CN116477792A - 一种一体化污水智能处理系统及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种一体化污水智能处理系统及工艺。为解决农村污水处理设施建设资金少，运维难度大的问题，本发明提出了一种一体化污水处理智能系统及工艺，智能系统包括水质监测模块、流量控制模块、厌氧消化模块、智能曝气模块、脱氮除磷模块、智能反冲洗模块、智能排泥模块以及在线运维模块。本发明为一体化设计，建设成本低，施工难度低，占地面积小，适用于缺少平地的山地，自动化程度高，无需现场值守，智能化系统使得运维十分便捷，运维操作简便、难度低，对运维人员要求低。

Description

一种一体化污水智能处理系统及工艺
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种一体化污水智能处理系统及工艺。
背景技术
农村生活污水治理一直是农村环境整治的重要内容之一，截至2021年，治理率仅为28％左右。生态环境部计划到2025年，推动全国农村生活污水治理率达到40％，因此农村生活污水治理具有广阔的市场前景。
农村生活污水主要指农村居民在生活和家庭养殖等过程中产生的污水，主要是冲厕、洗涤、洗浴和厨房排水等，此类废水污染物含量低、水量小、水量变化大等特点，处理难度大，且农村地区各村落分布分散，管网建设成本高，用于污水处理设施建设资金少，更缺少专业运维人员、也缺乏相应的运维资金，运维难度大。
因此，需要一种处理效果好、建设成本低、运维难度低的农村污水处理设施。
发明内容
为了克服背景中提出的缺点，本发明提供一种一体化污水智能处理系统及工艺。
本发明的技术方案是：一种一体化污水智能处理系统，包括流量控制模块、厌氧消化模块、智能曝气模块、脱氮除磷模块、智能反冲洗模块、智能排泥模块、水质监测模块以及在线运维模块；所述流量控制模块通过出水水质、污水进水量来调节污水智能处理系统中的水停留时间；所述厌氧消化模块对污水进行厌氧消化处理；所述智能曝气模块根据溶解氧与出水水质进行智能曝气；所述脱氮除磷模块采用生物、化学法对污水中的氮磷进行处理；所述智能反冲洗模块根据出水流量对滤池进行反冲洗以维持滤池正常工作；所述智能排泥模块每隔一段时间对厌氧池进行排泥，当储泥池中的污泥达到警戒量时自动报警通知运维人员进行清理；所述水质监测模块实时对出水水质进行在线监测；所述在线运维模块让运维人员可以通过在线运维平台对污水处理装置进行在线运维。
作为上述方案的改进，所述水质监测模块由若干水质在线监测传感器组成，至少包含电导率传感器、COD传感器、DO传感器；所述流量控制模块由水位计、多功率调节水泵及出水流量计构成；所述厌氧消化模块由厌氧池组成；所述智能曝气模块由多档风机、曝气管、曝气区、溶氧仪组成；脱氮除磷模块具有脱氮除磷区；所述智能反冲洗模块由进水流量计、出水流量计、反冲洗出水池、水泵、风机组成；所述智能排泥模块由排泥管、电磁阀、储泥池、警报器组成；所述在线运维模块使用Web端、Android App端、微信小程序端中的一种或以上。
作为上述方案的改进，基于一体化污水智能处理系统的一种一体化污水处理智能装置，包括有进水管，进水管连通折流板形成的厌氧区；厌氧区通过排泥阀连接储泥池，储泥池通过排泥口排出污泥；厌氧区设有SS传感器和溢流口；溢流口连通曝气区，曝气区设有曝气装置；曝气区上部设有浮渣排放口和溶解氧传感器；曝气区通过布水管与填料区连接，填料区依次设置为硝化层、反硝化化学除磷层和硫酸盐去除层；曝气区上方设有浮渣排放口和溶解氧传感器；曝气区下方设有反冲洗管、上方设有反冲洗排水管，通过反冲洗管、反冲洗排水管在水质超标时进行反冲洗；填料区通过填料区出水口连通反冲洗出水池；反冲洗出水池下方设有排水阀门；反冲洗出水池上方的水质监测箱中设有流量计和COD传感器；反冲洗出水池上方设有出水管；反冲洗出水池内设有紫外灭菌灯；反冲洗出水池连通有反冲洗取水口。
作为上述方案的改进，还包括有设备间，设备间设有隔音的隔声罩。
作为上述方案的改进，基于污水智能处理系统和一体化污水处理智能装置的污水处理工艺包括以下步骤：步骤一、污水进入到厌氧区中，产生的污泥由智能排泥模块排入储泥池中，当储泥泥中的污泥达到警戒线时自动通知运维人员进行清除；污水在厌氧区中进行消化处理，部分有机物被降解，同时将有机磷转变为无机磷释放出来；步骤二、污水由厌氧区厌氧消化处理后，经厌氧区上方溢流口进入曝气区，在曝气区通过曝气装置的曝气管提升污水的溶解氧含量以满足下阶段生物硝化除磷所需；通过溶解氧传感器监控污水中的溶解氧含量以实现精准曝气；步骤三、污水经曝气后进入填料区的脱氮除磷区，在填料区首先进入由石英砂、火山石及麦饭石组成的硝化层进行硝化，当溶解氧下降至0.5m/L，进入缺氧异养反硝化阶段，最后进入由一种硫硫化亚铁复合填料组成的反硝化化学除磷层进行深度自养反硝化脱氮与化学除磷；步骤四、污水经脱氮除磷区脱氮除磷后，进入硫酸盐去除层；硫酸盐去除层由石英砂组成，硫酸盐去除菌附着在石英砂上，在厌氧条件下，利用NH4 +、COD、Fe3+等因子在生化作用下将硫酸盐还原为S或H2S；步骤五、污水经硫酸盐去除层后进入反冲洗出水池，然后流经反冲洗出水池顶部水质监测箱后排放；水质监测箱中设有流量计、电导率传感器、COD传感器等传感器，当水质指标超过设定值时，由反冲洗水泵抽水并混合风机吹入的气体对填料区进行反冲洗。
作为上述方案的改进，一体化污水处理智能装置还包括浮渣捞取模块，浮渣捞取模块包括有罩壳、收纳设备、移动器、下压器、转动板和刮板；罩壳设置在厌氧区上，罩壳一侧设有用于临时收纳浮沫的收纳设备，收纳设备连接浮渣排放口；罩壳的开槽连接有可左右移动的移动器，移动器由移动块和横杆组成；移动器的横杆连接有由下推器和行走轮组成的下压器；罩壳的底部通过扭簧转动连接有转动板；横杆连接刮板。
作为上述方案的改进，刮板的右侧面设有若干尖刺。
作为上述方案的改进，转动板为光滑面，无细孔。
本发明具有以下优点：1、本发明为一种一体化污水处理智能系统及工艺，自动化程度高，无需现场值守，智能化系统使得运维十分便捷，运维操作简便、难度低，对运维人员要求低。
2、本发明为一体化设计，建设成本低，施工难度低，占地面积小，由其适用于缺少平地的山地。
3、本发明针对硫自养反硝化工艺出水硫酸盐较高的问题，从硫酸盐产生的根源上采取释放电子较多的S2-与S混合的硫-硫化亚铁复合填料，降低硫酸盐的产生；在硫酸盐的后续处理上采取生物法，即利用硫酸盐去除菌的生化作用去产生的除硫酸盐。从硫酸盐的产生和产生后的硫酸盐去除两方减少出水硫酸盐含量，解决了硫自养反硝化工艺出水硫酸盐较高的问题。
4、本发明结合异养自养反硝化，实现多重除氮(自氧脱硝好氧硝化异养反硝化自养硝化)，无需额外添加碳源，除氮效率高、效果好、成本低。
5、本发明采用填料模块搭建滤池，安装相对简单，便于更换维护，不易堵塞滤池且能减少填料的流失。
6、本发明采用硫-硫化亚铁复合填料，该填料既能进行自养反硝化脱氮，又能进行化学除磷，相较常见的硫自养反硝化填料出水硫酸根较低，且无需投加碱性物质，出水硬度低，不易堵塞管道。
7、本发明通过浮渣捞取模块可以让臭气便于集中处理，让浮沫被及时打破收集，同时浮沫粘附在转动板后及时被刮除，转动板粘附浮沫减少浮沫在水面的停留。
附图说明
图1展示的是一种一体化污水处理智能系统的示意图；
图2展示的是一种一体化污水处理工艺的示意图；
图3展示的是一种一体化污水处理装置的示意图；
图4展示的一种一体化污水处理装置的浮渣捞取模块的示意图；
图5展示的一种一体化污水处理装置的浮渣捞取模块的剖视图；
图6展示的一种一体化污水处理装置的图5的G的放大图。
图中标号名称：1-进水管，2-设备间，3-隔声罩，4-折流板，5-排泥阀，6-厌氧区，7-排泥口，8-SS传感器，9-溢流口，10-曝气装置，11-曝气区，12-浮渣排放口，13-溶解氧传感器，14-反冲洗管，15-布水管，16-硝化层，17-反硝化化学除磷层，18-反冲洗排水管，19-硫酸盐去除层，20-填料区，21-填料区出水口，22-排水阀门，23-反冲洗出水池，24-流量计，25-COD传感器，26-反冲洗取水口，27-紫外灭菌灯，28-出水管，100-罩壳，200-收纳设备，300-移动器，400-下压器，500-转动板，600-刮板。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例1
一种一体化污水智能处理系统，如图1，包括流量控制模块、厌氧消化模块、智能曝气模块、脱氮除磷模块、智能反冲洗模块、智能排泥模块、水质监测模块以及在线运维模块；
所述流量控制模块通过出水水质、污水进水量来调节污水智能处理系统中的水停留时间；
所述厌氧消化模块对污水进行厌氧消化处理；
所述智能曝气模块根据溶解氧与出水水质进行智能曝气；
所述脱氮除磷模块采用生物、化学法对污水中的氮磷进行处理；
所述智能反冲洗模块根据出水流量对滤池进行反冲洗以维持滤池正常工作；
所述智能排泥模块每隔一段时间对厌氧池进行排泥，当储泥池中的污泥达到警戒量时自动报警通知运维人员进行清理；
所述水质监测模块实时对出水水质进行在线监测；
所述在线运维模块让运维人员可以通过在线运维平台对污水处理装置进行在线运维。
所述水质监测模块由若干水质在线监测传感器组成，至少包含电导率传感器、COD传感器25、DO传感器；
所述流量控制模块由水位计、多功率调节水泵及出水流量计构成；
所述厌氧消化模块由厌氧池组成；
所述智能曝气模块由多档风机、曝气管、曝气区11、溶氧仪组成；
脱氮除磷模块具有脱氮除磷区；
所述智能反冲洗模块由进水流量计、出水流量计、反冲洗出水池23、水泵、风机组成；
所述智能排泥模块由排泥管、电磁阀、储泥池、警报器组成；
所述在线运维模块使用Web端、Android App端、微信小程序端中的一种或以上。
基于一体化污水智能处理系统的一种一体化污水处理智能装置，如图3所示，包括有进水管1，进水管1连通折流板4形成的厌氧区6；厌氧区6通过排泥阀5连接储泥池，储泥池通过排泥口7排出污泥；厌氧区6设有SS传感器8和溢流口9；
溢流口9连通曝气区11，曝气区11设有曝气装置10，通过曝气装置10进行曝气处理；曝气区11上部设有浮渣排放口12和溶解氧传感器13；
曝气区11通过布水管15与填料区20连接，填料区20依次设置为硝化层16、反硝化化学除磷层17和硫酸盐去除层19；曝气区11上方设有浮渣排放口12和溶解氧传感器13；
曝气区11下方设有反冲洗管14、上方设有反冲洗排水管18，通过反冲洗管14、反冲洗排水管18在水质超标时进行反冲洗；
填料区20通过填料区20出水口连通反冲洗出水池23；反冲洗出水池23下方设有排水阀门22；反冲洗出水池23上方的水质监测箱中设有流量计24和COD传感器25；反冲洗出水池23上方设有出水管28；反冲洗出水池23内设有紫外灭菌灯27；反冲洗出水池23连通有反冲洗取水口26。
还包括有设备间2，设备间2设有隔音的隔声罩3。
一体化污水处理智能装置的工作是：如图3所示，污水通过进入进水管1到厌氧区6中，产生的污泥由排泥阀5排入储泥池中，当储泥泥中的污泥达到警戒线时自动通知运维人员通过排泥口7进行清除。污水在厌氧区6中进行消化处理，部分有机物被降解，同时将有机磷转变为无机磷释放出来。
污水由厌氧区6厌氧消化处理后，经厌氧区6上方溢流口9进入曝气区11，在曝气区11通过曝气装置10曝气提升污水的溶解氧含量以满足下阶段生物硝化除磷所需。由于气浮作用所产生的浮渣通过浮渣排放口12排出。通过溶解氧传感器13监控污水中的溶解氧含量以实现精准曝气。
污水经曝气后通过布水管15进入填料区20中硝化层16，在由石英砂、火山石及麦饭石组成的硝化层16进行硝化，当溶解氧下降至0.5m/L，进入缺氧异养反硝化阶段，最后进入反硝化化学除磷层17，反硝化化学除磷层17由一种硫硫化亚铁复合填料组成，污水在这里进行深度自养反硝化脱氮与化学除磷。
污水经反硝化化学除磷层17后，进入硫酸盐去除层19。硫酸盐去除层19由石英砂组成，硫酸盐去除菌附着在石英砂上，在厌氧条件下，利用NH4 +、COD、Fe3+等因子在生化作用下将硫酸盐还原为S或H2S。
污水经硫酸盐去除层19后进入反冲洗出水池23，然后经过紫外灭菌灯27灭菌后，再流经反冲洗出水池23顶部水质监测箱后排放。水质监测箱中设有流量计24、COD传感器25，当水质指标超过设定值时，由反冲洗水泵从反冲洗取水口26抽水并混合风机吹入的气体对填料区20进行反冲洗，反冲洗水从下方反冲洗管14进入，从上方的反冲洗排水管18排出。通过打开排水阀门22排出反冲洗出水池23中的水。
如图2，基于污水智能处理系统和一体化污水处理智能装置的污水处理工艺包括以下步骤：
步骤一、污水进入到厌氧区6中，产生的污泥由智能排泥模块排入储泥池中，当储泥泥中的污泥达到警戒线时自动通知运维人员进行清除；污水在厌氧区6中进行消化处理，部分有机物被降解，同时将有机磷转变为无机磷释放出来；
步骤二、污水由厌氧区6厌氧消化处理后，经厌氧区6上方溢流口9进入曝气区11，在曝气区11通过曝气装置10的曝气管提升污水的溶解氧含量以满足下阶段生物硝化除磷所需；通过溶解氧传感器13监控污水中的溶解氧含量以实现精准曝气；
步骤三、污水经曝气后进入填料区20的脱氮除磷区，在填料区20首先进入由石英砂、火山石及麦饭石组成的硝化层16进行硝化，当溶解氧下降至0.5m/L，进入缺氧异养反硝化阶段，最后进入由一种硫硫化亚铁复合填料组成的反硝化化学除磷层17进行深度自养反硝化脱氮与化学除磷；
步骤四、污水经脱氮除磷区脱氮除磷后，进入硫酸盐去除层19；硫酸盐去除层19由石英砂组成，硫酸盐去除菌附着在石英砂上，在厌氧条件下，利用NH4 +、COD、F3+等因子在生化作用下将硫酸盐还原为S或H2S；
步骤五、污水经硫酸盐去除层19后进入反冲洗出水池23，然后流经反冲洗出水池23顶部水质监测箱后排放；水质监测箱中设有流量计24、电导率传感器、COD传感器25等传感器，当水质指标超过设定值时，由反冲洗水泵抽水并混合风机吹入的气体对填料区20进行反冲洗。
一体化污水处理智能装置还包括浮渣捞取模块，浮渣捞取模块包括有罩壳100、收纳设备200、移动器300、下压器400、转动板500和刮板600；罩壳100设置在厌氧区6上，罩壳100一侧设有用于临时收纳浮沫的收纳设备200，收纳设备200连接浮渣排放口12；罩壳100的开槽连接有可左右移动的移动器300，移动器300由移动块和横杆组成；移动器300的横杆连接有由下推器和行走轮组成的下压器400；罩壳100的底部通过扭簧转动连接有转动板500；在不受力时，转动板500呈现图5的倾斜状态；横杆连接U型的刮板600。在曝气时，由于浮沫具有粘性，且不易弄破，同时曝气产生大量难闻气体，通过罩壳100进行收缩开口，利于连接气体处理通道，处理臭气，同时让移动器300带动下压器400从图5中自左向右移动，利用行走轮下压转动板500，转动板500与水面接近接触，高度1-5m，将浮沫打破，同时移动的还有刮板600，刮板600将转至水平的转动板500底部浮沫刮除，如此将所有浮沫向右推动收纳设备200中，再通过浮渣排放口12排出，在下压器400自右向左移动复位，让下推器向上缩起行走轮来避免与刮板600碰撞，在不受力时，转动板500呈现图5的倾斜状态。
刮板600的右侧面设有若干尖刺。
转动板500为光滑面，无细孔，避免浮沫残留。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种一体化污水智能处理系统，其特征在于：包括流量控制模块、厌氧消化模块、智能曝气模块、脱氮除磷模块、智能反冲洗模块、智能排泥模块、水质监测模块以及在线运维模块；
所述流量控制模块通过出水水质、污水进水量来调节污水智能处理系统中的水停留时间；
所述厌氧消化模块对污水进行厌氧消化处理；
所述智能曝气模块根据溶解氧与出水水质进行智能曝气；
所述脱氮除磷模块采用生物、化学法对污水中的氮磷进行处理；
所述智能反冲洗模块根据出水流量对滤池进行反冲洗以维持滤池正常工作；所述智能排泥模块每隔一段时间对厌氧池进行排泥，当储泥池中的污泥达到警戒量时自动报警通知运维人员进行清理；
所述水质监测模块实时对出水水质进行在线监测；
所述在线运维模块让运维人员可以通过在线运维平台对污水处理装置进行在线运维。
2.根据权利要求1所述的一种一体化污水智能处理系统，其特征在于：
所述水质监测模块由若干水质在线监测传感器组成，至少包含电导率传感器、COD传感器(25)、DO传感器；
所述流量控制模块由水位计、多功率调节水泵及出水流量计构成；
所述厌氧消化模块由厌氧池组成；
所述智能曝气模块由多档风机、曝气管、曝气区(11)、溶氧仪组成；脱氮除磷模块具有脱氮除磷区；
所述智能反冲洗模块由进水流量计、出水流量计、反冲洗出水池(23)、水泵、风机组成；
所述智能排泥模块由排泥管、电磁阀、储泥池、警报器组成；
所述在线运维模块使用Web端、Android App端、微信小程序端中的一种或以上。
3.根据权利要求2所述的一种一体化污水智能处理系统，其特征在于：基于一体化污水智能处理系统的一种一体化污水处理智能装置，包括有进水管(1)，进水管(1)连通折流板(4)形成的厌氧区(6)；厌氧区(6)通过排泥阀(5)连接储泥池，储泥池通过排泥口(7)排出污泥；厌氧区(6)设有SS传感器(8)和溢流口(9)；
溢流口(9)连通曝气区(11)，曝气区(11)设有曝气装置(10)；曝气区(11)上部设有浮渣排放口(12)和溶解氧传感器(13)；
曝气区(11)通过布水管(15)与填料区(20)连接，填料区(20)依次设置为硝化层(16)、反硝化化学除磷层(17)和硫酸盐去除层(19)；曝气区(11)上方设有浮渣排放口(12)和溶解氧传感器(13)；
曝气区(11)下方设有反冲洗管(14)、上方设有反冲洗排水管(18)，通过反冲洗管(14)、反冲洗排水管(18)在水质超标时进行反冲洗；
填料区(20)通过填料区(20)出水口连通反冲洗出水池(23)；反冲洗出水池(23)下方设有排水阀门(22)；反冲洗出水池(23)上方的水质监测箱中设有流量计(24)和COD传感器(25)；反冲洗出水池(23)上方设有出水管(28)；反冲洗出水池(23)内设有紫外灭菌灯(27)；反冲洗出水池(23)连通有反冲洗取水口(26)。
4.根据权利要求3所述的一种一体化污水智能处理系统，其特征在于：还包括有设备间(2)，设备间(2)设有隔音的隔声罩(3)。
5.根据权利要求4所述的一种一体化污水智能处理系统，其特征在于：基于污水智能处理系统和一体化污水处理智能装置的污水处理工艺包括以下步骤：
步骤一、污水进入到厌氧区(6)中，产生的污泥由智能排泥模块排入储泥池中，当储泥泥中的污泥达到警戒线时自动通知运维人员进行清除；污水在厌氧区(6)中进行消化处理，部分有机物被降解，同时将有机磷转变为无机磷释放出来；
步骤二、污水由厌氧区(6)厌氧消化处理后，经厌氧区(6)上方溢流口(9)进入曝气区(11)，在曝气区(11)通过曝气装置(10)的曝气管提升污水的溶解氧含量以满足下阶段生物硝化除磷所需；通过溶解氧传感器(13)监控污水中的溶解氧含量以实现精准曝气；
步骤三、污水经曝气后进入填料区(20)的脱氮除磷区，在填料区(20)首先进入由石英砂、火山石及麦饭石组成的硝化层(16)进行硝化，当溶解氧下降至0.5m/L，进入缺氧异养反硝化阶段，最后进入由一种硫硫化亚铁复合填料组成的反硝化化学除磷层(17)进行深度自养反硝化脱氮与化学除磷；
步骤四、污水经脱氮除磷区脱氮除磷后，进入硫酸盐去除层(19)；硫酸盐去除层(19)由石英砂组成，硫酸盐去除菌附着在石英砂上，在厌氧条件下，利用NH4 +、COD、F3+等因子在生化作用下将硫酸盐还原为S或H2S；
步骤五、污水经硫酸盐去除层(19)后进入反冲洗出水池(23)，然后流经反冲洗出水池(23)顶部水质监测箱后排放；水质监测箱中设有流量计(24)、电导率传感器、COD传感器(25)等传感器，当水质指标超过设定值时，由反冲洗水泵抽水并混合风机吹入的气体对填料区(20)进行反冲洗。
6.根据权利要求5所述的一种一体化污水智能处理系统，其特征在于：一体化污水处理智能装置还包括浮渣捞取模块，浮渣捞取模块包括有罩壳(100)、收纳设备(200)、移动器(300)、下压器(400)、转动板(500)和刮板(600)；罩壳(100)设置在厌氧区(6)上，罩壳(100)一侧设有用于临时收纳浮沫的收纳设备(200)，收纳设备(200)连接浮渣排放口(12)；罩壳(100)的开槽连接有可左右移动的移动器(300)，移动器(300)由移动块和横杆组成；移动器(300)的横杆连接有由下推器和行走轮组成的下压器(400)；罩壳(100)的底部通过扭簧转动连接有转动板(500)；横杆连接刮板(600)。
7.根据权利要求6所述的一种一体化污水智能处理系统，其特征在于：刮板(600)的右侧面设有若干尖刺。
8.根据权利要求7所述的一种一体化污水智能处理系统，其特征在于：转动板(500)为光滑面，无细孔。
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