CN113072180B - 污水生化处理系统的运行控制方法 - Google Patents

污水生化处理系统的运行控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种恒流进水设备、采用该设备的污水生化处理系统及运行控制方法，恒流进水设备包括水槽，水槽的侧面下方连接进水管的出水端，水槽的侧面上方设置有出水三角堰，水槽内设置溢流管，溢流管的管顶面低于出水三角堰的堰顶面，高于出水三角堰的堰底面，污水生化处理系统包括调节池，溢流管的管底通过回流管接入调节池内，出水三角堰的出水接入处理单元，调节池内设置用于高液位监测、中液位监测和低液位监测的三个液位计，将调节池容积划分为四个部分，本发明通过恒流进水设备为生化处理系统的稳定运行提供控制基础；最终为指导小型污废水处理系统的稳定运行提供可靠依据，适用于污水排放量在日内及日间波动的情况。

Description

污水生化处理系统的运行控制方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种恒流进水设备、采用该设备的污水生化处理系统及运行控制方法。
背景技术
水资源回收利用技术中，生物处理法具有运行成本低廉、应用广泛等优点，是较优的选择。但该方法很难在污水水质、水量大幅波动的情况下，依旧保持良好的处理效果。因此，常需要设置调节池对污水量与处理能力不匹配的问题进行调整。如图1所示，即在处理单元10和污水管网1之间设置调节池2，调节池2中再设置进水管4向处理单元10输送污水，并在进水管4上设置阀门和回流管8，以根据需要利用阀门控制将污水回流至调节池2。
然而对于小型企业来说，一方面，由于其生产规模较小、一天内生产视情况而定，可能因生产过多从而造成污水排放量瞬时增大，又可能因生产量下降造成污水排放量减小，这样就导致污水排放日内波动；还有因企业非连续生产，一段工作周期内生产量大，非工作期间内企业又处于停产状态，这样就会造成污水排放量日间的波动。日内及日间污水量的波动对污水处理设备的运行控制增加了难度，再者污水的生物处理需要进水相对稳定，那么污水量的波动就不利于污水的生化处理。
另一方面，小型污水处理装置的进水量调节非常困难：对于小型污水处理设备几乎没有与之匹配的变频水泵；采用工频水泵提升，并在进水管上设置阀门，通过旁通回流管进行进水量调节时，泵前液位变化会导致出水流量大幅波动，失去恒流调节作用。因此，现有调节手段都无法彻底解决进水流量波动的问题，同时也无法妥善应对生活污水量日间波动条件下，生化处理系统的稳定运行。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种恒流进水设备、采用该设备的污水生化处理系统及运行控制方法，根据恒流进水设备中三角堰过水流量与堰上水头的对应关系，通过设置溢流管控制三角堰的堰上水头来实现系统的恒流进水，为生化处理系统的稳定运行提供控制基础；此外，将前端集水池内的水量调节容积划分为停泵保护体积、日间污水波动调节体积、日内污水排放缓冲体积和日内污水波动调节体积四部分，并与之匹配对应的生化系统运行调控程序，为指导小型污废水处理系统的稳定运行提供可靠依据，适用于污水排放量在日内及日间波动的情况。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种恒流进水设备，包括水槽5，所述水槽5的侧面下方连接进水管4的出水端，水槽5的侧面上方设置有出水三角堰7，水槽5内设置溢流管6，溢流管6的管顶面低于出水三角堰7的堰顶面，高于出水三角堰7的堰底面。
所述水槽5内设置穿孔稳流板9，穿孔稳流板9将水槽5内部分为进水区和流量分配区，所述溢流管6和出水三角堰7均位于流量分配区。
所述穿孔稳流板9的穿孔孔径为5～15mm，孔中心间距20～25mm，均匀布置。
所述水槽5为方形，进水管4和出水三角堰7分别位于方形的对侧。
通过所述三角堰7的过水流量Q与堰上水位高度H的对应关系为Q＝K×H5/2；其中，当三角堰堰角θ＝90°时，K取1.43；当三角堰堰角θ＝60°时，K取0.86。
所述溢流管6的管口高度可调，通过设置不同的溢流口高度来控制三角堰的堰上水位高度H，实现三角堰过水流量Q的调整，当H确定时三角堰7的出流量则保持恒定，溢流管6管径为进水管4管径的2～3倍，溢流管6上部设置放大口，放大口的管径为进水管4管径的4～5倍。
本发明还提供了一种采用所述恒流进水设备的污水生化处理系统，包括连接污水管网1的调节池2，所述进水管4的进水端与调节池2内的原水泵3连接，所述溢流管6的管底通过回流管8接入调节池2内，出水三角堰7的出水接入处理单元10，所述处理单元10主体工艺为AAO+二沉池/MBR，厌氧池11与缺氧池12内设置搅拌装置，好氧池13内设置硝化液回流泵14，并采用曝气风机15向好氧池13供氧，所述调节池2内设置用于高液位监测、中液位监测和低液位监测的三个液位计，将调节池2容积划分为四个部分，其中低液位以下的污水量为停泵保护体积，中液位到低液位之间的污水量为日间污水处理调节体积，中液位到高液位之间的污水量为日内污水排放缓冲体积，高液位以上的污水量为日内污水波动调节体积。
本发明还提供了所述污水生化处理系统的运行控制方法，为应对非生产工况污水排放量的日间波动，通过调整中液位及高液位设定值，完成日间污水处理调节体积、日内污水排放缓冲体积和日内污水波动调节体积的调整，为系统在调节池2内预存充足的日间污水处理调节量，并采用如下的液位控制方法：
a、当调节池2的液位低于低液位时系统停止运行，仅对处理单元10进行间歇曝气；
b、当调节池2的液位处于中液位到低液位之间时，令所述处理单元10间歇运行；
c、当调节池2的液位高于高液位时，所述处理单元10按照额定处理能力连续稳定运行；
d、当调节池2的液位处于中液位与高液位之间时，分情况运行：若液位是由中液位之下升至中液位以上，则处理单元10运行方式同b运行方式；如液位是由高液位之上降至高液位以下时，则处理单元10运行方式同c运行方式。
所述中液位及高液位设定如下：应对2～3天假期工况时，V中：V中～高：V高＝4.5～6.5：0.5：3～5；应对5～7天假期工况时，V中：V中～高：V高＝7～8.5：0.5：1.0～2.5，其中V中表示日间污水处理调节体积，V中～高表示日内污水排放缓冲体积，V高表示日内污水波动调节体积。
当液位条件为所述a工况时，仅对好氧池13间歇曝气，维持气水比为3～5：1，持续时间5min，间歇55min；在此期间维持二沉池剩余污泥每30min回流10min；
当液位条件为b工况时，厌氧池11与缺氧池12的搅拌装置与原水泵3同步开启，待原水泵3运行5min后曝气风机15与硝化液回流泵14开始运行，气水比维持在6～8，消化液回流比150～250％，污泥回流系统运行；处理单元10进水时间维持1h后原水泵3停止运行，厌氧池11的搅拌装置、缺氧池12的搅拌装置、曝气风机15和硝化液回流泵14延时30min后停止运行；处理单元10暂停1.5h后重复上述步骤；
当液位条件为所述c工况时，处理单元10按照额定处理能力连续稳定运行，系统气水比维持在6～8，消化液回流比150～250％，污泥回流比为60～80％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.可以综合调控日内及日间两种波动情况下的污水排放量情况，使系统运行高效。
2.本发明方便快捷，省去调节阀门的繁琐，调节更加稳定，省时省力，便于推广应用。
附图说明
图1现有技术中污水生化处理系统结构示意图。
图2是本发明恒流进水设备结构示意图。
图3是图2的俯视图。
图4是图2的左视图。
图5是本发明污水生化处理系统结构示意图。
图6是本发明处理单元结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图2、图3和图4所示，本发明首先提供了一种恒流进水设备，包括水槽5，水槽5一般可为方形，水槽5的侧面下方连接进水管4的出水端，水槽5的侧面上方设置有出水三角堰7，进水管4和出水三角堰7可分别位于方形的对侧。水槽5内设置溢流管6，溢流管6的管顶面低于出水三角堰7的堰顶面，高于出水三角堰7的堰底面。
进一步地，可在水槽5内设置穿孔稳流板9，穿孔稳流板9的穿孔孔径为5～15mm，孔中心间距20～25mm，均匀布置。穿孔稳流板9将水槽5内部分为进水区和流量分配区，溢流管6和出水三角堰7均位于流量分配区。
该恒流进水设备可配置于污水生化处理系统，具体地，参考图5，其调节池2连接污水管网1，进水管4的进水端与调节池2内的原水泵3连接，溢流管6的管底通过回流管8接入调节池2内，出水三角堰7的出水接入处理单元10。
参考图6，本发明中，处理单元10主体工艺采用AAO(即厌氧池11+缺氧池12+好氧池13)+二沉池/MBR，厌氧池11与缺氧池12内设置搅拌装置，好氧池13内设置硝化液回流泵14，并采用曝气风机15向好氧池13供氧。
调节池2内设置用于高液位监测、中液位监测和低液位监测的三个液位计，将调节池2容积划分为四个部分，其中低液位以下的污水量为停泵保护体积，中液位到低液位之间的污水量为日间污水处理调节体积，中液位到高液位之间的污水量为日内污水排放缓冲体积，高液位以上的污水量为日内污水波动调节体积。
该恒流进水设备中，污水通过进水管4流入水槽5，经过穿孔稳流板9后到达流量分配区，然后通过出水三角堰7进入后续的处理单元10，当流量分配区水位高于溢流管6时，多余污水进入溢流管6回流至前端的调节池2。
其中，通过三角堰7的过水流量Q与堰上水位高度H的对应关系为Q＝K×H5/2；其中，当三角堰堰角θ＝90°时，K取1.43；当三角堰堰角θ＝60°时，K取0.86。溢流管6的管口高度可调，通过设置不同的溢流口高度来控制三角堰的堰上水位高度H，实现三角堰过水流量Q的调整，当H确定时三角堰7的出流量则保持恒定，溢流管6管径一般可为进水管4管径的2～3倍，溢流管6上部设置放大口，放大口的管径一般可为进水管4管径的4～5倍。
本发明污水生化处理系统的运行控制中，为应对非生产工况污水排放量的日间波动，通过调整中液位及高液位设定值，完成日间污水处理调节体积、日内污水排放缓冲体积和日内污水波动调节体积的调整，为系统在调节池2内预存充足的日间污水处理调节量，并采用如下的液位控制方法：
a、当调节池2的液位低于低液位时系统停止运行，仅对处理单元10进行间歇曝气；
b、当调节池2的液位处于中液位到低液位之间时，令处理单元10间歇运行；
c、当调节池2的液位高于高液位时，处理单元10按照额定处理能力连续稳定运行；
d、当调节池2的液位处于中液位与高液位之间时，分情况运行：若液位是由中液位之下升至中液位以上，则处理单元10运行方式同b运行方式；如液位是由高液位之上降至高液位以下时，则处理单元10运行方式同c运行方式。
其中，调节池2应对污水排放量波动情况时不同液位污水容积的调整，中液位及高液位设定如下：应对2～3天假期工况时，V中：V中～高：V高＝4.5～6.5：0.5：3～5；应对5～7天假期工况时，V中：V中～高：V高＝7～8.5：0.5：1.0～2.5，其中V中表示日间污水处理调节体积，V中～高表示日内污水排放缓冲体积，V高表示日内污水波动调节体积。
具体地，当污水管网1收集到的污水排放量为Qw＝20m3/h时，将其排入到调节池2里，若此时为正常工作状态，那么经原水泵3的提升使污水进入到恒流进水设备中进行处理，系统稳定运行即可。
若在工作期间，污水管网1收集到的污水排放量由于日内波动而造成进入到调节池2内的水位线位于高—中水位线之间或者高于高水位线之间，则可不用调节任何地方，只需让系统按正常运行状态下运行即可，因为此时的波动可利用溢流管6和出水三角堰7的高度差进行调节，让多余的水经溢流管6和回流管8又排入调节池2内。
若在非工况工作期间，当排放量进入到调节池2内位于低水位线以下时，系统停止运行，仅对好氧池13间歇曝气，维持气水比为3～5：1，持续时间5min，间歇55min，在此期间维持二沉池剩余污泥每30min回流10min；当排放量进入到调节池内位于中—低水位线之间时，让整个系统(即处理单元10)间歇运行，厌氧池11与缺氧池12的搅拌装置与原水泵同步开启，待原水泵运行5min后曝气风机15与硝化液回流泵14开始运行，气水比维持在6～8，消化液回流比150～250％，污泥回流系统运行，处理单元10的进水时间维持1h后停止，上述设备(厌氧池11的搅拌装置、缺氧池12的搅拌装置、曝气风机15和硝化液回流泵14)延时30min后停止运行；处理单元10暂停1.5h后重复上述步骤；当排入到调节池2内的液位处于高水位线时，处理单元10按照额定处理能力连续稳定运行即可，系统气水比维持在6～8，消化液回流比150～250％，污泥回流比为60～80％。
综上，本发明按照计量堰上水位高度与流量对应关系，将溢流口高度调节至目标流量处，多余水量可通过溢流口排出以保障恒定流量的污水进入后续生化处理系统；此外，通过在污水处理系统调节池内设置高、中、低三个液位监测的液位计从而将调节池容积划分为四个小部分，包括停泵保护体积、污水日间处理调节体积、日内污水排放缓冲体积和日内污水波动调节体积；并在不同体积内执行与之对应的生化处理系统运行状态来应对污水排放量因日内及日间波动所带来的危害从而使整个处理系统稳定进水，进而有利于整个系统的稳定运行。通过这种装置和方法，能够简单便捷、快速高效的解决因进水量的波动而造成处理系统进水与运行不稳定的问题。

Claims (8)

1.污水生化处理系统的运行控制方法，所述污水生化处理系统包括恒流进水设备和连接污水管网(1)的调节池(2)，所述恒流进水设备包括水槽(5)，所述水槽(5)的侧面下方连接进水管(4)的出水端，水槽(5)的侧面上方设置有出水三角堰(7)，水槽(5)内设置溢流管(6)，溢流管(6)的管顶面低于出水三角堰(7)的堰顶面，高于出水三角堰(7)的堰底面；其特征在于，所述进水管(4)的进水端与调节池(2)内的原水泵(3)连接，所述溢流管(6)的管底通过回流管(8)接入调节池(2)内，出水三角堰(7)的出水接入处理单元(10)，所述处理单元(10)主体工艺为AAO+二沉池/MBR，厌氧池(11)与缺氧池(12)内设置搅拌装置，好氧池(13)内设置硝化液回流泵(14)，并采用曝气风机(15)向好氧池(13)供氧，所述调节池(2)内设置用于高液位监测、中液位监测和低液位监测的三个液位计，将调节池(2)容积划分为四个部分，其中低液位以下的污水量为停泵保护体积，中液位到低液位之间的污水量为日间污水处理调节体积，中液位到高液位之间的污水量为日内污水排放缓冲体积，高液位以上的污水量为日内污水波动调节体积；
其特征在于，为应对非生产工况污水排放量的日间波动，通过调整中液位及高液位设定值，完成日间污水处理调节体积、日内污水排放缓冲体积和日内污水波动调节体积的调整，为系统在调节池(2)内预存充足的日间污水处理调节量，并采用如下的液位控制方法：
a、当调节池(2)的液位低于低液位时系统停止运行，仅对处理单元(10)进行间歇曝气；
b、当调节池(2)的液位处于中液位到低液位之间时，令所述处理单元(10)间歇运行；
c、当调节池(2)的液位高于高液位时，所述处理单元(10)按照额定处理能力连续稳定运行；
d、当调节池(2)的液位处于中液位与高液位之间时，分情况运行：若液位是由中液位之下升至中液位以上，则处理单元(10)运行方式同b运行方式；如液位是由高液位之上降至高液位以下时，则处理单元(10)运行方式同c运行方式。
2.根据权利要求1所述运行控制方法，其特征在于，所述中液位及高液位设定如下：应对2～3天假期工况时，V中：V中～高：V高＝4.5～6.5：0.5：3～5；应对5～7天假期工况时，V中：V中～高：V高＝7～8.5：0.5：1.0～2.5，其中V中表示日间污水处理调节体积，V中～高表示日内污水排放缓冲体积，V高表示日内污水波动调节体积。
3.根据权利要求1所述运行控制方法，其特征在于，
当液位条件为a工况时，仅对好氧池(13)间歇曝气，维持气水比为3～5：1，持续时间5min，间歇55min；在此期间维持二沉池剩余污泥每30min回流10min；
当液位条件为b工况时，厌氧池(11)与缺氧池(12)的搅拌装置与原水泵(3)同步开启，待原水泵(3)运行5min后曝气风机(15)与硝化液回流泵(14)开始运行，气水比维持在6～8，消化液回流比150～250％，污泥回流系统运行；处理单元(10)进水时间维持1h后原水泵(3)停止运行，厌氧池(11)的搅拌装置、缺氧池(12)的搅拌装置、曝气风机(15)和硝化液回流泵(14)延时30min后停止运行；处理单元(10)暂停1.5h后重复上述步骤；
当液位条件为c工况时，处理单元(10)按照额定处理能力连续稳定运行，系统气水比维持在6～8，消化液回流比150～250％，污泥回流比为60～80％。
4.根据权利要求1所述运行控制方法，其特征在于，所述水槽(5)内设置穿孔稳流板(9)，穿孔稳流板(9)将水槽(5)内部分为进水区和流量分配区，所述溢流管(6)和出水三角堰(7)均位于流量分配区。
5.根据权利要求4所述运行控制方法，其特征在于，所述穿孔稳流板(9)的穿孔孔径为5～15mm，孔中心间距20～25mm，均匀布置。
6.根据权利要求1所述运行控制方法，所述水槽(5)为方形，进水管(4)和出水三角堰(7)分别位于方形的对侧。
7.根据权利要求1所述运行控制方法，其特征在于，通过所述三角堰(7)的过水流量Q与堰上水位高度H的对应关系为Q＝K×H5/2；其中，当三角堰堰角θ＝90°时，K取1.43；当三角堰堰角θ＝60°时，K取0.86。
8.根据权利要求7所述运行控制方法，其特征在于，所述溢流管(6)的管口高度可调，通过设置不同的溢流口高度来控制三角堰的堰上水位高度H，实现三角堰过水流量Q的调整，当H确定时三角堰(7)的出流量则保持恒定，溢流管(6)管径为进水管(4)管径的2～3倍，溢流管(6)上部设置放大口，放大口的管径为进水管(4)管径的4～5倍。
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