CN113045117A - 智慧型污水处理一体化设备和污水处理方法 - Google Patents

智慧型污水处理一体化设备和污水处理方法 Download PDF

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CN113045117A CN202110280609.9A CN202110280609A CN113045117A CN 113045117 A CN113045117 A CN 113045117A CN 202110280609 A CN202110280609 A CN 202110280609A CN 113045117 A CN113045117 A CN 113045117A
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Abstract

一种智慧型污水处理一体化设备和污水处理方法,该设备包括污水处理设备和智慧水务系统,污水处理设备包括集装箱,集装箱内设置多个隔板以将集装箱分隔形成依次连通的厌氧池、缺氧池、多功能池、好氧池和综合池;多功能池所限定的环境能在缺氧环境和好氧环境之间切换;综合池内择一装配MBR膜和斜管模块;智慧水务系统用于调控厌氧池、缺氧池、多功能池、好氧池和综合池的工作状态。设备紧凑,体积小,占地面积小;自动化程度高,作业安全性高,污水处理效果好。

Description

智慧型污水处理一体化设备和污水处理方法
技术领域
本发明涉及环保设备领域,具体而言,涉及一种智慧型污水处理一体化设备和污水处理方法。
背景技术
随着经济的不断发展,带动了农村经济的不断发展,农村居民的生活质量也在不断提升,随之而来的是日均用水量、污水排放量的增加,致使农村水体环境被污染、破坏。在美丽农村建设背景之下,继续对农村污水与村镇污染点实施治理。与城镇相比,农村生活污水处理具有特殊性:一是农村生活污水排放呈现污水水质水量变化范围大、排放分散、冲击负荷较大、污水排放流量和有机负荷波动性大等贴点;二是农村区域具有居住分散、分布较广的特点,且农村生活污水管网确实或不健全,不宜采取大规模集中处理方式;三是农村经济水平薄弱,缺乏技术管理力量,无法采取运行管理要求复杂的技术工艺。现阶段,针对农村地区日趋严重的污水问题,多数处理方案是建立污水处理厂或者简单的污水沉淀池。且农村区域人口流动大,普遍存在“老小村”、“空心村”的现象,若建传统污水处理厂,存在人口数量变化导致设计规模与实际污水量不匹配等诸多问题;若建污水沉淀池,污水处理不充分,会产生污水下渗污染地下水等问题。一体化污水处理设备的处理成效更加稳定,设备结构方面也更为紧凑,建设施工所需要的时间较短,成本低廉等优势,其变成农村生活污水处理的有效方式。与传统大型污水处理厂相比,一体化污水处理设备不需要大规模增加污水管道,处理成效更加稳定,设备机构方面也更加紧凑,建设施工所需的时间短,成本低廉,其变成农村生活污水处理的有效方式。
经发明人研究发现,现有的一体化污水处理设备存在如下缺点:
污水处理效果差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智慧型污水处理一体化设备和污水处理方法,其能够提高污水处理效果。
本发明的实施例是这样实现的:
第一方面,本发明提供一种智慧型污水处理一体化设备,包括:
污水处理设备和智慧水务系统,污水处理设备包括集装箱,集装箱内设置多个隔板以将集装箱分隔形成依次连接的厌氧池、缺氧池、多功能池、好氧池和综合池;多功能池所限定的环境能在缺氧环境和好氧环境之间切换;综合池内择一装配MBR(Membrane Bio-Reactor膜生物反应器)膜和斜管模块;智慧水务系统用于调控厌氧池、缺氧池、多功能池、好氧池和综合池的工作状态。
在可选的实施方式中,厌氧池设有相互独立的进水口、溢流口和厌氧池放空口,进水口连接有进水管,进水管上设有毛发过滤器,进水管远离进水口的一端与三通管的第一接口连通,三通管的第二接口和第三接口分别与提升泵和除磷加药泵连接,除磷加药泵与除磷加药桶连接;厌氧池中设有具有弹性的生物填料,厌氧池底部设有沉水搅拌机;
厌氧池与缺氧池通过多个隔板中的第一隔板隔开,第一隔板上设有连通厌氧池和缺氧池的第一通孔。
在可选的实施方式中,缺氧池设有缺氧池放空口,缺氧池中设有第一组合填料、第一供气主管和穿孔曝气搅拌管,穿孔曝气搅拌管与第一供气主管连通,第一供气主管用于与好氧曝气风机连接;
缺氧池与多功能池通过多个隔板中的第二隔板隔开,第二隔板上设有连通缺氧池与多功能池的第二通孔。
在可选的实施方式中,多功能池设有多功能池放空口,多功能池中设有第二组合填料、第二供气主管和第一微孔曝气管,第一微孔曝气管与第二供气主管连通,第二供气主管与好氧曝气风机连接,第二供气主管上设有电磁阀,通过控制电磁阀的开关时间以使多功能池在缺氧环境和好氧环境之间切换;
多功能池与好氧池通过多个隔板中的第三隔板隔开,第三隔板上设有连通多功能池和好氧池的第三通孔。
在可选的实施方式中,好氧池设有第一排泥口,好氧池中设有球形填料、第二微孔曝气管、第三供气主管和溶解氧测定仪探头,第二微孔曝气管与第三供气主管连接,第三供气主管与好氧曝气风机连接;
好氧池与综合池通过多个隔板中的第四隔板隔开,第四隔板上设有连通好氧池和综合池的第四通孔。
在可选的实施方式中,综合池设有第二排泥口;多个隔板中的第五隔板将集装箱分隔形成与综合池相邻的设备间;设备间设有出水口、反冲洗口和电缆口,设备间容置有好氧曝气风机、MBR膜曝气风机、产水抽吸泵和反冲洗加药泵;
第五隔板上设有溢流槽、MBR膜产水口、溢流产水口、MBR膜曝气风机口和好氧曝气风机口,溢流槽与溢流产水口连通,用于引流从综合池溢出的污水;MBR膜产水口用于与产水抽吸泵连接;MBR膜曝气风机口用于与MBR膜曝气风机连接,好氧曝气风机口与好氧曝气风机连接。
在可选的实施方式中,综合池中还设有回流水管和回流气管,回流水管的两端分别连通综合池与厌氧池,回流气管的一端与回流水管连通,另一端与好氧曝气风机连通。
在可选的实施方式中,斜管模块包括上架、下架和设于上架和下架之间的多根斜管,多根斜管平行且与上架和下架均具有夹角,下架设有多个用于支撑于综合池内底壁上的支脚。
在可选的实施方式中,智慧水务系统包括电控柜、PLC(Programmable LogicController可编程逻辑控制器)模块、水质在线监测系统、智能网关和视频监控模块,水质在线监测系统用于对设备的出水进行实时分析;智能网关用于传输数据;视频监控模块用于监视设备运行状况。
第二方面,本发明提供一种污水处理方法,污水处理方法应用前述实施方式中任一项的智慧型污水处理一体化设备。
本发明实施例的有益效果是:
综上所述,本实施例提供的智慧型污水处理一体化设备,采用“AAO(Anaerobic-Anoxic-Oxic厌氧-缺氧-好氧法)+MBR”的组合工艺,能够在稳定去除有机污染物的同时进行脱氮和除磷,出水稳定达标,经消毒后可排入收纳水体。设备包括MBR膜产水系统和溢流产水系统两套产水系统,MBR膜池和沉淀池共建,可以根据受纳水体水质和标准要求实现出水高低标准运行自由切换,适应性强。采用双回路曝气系统,MBR膜曝气风机和好氧曝气风机独立,好氧曝气风机与好氧池溶解氧测定仪联动,通过智能启停将好氧池溶解氧控制在合理范围之内,降低运行能耗。同时,通过智慧水务系统实时监控和调节每个反应池的作业状态,能够实时掌握反应池的设备运行情况和水质状态,安全性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的智慧型污水处理一体化设备的一视角的结构示意图;
图2为本发明实施例的智慧型污水处理一体化设备的另一视角的结构示意图;
图3为本发明实施例的智慧型污水处理一体化设备的另部分结构的结构示意图;
图4为本发明实施例的斜管模块的结构示意图。
图标:
1-污水处理设备;10-集装箱;11-厌氧池;111-进水口;112-溢流口;113-提升泵;114-毛发过滤器;115-除磷加药泵;116-除磷加药桶;117-厌氧池放空口;118-弹性填料;119-沉水搅拌机;1110-第一隔板;12-缺氧池;121-缺氧池放空口;122-第一组合填料;123-穿孔曝气搅拌管;124-第二隔板;125-第一供气主管;126-电磁阀;13-多功能池;131-第二组合填料;132-第三隔板;133-第一微孔曝气管;134-第二供气主管;135-多功能池放空口;14-好氧池;141-第一排泥口;142-球形填料;143-第四隔板;144-第三供气主管;145-溶解氧测定仪探头;146-第二微孔曝气管;15-综合池;151-第二排泥口;152-溢流槽;153-第五隔板;154-MBR膜产水口;155-溢流产水口;156-MBR膜曝气风机口;157-好氧曝气风机口;158-回流水管;159-回流气管;1510-MBR膜;1511-斜管模块;16-设备间;161-反冲洗口;162-出水口;163-电缆口;164-好氧曝气风机;165-MBR膜曝气风机;166-产水抽吸泵;167-电控柜;168-反冲洗加药泵;1610-紫外线消毒器;1611-产水电动阀;1612-反冲洗电动阀;1613-切换电动阀;1614-出水三通口;1615-反冲洗三通口;1616-反冲洗泵;2-智慧水务系统;21-PLC模块;22-水质在线监测系统;23-智能网关;24-视频监控模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-图4,本实施例提供了一种智慧型污水处理一体化设备,包括污水处理设备1和智慧水务系统2,污水处理设备1包括集装箱10,集装箱10内设置多个隔板以将集装箱10分隔形成依次连接的厌氧池11、缺氧池12、多功能池13、好氧池14和综合池15;多功能池13所限定的环境能在缺氧环境和好氧环境之间切换;综合池15内择一装配MBR膜1510和斜管模块1511;智慧水务系统2用于调控厌氧池11、缺氧池12、多功能池13、好氧池14和综合池15的工作状态。
智慧型污水处理一体化设备包括污水处理设备1和智慧水务系统2,污水处理设备1集成在集装箱10中,分为生化处理部分和设备间16部分,生化处理部分采用厌氧+缺氧+好氧+MBR工艺,在厌氧区安装搅拌机,缺氧区安装穿孔曝气搅拌管123,多功能区和好氧区安装微孔曝气管进行好氧曝气,MBR膜1510区采用中空纤维滤膜,在MBR膜1510区后端中部安装混合液回流管,将混合液回流至厌氧区,经处理过后的水通过紫外线消毒后排放。
污水处理设备1采用双风机曝气,好氧曝气风机164和MBR膜曝气风机165分开,MBR膜曝气风机165持续运行,以保证MBR膜1510的膜通量;好氧曝气风机164与安装在好氧池14的溶解氧测定仪联动,设定溶解氧上限及下限值,可以通过联动程序实现风机的自动启停。设备出水可通过MBR膜1510过滤后,经抽吸泵排放,也可根据当地受纳水体的水质以及进水水质的情况,通过沉淀后自流排放。如进水污染物浓度较高,可采用MBR膜1510产水方式,如进水污染物浓度较低、当地受纳水体要求较低,可采用沉淀后自流产水方式。
污水处理设备1安装电控柜167,电控柜167安装有PLC(可编程控制器)模块,通过程序控制一体化设备的运行方式,设备出水端安装水质在线监测系统22,实时监测出水水质,调整运行参数。设备顶端安装视频监控模块,可远程观察设备运行情况。PLC模块21连接智能网关23,可在Web端或移动终端对设备进行远程操控。电控柜167、PLC模块21、水质在线监测系统22、视频监控模块24和智能网关23联合组成智慧水务系统2,可进行远程运维和管理,实现智慧化运行。
可选的,集装箱10采用特种耐候钢结构,并焊接有钢结构骨架,内外部均有防腐涂层,以保证集装箱10的稳定性。为便于描述,多个隔板分别包括依次设置的第一隔板1110、第二隔板124、第三隔板132、第四隔板143和第五隔板153,厌氧池11与缺氧池12通过第一隔板1110隔开,第一隔板1110上设有连通厌氧池11和缺氧池12的第一通孔。缺氧池12与第二隔板124隔开,第二隔板124上设有连通缺氧池12与多功能池13的第二通孔。多功能池13与好氧池14通过第三隔板132隔开,第三隔板132上设有连通多功能池13和好氧池14的第三通孔。好氧池14与综合池15通过第四隔板143隔开,第四隔板143上设有连通好氧池14和综合池15的第四通孔。第五隔板153将综合池15和设备间16隔开。第五隔板153上设有溢流槽152、MBR膜产水口154、溢流产水口155、MBR膜曝气风机口156和好氧曝气风机口157,溢流槽152与溢流产水口155连通,用于引流从综合池15溢出的污水;MBR膜产水口154用于与产水抽吸泵166连接;MBR膜曝气风机口156用于与MBR膜曝气风机165连接,好氧曝气风机口157与好氧曝气风机164连接。
其中,第二通孔和第四通孔位于第一通孔和第三通孔上方。
本实施例中,可选的,厌氧池11侧壁距离底部100mm处开设有进水口111,进水口111外部连接法兰,内部连接进水管,进水口111前端连接毛发过滤器114和提升泵113,进水管为向上方向的S形状,其进水口111距离设备顶部300mm,进水管的一端与三通管的一端连通,三通管的另外两个端口分别连接除磷加药泵115,除磷加药泵115连接除磷加药桶116。在进水口111旁,设置溢流口112,溢流口112外部连接法兰,内部连接溢流管,溢流管顶端距离设备顶部250mm,在溢流口112旁设置厌氧池放空口117,厌氧池放空口117外部连接法兰。厌氧池11后端设置有第一隔板1110,第一隔板1110高度距离设备顶部200mm,在距离隔板底部200mm处,开设一排第一通孔,第一通孔为圆形孔,孔径为
Figure BDA0002978137250000071
数量为30个。厌氧池11中安装有生物填料,填料为弹性填料118,填料直径为
Figure BDA0002978137250000072
比表面积为300m2/m3,安装间距为200mm,长度为700mm。厌氧池11底部安装沉水搅拌机119。
缺氧池12与厌氧池11连接,侧壁底部设置缺氧池放空口121,缺氧池放空口121外部连接法兰。缺氧池12后端设置有第二隔板124,隔板高度距离设备顶部200mm,在距离隔板顶部200mm处,开设一排第二通孔,第二通孔为圆形孔,孔径为
Figure BDA0002978137250000073
数量为30个。缺氧池12中安装有脱氮填料,填料为第一组合填料122,第一组合填料122直径为
Figure BDA0002978137250000074
安装间距为200mm,长度为700mm。在缺氧池12底部安装数根穿孔曝气搅拌管123,对缺氧池12进行间歇性搅拌,穿孔曝气搅拌管123材质为UPVC,在向下方向开第二通孔,第二通孔为圆孔,孔径为24mm,间距为5080mm,所有穿孔曝气搅拌管123并联在第一供气主管125上125,并在供气主管上安装电磁阀126,以根据需求调节穿孔曝气管的曝气时间。
多功能池13与缺氧池12连接,侧壁底部设置多功能池放空口135,多功能池放空口135外部连接法兰。多功能池13后端设置有第三隔板132,第三隔板132高度距离设备顶部200mm,在距离第三隔板132底部200mm处,开设一排第三通孔,第三通孔为圆形孔,孔径为
Figure BDA0002978137250000075
数量为30个。多功能池13中安装有第二组合填料131,填料直径为
Figure BDA0002978137250000076
安装间距为200mm,长度为700mm。在多功能池13底部安装数根第一微孔曝气管133,对缺氧池12进行间歇性搅拌,第一微孔曝气管133膜片材质为三元乙丙橡胶,长度为590mm,微孔数量大于10000个,内衬管材质为ABS,所有第一微孔曝气管133并联在第二供气主管134上134,并在第二供气主管134上安装电磁阀126,以根据需求调节穿孔曝气管的曝气时间。
其中,ABS塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物,三种单体相对含量可按需调节,从而制成各种树脂。
好氧池14与多功能池13连接,侧壁底部设置第一排泥口141,好氧池14放空口外部连接法兰。好氧池14后端设置有第四隔板143,第四隔板143高度距离设备顶部200mm,在距离隔板顶部200mm处,开设一排第四通孔,第四通孔为圆形孔,孔径为
Figure BDA0002978137250000077
数量为30个。好氧池14安装有球形填料142,填料为聚氨酯,外部为球形网,大小为
Figure BDA0002978137250000078
填料填充率为4050%。在好氧池14底部安装数根第二微孔曝气管146,对好氧池14进行连续曝气,第二微孔曝气管146的膜片材质为三元乙丙橡胶,长度为590mm,微孔数量大于10000个,内衬管材质为ABS,所有第二微孔曝气管146并联在第三供气主管144上144。好氧池14内安装溶解氧测定仪探头145,对好氧池14的溶解氧含量进行实时监控。
综合池15与好氧池14连接,侧壁底部设置第二排泥口151,第二排泥口151外部连接法兰。后端设置第五隔板153,第五隔板153与设备上下左右四个面密封焊接,第五隔板153上设置MBR膜产水口154、溢流产水口155、MBR膜曝气风机口156、好氧曝气风机口157,各接口均由法兰连接。底部用角钢焊接一个固定方框,方框焊接在设备底板上,用以固定MBR膜1510。后壁设置溢流槽152,溢流槽152顶部高度距离设备顶部350mm,溢流槽152长度2000mm,宽度100mm,底板为中间低两边高的形式,并在溢流槽152中间设置出水管,连接至设备间16。
综合池15可以在MBR膜1510池和沉淀池之间切换,当用作MBR膜1510池时,需将MBR膜1510设备放置在固定方框中,MBR膜产水口154连接至设备间16抽吸泵,MBR曝气口连接至设备间16膜曝气风机。当用作沉淀池时,需将斜管模块1511放置设备中,经处理过的水通过溢流槽152,将溢流槽152依次与溢流产水口155、切换电动阀1613、流量计、紫外线消毒器1610和出水口162连接,形成溢流出水管路。在综合池15中下部靠近好氧池14过水孔一侧安装回流水管158,回流水管158端口安装回流气管159,采用气提回流的方式将混合液回流至厌氧池11,一方面补充生化前端的污泥浓度,另一方面将硝化液回流至缺氧区进行反硝化反应。其中,斜管模块1511为预制件,斜管模块1511架用角钢焊接,包括上架、下架和设于上架和下架之间的多根斜管,下架设有四个支脚,支脚的端部距离下架500mm,下架距离上架800mm,多根斜管平行设置,多根斜管安装时与水平面具有夹角,例如,斜管安装角度为60°。
污水处理设备1还包括设备间16,设备间16与综合池15连接,后端是设备集装箱10箱门。设备间16侧壁设置有出水口162、反冲洗口161和电缆口163,出水口162、反洗口和电缆口163内外部均连接法兰。设备间16安装好氧曝气风机164,MBR膜曝气风机165,产水抽吸泵166,电控柜167,反冲洗加药泵168。将好氧曝气风机164与好氧曝气风机口157连接,在将好氧池14、多功能池13和缺氧池12曝气主管与好氧曝气风机口157连接,形成曝气管路。将MBR膜曝气风机165与MBR膜曝气风机口156连接,将MBR膜1510曝气口与MBR膜曝气风机口156连接,形成膜曝气管路。将产水抽吸泵166进水口111依次与产水电动阀1611和MBR膜产水口154连接,将MBR膜产水口154与产水口连接,将抽吸泵出水口162依次与出水三通口1614、紫外线消毒器1610和出水口162连接,形成MBR膜1510出水管路。将反冲洗泵1616依次与反冲洗口161、反冲洗电动阀1612、反冲洗三通口1615和MBR膜产水口154连接154,形成反冲洗管路。
可选的,智慧水务系统2包括电控柜167、PLC模块21、水质在线监测系统22、智能网关23和视频监控模块24。电控柜167箱体采用sus304不锈钢材质,厚度1.5mm,尺寸为长×宽×高为800×400×1400mm,电控柜167箱体两侧设计有麒麟状散热孔,底部设置有穿线孔,大小为
Figure BDA0002978137250000091
数量为4个。电控柜167内部背板设置有电气元器件安装板,电气元器件安装板上安装有PLC模块21、接触器、断路器、开关电源、中间继电器等电气元器件,负责给各用电设备供电和控制设备的自动运行。电控柜167箱门上安装有触摸屏,能够对一体化设备的零部件进行操作、设置设备运行参数、集成显示各仪表数值。电控柜167安装在一体化设备间16。
PLC模块21包括CPU、数字量模块、模拟量模块、通讯模块和电源模块。一体化设备中的用电设备都通过PLC进行控制,运维人员可通过Web端或者移动终端编辑设备的运行参数,使设备进行自动化运行。
水质在线监测系统22包括水样采集系统,水质分析系仪器和数据采集控制系统。水样采集系统安装在设备出水后端的清水池中,定时定量对设备的出水进行采集,水质分析仪器和数据采集控制系统安装在综合用房中,水质分析仪器对采集的水样进行检测,数据采集控制系统会对检测结果进行存档、数据分析、数据传输,水质数据可以通过智能网关23进行远程传输,设备运行管理人员可以在远程实时了解出水水质情况。
智能网关23与PLC模块21连接,通过实时通讯,将PLC的数据进行远程传输,运维人员可在Web端或者移动终端对设备的运行进行远程操控。
视频监控模块摄像头安装在一体化设备反应池顶部和设备间16内部,采用无线数据传输,可对一体化设备的运行状况进行实时监视,结合水质分析数据可通过远程操控对设备进行一些必要的调整。
本实施例提供的污水处理方法应用上述的智慧型污水处理一体化设备,包括如下步骤:
污水处理设备1的运行过程如下:
将各户居民的生活污水通过管网收集后,先经过粗格栅和细格栅的过滤将污水中的大尺寸杂物进行截留,再汇集到调节池,污水进行自沉淀和均质均量,次过程对污水进行预处理,为后续污水的生化处理做准备。污水依次流经厌氧池11、缺氧池12、好氧池14膜/沉淀池和设备间16,被处理好后排出设备;
调节池中的污水通过安装在调节池中的提升泵113输送至一体化设备的进水口111前端,再经过毛发过滤器114进一步去除污水中的毛发、软橡胶和丝状物等杂物后,污水通过一体化设备进水口111进入厌氧池11,厌氧池11中安装弹性填料118,底部安装沉水搅拌机119,能够使污水与活性污泥及填料充分混合,同时,弹性填料118能够吸附大量溶解性物质,其中的有机物使微生物快速繁殖,由于厌氧池11中的溶解氧含量非常低,在弹性填料118表面逐渐形成一层厌氧生物膜。污水会在厌氧细菌的作用下将不溶于水的大分子有机物分解为易溶于水的小分子有机物,栖息在生物膜上的微生物一方面摄取污水中的有机污染物作为营养,从而使污水得到净化。另一方面厌氧生物膜中的聚磷菌,将污水中的挥发性脂肪酸(VFAs)同化成胞内碳能源存贮物聚羟基丁酸(PHB)或聚羟基戊酸(PHV),并将体内的磷酸盐向体外释放;
缺氧池12与厌氧池11连接,经过厌氧池11处理后的污水通过隔板下部过水孔进入到缺氧池12,污水中的有机氮类污染物在兼性条件下被污水中的厌氧菌和好氧菌降解为氨态氮,以进行下一步硝化反应。附着在脱氮填料表面的微生物多数由兼氧菌组成,主要有变形杆菌属和单胞菌属,在缺氧或厌氧条件下(DO<0.5mg/L),将污水中的硝态氮还原为氮气或氮的其他气态氧化物。缺氧池12底部安装有穿孔曝气管,穿孔曝气管表面的圆孔孔径为24mm,分两排在穿孔管横截面呈45°分布,穿孔管并联在供气主管上,供气主管通过电磁阀126与好氧曝气风机164连接,通过调节电磁阀126的开关时间对缺氧池12进行间歇式曝气,使污水与水中的微生物充分接触;
多功能池13与缺氧池12连接,经过缺氧池12处理后的污水通过隔板上部过水孔进入到多功能池13,多功能池13底部均匀安装有微孔曝气管,微孔曝气管并联在供气主管上,供气主管通过电磁阀126与好氧曝气风机164连接,通过调节电磁阀126的开关时间将多功能池13调节为缺氧池12或好氧池14。附着在组合填料表面的微生物在缺氧或厌氧条件下(DO<0.5mg/L),可以将污水中的硝态氮还原为氮气或氮的其他气态氧化物。当多功能池13作为缺氧池12时,微孔曝气管通过电磁阀126控制对多功能池13进行间歇曝气,以对污水进行搅动使其与水中的微生物充分接触。当多功能池13作为好氧池14时,供气主管上的电磁阀126处于常开状态,对多功能池13进行连续曝气,以保证其溶解氧含量。在好氧条件下(2<DO<4mg/L),附着在组合填料表面的硝化菌可以将污水中的氨态氮氧化为硝态氮,氨化细菌将有机态氮转化为氨态氮;
好氧池14与多功能池13连接,经过功能池处理后的污水通过隔板下部过水孔进入到好氧池14,好氧池14底部均匀安装微孔曝气管,微孔曝气管并联在供气主管上,供气主管与好氧曝气风机164连接。好氧池14安装聚氨酯球形填料142,聚氨酯填料表面积内部有大量空隙,适宜微生物附着在填料上,形成生物膜。随着生物膜的增长,氧无法有效传递到生物膜内部,从而在内部形成厌氧生物泥膜,可以在聚氨酯填料内部进行好氧和厌氧反应,提高设备的处理效率。在好氧池14内,经过厌氧处理过的有机污染物会更加容易被好氧微生物利用分解,有机氮会被氨化细菌转化为氨态氮,氨态氮被硝化细菌转化为硝态氮。聚磷菌在厌氧池11进行磷酸盐的释放后,在好氧池14内会进行过度摄取磷,通过泥水分离,降低污水中的磷含量。曝气风机连续对好氧池14进行曝气,一方面以保持好氧池14内足够的溶解氧浓度,另一方面使好氧池14内的聚氨酯填料处于悬浮状态,与污水能够进行充分接触。好氧池14内安装溶解氧测定仪探头145,对好氧池14的溶解氧含量进行实时监控。当好氧池14内的溶解氧超过溶解氧预设值的高值时,会通过PLC控制好氧曝气风机164暂停运行。当好氧池14内的溶解氧低于溶解氧预设值的低值时,会通过PLC控制好氧曝气风机164重新启动;
MBR膜1510池/沉淀池与好氧池14通过隔板上部过水孔连接,当设备出水标准为《城镇污水处理厂排放标准》(GB189182002)中一级A标准时,MBR膜1510池/沉淀池需作为MBR膜1510池,在MBR膜1510池中安装MBR膜1510组件。MBR膜1510丝为中空纤维滤膜,孔径为0.1μm,材质为PVDF,膜架材质为sus304。膜架顶部开设有MBR膜1510曝气口和MBR膜产水口154,膜架底部均匀分布穿孔曝气管,对MBR膜1510进行曝气。MBR膜产水口154通过管路连接至设备间16抽吸泵,抽吸泵将处理后的水通过MBR膜1510过滤后,再经紫外线消毒器1610消毒后排出设备。MBR曝气口通过管路连接至设备间16膜曝气风机,膜曝气风机对MBR膜1510进行连续曝气;
当设备出水标准为《城镇污水处理厂排放标准》(GB189182002)中一级B标准时,MBR膜1510池/沉淀池需作为沉淀池,在沉淀池中安装斜管模块1511。
在MBR膜1510池/沉淀池中下部靠近好氧池14过水孔一侧安装回流管,采用气提回流的方式将混合液回流至厌氧池11,一方面补充生化前端的污泥浓度,另一方面将硝化液回流至缺氧区进行反硝化反应。
设备间16通过法兰与MBR膜1510池/沉淀池连接,设备间16安装好氧曝气风机164,MBR膜曝气风机165,产水抽吸泵166,电控柜167,反洗加药泵。当设备使用MBR膜1510产水时,抽吸泵进水口111依次与产水电动阀1611、压力变送器和产水口连接,抽吸泵出水口162依次与出水三通口1614、流量计、紫外线消毒器1610连接和出水口162连接。打开抽吸泵,将经生化处理后的水通过MBR膜1510过滤后抽吸出来,经过流量计计量和紫外线消毒器1610消毒后排出设备。
运行一段时间后,MBR膜1510表面会附着一定量的污染物,为了避免MBR膜1510产水通量达不到要求,需要对MBR膜1510进行反冲洗,去除表面附着污染物,恢复产水通量。将反冲洗泵1616依次与反冲洗口161、反冲洗加药泵168、反冲洗电动阀1612、反冲洗三通口1615和产水口连接,形成反洗管路。打开反冲洗电动阀1612,关闭产水电动阀1611,让清水和反冲洗药液从MBR膜1510内部往外部渗透,冲刷MBR膜1510表面污染物。
当设备使用沉淀池溢流出水时,溢流槽152依次与溢流产水口155、切换电动阀1613、流量计、紫外线消毒器1610和出水口162连接。经生化处理后的水通过经沉淀静止后进行泥水分离,通过溢流槽152流出,经过流量计计量和紫外线消毒器1610消毒后排出设备。
排出设备的水经过清水池,一方面可肉眼观察出水水质状况,以及水质在线监测仪取水。另一方面当设备使用MBR膜1510产水时,清水池的水可用来MBR膜1510反冲洗。
好氧曝气风机164与好氧曝气风机口157连接,气提回流气管159、好氧池14供气主管、多功能池13供气主管和缺氧池12供气主管依次并联在好氧曝气风机164供气主管上,由好氧曝气风机164供气。各功能池供气主管上均安装截止阀以控制气量,好氧曝气风机164供气主管末端安装放空截止阀。缺氧池12和多功能池13供气主管的电磁阀126可控制供气的时间。MBR膜曝气风机165与MBR膜1510曝气口连接,通过MBR膜1510架底部的穿孔曝气管对MBR膜1510进行均匀曝气。
电控柜167与抽吸泵、好氧曝气风机164、MBR膜曝气风机165、反冲洗泵1616、加药泵、紫外线消毒器1610、产水电动阀1611、反冲洗电动阀1612、切换电动阀1613、电磁阀126、流量计和压力变送器等用电设备连接。电控柜167负责给各用电设备提供电源,并通过安装在电控柜167内的PLC模块21对用电设备的启停和信号反馈进行处理。电控柜167箱门上的触摸屏可以调节各用电设备的启停和运行参数、集成显示各仪表数值。
智慧水务系统2的作业如下:
按照运维要求编辑一体化设备的运行程序,将已经编辑好的程序输入PLC模块21,各用电设备会按照预定程序运行。PLC模块21控制各用电设备的启停时间,对各仪表的数字量信号和模拟量信号进行处理。运维人员可以在电控柜167触摸屏上编辑各用电设备的参数,包括设定抽吸泵、反冲洗泵1616、好氧曝气风机164和MBR膜曝气风机165的运行时间和周期,溶解氧测定仪的高值和低值,压力变送器的高值和低值,电磁阀126的启停时间。
水质在线监测系统22对设备的出水进行实时分析,水样采集系统安装在设备出水后端的清水池中,定时定量对设备的出水进行采集,水质分析仪器和数据采集控制系统安装在综合用房中,水质分析仪器对采集的水样进行检测,数据采集控制系统会对检测结果进行存档、数据分析、数据传输,水质数据可以通过智能网关23进行远程传输,设备运行管理人员可以在远程实时了解出水水质情况。将水质在线监测系统22与PLC进行连接,可将水质数据实时显示在电控柜167触摸屏上。
将智能网关23与PLC模块21连接,通过实时通讯,将PLC的数据进行远程传输,运维人员可在Web端或者移动终端对设备进行远程操控,调整各用电设备运行参数。通过水质在线监测系统22传输的数据,可以远程监测设备出水质量,以随时进行调整。
在一体化设备反应池顶部和设备间16内部安装视频监控模块摄像头,采用无线数据传输,可对一体化设备的运行状况进行实时监视,结合水质分析数据可通过远程操控对设备进行调整。
本实施例提供的智慧型污水处理一体化设备和应用其处理污水的方法具有至少如下有益效果:
1、设备采用“AAO+MBR+紫外线消毒”的组合工艺,能够在稳定去除有机污染物的同时进行脱氮和除磷,出水稳定达标,经消毒后可排入收纳水体;
2、设备有MBR膜1510产水系统和溢流产水系统两套产水系统,MBR膜1510池和二沉池共建,可以根据受纳水体水质和标准要求实现出水高低标准运行自由切换;
3、采用双回路曝气系统,MBR膜曝气风机165和好氧曝气风机164独立,好氧曝气风机164与好氧池14溶解氧测定仪联动,通过智能启停将好氧池14溶解氧控制在合理范围之内,降低运行能耗;
4、每台设备配套电控柜167、PLC模块21、水质在线监测系统22、视频监控模块和智能网关23,设备按预定程序实现自动化运行,运维人员可以在web端和移动终端实时掌握设备运行情况及水质状况,对设备进行远程监控。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智慧型污水处理一体化设备,其特征在于,包括:
污水处理设备和智慧水务系统,所述污水处理设备包括集装箱,所述集装箱内设置多个隔板以将所述集装箱分隔形成依次连通的厌氧池、缺氧池、多功能池、好氧池和综合池;所述多功能池所限定的环境能在缺氧环境和好氧环境之间切换;所述综合池内择一装配MBR膜和斜管模块;所述智慧水务系统用于调控所述厌氧池、缺氧池、多功能池、好氧池和综合池的工作状态。
2.根据权利要求1所述的智慧型污水处理一体化设备,其特征在于:
所述厌氧池设有相互独立的进水口、溢流口和厌氧池放空口,所述进水口连接有进水管,所述进水管上设有毛发过滤器,所述进水管远离所述进水口的一端与三通管的第一接口连通,所述三通管的第二接口和第三接口分别与提升泵和除磷加药泵连接,所述除磷加药泵与除磷加药桶连接;所述厌氧池中设有具有弹性的生物填料,所述厌氧池底部设有沉水搅拌机;
所述厌氧池与所述缺氧池通过所述多个隔板中的第一隔板隔开,所述第一隔板上设有连通所述厌氧池和缺氧池的第一通孔。
3.根据权利要求1所述的智慧型污水处理一体化设备,其特征在于:
所述缺氧池设有缺氧池放空口,所述缺氧池中设有第一组合填料、第一供气主管和穿孔曝气搅拌管,所述穿孔曝气搅拌管与所述第一供气主管连通,所述第一供气主管用于与好氧曝气风机连接;
所述缺氧池与所述多功能池通过所述多个隔板中的第二隔板隔开,所述第二隔板上设有连通所述缺氧池与所述多功能池的第二通孔。
4.根据权利要求1所述的智慧型污水处理一体化设备,其特征在于:
所述多功能池设有多功能池放空口,所述多功能池中设有第二组合填料、第二供气主管和第一微孔曝气管,所述第一微孔曝气管与所述第二供气主管连通,所述第二供气主管与好氧曝气风机连接,所述第二供气主管上设有电磁阀,通过控制所述电磁阀的开关时间以使所述多功能池在缺氧环境和好氧环境之间切换;
所述多功能池与所述好氧池通过所述多个隔板中的第三隔板隔开,所述第三隔板上设有连通所述多功能池和所述好氧池的第三通孔。
5.根据权利要求1所述的智慧型污水处理一体化设备,其特征在于:
所述好氧池设有第一排泥口,所述好氧池中设有球形填料、第二微孔曝气管、第三供气主管和溶解氧测定仪探头,所述第二微孔曝气管与所述第三供气主管连接,所述第三供气主管与好氧曝气风机连接;
所述好氧池与所述综合池通过所述多个隔板中的第四隔板隔开,所述第四隔板上设有连通所述好氧池和所述综合池的第四通孔。
6.根据权利要求1所述的智慧型污水处理一体化设备,其特征在于:
所述综合池设有第二排泥口;所述多个隔板中的第五隔板将所述集装箱分隔形成与所述综合池相邻的设备间;所述设备间设有出水口、反冲洗口和电缆口,所述设备间容置有好氧曝气风机、MBR膜曝气风机、产水抽吸泵和反冲洗加药泵;
所述第五隔板上设有溢流槽、MBR膜产水口、溢流产水口、MBR膜曝气风机口和好氧曝气风机口,所述溢流槽与所述溢流产水口连通,用于引流从所述综合池溢出的污水;所述MBR膜产水口用于与所述产水抽吸泵连接;所述MBR膜曝气风机口用于与所述MBR膜曝气风机连接,所述好氧曝气风机口与所述好氧曝气风机连接。
7.根据权利要求6所述的智慧型污水处理一体化设备,其特征在于:
所述综合池中还设有回流水管和回流气管,所述回流水管的两端分别连通所述综合池与所述厌氧池,所述回流气管的一端与所述回流水管连通,另一端与所述好氧曝气风机连通。
8.根据权利要求6所述的智慧型污水处理一体化设备,其特征在于:
所述斜管模块包括上架、下架和设于所述上架和下架之间的多根斜管,所述多根斜管平行且与所述上架和下架均具有夹角,所述下架设有多个用于支撑于所述综合池内底壁上的支脚。
9.根据权利要求1所述的智慧型污水处理一体化设备,其特征在于:
所述智慧水务系统包括水质在线监测系统、智能网关和视频监控模块,所述水质在线监测系统用于对设备的出水进行实时分析;所述智能网关用于传输数据;所述视频监控模块用于监视设备运行状况。
10.一种污水处理方法,其特征在于,所述污水处理方法应用权利要求1-9中任一项所述的智慧型污水处理一体化设备。
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