CN114906925A - 一种污水处理在线投料系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污水处理在线投料系统及其方法，包括送料单元、开袋单元、接料单元、计量投料单元及控制单元；通过皮带输送机高位输送物料替代人工高空送料；通过角式皮带输送机上端面的承载和开袋单元伺服裁剪机的共同作用完成高空开袋放料动作；以粘袋层确保放料后将空袋收回至地面；以失重称计量粉料的精确定量投放；以控制单元确保了单次启动送料袋数、定时投料模式、在线投料模式等功能的实现和投料用量数据的自动生成。本发明通过以上单元的共同作用，提高了污水处理投料作业的安全性、便捷性，达到了精确定量投料、自动在线投料的效果，进一步实现了污水处理工艺投料环节的精细化化、数字化管理升级。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种污水处理在线投料系统及方法。
背景技术
目前，国内外针对农村生活污水处理技术比较多，其中应用较好的为生化活性污泥工艺。在污水处理项目上，定期投料、在线加料、污泥投放等工艺运维工作是确保出水水质稳定达标的重要因素之一。
对于普遍采用的IBR工艺、FMBR工艺、生物转盘工艺的污水处理设施中，需要不断投料如定期或及时添加葡萄糖粉、面粉、聚合氯化铝等物料以确保污泥活性和污泥沉降性能，以使污水处理后达到排放标准。在当前的粉体投料方式和投料操作中，多采用人工投料，存在以下不足：
一是有一些物料，如葡萄糖、PAC，其具有一定吸潮性，当暴露在空气中时间过长后会吸潮，如果受潮的物料继续使用会影响污水处理效果，如果废弃不用会造成资源的过渡浪费。故污水处理中单次不得打开过多的物料袋，因此通过人工来确保定时定量投料多有不便；
二是长期通过人工将袋装物料搬运至2m~4m高位，以将物料投放到污水处理池或处理罐中，存在高空作业的安全风险。
三是投料定量方面不够精准，每次多采用一袋、两袋、数袋或半袋（目测或估量值）的定量投放准则，不利于污水处理工艺的精益化管理和工艺成本的精确管控。
四是缺乏“与出水指标异常情况相匹配的在线加料”的高效调整系统，例如对临时出现COD、TN、TP等出水指标异常超标时，需要即时追加一定量的葡萄糖粉，通过人工的高空投料操作，比较费工费力，故而效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水处理在线投料系统及其方法，以解决现有定时投料不便、高位投料操作安全风险、投料定量不够精准、在线加料时效性不足等问题。
本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种污水处理在线投料系统，包括：
送料单元，所述送料单元用于有序的将物料袋从地面低位侧A有序送至目标高位侧B，并在卸料后再将空袋子从高位侧B回转至地面低位侧A；
开袋单元，所述开袋单元设于送料单元的高位侧B，用于将物料袋打开并定点卸载；
接料单元，所述接料单元设于开袋单元的下方，用于承接粉料添加剂并暂存，且防撒漏；
计量投料单元，所述计量投料单元设于接料单元的正下方，用于对所需粉料添加剂精确计量并输出投放；
污水处理池，所述污水处理池设于计量投料单元的正下方。
所述送料单元包括皮带输送机，在皮带输送机的输送皮带上贴附有用于固定物料袋的粘袋层，粘袋层是强力双面胶、粘性胶垫或魔术贴布。
所述皮带输送机输送皮带的侧面围成封闭的三角形结构，输送皮带的高位侧B为可承载物料袋的斜面，斜面长度不小于与物料袋短边的长度a，斜面与竖直平面呈夹角n，n的取值范围为20~75°；
所述皮带输送机的输送皮带宽度c不小于物料袋长边的长度；皮带输送机运行的线转速v在0~5m/min内可调。
若干物料袋均布于皮带输送机上的粘袋层上，物料袋的短边长度a为20 cm ~90cm；相邻两物料袋在输送皮带上的间距b为10cm~50cm。
所述开袋单元包括两台自动裁剪机，两台自动裁剪机对称分设在输送皮带两侧，裁剪机刀刃到传输皮带外沿的间距m不大于物料袋装满物料时的厚度。
所述接料单元包括承载漏斗；承载漏斗为普通接料漏斗或带有振动功能的漏斗；承载漏斗可承载粉体物料重量不低于单袋物料重量；承载漏斗的下端出料口连接有直径不低于5cm的电动蝶阀。
所述计量投料单元为伺服失重称，伺服失重称计量精度达到±100g以内；失重称的出口管道内径在5cm~30cm；失重称未通电状态下可暂时存放重量不低于单袋物料重量；失重称粉体物料出口速率不低于0.5kg/s。
还包括控制单元，控制单元位于污水处理厂站监控室或远程控制中心，通过接收到的出水指标在线动态信息控制计量投料单元进行自动定量投料，同时根据计量投料单元内料位传感器发送的料位信号控制接料单元、开袋单元、送料单元动作。
一种使用上述技术方案所述污水处理在线投料系统进行在线投料的方法，包括在线投料模式和定时投料模式；
定时投料模式包括以下步骤：
设定对应粉料添加剂的投料时间及重量；
当到达设定时间时，对应的计量投料单元根据粉料添加剂重量定量投料；
在线投料模式包括以下步骤：
通过水质在线监控系统获取当前污水处理池出水口水质的各项指标数据；
判断各项指标数据是否发生异常变化超过规定限制，并得出超限指标对应的超限数值；
根据超限指标选择粉料添加剂的种类，并根据所述超限数值计算单位时间内所需投入污水处理池的粉料添加剂的重量；
根据粉料添加剂的种类，控制对应计量投料单元定量投料。
在线投料模式和定时投料模式还包括：
获取各计量投料单元内粉料添加剂存量；
判断粉料添加剂存量是否低于设定值范围；
当粉料添加剂存量低于设定值范围时，顺序启动对应的送料单元、开袋单元和接料单元，使暂存在接料单元内的粉料添加剂下落至计量投料单元内，直至粉料添加剂存量高于设定值范围时依次关闭对应的接料单元、开袋单元和送料单元，以使对应计量投料单元内粉料添加剂存量保持在设定值范围内。
有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的一种污水处理在线投料系统及其方法，以皮带输送机高位输送物料替代人工高空送料；通过角式皮带输送机上端面的承载和开袋单元伺服裁剪机的共同作用完成高空开袋放料动作；以粘袋层确保放料后将空袋收回至地面；以失重称计量粉料的精确定量投放；以控制单元确保了单次启动送料袋数、定时投料模式、在线投料模式、等功能的实现和投料用量数据的自动生成。本发明通过以上单元的共同作用，提高了污水处理投料作业的安全性、便捷性，达到了精确定量投料、自动在线投料的效果，实现了污水处理工艺管理投料环节的精益化、数字化升级。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，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的附图。
图1是本发明实施例中一种污水处理在线投料系统的组成示意图；
图2是本发明实施例中一种污水处理在线投料系统送料单元及开袋单元的俯视示意图；
图3是本发明实施例中一种污水处理在线投料系统皮带输送机与裁剪机的方位示意图；
图4是本发明实施例中一种污水处理在线投料系统的投料流程和控制逻辑示意图；
图中：1、送料单元，2、开袋单元，3、接料单元，4、计量投料单元，5、污水处理池，6、控制单元，10、皮带输送机，11、粘袋层，12、物料袋，21、裁剪机刀刃，31、承载料斗，32、电动蝶阀。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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的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。
如图1所示，本实施例说提供的一种污水处理在线投料系统，包括：送料单元1、开袋单元2、接料单元3、计量投料单元4、污水处理池5和控制单元；控制单元与送料单元1、开袋单元2、接料单元3和计量投料单元4之间采用电缆线缆连接。
如图1、图2所示，送料单元1采用三角回转式皮带输送机10将物料袋12从低位侧A送至高位侧B，其中皮带输送机10通过伺服电机驱动；在皮带输送机10的输送皮带上贴附有粘袋层11以固定物料袋12且可在卸载后收回物料袋12；输送皮带宽度c不小于物料袋12长边的长度，一般为90cm；皮带输送机10的皮带线转速v调定在4.2m/min；物料袋12的短边长度a沿着输送皮带传输方向放置，a取40cm，物料袋12在输送皮带上的定置间距b为30cm；通过设置单次送料时间来确保单次送料的袋数，每袋物料传送所需时间通过T=(a+b)/v计算；粘袋层11是强力双面胶、粘性胶垫或魔术贴布。物料袋12内存放有粉料添加剂。
如图2所示，开袋单元2用于将物料袋12打开并定点卸载，开袋单元2设于送料单元1的高位侧B。开袋单元2采用两个功率800W、转速2200r/min的伺服电动裁剪机，两台自动裁剪机对称分设在输送皮带两侧，两台裁剪机的裁剪机刀刃之间的间距不大于物料袋12长边的长度，裁剪机刀刃到传输皮带外沿的间距m不大于物料袋12装满物料时的厚度，m取5cm。
如图1所示，接料单元3用于承接物料并暂存，设于开袋单元2的下方；接料单元3包括承载漏斗31，承载漏斗31为钢质锥形漏斗，开口端直径为100cm；承载漏斗31可承载粉体物料重量不低于单袋物料重量，为50kg；承载漏斗31下端出料口连有通径12cm的电动蝶阀32；承载漏斗31为普通接料漏斗或带有振动功能的漏斗。
如图1所示，计量投料单元4用于对所需物料精确计量并输出投放，设于接料单元3的正下方，污水处理池5的正上方；计量投料单元4为伺服失重称，失重称计量精度达到±100g以内；失重称的出口管道内径为8cm；失重称可暂存物料重量为30kg；调定失重称的马达对粉体物料添加剂输出速率为1kg/s。
如图1、图3所示，皮带输送机10输送皮带的侧面围成封闭的三角形结构，输送皮带的高位侧B为可承载物料袋的斜面13，斜面13长度不小于与物料袋12短边的长度a，斜面13与竖直平面呈夹角n，夹角n定在45°效果最佳。
如图4所示，控制单元6位于污水处理厂站监控室或远程控制中心，通过接收到的出水指标在线动态信息控制计量投料单元4进行自动定量投料，同时根据计量投料单元4内料位传感器发送的料位信号控制接料单元3、开袋单元2、送料单元1动作。
控制单元6一方面与送料单元1、开袋单元2、接料单元3（电动蝶阀）、计量投料单元4通过线缆连接实现信号传输；另一方面可以接收到污水厂水质在线监控系统的COD、TN、TP、NH3-N等检测数据，在线计算各指标对应所需粉料添加剂的投放用量。控制单元6可以是PLC控制器，通过PLC控制器控制送料单元1的皮带输送机10、开袋单元2的裁剪机、接料单元3的电动蝶阀32和伺服失重称均为现有技术本实施例不在赘述。
控制单元6分别可以单独控制启动送料单元1、开袋单元2、接料单元3（电动蝶阀）、计量投料单元4；控制单元6包括定时投料模式、在线投料模式，定时投料模式和在线投料模式均打开运行，当在同一时刻两者均要运行投料指令时，在线投料模式优先而定时投料本次自动取消。
针对不同的指标数据，当需要在污水处理池添加不同的粉料添加剂时，可以在污水处理池5一侧设多个送料单元1以及与各个送料单元1对应的开袋单元2、接料单元3和计量投料单元4，控制单元6根据指标数据选择粉料添加剂的种类、并计算需要粉料添加剂的重量，控制对应计量投料单元4定量添加粉料添加剂。
用本发明的污水处理在线投料系统进行在线投料的方法，包括在线投料模式和定时投料模式；
定时投料模式包括以下步骤：
设定对应粉料添加剂的投料时间及重量；
当到达设定时间时，对应的计量投料单元4根据粉料添加剂重量定量投料；
在线投料模式包括以下步骤：
通过水质在线监控系统获取当前污水处理池5出水口水质的各项指标数据；
控制单元6接收并判断步骤1中的各项指标数据是否发生异常变化超过规定限制，并得出超限指标对应的超限数值；
控制单元6根据超限指标选择粉料添加剂的种类，并根据步骤2得出的超限数值计算单位时间内需要投入污水处理池5的粉料添加剂重量；
控制单元6控制所需粉料添加剂对应的计量投料单元4根据所需粉料添加剂重量定量投料。
在线投料模式和定时投料模式中，控制单元6同时获取各计量投料单元4内粉料添加剂的存量；
判断粉料添加剂的存量是否低于设定值范围；
当粉料添加剂的存量低于设定值范围时，控制单元6控制顺序启动对应的送料单元1、开袋单元2、接料单元3，使暂存在接料单元3内的粉料添加剂下落至计量投料单元4内，直到粉料添加剂存量高于设定值范围时，控制单元6依次控制关闭对应的接料单元3、开袋单元2、送料单元1，以使计量投料单元4内粉料添加剂存量保持在设定值范围内。
粉料添加剂种类为葡萄糖、PAC中的一种。
所需粉料添加剂重量的计算方法为：
(Cx-Cmax）×Q×K/1000；
式中：Cx——水质在线监控系统显示的当前污水处理池5出水口的指标数据，单位mg/L；
Q——污水处理池5日出水量，单位m3；
K——投料比，即粉料添加剂与对应指标数据的质量比，K值在0.5~50之间；
Cmax，对应指标即将超标的设定值。
实施例1
设某污水厂日处理量Q=1000m3，在线去除总氮TN所需葡萄糖的投料比K取8。
使用时，首先在控制单元6内录入当前日期时刻，物料袋12的宽度规格以及物料袋12间距，设定单次启动送料袋数（单次启动送料袋数对应通过计算和设定单次送料时间实现）、设定定时投料模式的投料时间；
开启定时投料模式、在线投料模式；
在定时投料模式下：在设定时间向污水处理池5投放定量的粉料添加剂，投料指令发送给计量投料单元4执行，且在计量投料单元4的粉料添加剂存量高于设定值范围时执行计量投料动作；
在线投料模式下：分析出水水质在线监控系统传输来的TN信息，每当出水TN≥12mg/L则向污水处理池投放葡萄糖添加剂，投料指令发给对应计量投料单元4执行；更具体的，如当TN=16mg/L，在控制单元6线根据公式(Cx-Cmax）×Q×K/1000自动计算葡萄糖投加量为：32kg。
在定时投料模式和在线投料模式过程中，控制单元监控计量投料单元4内的粉料添加剂存量，当计量投料单元4接到投料指令且其自身物料存量低于设定值范围时即刻发送送料指令启动送料单元1、开袋单元2、接料单元3（电动蝶阀），开始运行送料任务，直到物料存量达到设定值范围时停止。
此实施例中，控制单元上，相关参数显示如下：
录入物料袋宽度：40cm；
录入物料袋间距：30cm；
设定单次启动送料袋数：1袋（单次启动送料袋数时间：10s）；
2021年12月26日，
3:00 出水TN=16mg/L，在线投葡萄糖32kg；
8:00 定时投料：葡萄糖8kg
16:00 定时投料：葡萄糖8kg
24:00 截止当日累计送料袋数：15袋；累计投料用量： 356kg。
本发明实施例进一步地，若一次在输送皮带上方定放12袋料，则可实现约10~15天周期内的污水处理在线自动投料任务，此段周期后卸下所有空袋、整理强力双面胶粘袋层，再次定放12袋料或其他数目的料袋，即可进行下一周期的自动免维护投料任务。
接料单元3和计量投料单元4内的存量最多为2的用量，不会导致但此开袋数量过多造成粉体添加剂吸潮，并且投料单元4可以精确控制投料数量，大幅提高污水处理效果。
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种污水处理在线投料系统，其特征在于，包括：
送料单元(1)，所述送料单元(1)用于将物料袋(12)从地面低位侧A有序送至目标高位侧B，并在卸料后再将空袋子从高位侧B回转至地面低位侧A；
开袋单元(2)，所述开袋单元(2)设于送料单元(1)的高位侧B处，用于将物料袋(12)打开并定点卸载；
接料单元(3)，所述接料单元(3)设于开袋单元(2)的下方，用于承接粉料添加剂并暂存；
计量投料单元(4)，所述计量投料单元(4)设于接料单元(3)的正下方，用于对所需粉料添加剂精确计量并输出投放；
污水处理池(5)，所述污水处理池(5)设于计量投料单元(4)的正下方。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理在线投料系统，其特征在于：所述送料单元(1)包括皮带输送机(10)，在皮带输送机(10)的输送皮带上贴附有用于固定物料袋(12)的粘袋层(11)，粘袋层(11)是强力双面胶、粘性胶垫或魔术贴布。
3.根据权利要求2所述的一种污水处理在线投料系统，其特征在于：所述皮带输送机(10)输送皮带的侧面围成封闭的三角形结构，输送皮带的高位侧B为可承载物料袋的斜面(13)，斜面(13)长度不小于与物料袋(12)短边的长度a，斜面(13)与竖直平面呈夹角n，n的取值范围为20~75°；
所述皮带输送机(10)的输送皮带宽度c不小于物料袋(12)长边的长度；皮带输送机(10)运行的线转速v在0~5m/min内可调。
4.根据权利要求2或3所述的一种污水处理在线投料系统，其特征在于：若干物料袋(12)均布于皮带输送机(10)上的粘袋层(11)上，物料袋(12)的短边长度a为20 cm ~90cm；相邻两物料袋(12)在输送皮带上的间距b为10cm~50cm。
5.根据权利要求1所述的一种污水处理在线投料系统，其特征在于：所述开袋单元(2)包括两台自动裁剪机，两台自动裁剪机对称分设在输送皮带两侧，裁剪机刀刃(21)到传输皮带外沿的间距m不大于物料袋(12)装满物料时的厚度。
6.根据权利要求1所述的一种污水处理在线投料系统，其特征在于：所述接料单元(3)包括承载漏斗(31)；承载漏斗(31)为普通接料漏斗或带有振动功能的漏斗；承载漏斗(31)可承载粉体物料重量不低于单袋物料重量；承载漏斗(31)的下端出料口连接有直径不低于5cm的电动蝶阀(32)。
7.根据权利要求1所述的一种污水处理在线投料系统，其特征在于：所述计量投料单元(4)为伺服失重称，伺服失重称计量精度达到±100g以内；失重称的出口管道内径在5cm~30cm；失重称未通电状态下可暂时存放重量不低于单袋物料重量；失重称粉体物料出口速率不低于0.5kg/s。
8.根据权利要求1所述的一种污水处理在线投料系统，其特征在于：还包括控制单元(6)，控制单元(6)位于污水处理厂站监控室或远程控制中心，通过接收到的出水指标在线动态信息控制计量投料单元(4)进行自动定量投料，同时根据计量投料单元(4)内料位传感器发送的料位信号控制接料单元(3)、开袋单元(2)、送料单元(1)动作。
9.一种使用权利要求1-8任意一项所述污水处理在线投料系统进行在线投料的方法，其特征在于：包括在线投料模式和定时投料模式；
定时投料模式包括以下步骤：
设定对应粉料添加剂的投料时间及重量；
当到达设定时间时，对应的计量投料单元(4)根据粉料添加剂重量定量投料；
在线投料模式包括以下步骤：
通过水质在线监控系统获取当前污水处理池(5)出水口水质的各项指标数据；
判断各项指标数据是否发生异常变化超过规定限制，并得出超限指标对应的超限数值；
根据所述超限数值得出单位时间内所需投入污水处理池(5)的粉料添加剂重量；
对应的计量投料单元(4)根据粉料添加剂重量定量投料。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：在线投料模式和定时投料模式还包括：
获取计量投料单元(4)内粉料添加剂存量；
判断粉料添加剂存量是否低于设定值范围；
当粉料添加剂存量低于设定值范围时，顺序启动送料单元(1)、开袋单元(2)、接料单元(3)，使暂存在接料单元(3)内的粉料下落至计量投料单元(4)内，直至当粉料添加剂存量高于设定值范围时依次关闭接料单元(3)、开袋单元(2)、送料单元(1)，以使计量投料单元(4)内粉料添加剂存量保持在设定值范围内。
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