CN116354540A - 污水厂进水水质监控及预警自动化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污水厂进水水质监控及预警自动化装置，涉及污水处理技术领域。所述装置设置在污水厂上游管网汇总管处，可定时从管网处污水自动取样，并对进水管网水质参数监控，通过污泥硝化曝气前后氨氮去除率等参数，量化进水水质生物毒性物质的强弱，设定预警阈值，通过PLC控制系统及无线传输系统实时传输预警数据，通过电脑端数据诊断后可实现对污水处理厂进水水质全天监控预警。本装置不仅可以对高浓度COD及氨氮进行预警外，可对生物毒性较高的污水进行预警，较市面上污泥呼吸速率法及发光菌法，适用性更强，效果直观，运行稳定，操作快捷简便，并具备良好的可重复性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理装置技术领域，尤其涉及一种污水厂进水水质监控及预警自动化装置。
背景技术
近些年来，随着社会的不断进步和工业经济的飞速发展，化工、冶炼、造纸等企业发生污染事故的情况呈逐年增加的趋势。这些工业企业在生产过程中产生的处理不完全及事故排水含有毒性物质无法向自然环境中排放，而选择排放至污水管网中，最终汇聚到下游城市污水处理厂，造成污水厂进水水质的异常波动，高COD高氨氮废水冲击频发。更重要的是，各类未经处理的重金属及有机毒物通过工业废水等途径到达下游污水处理厂，会对活性污泥系统造成冲击，正常的污水处理过程受到影响，甚至会使生化处理系统崩溃，进而需要重新进行耗时费力的培菌工作，这对污水处理厂的正常运营影响巨大。针对上述问题，考虑到有必要对污水进行毒性预警监测工作，以便提前对来水中的毒性物质进行预警，给操作人员充分的应急反应时间，这对污水处理厂的正常运营具有重要的现实意义。
目前，市场上污水厂进水水质监测集成化预警设备较少，通常以发光细菌抑制率法及污泥呼吸速率法为主。发光菌法对于高浓度进水的抑制率较高，对于工业废水占比较高的进水有一定的局限性，且发光菌与硝化菌存在一定的生物性差异；污泥呼吸速率法，耗氧量短时间波动较大，稳定性较差，效果不够直接，具有一定的局限性。传统的利用活性污泥进行生化毒性检测和评价手段通常停留在实验室阶段，无法快速、有效、全面地应对各种复杂的快速检测废水的污染状况，对生化毒性综合毒性进行评估和生物预警。如何通过活性污泥法建立稳定高效的自动化预警装置，是当今污水处理厂预警技术的难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种适应性强、准确率高、操作简单、成本低的污水厂进水水质监控及预警自动化装置。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种污水厂进水水质监控及预警自动化装置，其特征在于：包括原水采样泵，所述原水采样泵的进水端连接有过滤装置，原水采样泵用于采集管网污水，所述原水采样泵的出水端与采样混合池的进水口连接，所述采样混合池的出水口与第一提升计量泵的进水端连接，所述第一提升计量泵的输出端分为三路，第一路经电磁阀以及过滤装置与COD监测仪的进水端连接，第二路与超标留样仪的进水端连接，第三路分别经一个电磁阀与一个反应器的进水端连接，所述反应器的采样端经过滤装置与氨氮监测仪的进液端连接，污泥暂存罐的出泥端与第二提升计量泵的进泥端连接，所述第二提升计量泵的出泥端分别经过一个电磁阀与反应器的进泥端连接，所述反应器的出液端分别经一个电磁阀与第三提升计量泵的进液端连接，所述第三提升计量泵出液端与氯化铵标准液容器内，风机的出风端通过管路分别与采样混合池内的曝气装置、反应器内的曝气装置以及污泥暂存罐内的曝气装置的进气端连接，所述提升泵以及电磁阀受控于PLC控制柜，所述COD监测仪、氨氮监测仪、超标留样仪以及污泥浓度计采集的数据传送到所述PLC控制柜进行数据处理，根据处理的数据对所述装置进行控制。
进一步的技术方案在于：所述采样混合池的池壁设置有进水布水器；采样混合池的池底为方形或为圆形，池底设置搅拌装置，搅拌装置为叶片式搅拌器机械搅拌或为通过风机曝气装置曝气搅拌；采样混合池的底部设置放空阀，前端添加过滤装置或初沉池。
进一步的技术方案在于：所述COD在线监测仪的数据口连接到PLC控制柜进行数据记录及处理，每次检测浓度为A值。
进一步的技术方案在于：超标留样仪设置在反应器前端，超标留样仪进水端设置电磁阀；超标留样仪根据PLC控制柜对COD及氨氮值大小阈值判定后，对超标污水进行留样，不超标污水自动排空。
进一步的技术方案在于：氨氮监测仪前端设置过滤装置，每次需对反应器反应前后进行两次氨氮值测定，数据传送到PLC控制柜进行数据记录及处理。
进一步的技术方案在于：氯化铵标准液容器承的载氯化铵浓度为20mg/L，容器底部设置搅拌器，容器底部设置提升计量泵，并通过管道与反应器相连接。
进一步的技术方案在于：采样混合池通过原水采样泵没i分钟对管网污水进行采集混合，i≥5。
进一步的技术方案在于：所述反应器的数量可以为N≥1，反应器内壁需进行耐腐蚀处理，反应器外部需做保温措施；每个反应器预警反应时，通过提升计量泵打入的污泥和污水比例为3:7；每个反应器氯化铵标样反应时提升计量泵打入的氯化铵和污泥比例为3:7。
进一步的技术方案在于：所述氨氮在线监测仪每次检测分为两次，第一次为污水、污泥首次混合后检测浓度为B值，第二次为污水、污泥混合曝气后检测浓度为C值，浓度差D值＝B值-C值；氯化铵标准液检测时，第一次为氯化铵溶液、污泥首次混合后检测浓度为E值，第二次为氯化铵溶液、污泥混合曝气后检测浓度为F值，浓度差G值＝E值-F值。
进一步的技术方案在于：当检测浓度A值≥150mg/L或检测浓度B值≥30mg/L时，判断为高浓度污水预警；当D值大于1.5mg/L而小于2mg/L时，判断生物毒性危害等级为Ⅰ级；当D值大于1mg/L而小于1.5mg/L时，判断生物毒性危害等级为Ⅱ级；当D值大于0.5mg/L而小于1mg/L时，判断生物毒性危害等级为Ⅲ级；当D值大于0mg/L而小于0.5mg/L时，判断生物毒性危害等级为Ⅳ级；当D值0mg/L时，判断生物毒性危害等级为Ⅴ级；若测定G值小于等于设定值或污泥存储时间大于7天时，污泥需进行更换处理；最后，根据高浓度冲击类型或生物毒性危害等级进行对应进水水质预警。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述装置选用的污水厂自身硝化菌污泥，具有很强的适应性，判别准确性较高。通过污泥自循环系统及微曝气系统有效保证了污泥罐中污泥活性，通过氯化铵标准液与污泥硝化曝气前后氨氮差值量化污泥活性，为该装置运行稳定性和准确性奠定基础。通过全时间段定时定量对管网污水进行参数监测，通过氨氮在线监测仪器比对前后差值与预警阈值进行负相关比对，实现进水水质高频次预警，结构简单可靠，方法直接，准确率高、确定性强。此外，所述装置所需时间短，一般1个小时即可获得管网进水高浓度水质参数或生化毒性综合毒性效应的预警评估结果。操作简便、成本低廉、所需仪器设备简单、环境风险小。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述装置的原理框图。
具体实施方式
下面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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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做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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
总体的，如图1所示，本发明实施例公开了一种污水厂进水水质监控及预警自动化装置，包括原水采样泵，所述原水采样泵的进水端连接有过滤装置，原水采样泵用于采集管网污水，所述原水采样泵的出水端与采样混合池的进水口连接，所述采样混合池的出水口与第一提升计量泵的进水端连接，所述第一提升计量泵的输出端分为三路，第一路经电磁阀以及过滤装置与COD监测仪的进水端连接，第二路与超标留样仪的进水端连接，第三路分别经一个电磁阀与一个反应器的进水端连接，所述反应器的采样端经过滤装置与氨氮监测仪的进液端连接，污泥暂存罐的出泥端与第二提升计量泵的进泥端连接，所述第二提升计量泵的出泥端分别经过一个电磁阀与反应器的进泥端连接，所述反应器的出液端分别经一个电磁阀与第三提升计量泵的进液端连接，所述第三提升计量泵出液端与氯化铵标准液容器内，风机的出风端通过管路分别与采样混合池内的曝气装置、反应器内的曝气装置以及污泥暂存罐内的曝气装置的进气端连接，所述提升泵以及电磁阀受控于PLC控制柜，所述COD监测仪、氨氮监测仪、超标留样仪以及污泥浓度计采集的数据传送到所述PLC控制柜进行数据处理，根据处理的数据对所述装置进行控制。
此外，如图1所示，所述装置中所述采样混合池的底部、所述反应器的底部以及污泥暂存罐的底部分别通过电磁阀以及管路与排污管网连接。
本申请所述装置中，原水采样泵前端设置过滤装置，后端应设置阀门。采样混合池池壁布置进水布水器；采样混合池池底可为方形也可为圆形，池底设置搅拌装置，搅拌装置可为叶片式搅拌器机械搅拌，也可为通过风机曝气装置曝气搅拌；采样混合池底部设置放空阀，前端需添加过滤装置或初沉池。所述COD在线监测仪的数据口连接到PLC控制柜进行数据记录及处理，每次检测浓度为A值。超标留样仪应设置在反应器前端，超标留样仪进水端应设置阀门；超标留样仪对根据电脑对COD及氨氮值大小阈值判定后，对超标污水进行留样，不超标污水自动排空。
反应器为污泥与污水的反应装置，反应器进水端应设置环状布水器，以便对反应器池壁进行冲洗，反应器底端设置曝气装置，曝气装置可以曝气管、曝气盘或其他形式。氨氮监测仪前端设置过滤装置，每次需对反应器反应前后进行两次氨氮值测定，数据传送到PLC控制柜进行数据记录及处理。氯化铵标准液容器承载氯化铵浓度为20mg/L,容器底部设置搅拌器，容器底部设置提升计量泵，并通过管道与反应器相连接。污泥储存罐存储污泥需设置微曝气装置，污泥储存罐壁设置污泥浓度计，罐壁及罐底设置接口与提升计量泵相连，污泥可通过提升泵打入反应器，也可通过提升泵实现污泥自循环。采样混合池通过原水采样泵没i分钟对管网污水进行采集混合，i≥5，宜为15。
反应器数量可以为N≥1，反应器内壁需进行耐腐蚀处理，反应器外部需做保温措施。每个反应器预警反应时，通过提升计量泵打入的污泥和污水比例为3:7；每个反应器氯化铵标样反应时提升计量泵打入的氯化铵和污泥比例为3:7。
氨氮监测仪每次检测分为两次，第一次为污水、污泥首次混合后检测浓度为B值，第二次为污水、污泥混合曝气后检测浓度为C值，浓度差D值＝B值-C值；氯化铵标液检测时，第一次为氯化铵溶液、污泥首次混合后检测浓度为E值，第二次为氯化铵溶液、污泥混合曝气后检测浓度为F值，浓度差G值＝E值-F值。
当检测浓度A值≥150mg/L或检测浓度B值≥30mg/L时，判断为高浓度污水预警；当D值大于1.5mg/L而小于2mg/L时，判断生物毒性危害等级为Ⅰ级；当D值大于1mg/L而小于1.5mg/L时，判断生物毒性危害等级为Ⅱ级；当D值大于0.5mg/L而小于1mg/L时，判断生物毒性危害等级为Ⅲ级；当D值大于0mg/L而小于0.5mg/L时，判断生物毒性危害等级为Ⅳ级；当D值0mg/L时，判断生物毒性危害等级为Ⅴ级。若测定G值小于等于设定值或污泥存储时间大于7天时，污泥需进行更换处理。最后，根据高浓度冲击类型或生物毒性危害等级进行对应进水水质预警。
本申请中污泥暂存罐中污泥为污水处理厂生化池中活性污泥；20mg/L氯化铵溶液配制氯化铵1000mg/L用纯净水稀释而成。
工作原理：如图1所示，管网污水经过过滤装置通过原水采样泵提升至采样混合池中，先对池壁的冲洗并排空。每15分钟采样一次，一小时四次。四次进水混合后，采样混合池底部曝气器开启，曝气搅拌一分钟。提升计量泵将混合搅拌后的污水分别送至COD在线监测仪和超标留样仪进行监测和留样。随后反应器电磁阀打开，污水进入反应器内部布水器，对反应器进行短暂冲洗。冲洗完毕后，污水进入反应器，污泥储存罐电磁阀开启，污泥通过提升计量泵同时进入反应器中，污水与污泥进入反应器的量比为7比3。随后，采样混合池全部排空，开启第二小时的污水采集工作。反应器污水污泥混合后，反应器底部曝气器启动搅拌一分钟，氨氮检测仪对反应器过滤后的上清液进行氨氮值测定，同时曝气器开启工作。曝气器曝气1小时候后，氨氮检测仪对反应器内上清液进行第二次测定。随后反应器下端排空阀打开，反应器内泥水混合物进行排空，随后反应器进入下一周期的工作，循环往复。设置多个反应器时，反应器进行轮动工作，实现段时间多频次的预警测定。电脑端通过COD在线监测仪及氨氮在线监测仪的数值进行预警判断，并通过无线传输在污水厂端进行显示。超标留样仪根据设定的预警阈值进行工作，超过预警阈值时进行污水留样，未超过时留样排空。污水厂可根据管网端的实事数据，通过水流速度判断进水端水质冲击的类别及程度，并做好针对性应急管理措施。该自动化系统可每隔若干小时，开启氯化铵溶液与污泥在反应器中混合曝气工作，氨氮在线检测仪在每曝气一分钟和一小时分别测定一次，首次测定氨氮值减去第二次测定氨氮值，差值大于设定值，则污泥活性良好，否则进行污泥更换。
实施例一
某时刻，管网污水经过过滤装置通过原水采样泵提升至采样混合池中，每15分钟采样10L污水，一小时四次。四次进水混合后，采样混合池底部曝气器开启，曝气搅拌一分钟。提升计量泵将混合搅拌后的污水分别送至COD在线监测仪和超标留样仪进行监测和留样。随后反应器电磁阀打开，污水进入反应器内部布水器，对反应器进行1分钟冲洗。冲洗完毕后，污水进入反应器，污泥储存罐电磁阀开启，污泥通过提升计量泵同时进入反应器中，污水与污泥进入反应器的量为3.5L和0.5L。反应器污水污泥混合后，反应器底部曝气器启动搅拌一分钟，氨氮检测仪对反应器过滤后的上清液进行氨氮值测定，同时曝气器开启工作。曝气器曝气1小时候后，氨氮检测仪对反应器内上清液进行第二次测定。经过测定，COD值为100mg/L，氨氮两次测定值为25mg/L、20mg/L；测定结果为来水正常，超标留样仪留样污水排空处理，预警显示结果为正常。
实施例2
某时刻，管网污水经过过滤装置通过原水采样泵提升至采样混合池中，每15分钟采样10L污水，一小时四次。四次进水混合后，采样混合池底部曝气器开启，曝气搅拌一分钟。提升计量泵将混合搅拌后的污水分别送至COD在线监测仪和超标留样仪进行监测和留样。随后反应器电磁阀打开，污水进入反应器内部布水器，对反应器进行1分钟冲洗。冲洗完毕后，污水进入反应器，污泥储存罐电磁阀开启，污泥通过提升计量泵同时进入反应器中，污水与污泥进入反应器的量为3.5L和0.5L。反应器污水污泥混合后，反应器底部曝气器启动搅拌一分钟，氨氮检测仪对反应器过滤后的上清液进行氨氮值测定，同时曝气器开启工作。曝气器曝气1小时候后，氨氮检测仪对反应器内上清液进行第二次测定。经过测定，COD值为100mg/L，氨氮两次测定值为35mg/L、30mg/L；测定结果为高浓度冲击污水，超标留样仪进行留样处理，预警显示结果为氨氮高浓度异常。
实施例3
某时刻，管网污水经过过滤装置通过原水采样泵提升至采样混合池中，每15分钟采样10L污水，一小时四次。四次进水混合后，采样混合池底部曝气器开启，曝气搅拌一分钟。提升计量泵将混合搅拌后的污水分别送至COD在线监测仪和超标留样仪进行监测和留样。随后反应器电磁阀打开，污水进入反应器内部布水器，对反应器进行1分钟冲洗。冲洗完毕后，污水进入反应器，污泥储存罐电磁阀开启，污泥通过提升计量泵同时进入反应器中，污水与污泥进入反应器的量为3.5L和0.5L。反应器污水污泥混合后，反应器底部曝气器启动搅拌一分钟，氨氮检测仪对反应器过滤后的上清液进行氨氮值测定，同时曝气器开启工作。曝气器曝气1小时候后，氨氮检测仪对反应器内上清液进行第二次测定。经过测定，COD值为100mg/L，氨氮两次测定值为15mg/L、14.5mg/L；测定结果为生物毒性冲击污水，超标留样仪进行留样处理，此时的生物毒性危害等级为Ⅲ级，可进行生物毒性Ⅲ级预警。
实施例4
某时刻，管网污水经过过滤装置通过原水采样泵提升至采样混合池中，每15分钟采样10L污水，一小时四次。四次进水混合后，采样混合池底部曝气器开启，曝气搅拌一分钟。提升计量泵将混合搅拌后的污水分别送至COD在线监测仪和超标留样仪进行监测和留样。随后反应器电磁阀打开，污水进入反应器内部布水器，对反应器进行1分钟冲洗。冲洗完毕后，污水进入反应器，污泥储存罐电磁阀开启，污泥通过提升计量泵同时进入反应器中，污水与污泥进入反应器的量为3.5L和0.5L。反应器污水污泥混合后，反应器底部曝气器启动搅拌一分钟，氨氮检测仪对反应器过滤后的上清液进行氨氮值测定，同时曝气器开启工作。曝气器曝气1小时候后，氨氮检测仪对反应器内上清液进行第二次测定。经过测定，COD值为100mg/L，氨氮两次测定值为15mg/L、17mg/L；测定结果为生物毒性冲击污水，超标留样仪进行留样处理，此时的生物毒性危害等级为Ⅴ级，可进行生物毒性Ⅴ级预警。
Claims (10)
1.一种污水厂进水水质监控及预警自动化装置，其特征在于：包括原水采样泵，所述原水采样泵的进水端连接有过滤装置，原水采样泵用于采集管网污水，所述原水采样泵的出水端与采样混合池的进水口连接，所述采样混合池的出水口与第一提升计量泵的进水端连接，所述第一提升计量泵的输出端分为三路，第一路经电磁阀以及过滤装置与COD监测仪的进水端连接，第二路与超标留样仪的进水端连接，第三路分别经一个电磁阀与一个反应器的进水端连接，所述反应器的采样端经过滤装置与氨氮监测仪的进液端连接，污泥暂存罐的出泥端与第二提升计量泵的进泥端连接，所述第二提升计量泵的出泥端分别经过一个电磁阀与反应器的进泥端连接，所述反应器的出液端分别经一个电磁阀与第三提升计量泵的进液端连接，所述第三提升计量泵出液端与氯化铵标准液容器内，风机的出风端通过管路分别与采样混合池内的曝气装置、反应器内的曝气装置以及污泥暂存罐内的曝气装置的进气端连接，所述提升泵以及电磁阀受控于PLC控制柜，所述COD监测仪、氨氮监测仪、超标留样仪以及污泥浓度计采集的数据传送到所述PLC控制柜进行数据处理，根据处理的数据对所述装置进行控制。
2.如权利要求1所述的污水厂进水水质监控及预警自动化装置，其特征在于：所述采样混合池的池壁设置有进水布水器；采样混合池的池底为方形或为圆形，池底设置搅拌装置，搅拌装置为叶片式搅拌器机械搅拌或为通过风机曝气装置曝气搅拌；采样混合池的底部设置放空阀，前端添加过滤装置或初沉池。
3.如权利要求1所述的污水厂进水水质监控及预警自动化装置，其特征在于：所述COD在线监测仪的数据口连接到PLC控制柜进行数据记录及处理，每次检测浓度为A值。
4.如权利要求1所述的污水厂进水水质监控及预警自动化装置，其特征在于：超标留样仪设置在反应器前端，超标留样仪进水端设置电磁阀；超标留样仪根据PLC控制柜对COD及氨氮值大小阈值判定后，对超标污水进行留样，不超标污水自动排空。
5.如权利要求1所述的污水厂进水水质监控及预警自动化装置，其特征在于：氨氮监测仪前端设置过滤装置，每次需对反应器反应前后进行两次氨氮值测定，数据传送到PLC控制柜进行数据记录及处理。
6.如权利要求1所述的污水厂进水水质监控及预警自动化装置，其特征在于：氯化铵标准液容器承的载氯化铵浓度为20mg/L，容器底部设置搅拌器，容器底部设置提升计量泵，并通过管道与反应器相连接。
7.如权利要求1所述的污水厂进水水质监控及预警自动化装置，其特征在于：采样混合池通过原水采样泵没i分钟对管网污水进行采集混合，i≥5。
8.如权利要求1所述的污水厂进水水质监控及预警自动化装置，其特征在于：所述反应器的数量可以为N≥1，反应器内壁需进行耐腐蚀处理，反应器外部需做保温措施；每个反应器预警反应时，通过提升计量泵打入的污泥和污水比例为3:7；每个反应器氯化铵标样反应时提升计量泵打入的氯化铵和污泥比例为3:7。
9.如权利要求3所述的污水厂进水水质监控及预警自动化装置，其特征在于：所述氨氮在线监测仪每次检测分为两次，第一次为污水、污泥首次混合后检测浓度为B值，第二次为污水、污泥混合曝气后检测浓度为C值，浓度差D值＝B值-C值；氯化铵标准液检测时，第一次为氯化铵溶液、污泥首次混合后检测浓度为E值，第二次为氯化铵溶液、污泥混合曝气后检测浓度为F值，浓度差G值＝E值-F值。
10.如权利要求9所述的污水厂进水水质监控及预警自动化装置，其特征在于：当检测浓度A值≥150mg/L或检测浓度B值≥30mg/L时，判断为高浓度污水预警；当D值大于1.5mg/L而小于2mg/L时，判断生物毒性危害等级为Ⅰ级；当D值大于1mg/L而小于1.5mg/L时，判断生物毒性危害等级为Ⅱ级；当D值大于0.5mg/L而小于1mg/L时，判断生物毒性危害等级为Ⅲ级；当D值大于0mg/L而小于0.5mg/L时，判断生物毒性危害等级为Ⅳ级；当D值0mg/L时，判断生物毒性危害等级为Ⅴ级；若测定G值小于等于设定值或污泥存储时间大于7天时，污泥需进行更换处理；最后，根据高浓度冲击类型或生物毒性危害等级进行对应进水水质预警。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN117247140A (zh) * | 2023-11-02 | 2023-12-19 | 中原环保股份有限公司 | 一种污水处理进水预警装置 |
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