CN110734196B - 一种基于生物调控的智能化城镇污水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污水处理技术领域，公开了一种基于生物调控的智能化城镇污水处理装置，包括预处理池、曝气池、厌氧‑膜生物发生器、厌氧发酵器、好氧池和消毒池；所述曝气池与厌氧‑膜生物发生器连接，且曝气池内设有表面螯合有铁离子的曝气‑搅拌装置；所述好氧池与消毒池连接，且好氧池底部、厌氧发酵器底部与曝气池底部之间相互连接，构成活性污泥的厌氧‑好氧循环系统；本发明基于膜生物发生器实现污泥停留和水力停留的有效分离，并结合后续的厌氧发酵器和好氧池分别进行进一步处理；而厌氧发酵器、好氧池与曝气池之间又形成有可消除丝状菌的循环系统，基于此在不改变装置结构的情况下有效处理污泥膨胀的问题。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种基于生物调控的智能化城镇污水处理装置。
背景技术
活性污泥法是城镇污水处理厂应用的最广泛的生物调控污水处理方法，具有经济、处理效果好等优点。而活性污泥主要由能吸附和降解污水中的有机物及氮、磷等污染物质的微生物组成；在处理过程中活性污泥与污水混合，并呈悬浮的状态，处理后的泥水混合物进入二沉池中实现泥水分离，以防止活性污泥随出水流失，达到排放清水的同时回收利用活性污泥的目的。
但是，在实际进行污水处理的过程中，由于溶氧不足，曝气过度或有机负荷低等原因，使得水质微生物菌种的营养源缺铁，则会引起菌种兑变成微丝菌，而丝状菌的过量增殖又会引起污泥膨胀的问题；活性污泥一旦发生膨胀，其沉降效果便会大大降低，使得泥水分离难度的升高，甚至造成无法分离的现象，不仅存在活性污泥大量流失的问题，还会使得整体污水处理装置的处理水质恶化。
针对上述问题，现有技术中提出了依靠增加增重剂或絮凝剂的方式，以缓解污泥膨胀的问题，但是该方式需要耗费大量的增重剂或絮凝剂，一是成本较高，另一个是长期使用化学药剂控制会导致丝状菌产生抗药性，仍无法有效解决污泥膨胀的问题。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种基于生物调控的智能化城镇污水处理装置，以解实现对污泥膨胀问题的有效解决。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于生物调控的智能化城镇污水处理装置，包括预处理池、曝气池、厌氧-膜生物发生器、厌氧发酵器、好氧池和消毒池；
所述预处理池实现污水的存放，并通过排污管与曝气池连接；
所述曝气池与厌氧-膜生物发生器连接，且曝气池内设有表面螯合有铁离子的曝气-搅拌装置；
所述厌氧-膜生物发生器实现污水的固液分离，并通过管道分别导通至好氧池和厌氧发酵器内；
所述好氧池与消毒池连接，且好氧池底部、厌氧发酵器底部与曝气池底部之间相互连接，构成活性污泥的厌氧-好氧循环系统；
所述消毒池实现污水的消毒排放，且消毒池与好氧池、预处理池和曝气池之间均连接有回流处理管道；
还包括智能检测系统，且智能检测系统包括PLC控制器、安装于消毒池上的排水检测组件、以及安装于曝气池上的SVI检测装置。
优选的，所述曝气-搅拌装置至少包括一个可绕一端转动的曝气搅杆，且曝气搅杆表面螯合有铁离子，所述曝气搅杆为一端开孔，一端密封的空心结构，其开孔端为转动端，且曝气搅杆的外壁上对称开设有两组气孔，在所述曝气搅杆上位于两组气孔之间的位置处对称设有搅叶，且曝气搅杆基于搅叶进行搅拌，基于气孔进行曝气。
优选的，所述曝气搅杆的内部安装有气孔密封组件，且气孔密封组件基于重力对其中一组气孔进行密封。
优选的，所述气孔密封组件包括与曝气搅杆同轴设置的内杆，所述内杆上对称设有两组侧杆，且每个侧杆上均滑动连接有密封球，所述密封球的位置与气孔相对应，且密封球的直径大于气孔直径。
优选的，所述曝气-搅拌装置还包括实现曝气搅杆转动端安装的安装柱，所述安装柱安装于曝气池内部，并基于曝气池外部的电机进行转动驱动；所述安装柱内开设有导气腔和驱动腔，所述曝气搅杆的一端贯穿驱动腔，并延伸至导气腔内，且驱动腔与导气腔之间设有用于安装曝气搅杆的轴承，所述驱动腔内还设有驱动曝气搅杆自转的驱动结构。
优选的，所述驱动结构包括传动齿轮和微型马达，且传动齿轮包括套设于曝气搅杆上的固定齿轮、以及实现相邻固定齿轮传动的活动齿轮。
优选的，所述曝气-搅拌装置还包括实现曝气搅杆导气的安装卡套，所述安装卡套固定于曝气池内部，且安装柱嵌入于安装卡套内，所述安装柱上远离曝气搅杆的一侧开设有通孔，且通孔与导气腔连接，所述安装卡套内嵌入于与通孔相适配的进气管，其进气管穿过曝气池与供氧装置相连。
优选的，所述曝气-搅拌装置还包括支撑曝气搅杆非安装端的垫块，且垫块固定于曝气池内部，并与安装卡套对称。
优选的，所述排水检测组件包括安装于消毒池上的排水管和循环检测管，其中循环检测管位于排水管上方，且循环检测管为纵向设置的U型管，所述U型管的上端和排水管上均安装有电磁阀，且U型管的中间位置处连接有排水监测装置。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)基于膜生物发生器实现污泥停留和水力停留的有效分离，并结合后续的厌氧发酵器和好氧池分别进行进一步处理，以实现污水的标准排放和有机碳源的有效回收；而厌氧发酵器、好氧池与曝气池之间又形成有可消除丝状菌的循环系统，基于此使得整体装置在不改变其本身结构的情况下有效处理污泥膨胀的问题。
(2)基于上述循环系统，在曝气池内还配有曝气-搅拌装置，该装置集曝气功能和搅拌功能为一体，且两种功能分别有效的应用于污水处理和丝状菌消除处理中，一方面使得污水处理时活性污泥与污水能形成充分混合，并具有良好的溶氧效果；另一方面则加快丝状菌在非溶氧条件下的破坏，提高丝状菌的消除速度；并且还具有结构紧凑，占用空间小的优点。
(3)针对上述曝气-搅拌装置，主要包括一端可转动的曝气搅杆，且该曝气搅杆内部设有可实现定向曝气的气孔密封组件，以此使得整体装置稳定形成方向向上的有效曝气，并避免污水中悬浮的活性污泥沉落于曝气搅杆的下方。
(4)针对上述循环系统，还配合有智能控制系统，以此实现整体装置的全自动化控制，大大节省了人力检测和控制的成本。
附图说明
图1为本发明的正视图；
图2为图1中的A处放大图；
图3为本发明中曝气池的结构示意图；
图4为图3中的B处剖视图；
图5为图4中的C处放大图；
图6为本发明中曝气搅杆的结构示意图；
图7为图6中的D处剖视图；
图8为本发明中曝气池的使用示意图；
图中：1-预处理池、2-曝气池、21-安装卡套、22-安装柱、221-导气腔、222-驱动腔、223-传动齿轮、224-微型马达、23-曝气搅杆、231-搅叶、232-气孔、233-气孔密封组件、234-内杆、235-密封球、236-侧杆、24-垫块、25-SVI检测装置、3-厌氧-膜生物发生器、4-厌氧发酵器、5-好氧池、6-消毒池、61-排水管、62-循环检测管、63-排水检测装置。
具体实施方式
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实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1-图6所示，本发明提供如下技术方案：一种基于生物调控的智能化城镇污水处理装置，包括预处理池1、曝气池2、厌氧-膜生物发生器3、厌氧发酵器4、好氧池5和消毒池6；
预处理池1实现污水的存放，并通过排污管与曝气池2连接；
曝气池2与厌氧-膜生物发生器3连接，且曝气池2内设有表面螯合有铁离子的曝气-搅拌装置；
厌氧-膜生物发生器3实现污水的固液分离，并通过管道分别导通至好氧池5和厌氧发酵器4内；
好氧池5与消毒池6连接，且好氧池5底部、厌氧发酵器4底部与曝气池2底部之间相互连接，构成活性污泥的厌氧-好氧循环系统；
消毒池6实现污水的消毒排放，且消毒池6与好氧池5、预处理池1和曝气池2之间均连接有回流处理管道；
还包括智能控制系统，且智能控制系统包括PLC控制器、安装于消毒池6上的排水检测组件、以及安装于曝气池2上的SVI检测装置25。
基于上述结构，整体装置的污水处理过程如下：
首先将存放于预处理池1内的污水导入曝气池2内，在曝气池2内进曝气-搅拌装置的曝气实现活性污泥与污水的分散混合，然后将分散混合的污水导入厌氧-膜生物发生器3中，以进行厌氧处理，同时对处理后的污水进行固液分离，分离后的污泥浓缩液进入厌氧发酵器4内，以进行再次厌氧处理，并实现有机碳源的回收，分离后的污水则进入好氧池5内进行氧化处理，并在好氧池5中分离形成上清液和下浊液，其中上清液进入消毒池6进行消毒处理，而下浊液则经循环系统回流至厌氧发酵器4内，以实现好氧池5中产生的污泥的回收(具体即图1中所示的b处循环管)；
基于上述结构，整体装置的丝状菌处理过程如下：
在排放污水过程中基于排水检测组件进行检测，若检测出排放水中存在悬浮污泥或悬浮物不达标的情况，则通过回流处理管道将消毒池6内的污水导回至曝气池2中，并启动整体装置的厌氧-好氧循环系统，同时停止曝气池2的进水和曝气，使得曝气-搅拌装置进入搅拌模式，以此对曝气池2中的膨胀污泥进行持续的非溶氧条件的搅拌，具体丝状菌属于好氧、异氧型微生物，且自我储备有机物的能力较弱，因此在非溶氧条件下能形成丝状菌的有效破坏，而基于曝气-搅拌装置的搅拌可加快丝状菌的流动，从而使丝状菌得缺氧量迅速提升，以达到加速破坏的效果；而在搅拌的过程中配合SVI检测装置25进行检测，当SVI≤130ml/g时，启动厌氧-好氧循环系统，同时开启曝气池2的进水，使得曝气池2内的污水经循环管c进入厌氧发酵器4内，以实现污水的厌氧处理，然后再经循环管b进入好氧池5中，以实现好氧处理，最后再通过循环管a回流至曝气池2内，多次执行上述循环，直至曝气池2内的污泥浓度高于1800mg/L后关闭厌氧-好氧循环系统，并执行正常的污水处理操作。
另外，上述曝气-搅拌装置表面还螯合有铁离子，以此为污水处理的营养源提供铁离子，达到降低污泥膨胀概率的效果。
实施例二
基于实施例一，本实施例中公开了一种曝气-搅拌装置的具体结构：
曝气-搅拌装置包括：至少一个可绕一端转动的曝气搅杆23，且曝气搅杆23表面螯合有铁离子，曝气搅杆23为一端开孔，一端密封的空心结构，其开孔端为转动端，且曝气搅杆23的外壁上对称开设有两组气孔232，在曝气搅杆23上位于两组气孔232之间的位置处对称设有搅叶231，且曝气搅杆23基于搅叶231进行搅拌，基于气孔232进行曝气。
进一步的，曝气搅杆23的内部安装有气孔密封组件233，且气孔密封组件233基于重力对其中一组气孔232进行密封；
优选的，气孔密封组件233包括与曝气搅杆23同轴设置的内杆234，内杆234上对称设有两组侧杆236，且每个侧杆236上均滑动连接有密封球235，密封球235的位置与气孔232相对应，且密封球235的直径大于气孔232直径。
具体结合图6-图7所示，基于该密封组件233实现位于下方的一组气孔232的密封，从而保证通过曝气搅杆23导出的氧气均是向上流动的，由此形成有效的曝气操作，并避免污水中悬浮的活性污泥沉落于曝气搅杆23的下方。
还包括：实现曝气搅杆23转动端安装的安装柱22，安装柱22安装于曝气池2内部，并基于曝气池2外部的电机进行转动驱动；安装柱22内开设有导气腔221和驱动腔222，曝气搅杆23的一端贯穿驱动腔222，并延伸至导气腔221内，且驱动腔222与导气腔221之间设有用于安装曝气搅杆23的轴承，驱动腔222内还设有驱动曝气搅杆23自转的驱动结构。
优选的，驱动结构包括传动齿轮223和微型马达224，且传动齿轮223包括套设于曝气搅杆23上的固定齿轮、以及实现相邻固定齿轮传动的活动齿轮。
还包括：实现曝气搅杆23导气的安装卡套21，安装卡套21固定于曝气池2内部，且安装柱22嵌入于安装卡套21内，安装柱22上远离曝气搅杆23的一侧开设有通孔，且通孔与导气腔221连接，安装卡套21内嵌入于与通孔相适配的进气管，其进气管穿过曝气池2与供氧装置相连。
还包括：支撑曝气搅杆23非安装端的垫块24，且垫块24固定于曝气池2内部，并与安装卡套21对称，由此实现曝气搅杆23两端的平衡支撑。
基于上述所公开的曝气-搅拌装置，其曝气-搅拌原理如下：
在进行曝气操作时，整体装置状态如图3、图4所示，此时基于供氧装置的供氧，氧气通过进气管、通孔进入导气腔221内，然后通过位于导气腔221内的曝气搅杆23端部进入曝气搅杆23内，并在气孔密封组件233的限定下由其中一组气孔232构成向上曝气，从而实现曝气池2内的曝气处理；
在进行搅拌操作时，整体装置状态如图8所示，基于电机的驱动形成安装柱22的转动，从而将曝气搅杆23扬起，然后在传动齿轮223和微型马达224的配合下实现曝气搅杆23的自转，此时曝气搅杆23带动搅叶231转动，从而达到搅拌效果。
实施例三
基于实施例一或实施例二，本实施例中公开一种排水检测组件的具体结构，包括：
安装于消毒池6上的排水管61和循环检测管62，其中循环检测管62位于排水管61上方，且循环检测管62为纵向设置的U型管，U型管的上端和排水管61上均安装有电磁阀，且U型管的中间位置处连接有排水检测装置63。
具体，结合图2所示，该组件的检测原理如下，污水在经过消毒池6进行消毒处理后，首先开启循环检测管62上所对应的电磁阀，此时污水在其本身重力的作用下流至循环检测管62内，此时基于排水检测装置63检测该污水是否达标，若达标则开启排水管61所对应的电磁阀，实现污水排放，若不达标则导通消毒池6与好氧池5、预处理池1或曝气池2之间的回流处理管道，使得污水回流至对应的设备中进行再次处理；
具体，上述循环检测管62设置为U型结构，是为了保证进行污水排放检测时不造成污水的外流，从而有效避免未达标的污水从整体装置内流出。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (1)
1.一种基于生物调控的智能化城镇污水处理装置，其特征在于：包括预处理池(1)、曝气池(2)、厌氧-膜生物发生器(3)、厌氧发酵器(4)、好氧池(5)和消毒池(6)；
所述预处理池(1)实现污水的存放，并通过排污管与曝气池(2)连接；
所述曝气池(2)与厌氧-膜生物发生器(3)连接，且曝气池(2)内设有表面螯合有铁离子的曝气-搅拌装置；
所述厌氧-膜生物发生器(3)实现污水的固液分离，并通过管道分别导通至好氧池(5)和厌氧发酵器(4)内；所述好氧池(5)与消毒池(6)连接，曝气池(2)底部通过循环管c连接至厌氧发酵器(4)底部，厌氧发酵器(4)底部通过循环管b连接至好氧池(5)底部，好氧池(5)底部通过循环管a连接至曝气池(2)底部，构成活性污泥的厌氧-好氧循环系统；
所述消毒池(6)实现污水的消毒排放，且消毒池(6)与好氧池(5)、预处理池(1)和曝气池(2)之间均连接有回流处理管道；
还包括智能控制系统，且智能控制系统包括PLC控制器、安装于消毒池(6)上的排水检测组件、以及安装于曝气池(2)上的SVI检测装置(25)；所述曝气-搅拌装置至少包括一个可绕一端转动的曝气搅杆(23)，且曝气搅杆(23)表面螯合有铁离子，所述曝气搅杆(23)为一端开孔，一端密封的空心结构，其开孔端为转动端，且曝气搅杆(23)的外壁上对称开设有两组气孔(232)，在所述曝气搅杆(23)上位于两组气孔(232)之间的位置处对称设有搅叶(231)，且曝气搅杆(23)基于搅叶(231)进行搅拌，基于气孔(232)进行曝气；
所述曝气搅杆(23)的内部安装有气孔密封组件(233)，且气孔密封组件(233)基于重力对其中一组气孔(232)进行密封；
所述气孔密封组件(233)包括与曝气搅杆(23)同轴设置的内杆(234)，所述内杆(234)上对称设有两组侧杆(236)，且每个侧杆(236)上均滑动连接有密封球(235)，所述密封球(235)的位置与气孔(232)相对应，且密封球(235)的直径大于气孔(232)直径；
所述曝气-搅拌装置还包括实现曝气搅杆(23)转动端安装的安装柱(22)，所述安装柱(22)安装于曝气池(2)内部，并基于曝气池(2)外部的电机进行转动驱动；
所述安装柱(22)内开设有导气腔(221)和驱动腔(222)，所述曝气搅杆(23)的一端贯穿驱动腔(222)，并延伸至导气腔(221)内，且驱动腔(222)与导气腔(221)之间设有用于安装曝气搅杆(23)的轴承，所述驱动腔(222)内还设有驱动曝气搅杆(23)自转的驱动结构；
所述驱动结构包括传动齿轮(223)和微型马达(224)，且传动齿轮(223)包括套设于曝气搅杆(23)上的固定齿轮、以及实现相邻固定齿轮传动的活动齿轮；
所述曝气-搅拌装置还包括实现曝气搅杆(23)导气的安装卡套(21)，所述安装卡套(21)固定于曝气池(2)内部，且安装柱(22)嵌入于安装卡套(21)内，所述安装柱(22)上远离曝气搅杆(23)的一侧开设有通孔，且通孔与导气腔(221)连接，所述安装卡套(21)内嵌入于与通孔相适配的进气管，其进气管穿过曝气池(2)与供氧装置相连；
所述曝气-搅拌装置还包括支撑曝气搅杆(23)非安装端的垫块(24)，且垫块(24)固定于曝气池(2)内部，并与安装卡套(21)对称；
所述排水检测组件包括安装于消毒池(6)上的排水管(61)和循环检测管(62)，其中循环检测管(62)位于排水管(61)上方，且循环检测管(62)为纵向设置的U型管，所述U型管的上端和排水管(61)上均安装有电磁阀，且U型管的中间位置处连接有排水检测装置(63)；
所述智能化城镇污水处理装置的污水处理过程包括：
首先将存放于预处理池(1)内的污水导入曝气池(2)内，在曝气池(2)内进曝气-搅拌装置的曝气实现活性污泥与污水的分散混合，然后将分散混合的污水导入厌氧-膜生物发生器(3)中，以进行厌氧处理，同时对处理后的污水进行固液分离，分离后的污泥浓缩液进入厌氧发酵器(4)内，以进行再次厌氧处理，并实现有机碳源的回收，分离后的污水则进入好氧池(5)内进行氧化处理，并在好氧池(5)中分离形成上清液和下浊液，其中上清液进入消毒池(6)进行消毒处理，而下浊液则经循环系统回流至厌氧发酵器(4)内，以实现好氧池(5)中产生的污泥的回收；
在排放污水过程中基于排水检测组件进行检测，若检测出排放水中存在悬浮污泥或悬浮物不达标的情况，则通过回流处理管道将消毒池(6)内的污水导回至曝气池(2)中，并启动整体装置的厌氧-好氧循环系统，同时停止曝气池(2)的进水和曝气，使得曝气-搅拌装置进入搅拌模式，以此对曝气池(2)中的膨胀污泥进行持续的非溶氧条件的搅拌，具体丝状菌属于好氧、异氧型微生物，且自我储备有机物的能力较弱，因此在非溶氧条件下能形成丝状菌的有效破坏，而基于曝气-搅拌装置的搅拌可加快丝状菌的流动，从而使丝状菌得缺氧量迅速提升，以达到加速破坏的效果；而在搅拌的过程中配合SVI检测装置(25)进行检测，当SVI≤130ml/g时，启动厌氧-好氧循环系统，同时开启曝气池(2)的进水，使得曝气池(2)内的污水经循环管c进入厌氧发酵器(4)内，以实现污水的厌氧处理，然后再经循环管b进入好氧池(5)中，以实现好氧处理，最后再通过循环管a回流至曝气池(2)内，多次执行上述循环，直至曝气池(2)内的污泥浓度高于1800mg/L后关闭厌氧-好氧循环系统，并执行正常的污水处理操作；
在进行曝气操作时，此时基于供氧装置的供氧，氧气通过进气管、通孔进入导气腔(221)内，然后通过位于导气腔(221)内的曝气搅杆(23)端部进入曝气搅杆(23)内，并在气孔密封组件(233)的限定下由其中一组气孔(232)构成向上曝气，从而实现曝气池(2)内的曝气处理；
进一步，污水在经过消毒池(6)进行消毒处理后，首先开启循环检测管(62)上所对应的电磁阀，此时污水在其本身重力的作用下流至循环检测管(62)内，此时基于排水检测装置(63)检测该污水是否达标，若达标则开启排水管(61)所对应的电磁阀，实现污水排放，若不达标则导通消毒池(6)与好氧池(5)、预处理池(1)或曝气池(2)之间的回流处理管道，使得污水回流至对应的设备中进行再次处理。
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