CN112456733B - 一种污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种污水处理系统，涉及污水处理的技术领域，其包括滤料，设置于反硝化滤池内，用于对二次进水进行脱氮处理；反硝化滤池，用于放置滤料和二次进水；气水反冲单元，用于对滤料表面微生物膜进行反冲洗；采集判断单元，预设有厚度阈值，用于采集滤料表面微生物膜的厚度，判断微生物膜的厚度是否达到厚度阈值，若是，则输出提示信息；冲洗设定模块，预设有基准清洗时间段和基准清洗强度信息；控制系统，连接于气水反冲单元、采集判断单元和冲洗设定模块，响应于提示信息并根据预设的基准清洗时间段和基准清洗强度信息对滤料表面的微生物膜进行清洗。本申请具有优化气水反冲单元对微生物膜清理效果的功能。

Description

一种污水处理系统

技术领域

本申请涉及污水处理的技术领域，尤其是涉及一种污水处理系统。

背景技术

污水处理为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程，污水处理按照其作用可分为物理法、生物法和化学法。

参照图1为相关技术的污水处理系统，其中硝化深床滤池是一种集反硝化生物脱氮及过滤功能于一体的、池体结构简单、运行费用低、操作管理方便的污水深度处理单元。其工作的原理是：在重力作用下污水流经滤池内部的填料时，填料上所附着的微生物膜在缺氧的状态下，将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气；与此同时，在填料的物理截留和吸附作用下，进水悬浮固体也被去除。反硝化过程中，微生物以一定强度吸附在滤料表面形成微微生物膜，随着新陈代谢，新生微生物得到生长，老化微生物逐渐衰亡，新生和生长期微微生物膜较老化微微生物膜吸附能力强，伴随着老化微微生物膜脱落，新生微微生物膜才能够快速生长，气水反冲过程包括空气反冲过程、气水同时反冲过程和水反冲过程，空气反冲过程和气水同时反冲过程使得微微生物膜脱落，相关技术的对滤料表面的微生物膜进行清理时多采用人工根据经验的清理方式。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：通过人工调整合适的气水反冲强度和冲洗时间较为复杂且可能无法较为精准地对微生物膜进行清理。

发明内容

为了优化气水反冲单元对微生物膜清理效果，本申请提供一种污水处理系统。

本申请提供的一种污水处理系统采用如下的技术方案：

一种污水处理系统，包括：

滤料，用于对二次进水进行脱氮处理；

反硝化滤池，用于放置滤料和二次进水；

气水反冲单元，用于对滤料表面微生物膜进行反冲洗；

采集判断单元，预设有厚度阈值，用于采集滤料表面微生物膜的厚度，判断微生物膜的厚度是否达到厚度阈值，若是，则输出提示信息；

冲洗设定模块，预设有基准清洗时间段和基准清洗强度信息；

控制系统，连接于气水反冲单元、采集判断单元和冲洗设定模块，响应于提示信息并根据预设的基准清洗时间段和基准清洗强度信息对滤料表面的微生物膜进行清洗。

通过采用上述技术方案，定义过滤效果较好的滤料微生物膜厚度为标准厚度，采集判断单元用于判断滤料过滤侧的生物表面厚度是否达到厚度阈值，若是，则说明滤料表面微生物膜聚集较厚，由于厚度阈值为预设值，且标准厚度也为预设值，因此厚度阈值与标注微生物膜厚度之间的差值为定值，工作人员可根据对定值厚度的微生物膜预设基准清洗时间段和基准清洗强度信息，即可达到在微生物膜厚度较厚时，控制系统自动控制气水反冲单元将滤料表面的微生物膜清洗至标准厚度，达到了便于工作人员了解滤料的堵塞情况，进而便于控制气水反冲单元的清洗时间、清洗强度进行控制的效果，实现了在滤料堵塞时对滤料表面进行自动清洗的功能。

可选的，滤料靠近二次进水口的一侧固定设置有支撑杆，两个支撑杆分别固定设置在滤料的两端，在两个支撑杆之间固定设置有第一基准线，采集判断单元包括图像采集模块和图像判断模块，图像采集模块固定设置在反硝化滤池内用于采集滤料靠近支撑杆一侧的当前图像信息，图像判断模块内预存有基准图像信息，基准图像信息表示预设的滤料靠近支撑杆一侧的含有第一基准线的图像，将当前图像信息与基准图像信息进行比较，若当前图像信息中未含有第一基准线，则输出提示信息。

通过采用上述技术方案，当微生物膜厚度到达厚度阈值时，即微生物膜的厚度刚好将第一基准线没入，此时当前图像信息内未存在第一基准线，说明微生物膜厚度到达需要清洗的厚度值。

可选的，所述图像判断模块包括：

预处理模块，用于对当前图像信息进行预处理以获得预处理图像；

特征提取模块，用于提取当前图像信息中的当前特征信息，特征提取模块内存储有第一基准线特征信息，将当前特征信息与第一基准线特征信息进行比对，若比对成功，则说明当前图像信息未含有第一基准线，若不存在，则说明当前图像信息未含有第一基准线。

通过采用上述技术方案，对当前图像进行预处理后得到从背景中差分出来的目标图像和部分噪声，去除噪声后将预处理图像中的对象特征与第一基准线特征信息进行比对，若预处理图像中的对象特征与第一基准线特征信息匹配成功，则说明存在当前图像信息中存在第一基准线，否则说明当前图像信息中不存在第一基准线。

可选的，在两个支撑杆之间固定设置有第二基准线，第二基准线位于第一基准线与滤料靠近二次进水口的侧壁之间，所述处理系统包括采集判断单元，采集判断单元内存储有第二基准线特征信息，图像采集模块与采集判断单元连接，采集判断单元用于将当前图像信息与第二基准线特征信息进行比较，若存在第二基准线特征信息，则输出停止清洗信息。

通过采用上述技术方案，第二基准线与滤料表面之间的距离即为标准厚度，若当前图像信息中存在第二基准线，则说明当前微生物膜厚度为所需值，即可停止清洗。

可选的，所述控制系统控制反冲洗系统以预设频率对滤料微生物膜进行间隔冲洗。

通过采用上述技术方案，气水反冲单元通过间隔冲洗，在停止清洗的间隔段内，便于图像采集模块获取较为准确的当前图像信息，便于精准判断当前图像信息中是否存在第二基准线。

可选的，所述控制系统还用于采集输出停止清洗信息的时间点与输出提示信息的时间点之间的实际时间段信息，将实际时间段信息与基准清洗时间段进行比较，根据实际时间段信息与基准清洗时间段之间的差值调整冲洗设定模块内预设的基准清洗时间段的时长和基准清洗强度信息。

通过采用上述技术方案，微生物膜可能会因杂质的不同而有所不同，通过根据实际时间段信息与基准清洗时间段之间的差值调整基准清洗时间段和基准清洗强度信息，达到了使处理系统能够适应不同类型的污水的功能。

可选的，所述控制系统还连接有计算模块，定义实际时间段信息与基准清洗时间段的作为时间差信息，若时间差信息大于0则计算模块根据时间差信息和计算模块内预设的强度变化比例增大基准清洗强度信息；若时间差信息小于0，则根据计算模块内预设的时间变化比例缩短基准清洗时间段。

通过采用上述技术方案，若实际时间段信息大于基准清洗时间段，则说明当前基准清洗强度信息较小，此时提高基准清洗强度信息，以实现在基准清洗时间段内对微生物膜进行有效清洗；若实际时间段信息小于基准清洗时间段，则说明当前基准清洗强度信息较大，此时缩短基准清洗时间段，以实现对微生物膜的快速清洗。

可选的，所述控制系统还包括局部气水冲洗单元，在提示信息起经过基准清洗时间段的时间点，图像采集模块采集滤料微生物膜表面信息，将未出现第一基准线的区域作为重点清洗区域，通过局部气水冲洗单元对重点清洗区域进行清洗，直至重点清洗区域内出现第二基准线。

通过采用上述技术方案，若在经过基准清洗时间段后，微生物膜上存在重点清洗区域，则控制局部气水冲洗单元对重点清洗区域进行清洗，实现对厚度分布不均的微生物膜进行有效清洗，以使得整个微生物膜的厚度达到第二基准线对应的标准厚度。

可选的，所述第一基准与第二基准线均与支撑杆可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，第一基准线和第二基准线在被清洗时可能会受到气水反冲单元的影响而受到损伤，通过可拆卸连接的方式便于工作人员更换新的第一基准线和第二基准线。

可选的，所述过滤池的出水侧设置有污染物浓度检测模块，污染物浓度检测模块用于检测滤料出水侧污染物浓度信息并与控制系统连接。

通过采用上述技术方案，污染物浓度检测模块用于检测滤料出水侧污染物浓度信息，便于工作人员对滤料的过滤效果进行判断。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过采用采集判断单元、冲洗设定模块和控制系统，实现了便于对滤料表面的微生物膜进行自动清洗的功能；

2.通过采用支撑杆和第一基准线，实现了便于工作人员判断滤料表面的微生物膜是否处于需要清洗状态的功能；

3.通过控制系统以预设频率对滤料微生物膜进行间隔冲洗，实现了提高当前图像信息采集精确度的功能。

附图说明

图1是相关技术的原理示意图；

图2是本申请实施例的整体结构示意图；

图3是突出控制系统、采集判断单元和气水反冲单元连接关系的示意图；

图4是图2中局部A的放大示意图；

图5是突出图像采集模块与重点清洗区域位置的平面示意图。

附图标记说明：1、反硝化滤池；2、滤料；21、支撑杆；3、微生物膜；4、采集判断单元；41、图像采集模块；42、图像判断模块；421、预处理模块；422、特征提取模块；5、控制系统；6、气水反冲单元；61、局部气水冲洗单元；7、冲洗设定模块；8、污染物浓度检测模块；9、计算模块；01、第一基准线；02、第二基准线；03、重点清洗区域。

具体实施方式

以下结合附图2-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种污水处理系统。参照图2和图3，一种污水处理系统包括反硝化滤池1、滤料2、气水反冲单元6、采集判断单元4、冲洗设定模块7、控制系统5和污染物浓度检测模块8，滤料2固定设置在反硝化滤池1内，气水反冲单元6用于对滤料2表面的微生物膜3进行清洗，采集判断单元4内预设有厚度阈值，且采集判断单元4用于采集滤料2表面微生物膜3的厚度，判断微生物膜3的厚度是否达到厚度阈值，若是，则输出提示信息；冲洗设定模块7预设有基准清洗时间段和基准清洗强度信息，控制系统5连接于气水反冲单元6、采集判断单元4和冲洗设定模块7，控制系统5响应于提示信息并根据预设的基准清洗时间段和基准清洗强度信息对滤料2表面的微生物膜3进行清洗，污染物浓度检测模块8设置于过滤池的出水侧污染物浓度检测模块8用于检测滤料2出水侧污染物浓度信息并与控制系统5连接。工作人员预先设定滤料2表面清洗较好的微生物膜3厚度，定义该微生物膜3厚度为标准厚度，工作人员根据预先实验得到将厚度阈值清洗时标准微生物膜3的厚度所需的清洗时间和清洗强度，该清洗时间即为基准清洗时间段，该清洗强度即为基准清洗强度信息；当微生物膜3表面的厚度到达厚度阈值时，控制系统5控制气水反冲单元6以基准清洗时间段和基准清洗强度信息对微生物膜3进行清洗，即可控制滤料2表面的微生物膜3厚度与标准厚度相对应，进而实现在滤料2出现堵塞初期，对滤料2表面微生物膜3进行标准化清洗的功能，污染物浓度检测模块8用于检测滤料2出水侧污染物浓度信息，便于工作人员对滤料2的过滤效果进行判断。

参照图2，采集判断单元4包括图像采集模块41和图像判断模块42，滤料2靠近二次进水口的一侧固定设置有两个支撑杆21，两个支撑杆21沿竖直方向固定设置在滤料2的两端，在两个支撑杆21之间固定设置有第一基准线01；图像采集模块41固定设置在反硝化滤池1内用于采集滤料2靠近支撑杆21一侧的当前图像信息，图像采集模块41可为照相机、摄像机等具有图像采集功能的智能终端，图像判断模块42内预存有基准图像信息，基准图像信息表示预设的滤料2靠近支撑杆21一侧的含有第一基准线01的图像，将当前图像信息与基准图像信息进行比较，若当前图像信息中未含有第一基准线01，则输出提示信息。当微生物膜3厚度到达厚度阈值时，即微生物膜3的厚度刚好将第一基准线01没入，此时当前图像信息内未存在第一基准线01，说明微生物膜3厚度到达需要清洗的厚度值。

参照图2，图像判断模块42包括预处理模块421和特征提取模块422，预处理模块421用于对当前图像信息进行预处理以获得预处理图像，其中，预处理时采用差分法将背景与目标差分，背景为预处理池中的污水和杂质图像，预处理图像即为微生物膜3图像，特征提取模块422用于提取当前图像信息中的当前特征信息，特征提取模块422内存储有第一基准线特征信息，将当前特征信息与第一基准线特征信息进行比对，若比对成功，则说明当前图像信息未含有第一基准线01，若不存在，则说明当前图像信息未含有第一基准线01。

由于污水水质不同，污水中含有的杂质不同，微生物膜3可能会因杂质的不同而有所不同，因此对于不同污水水质的微生物膜3清洗时间和清洗强度可能不同，因此需要根据不同的微生物膜3调整基准清洗时间段和基准清洗强度信息，为了实现对基准清洗时间段和基准清洗强度信息进行自动调整，参照图2，本申请实施例还设置有计算模块9，计算模块9连接于控制系统5，控制系统5采集输出停止清洗信息的时间点与输出提示信息的时间点之间的实际时间段信息，将实际时间段信息与基准清洗时间段进行比较，定义实际时间段信息与基准清洗时间段的作为时间差信息，若时间差信息大于，则说明实际时间段信息大于基准清洗时间段，计算模块9根据时间差信息和计算模块9内预设的强度变化比例增大基准清洗强度信息；若时间差信息小于，则说明实际时间段信息小于基准清洗时间段，则说明当前基准清洗强度信息较大，此时缩短基准清洗时间段，以实现对微生物膜3的快速清洗。

若在调整基准清洗强度信息与基准清洗时间段之前，基准清洗强度信息和基准清洗时间段与微生物膜3被清洗的接受度之间存在误差，则可能会对微生物膜3过度清洗，为了降低微生物膜3被过度清洗的几率，参照图2和图4，本申请实施例还设置有第二基准线02，第二基准线02固定连接在两个支撑杆21之间且平行于第一基准线01设置，第二基准线02位于第一基准线01与滤料2靠近二次进水口的侧壁之间，采集判断单元4内存储有第二基准线特征信息，图像采集模块41与采集判断单元4连接，采集判断单元4用于将当前图像信息与第二基准线特征信息进行比较，若存在第二基准线特征信息，则输出停止清洗信息。第二基准线02与滤料2表面之间的距离即为标准厚度，若当前图像信息中存在第二基准线02，则说明当前微生物膜3厚度为所需值，即可停止清洗。

在清洗过程中为了便于对当前图像信息中是否存在第二基准信息进行判断，本申请实施例设置的系统控制反冲洗系统以预设频率对滤料2微生物膜3进行间隔冲洗。在停止清洗的间隔段内，便于图像采集模块41获取较为准确的当前图像信息，便于精准判断当前图像信息中是否存在第二基准线02。

由于杂质在滤料2表面聚集可能不均匀，因此可能会造成微生物膜3在滤料2表面聚集厚度不同，参照图2,本申请实施例还增设有局部气水冲洗单元61，在提示信息起经过基准清洗时间段的时间点，图像采集模块41采集滤料2微生物膜3表面信息，将未出现第一基准线01的区域作为重点清洗区域03，通过局部气水冲洗单元61对重点清洗区域03进行清洗，直至重点清洗区域03内出现第二基准线02，所述重点清洗区域03为未出现第一基准线01对应的竖向区域对应的范围对应的滤料2的侧壁的矩形区域，局部气水冲洗单元61用于沿水平方向对重点清洗区域03进行冲洗。实现对厚度分布不均的微生物膜3进行有效清洗，以使得整个微生物膜3的厚度达到第二基准线02对应的标准厚度。

通过气冲洗和水冲洗的方式可能会对第一基准线01和第二基准线02造成磨损，同时为了便于调整第一基准线01和第二基准线02相对于滤料2的距离，本申请实施例设置的第一基准与第二基准线02均与支撑杆21可拆卸连接。通过可拆卸连接的方式便于工作人员更换新的第一基准线01和第二基准线02。

本申请实施例一种污水处理系统的实施原理为：

当微生物膜3厚度到达厚度阈值时，即微生物膜3的厚度刚好将第一基准线01没入，当前图像信息未含有第一基准线01，图像判断模块42输出提示信息，控制系统5控制气水反冲单元6以基准清洗时间段和基准清洗强度信息对微生物膜3进行清洗，若基准清洗强度信息与基准清洗时间段信息与微生物膜3种类相适配，则第二基准线02刚好露出，若存在重点清洗区域03，则控制点击冲洗单元对沿水平方向对重点清洗区域03进行冲洗，直至重点清洗区域03出现第二基准线02。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种污水处理系统，其特征在于，包括：

滤料(2)，用于对二次进水进行脱氮处理；

反硝化滤池(1)，用于放置滤料(2)和二次进水；

气水反冲单元(6)，用于对滤料(2)表面微生物膜(3)进行反冲洗；

采集判断单元(4)，预设有厚度阈值，用于采集滤料(2)表面微生物膜(3)的厚度，判断微生物膜(3)的厚度是否达到厚度阈值，若是，则输出提示信息；

冲洗设定模块(7)，预设有基准清洗时间段和基准清洗强度信息；

控制系统(5)，连接于气水反冲单元(6)、采集判断单元(4)和冲洗设定模块(7)，响应于提示信息并根据预设的基准清洗时间段和基准清洗强度信息对滤料(2)表面的微生物膜(3)进行清洗；

滤料(2)靠近二次进水口的一侧固定设置有支撑杆(21)，两个支撑杆(21)分别固定设置在滤料(2)的两端，在两个支撑杆(21)之间固定设置有第一基准线(01)，采集判断单元(4)包括图像采集模块(41)和图像判断模块(42)，图像采集模块(41)固定设置在反硝化滤池(1)内用于采集滤料(2)靠近支撑杆(21)一侧的当前图像信息，图像判断模块(42)内预存有基准图像信息，基准图像信息表示预设的滤料(2)靠近支撑杆(21)一侧的含有第一基准线(01)的图像，将当前图像信息与基准图像信息进行比较，若当前图像信息中未含有第一基准线(01)，则输出提示信息；

在两个支撑杆(21)之间固定设置有第二基准线(02)，第二基准线(02)位于第一基准线(01)与滤料(2)靠近二次进水口的侧壁之间，所述处理系统包括采集判断单元(4)，采集判断单元(4)内存储有第二基准线特征信息，图像采集模块(41)与采集判断单元(4)连接，采集判断单元(4)用于将当前图像信息与第二基准线特征信息进行比较，若存在第二基准线特征信息，则输出停止清洗信息。

2.根据权利要求1所述的一种污水处理系统，其特征在于：所述图像判断模块(42)包括：

预处理模块(421)，用于对当前图像信息进行预处理以获得预处理图像；

特征提取模块(422)，用于提取当前图像信息中的当前特征信息，特征提取模块(422)内存储有第一基准线特征信息，将当前特征信息与第一基准线特征信息进行比对，若比对成功，则说明当前图像信息含有第一基准线(01)，若不存在，则说明当前图像信息未含有第一基准线(01)。

3.根据权利要求1所述的一种污水处理系统，其特征在于：所述控制系统(5)控制反冲洗系统以预设频率对滤料(2)微生物膜(3)进行间隔冲洗。

4.根据权利要求1所述的一种污水处理系统，其特征在于：所述控制系统(5)还用于采集输出停止清洗信息的时间点与输出提示信息的时间点之间的实际时间段信息，将实际时间段信息与基准清洗时间段进行比较，根据实际时间段信息与基准清洗时间段之间的差值调整冲洗设定模块(7)内预设的基准清洗时间段的时长和基准清洗强度信息。

5.根据权利要求4所述的一种污水处理系统，其特征在于：所述控制系统(5)还连接有计算模块(9)，定义实际时间段信息与基准清洗时间段的作为时间差信息，若时间差信息大于0则计算模块(9)根据时间差信息和计算模块(9)内预设的强度变化比例增大基准清洗强度信息；若时间差信息小于0，则根据计算模块(9)内预设的时间变化比例缩短基准清洗时间段。

6.根据权利要求1所述的一种污水处理系统，其特征在于：所述控制系统(5)还包括局部气水冲洗单元(61)，在提示信息起经过基准清洗时间段的时间点，图像采集模块(41)采集滤料(2)微生物膜(3)表面信息，将未出现第一基准线(01)的区域作为重点清洗区域(03)，通过局部气水冲洗单元(61)对重点清洗区域(03)进行清洗，直至重点清洗区域(03)内出现第二基准线(02)。

7.根据权利要求1所述的一种污水处理系统，其特征在于：所述第一基准线(01)与第二基准线(02)均与支撑杆(21)可拆卸连接。

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