CN112777876B - 一种基于sbr反应器的水处理系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种基于SBR反应器的水处理系统及其处理方法，包括处理箱、曝气搅拌系统、进出水系统和在线监测控制系统；曝气搅拌系统包括搅拌组件、曝气盘和曝气泵，进出水系统包括污水进水系统、清水排放系统和水循环加热系统，在线监测控制系统包括计算机、控制器、温度监测组件、酸碱度监测组件和溶解氧监测组件，温度监测组件、酸碱度监测组件和溶解氧监测组件均与控制器相连接，控制器与计算机相连接；污水进水系统、清水排放系统、水循环加热系统、搅拌组件和曝气泵均与控制器相连接，本发明结构简单，设计合理，便于教师进行教学作业，学生可以及时的获取相关的检测信息，便于学生更好掌握污水处理的专业知识。

Description

一种基于SBR反应器的水处理系统及其处理方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种基于SBR反应器的水处理系统及其处理方法。

背景技术

传统教学过程比较注重概念、原理等知识的传授，而以工程思维训练为主的解决复杂问题、创新能力的培养在一定程度受到局限，其原因是课程部分内容比较抽象，而大多数教学实验的因素和水平已经给定，这导致水污染控制教学实验与快速发展的实际应用逐步脱节，废水处理的前沿技术更无法充分体现。

SBR(Sequencing Batch Reactor)序批式间歇活性污泥法，又称序批式反应器，是近年来在国内外环保业被引起广泛重视和研究日趋增多的种污水生物处理技术，目前已用于各种工业废水处理，并取得了显著成效。SBR污水处理采用时间分割的操作方式替代传统的空间分割方式，在流程上只设置一个反应器，兼作水质水量凋节、微生物降解有机物和混合液分离等功能具有工艺流程简单，处理效果稳定，占地面积小，耐冲击负荷力强及具有除氮脱磷能力等优点，十分适合于中小水量的难降解有机物的处理。基于以上的特点，SBR生物处理工艺更便于作为教学实验开展。

但对于SBR生物处理实验中，其正常运行涉及机械设备控制、运行参数调整等方面，也往往受接种污泥活性和沉降性能的限制，且污泥驯化需要数十天，若改变进水水质、运行条件或反应器结构等参数，得到可靠的实验结果也需几天甚至更长时间。因受设备、人力和学时本身的限制，学生对其实验基本停留于水质参数测定和处理系统的初步认识，无法深入探索工艺流程、影响因素及反应器的结构特征等。学生对生物处理工艺的认知始终不够深入，生物处理工艺在教学中的作用没有发挥出来。因此，需开发适合于本科实验教学的小型SBR生物反应器,充分发挥学生操作实验的主观能动性，以达到水处理实验的教学目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于SBR反应器的水处理系统及其处理方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种基于SBR反应器的水处理系统及其处理方法，包括处理箱、曝气搅拌系统、进出水系统和在线监测控制系统；

所述曝气搅拌系统包括搅拌组件、曝气盘和曝气泵，所述搅拌组件设置在所述处理箱的上端，且搅拌组件的搅拌部位贯穿处理箱，并伸至处理箱中，所述曝气泵的出气端通过气管连接设置在处理箱中的曝气盘；

所述进出水系统包括污水进水系统、清水排放系统和水循环加热系统，所述污水进水系统的端部与所述处理箱相连通，所述清水排放系统与所述处理箱相连通，所述水循环加热系统的通过水管与所述处理箱外部相连通；

所述在线监测控制系统包括计算机、控制器、温度监测组件、酸碱度监测组件和溶解氧监测组件，所述温度监测组件、酸碱度监测组件和溶解氧监测组件均安装在处理箱的上端，且端部均贯穿处理箱，并伸至处理箱中，温度监测组件、酸碱度监测组件和溶解氧监测组件均与控制器相连接，控制器与所述计算机相连接；

所述污水进水系统、清水排放系统、水循环加热系统、搅拌组件和曝气泵均与控制器相连接。

优选的，所述温度监测组件为温度传感器；所述酸碱度监测组件为pH传感器；所述溶解氧监测组件为溶解氧传感器。

优选的，所述污水进水系统包括污水槽、蠕动泵和进水管，所述污水槽通过进水管与处理箱的内部相连通，所述蠕动泵设置在所述进水管上，所述蠕动泵与所述控制器相连接。

优选的，所述进水管上设有手动阀一。

优选的，所述清水排放系统包括圆柱状进/出水装置、出水管和清水槽，所述圆柱状进/出水装置通过升降挂件安装在所述处理箱中，圆柱状进/出水装置与清水槽之间通过出水管相连通，所述圆柱状进/出水装置与所述取样管相连接。

优选的，所述出水管上设有手动阀二。

优选的，所述水循环加热系统包括循环泵、加热水箱和循环水管，所述加热水箱和所述循环泵均安装在所述循环水管上，且循环水管位于处理箱的外部，循环水管的两端均与处理箱相连通，且所述加热水箱及其循环泵均与控制器相连接。

优选的，所述出水管上连接有一取样管，所述取样管上并行设置有多个电磁阀，电磁阀的端部外接用于对水质进行取样存储的存样器。

优选的，所述搅拌组件包括搅拌电机、搅拌杆和搅拌叶片，所述搅拌电机安装在所述处理箱的上端，搅拌杆安装在搅拌电机的驱动端，且贯穿处理箱，并伸至处理箱中，搅拌叶片设置在搅拌杆的端部。

优选的，所述曝气盘为盘状曲面结构，且曝气盘的端面上均布有微孔，所述处理箱由透明有机玻璃制成。

一种基于SBR反应器的水处理方法，该处理方法使用了权利要求7中的水处理系统，其包括以下步骤：

S1：将污水导入污水进水系统中进行调节，使污水进水系统中的水的COD浓度800-1200mg/L，氨氮浓度30-50mg/L，总磷5-10mg/L，pH＝6-8；

S2：处理箱中投入有微生物后，打开污水进水系统，污水进入处理箱，且液位达到处理箱中的指定位置，利用微生物新陈代谢作用对污水进行生物处理；

S3：在S2工作的同时打开搅拌组件和曝气泵，利用搅拌组件对处理箱中的污水进行搅拌，曝气泵在工作时通过曝气盘对处理箱中的污水进行曝气供氧；

S4：在S3工作的同时控制器对温度监测组件、酸碱度监测组件和溶解氧监测组件所传递回来的信息进行即时处理，并将其传递至计算机，根据计算机显示的数据信息进行实时指令的切换，以调整曝气泵的工作状态；

且在S3工作的同时循环泵和加热水箱工作，通过控制器对循环泵及其加热水箱进行控制开启，对污水进行循环加热，缩短对污泥的活性驯化时间；

S5：对污水进行静置沉淀，污泥沉淀在处理箱的底部，上清液位于污泥的上方，通过控制器启动圆柱状进/出水装置工作，关闭手动阀二，打开对应的电磁阀对水体进行取样检测；

S6：在S5步骤中，当分析水质样品取完后，此时手动阀一关闭，控制器启动打开电磁阀排水，或者打开手动阀二将清水排出。

有益效果：本发明在实际教学应用时处理箱的有效体积8L，外径250mm，内径200mm，高500mm，控制器为PLC控制器，用于控制各连接部件的工况，计算机用于对数据进行实时在线观测；

在使用时，通过启动蠕动泵，将污水从污水槽抽到处理箱，进水的同时开启搅拌组件，水位到处理箱内指定液位，停止进水；然后曝气泵开始曝气，污水在处理箱内进行生物处理，当有机物降解一段时间后，停止搅拌和曝气，处理箱内进入静置沉淀阶段，泥水分离，待污泥沉淀下来后，进入排水阶段，上清液通过圆柱状进/出水装置到出水槽中，排水结束后，进入闲置期，为下一个周期做准备。

在本发明中，圆柱状进/出水装置通过升降挂件安装在处理箱中，可以根据清水的位置调整圆柱状进/出水装置的排水高度，提高使用的灵活性，解决了出水管容易被污泥堵塞的问题，实验运行的效果较好；

通过溶解氧监测组件进行污水中溶解氧的数据进行读取，并通过控制器对曝气泵的工况进行及时调整，解决了生物反应后期供氧量过量使污水处理成本变大的问题；

通过用电磁阀和取样管对处理箱中的污水进行取样，提高了取样的方便性，便于更好的对污水的处理效果进行分析和掌握；

曝气盘为盘状曲面结构，且曝气盘的端面上均布有微孔，可向更多的角度曝气，改善沉淀的污泥结块现象；

处理箱采用透明有机玻璃材质，便于学生观察和操作；

本发明结构简单，设计合理，便于教师进行教学作业，学生可以及时的获取相关的检测信息，便于学生更好掌握污水处理的专业知识。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对本发明实施例中的附图作简单地介绍。

图1为本发明的示意图；

1-计算机，2-控制器，3-处理箱，4-温度监测组件，5-酸碱度监测组件，6-溶解氧监测组件，7-搅拌组件，8-圆柱状进/出水装置，9-加热水箱，10-循环泵，11-曝气泵，12-污水槽，13-蠕动泵，14-手动阀一，15-手动阀二，16-电磁阀，17-取样管，18-曝气盘。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。

参照图1所示的一种基于SBR反应器的水处理系统及其处理方法，包括处理箱3、曝气搅拌系统、进出水系统和在线监测控制系统；

所述曝气搅拌系统包括搅拌组件7、曝气盘18和曝气泵11，所述搅拌组件7设置在所述处理箱3的上端，且搅拌组件7的搅拌部位贯穿处理箱3，并伸至处理箱3中，所述曝气泵11的出气端通过气管连接设置在处理箱3中的曝气盘18；

所述进出水系统包括污水进水系统、清水排放系统和水循环加热系统，所述污水进水系统的端部与所述处理箱3相连通，所述清水排放系统与所述处理箱3相连通，所述水循环加热系统的通过水管与所述处理箱3外部相连通；

所述在线监测控制系统包括计算机1、控制器2、温度监测组件4、酸碱度监测组件5和溶解氧监测组件6，所述温度监测组件4、酸碱度监测组件5和溶解氧监测组件6均安装在处理箱3的上端，且端部均贯穿处理箱3，并伸至处理箱3中，温度监测组件4、酸碱度监测组件5和溶解氧监测组件6均与控制器2相连接，控制器2与所述计算机1相连接；

所述污水进水系统、清水排放系统、水循环加热系统、搅拌组件和曝气泵11均与控制器2相连接。

在本实施例中，所述温度监测组件4为温度传感器；所述酸碱度监测组件5为pH传感器；所述溶解氧监测组件6为溶解氧传感器。

在本实施例中，所述污水进水系统包括污水槽12、蠕动泵13和进水管，所述污水槽12通过进水管与处理箱3的内部相连通，所述蠕动泵13设置在所述进水管上，所述蠕动泵13与所述控制器2相连接。

在本实施例中，所述进水管上设有手动阀一14。

在本实施例中，所述清水排放系统包括圆柱状进/出水装置8、出水管和清水槽，所述圆柱状进/出水装置8通过升降挂件安装在所述处理箱3中，圆柱状进/出水装置8与清水槽之间通过出水管相连通，所述圆柱状进/出水装置8与所述取样管17相连接。

在本实施例中，所述出水管上设有手动阀二15。

在本实施例中，所述水循环加热系统包括循环泵10、加热水箱9和循环水管，所述加热水箱9和所述循环泵10均安装在所述循环水管上，且循环水管位于处理箱3的外部，循环水管的两端均与处理箱3相连通，且所述加热水箱9及其循环泵均与控制器2相连接。

在本实施例中，所述出水管上连接有一取样管17，所述取样管17上并行设置有多个电磁阀16，电磁阀16的端部外接用于对水质进行取样存储的存样器。

在本实施例中，所述搅拌组件7包括搅拌电机、搅拌杆和搅拌叶片，所述搅拌电机安装在所述处理箱3的上端，搅拌杆安装在搅拌电机的驱动端，且贯穿处理箱3，并伸至处理箱3中，搅拌叶片设置在搅拌杆的端部。

在本实施例中，所述曝气盘18为盘状曲面结构，且曝气盘18的端面上均布有微孔，所述处理箱由透明有机玻璃制成。

一种基于SBR反应器的水处理方法，该处理方法使用了权利要求7中的水处理系统，其包括以下步骤：

S1：将污水导入污水进水系统中进行调节，使污水进水系统中的水的COD浓度800-1200mg/L，氨氮浓度30-50mg/L，总磷5-10mg/L，pH＝6-8；

S2：处理箱3中投入有微生物后，打开污水进水系统，污水进入处理箱3，且液位达到处理箱3中的指定位置，利用微生物新陈代谢作用对污水进行生物处理；

S3：在S2工作的同时打开搅拌组件和曝气泵11，利用搅拌组件对处理箱3中的污水进行搅拌，曝气泵11在工作时通过曝气盘18对处理箱3中的污水进行曝气供氧；

S4：在S3工作的同时控制器2对温度监测组件4、酸碱度监测组件5和溶解氧监测组件6所传递回来的信息进行即时处理，并将其传递至计算机，根据计算机显示的数据信息进行实时指令的切换，以调整曝气泵的工作状态；

且在S3工作的同时循环泵10和加热水箱9工作，通过控制器2对循环泵10及其加热水箱9进行控制开启，对污水进行循环加热，缩短对污泥的活性驯化时间；

S5：对污水进行静置沉淀，污泥沉淀在处理箱3的底部，上清液位于污泥的上方，通过控制器2启动圆柱状进/出水装置8工作，关闭手动阀二15，打开对应的电磁阀16对水体进行取样检测；

S6：在S5步骤中，当分析水质样品取完后，此时手动阀一14关闭，控制器2启动打开电磁阀16排水，或者打开手动阀二15将清水排出。

本发明在实际应用时处理箱3的有效体积8L，外径250mm，内径200mm，高500mm，控制器为PLC控制器，用于控制各连接部件的工况，计算机用于对数据进行实时在线观测；

在使用时，通过启动蠕动泵13，将污水从污水槽12抽到处理箱，进水的同时开启搅拌组件7，水位到处理箱内指定最大液位，停止进水；然后曝气泵11开始曝气，污水在处理箱3内进行生物处理，当有机物降解一段时间后，停止搅拌和曝气，处理箱3内进入静置沉淀阶段，泥水分离，待污泥沉淀下来后，进入排水阶段，上清液通过圆柱状进/出水装置8到出水槽中，排水结束后，进入闲置期，为下一个周期做准备。

在本发明中，圆柱状进/出水装置8通过升降挂件安装在处理箱3中，可以根据清水的位置调整圆柱状进/出水装置8的排水高度，提高使用的灵活性，解决了出水管容易被污泥堵塞的问题，实验运行的效果较好；

通过溶解氧监测组件6进行污水中溶解氧的数据进行读取，并通过控制器2对曝气泵11的工况进行及时调整，可以更好的进行污水的处理；

通过用电磁阀16和取样管17对处理箱3中的污水进行取样，提高了取样的方便性，便于更好的对污水的处理进度进行分析和掌握；

曝气盘18为盘状曲面结构，且曝气盘18的端面上均布有微孔，可向更多的角度曝气，改善沉淀的污泥结块现象；

处理箱3采用透明有机玻璃材质，便于学生观察和操作；

本发明结构简单，设计合理，便于教师进行教学作业，学生可以及时的获取相关的检测信息，便于学生更好掌握污水处理的专业知识。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种基于SBR反应器的水处理系统，其特征在于，包括处理箱（3）、曝气搅拌系统、进出水系统和在线监测控制系统；

所述曝气搅拌系统包括搅拌组件（7）、曝气盘（18）和曝气泵（11），所述搅拌组件（7）设置在所述处理箱（3）的上端，且搅拌组件（7）的搅拌部位贯穿处理箱（3），并伸至处理箱（3）中，所述曝气泵（11）的出气端通过气管连接设置在处理箱（3）中的曝气盘（18）；

所述进出水系统包括污水进水系统、清水排放系统和水循环加热系统，所述污水进水系统的端部与所述处理箱（3）相连通，所述清水排放系统与所述处理箱（3）相连通，所述水循环加热系统的通过水管与所述处理箱（3）外部相连通；

所述在线监测控制系统包括计算机（1）、控制器（2）、温度监测组件（4）、酸碱度监测组件（5）和溶解氧监测组件（6），所述温度监测组件（4）、酸碱度监测组件（5）和溶解氧监测组件（6）均安装在处理箱（3）的上端，且端部均贯穿处理箱（3），并伸至处理箱（3）中，温度监测组件（4）、酸碱度监测组件（5）和溶解氧监测组件（6）均与控制器（2）相连接，控制器（2）与所述计算机（1）相连接；

所述污水进水系统、清水排放系统、水循环加热系统、搅拌组件和曝气泵（11）均与控制器（2）相连接；

所述温度监测组件（4）为温度传感器；所述酸碱度监测组件（5）为pH传感器；所述溶解氧监测组件（6）为溶解氧传感器，所述曝气盘（18）为盘状曲面结构，且曝气盘（18）的端面上均布有微孔，所述处理箱（3）由透明有机玻璃制成；所述污水进水系统包括污水槽（12）、蠕动泵（13）和进水管，所述污水槽（12）通过进水管与处理箱（3）的内部相连通，所述蠕动泵（13）设置在所述进水管上，所述蠕动泵（13）与所述控制器（2）相连接；所述进水管上设有手动阀一（14）；所述清水排放系统包括圆柱状进/出水装置（8）、出水管和清水槽，所述圆柱状进/出水装置（8）通过升降挂件安装在所述处理箱（3）中，可以根据清水的位置调整圆柱状进/出水装置的排水高度，圆柱状进/出水装置（8）与清水槽之间通过出水管相连通，所述圆柱状进/出水装置（8）与取样管（17）相连接；所述出水管上设有手动阀二（15）；所述水循环加热系统包括循环泵（10）、加热水箱（9）和循环水管，所述加热水箱（9）和所述循环泵（10）均安装在所述循环水管上，且循环水管位于处理箱（3）的外部，循环水管的两端均与处理箱（3）相连通，且所述加热水箱（9）及其循环泵（10）均与控制器（2）相连接；所述出水管上连接有一取样管（17），所述取样管（17）上并行设置有多个电磁阀（16），电磁阀（16）的端部外接用于对水质进行取样存储的存样器；所述搅拌组件（7）包括搅拌电机、搅拌杆和搅拌叶片，所述搅拌电机安装在所述处理箱（3）的上端，搅拌杆安装在搅拌电机的驱动端，且贯穿处理箱（3），并伸至处理箱（3）中，搅拌叶片设置在搅拌杆的端部。

2.一种基于SBR反应器的水处理方法，其特征在于，该处理方法使用了权利要求1中的水处理系统，其包括以下步骤：

S1：将污水导入污水进水系统中进行调节，使污水进水系统中的水的COD浓度800-1200mg/L，氨氮浓度30-50mg/L，总磷5-10mg/L， pH＝6-8；

S2：处理箱（3）中投入有微生物后，打开污水进水系统，污水进入处理箱（3），且液位达到处理箱（3）中的指定位置，利用微生物新陈代谢作用对污水进行生物处理；

S3：在S2工作的同时打开搅拌组件和曝气泵（11），利用搅拌组件对处理箱（3）中的污水进行搅拌，曝气泵（11）在工作时通过曝气盘（18）对处理箱中的污水进行曝气供氧；

S4：在S3工作的同时控制器（2）对温度监测组件（4）、酸碱度监测组件（5）和溶解氧监测组件（6）所传递回来的信息进行即时处理，并将其传递至计算机，根据计算机显示的数据信息进行实时指令的切换，以调整曝气泵（11）的工作状态；

且在S3工作的同时循环泵（10）和加热水箱（9）工作，通过控制器（2）对循环泵（10）及其加热水箱（9）进行控制开启，对污水进行循环加热，缩短对污泥的活性驯化时间；

S5：对污水进行静置沉淀，污泥沉淀在处理箱（3）的底部，上清液位于污泥的上方，通过控制器（2）启动圆柱状进/出水装置（8）工作，关闭手动阀二（15），打开对应的电磁阀（16）对水体进行取样检测；

S6：在S5步骤中，当分析水质样品取完后，此时手动阀一（14）关闭，控制器（2）启动打开电磁阀（16）排水，或者打开手动阀二（15）将清水排出。

Images