集水槽与出水管路相连通。