CN114057363A

CN114057363A - 一种物理生物联合强化自动化控制模组及处理尾水的方法

Info

Publication number: CN114057363A
Application number: CN202210046742.2A
Authority: CN
Inventors: 闫杰; 丁士明
Original assignee: Nanjing Zhigan Environmental Technology Co ltd
Current assignee: Nanjing Zhigan Environmental Technology Co ltd
Priority date: 2022-01-17
Filing date: 2022-01-17
Publication date: 2022-02-18

Abstract

本发明涉及一种物理生物联合强化自动化控制模组及处理尾水的方法，属于污水自动化控制的技术领域，包括箱体，箱体一端设置有进水管和出水管，进水管设置在出水管上方，进水管下游依次设置有横向布水管、除磷吸附介质和横向集水管，出水管上游设置有固定床生物滤池填料层。本发明的物理生物联合强化自动化控制模组为独立净化单元，能够通过串联或并联组成水处理系统，灵活拼接拆解，方便维护，解决了传统湿地和处理工艺的占地问题；等离子体反应器对尾水预处理，有效杀灭细菌；以改性除磷介质为物理吸附填料，以固定床生物滤池为微曝气核心层，集生物氧化和截留固体于一体，成本低廉、水力负荷大、水力停留时间短、出水水质优且运行能耗低。

Description

一种物理生物联合强化自动化控制模组及处理尾水的方法

技术领域

本发明涉及一种物理生物联合强化自动化控制模组及处理尾水的方法，属于污水自动化控制的技术领域。

背景技术

随着社会的进步和经济的发展，人民的生活水平日趋提高，各种用水量亦随之增长。但是有限的水资源，受到人类活动不间断地开采与污染，使得水资源的供需矛盾愈来愈尖锐。我国是一个水资源严重匮乏的国家，而且时空分布相当不均衡，开发利用难度极大，致使很多地区和城市严重缺水。城市污水处理厂一级A或准Ⅳ类（浙江省清洁排放标准）出水对生态环境带来的污染负荷冲击问题，逐渐引起人们的广泛重视。开展对城市污水处理厂尾水深度处理提标和再利用，能有效地解决我国水资源匮乏问题，实现水资源可持续发展。

针对上述情况，目前已有相关水处理系统的研究与应用，且出水较为稳定，甚至可达到IV类地表水标准。然而，这些水处理系统仅仅是将多个反应池或工艺进行简单组合形成一个固定工艺流程的系统，因此，对土地面积需求量大。

此外，其湿地单元均依赖于现有土地，因此，其它单元的安放位置必定需要围绕湿地单元，对地形要求较高。

人工湿地技术是一种经济有效，管理方便的生态技术，可用于尾水深度净化，然而其脱氮除磷效率不高、占地面积大成为实际应用的限制性因素。人工湿地的富氧能力低，受水力负荷、湿地形式以及水力停留时间的影响。造成系统对有机质和氮磷去除效率低下。

因此本发明提供一种物理生物联合强化自动化控制模组及处理尾水的方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种物理生物联合强化自动化控制模组及处理尾水的方法，其具体技术方案如下：

一种物理生物联合强化自动化控制模组，包括箱体，所述箱体一端设置有进水管和出水管，所述进水管设置在出水管上方，所述进水管下游依次设置有横向布水管、等离子体反应器、除磷吸附介质和横向集水管，所述出水管上游设置有固定床生物滤池填料层，

所述箱体中垂直水流方向竖直设置有若干液位控制板，每个液位控制板在靠近箱体一侧均开设有通孔，所述通孔接设有L型导水管，所述L型导水管下端插入固定床生物滤池填料层中，

所述固定床生物滤池填料层设置有好氧区、兼氧区和厌氧区，采用间歇曝气方式。

进一步的，相邻的所述L型导水管设置在箱体的不同侧。

进一步的，所述进水管设置在横向布水管的中间位置，出水管与最接近的L型导水管位于同一水平面且对角设置，所述箱体顶部开设有检修孔，所述检修孔设置在L型导水管竖直上方，所述进水管和出水管均设置有水质传感器。

进一步的，所述除磷吸附介质为箱体式或湿地式，所述除磷吸附介质包括改性陶粒、富含钙镁煤炉渣、改性活性炭和水铁矿中的一种或多种，所述除磷吸附介质单层设置或分设成多层，所述除磷吸附介质上铺设有种植基，所述种植基中种有生态植物，所述生态植物包括鸢尾和香蒲，所述鸢尾和香蒲间隔组合种植。

进一步的，所述固定床生物滤池填料层中含有高效生物填料，所述高效生物填料为流动式或固定式，包括生物滤石、弹性填料、多孔网状填料和除磷填料中的一种或多种，所述高效生物填料的填充率范围为15%-95%，透水率范围为20%-95%，好氧区气水比为4:1-5:1，厌氧区碳氮比为5:1-6:1。

进一步的，还包括为模组提供碳源和微生物菌剂的加药管，所述加药管设置在固定床生物滤池填料层反应区前端，在除磷吸附介质后进行加药，或固定在进水管上，使药剂与水体充分混合后流入模组。

进一步的，所述箱体采用碳钢结构，呈长方体形状，所述固定床生物滤池填料层外设置有固定框架，所述固定框架呈网状。

进一步的，所述固定床生物滤池填料层下方设置有排泥管和若干曝气管，曝气管通过固定支架固定，每根所述曝气管还接设有曝气支管，所述曝气管为纳米曝气管，所述横向布水管与排泥管均穿孔。

一种处理尾水的方法，包括以下步骤：

步骤1：每个模组为独立单元，将若干模组串联或并联形成水处理系统；

步骤2：尾水经过前端的布水管进入等离子体反应器进行预处理；

步骤3：经过除磷吸附介质，进行吸附净化；

步骤4：自流进入除磷吸附介质下游的集水管；

步骤5：集水管将水引向L型导水管，在L型导水管的作用下流经固定床生物滤池层，进行净化处理；

步骤6：净化后的水流回经出水管导出，完成尾水处理。

进一步的，采用自动化控制流程，模组进水端和出水端分别设有水质传感器，由传感器对水质进行检测，然后将感应到的信息传输给水质检测器，使用者通过水质检测器了解水质的情况，在检测到进水水质低于运行范围时，会自动降低风机运行频率和加药量，节约运行成本，在检测到出水水质不合格时，会自动提高风机运行频率和加药量，同时自动关闭排水阀，打开回流阀，保证出水达标排放。

本发明的有益效果是：本发明的物理生物联合强化自动化控制模组为独立净化单元，能够通过串联或并联组成水处理系统，灵活拼接拆解，方便维护，解决了传统湿地和处理工艺的占地问题；等离子体反应器对尾水预处理，有效杀灭细菌；以改性除磷介质为物理吸附填料，以固定床生物滤池为微曝气核心层，集生物氧化和截留固体于一体，成本低廉，具有水力负荷大、水力停留时间短、出水水质优和运行能耗低的优点；整体采用自动化控制流程，实现污水处理的智能化和自动化。

附图说明

图1是本发明模组的一种实施例的结构示意图，

图2是本发明模组的又一种实施例的侧视图，

图中：1.进水管；2.出水管；3.横向布水管；4.生态植物；5.种植基；6.除磷吸附介质；7.横向集水管；8.液位控制板；9.L型导水管；10.检修孔；11.固定床生物滤池填料层；12.固定框架；13.加药管；14.曝气管；15.固定支架；16.曝气支管；17.排泥管；18.箱体；19.通孔；20.等离子体反应器；21.水质传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，本发明的物理生物联合强化自动化控制模组，包括采用碳钢结构的箱体18，呈长方体形状，箱体18一端设置有进水管1和出水管2，进水管1设置在出水管2上方，进水管1下游依次设置有横向布水管3、等离子体反应器20、除磷吸附介质6和横向集水管7，出水管2上游设置有固定床生物滤池填料层11，

箱体18中垂直水流方向竖直设置有若干液位控制板8，每个液位控制板8在靠近箱体18一侧均开设有通孔19，通孔19接设有L型导水管9，L型导水管9下端插入固定床生物滤池填料层11中，水平部分迎向水流方向，

如图2所示，相邻L型导水管设置在箱体18的同侧，则检修孔10对应在箱体18的同侧；

如图1所示，相邻L型导水管设置在箱体18的不同侧，可以增加水流距离，最大程度实现污水过滤，进水管1设置在横向布水管3的中间位置，出水管2设置在最接近的L型导水管9的对角位置，位于进水管1的下方偏向一侧，进水管1和出水管2均设置有水质传感器21。

固定床生物滤池填料层11反应区前端设置有加药管13，为模组提供碳源和微生物菌剂，本例中加药管13采用PE管。

每个模组为独立单元，使用时模组之间串联或并联形成尾水处理系统。

横向布水管3可以采用穿孔管、穿孔墙和布水渠的形式进行布水，本例中选用穿孔管形式，开孔在朝下45°方向位置。

除磷吸附介质6为箱体式或湿地式，除磷吸附介质6包括改性陶粒、富含钙镁煤炉渣、改性活性炭和水铁矿中的一种或多种，除磷吸附介质6单层设置或分设成多层，本例中除磷介质，铺设厚度60cm，分两层设置，其中底层为40cm改性陶粒，上层为20cm改性活性炭。

除磷吸附介质6上铺设有种植基5，种植基5中种有生态植物4，生态植物4为挺水植物，可以是鸢尾、美人蕉、水芹和香蒲，本例中的生态植物4选择香蒲和鸢尾两种间隔组合种植，具有耐污能力强、根系发达且抗逆性强的特点，有效发挥植物的吸收作用和根系的生物截留作用。

固定床生物滤池填料层11中含有高效生物填料，高效生物填料为流动式或固定式，包括生物滤石、弹性填料、多孔网状填料和除磷填料中的一种或多种，高效生物填料的填充率在15%-95%，透水率在20%-95%，本例中高效生物填料，选取多孔网状填料，采用固定式。

固定床生物滤池填料层11固定在固定框架12中，固定框架12采用孔径2cm的方形网状框架，材质为304不锈钢。

固定床生物滤池填料层11下方设置有曝气管14和排泥管17，曝气管14采用纳米曝气管的形式，一端设卡位孔，内设支撑结构，通过固定支架15固定，曝气管14还接设有曝气支管16，增大曝气面积和范围，曝气管14道外接有鼓风机，通过鼓风机送风经由曝气管14进行曝气。

排泥管17为穿孔排泥管，排泥管阀门采用手动杠杆式快开阀门。

在使用时，先将模组串联或并联形成水处理系统，尾水经过前端的布水管3进入等离子体反应器20进行预处理，产生的等离子体改变尾水中细菌的能量结构从而杀死细菌，预处理后的尾水进一步流经除磷吸附介质6，进行吸附净化，之后自流进入除磷吸附介质6下游的横向集水管7，经L型导水管9进入固定床生物滤池层11，再流至出水管2导出，完成尾水处理，固定床生物滤池填料层11中的废料通过排泥管17排出。

整个污水处理采用自动化控制流程，模组进水端和出水端分别设有水质传感器21，由水质传感器21对水质进行检测，然后将感应到的信息传输给水质检测器21，使用者通过水质检测器21了解水质的情况，在检测到进水水质低于运行范围时，会自动降低风机运行频率和加药量，节约运行成本，在检测到出水水质不合格时，会自动提高风机运行频率和加药量，同时自动关闭排水阀，打开回流阀，保证出水达标排放。

实施例1：

污水厂每天处理量为6000吨，尾水指标按《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放，实际模组进水指标CODcr为42mg/L、NH3-N为3.8mg/L、TP为0.41mg/L、TN为14mg/L。要求尾水提标出水达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅳ类水标准（总氮≤5mg/L）排放，即CODcr≤30mg/L、NH3-N≤1.5mg/L、TP≤0.3mg/L以及TN≤5mg/L。

设置40个物理生物联合强化自动化控制模组并联，进水设置进水总渠保证进水的均匀性，尾水先经过前端的布水管3进入等离子体反应器20进行预处理，再流经除磷吸附介质6，再流入固定床生物滤池层11，最后达标排放。除磷吸附介质6的有效高度50cm，设置15cm改性陶粒和35cm改性活性炭，表层植物选用香蒲和鸢尾间隔种植。固定床生物滤池层11的有效高度为1.6m，设有好氧区、兼氧区和厌氧区，高效生物填料填充度90%，好氧区气水比为5:1，采用间歇式曝气方式，厌氧区碳氮比为6:1。

最终出水水质CODcr为15.3mg/L，NH3-N为1.1mg/L，TP为0.24mg/L，TN为4.2mg/L；CODcr去除率63.5%，NH3-N去除率71%，TP去除率为41.5%，TN去除率为64%。

实施例2：

污水厂每天处理量为10000吨，尾水指标按《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》（DB33/3169-2018）准Ⅳ类排放，实际模组进水指标CODcr为28mg/L、NH3-N为1.4（2.8）mg/L、TP为0.29mg/L、TN为11（13）mg/L。要求尾水提标出水达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类水标准（总氮≤5mg/L）排放，即CODcr≤20mg/L、NH3-N≤1.0mg/L、TP≤0.2mg/L以及TN≤5mg/L。

设置50个物理生物联合强化自动化控制模组并联，进水设置进水渠保证进水的均匀性，尾水先经过前端的布水管3进入等离子体反应器20进行预处理，再流经除磷介质层，再流入固定床生物滤池层，最后达标排放。除磷介质层的有效高度50cm，设置30cm改性陶粒和20cm改性活性炭，表层植物选用香蒲和鸢尾间隔种植。固定床生物滤池层的有效高度为1.5m，设有好氧区、兼氧区和厌氧区，高效生物填料填充度75%，好氧区气水比为4:1，采用间歇式曝气方式，厌氧区碳氮比为5:1。

最终出水水质CODcr为12.2mg/L，NH3-N为0.8mg/L，TP为0.18mg/L，TN为4.0mg/L；CODcr去除率56.4%，NH3-N去除率70%，TP去除率为37.9%，TN去除率为69%。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种物理生物联合强化自动化控制模组，其特征在于：包括箱体（18），所述箱体（18）一端设置有进水管（1）和出水管（2），所述进水管（1）设置在出水管（2）上方，所述进水管（1）下游依次设置有横向布水管（3）、等离子体反应器（20）、除磷吸附介质（6）和横向集水管（7），所述出水管（2）上游设置有固定床生物滤池填料层（11），

所述箱体（18）中垂直水流方向竖直设置有若干液位控制板（8），每个液位控制板（8）在靠近箱体（18）一侧均开设有通孔（19），所述通孔（19）接设有L型导水管（9），所述L型导水管（9）下端插入固定床生物滤池填料层（11）中，

所述固定床生物滤池填料层（11）设置有好氧区、兼氧区和厌氧区，采用间歇曝气方式。

2.根据权利要求1所述的物理生物联合强化自动化控制模组，其特征在于：相邻的所述L型导水管（9）设置在箱体（18）的不同侧。

3.根据权利要求1或2所述的物理生物联合强化自动化控制模组，其特征在于：所述进水管（1）设置在横向布水管（3）的中间位置，出水管（2）与最接近的L型导水管（9）位于同一水平面且对角设置，所述箱体（18）顶部开设有检修孔（10），所述检修孔（10）设置在L型导水管（9）竖直上方，所述进水管（1）和出水管（2）均设置有水质传感器（21）。

4.根据权利要求1所述的物理生物联合强化自动化控制模组，其特征在于：所述除磷吸附介质（6）为箱体式或湿地式，所述除磷吸附介质（6）包括改性陶粒、富含钙镁煤炉渣、改性活性炭和水铁矿中的一种或多种，所述除磷吸附介质（6）单层设置或分设成多层，所述除磷吸附介质（6）上铺设有种植基（5），所述种植基（5）中种有生态植物（4），所述生态植物（4）包括鸢尾和香蒲，所述鸢尾和香蒲间隔组合种植。

5.根据权利要求1所述的物理生物联合强化自动化控制模组，其特征在于：所述固定床生物滤池填料层（11）中含有高效生物填料，所述高效生物填料为流动式或固定式，包括生物滤石、弹性填料、多孔网状填料和除磷填料中的一种或多种，所述高效生物填料的填充率范围为15%-95%，透水率范围为20%-95%，好氧区气水比为4:1-5:1，厌氧区碳氮比为5:1-6:1。

6.根据权利要求1所述的物理生物联合强化自动化控制模组，其特征在于：还包括为模组提供碳源和微生物菌剂的加药管（13），所述加药管（13）设置在固定床生物滤池填料层（11）反应区前端，在除磷吸附介质（6）后进行加药，或固定在进水管（1）上，使药剂与水体充分混合后流入模组。

7.根据权利要求1所述的物理生物联合强化自动化控制模组，其特征在于：所述箱体（18）采用碳钢结构，呈长方体形状，所述固定床生物滤池填料层（11）外设置有固定框架（12），所述固定框架（12）呈网状。

8.根据权利要求1所述的物理生物联合强化自动化控制模组，其特征在于：所述固定床生物滤池填料层（11）下方设置有排泥管（17）和若干曝气管（14），曝气管（14）通过固定支架（15）固定，每根所述曝气管（14）还接设有曝气支管（16），所述曝气管（14）为纳米曝气管，所述横向布水管（3）与排泥管（17）均穿孔。

9.根据权利要求1-8任一项所述的物理生物联合强化自动化控制模组的处理尾水的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤3：经过除磷吸附介质，进行吸附净化；

步骤4：自流进入除磷吸附介质下游的集水管；

步骤6：净化后的水流回经出水管导出，完成尾水处理。

10.根据权利要求9所述的处理尾水的方法，其特征在于：采用自动化控制流程，模组进水端和出水端分别设有水质传感器，由传感器对水质进行检测，然后将感应到的信息传输给水质检测器，使用者通过水质检测器了解水质的情况，在检测到进水水质低于运行范围时，会自动降低风机运行频率和加药量，在检测到出水水质不合格时，会自动提高风机运行频率和加药量，同时自动关闭排水阀，打开回流阀，保证出水达标排放。