CN117247140A - 一种污水处理进水预警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种污水处理进水预警装置，包括预警区域、污泥发生区域、沉淀区域以及储备水区域。预警区域、污泥发生区域以及沉淀区域依次相连通，储备水区域与污泥发生区域相连通，沉淀区域通过污泥回流管与预警区域以及污泥发生区域相连通。本发明一体化装置，置于污水处理的前端，便于转移、安装与使用，进水异常时及时预警，大大降低有毒物质给生产带来的运行风险；装置污泥能够自给自足，有效解决污泥管道堵塞带来的信号异常，DO电极配合氨氮检测仪，准确识别进水管堵塞导致的信号异常；在进水异常时，通过储备水区域向污泥发生区域供给正常水，保证预警区域正常的污泥供应，实现了连续监测以及预警解除功能。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种污水处理进水预警装置。
背景技术
目前的水处理技术工艺中，活性污泥法仍然以其处理流程简单、运行费用低廉、维护便利等优点而广泛应用于各大中小型污水处理厂。随着我国工业发展脚步的加快，工业废水排放量的逐年加大，未经处理或未达到排放标准的工业废水并入城市生活污水进入污水处理厂的情况较为普遍，而其中可能含有大量的微生物毒性物质，这些毒性物质会抑制活性污泥中微生物的正常代谢过程，将造成污水处理过程不稳定，出水水质不达标的情况，甚至可能导致整个活性污泥系统崩溃，继而可能进行耗时费力的培菌工作，给污水厂日常运营和管理带来极大的影响。因此，城市污水厂进水毒性监测设备的研究和开发显的极为重要，依靠进水毒性监测设备可以迅速了解进水毒性情况，并针对不同毒性程度的进水采取相应的应对措施，最大程度减轻毒性物质对活性污泥微生物的抑制作用，保证出水连续稳定达标排放。
现有的城市污水厂进水对微生物的毒性作用，常通过检测生物系统溶解氧含量进行考察，当进水中含有有毒物质，如重金属、苯酚、氰化物等时，溶解氧含量在短时间内则会急剧的增加，从而对判断进水异常提供一定的依据。
但采用测量溶解氧含量的方法进行预警时，实际生产中经常会出现误判的情况，这是因为，现有的预警装置受地缘限制，布置在污水处理系统的前端，其活性污泥多来自于生物池，从生物池到预警装置需要铺设很长的污泥输送管道，过程中常会出现污泥输送管道堵塞的情况，当污泥输送管道堵塞时，由于活性污泥量减少，同样会出现溶解氧含量增加的情况，从而发出报警信号；此外，由于污水厂进水渠污垢、杂物较多，还很容易出现预警装置进水管堵塞的现象，当预警装置进水管堵塞时，由于进水减少，溶解氧也会相应的增加，从而也会发出预警信号；于是，污泥输送管道的堵塞或者预警装置进水管堵塞带来了报警信号的不确定性，都给实际污水处理过程带来了不便，因此，一种能够摆脱地缘限制，无需生物池活性污泥补充，能够实现污泥自给自足，同时能够联合实际情况更精准预警的污水处理进水预警装置，则是现有亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种污水处理进水预警装置，以解决现有的预警装置因为地缘限制，污泥不能自给自足，容易出现污泥输送管道堵塞导致的报警信号误判的情况，同时单纯的从氧消耗速率上进行判别，也很容易因为预警装置进水管堵塞导致误判，进而影响污水处理稳定运行的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种污水处理进水预警装置，包括预警区域、污泥发生区域、沉淀区域以及储备水区域，所述的预警区域与污泥发生区域相连通，污泥发生区域与沉淀区域相连通，储备水区域与污泥发生区域相连通，沉淀区域的底部仅设置有污泥回流管，污泥回流管与预警区域以及污泥发生区域的底部相连通，在预警区域中安装有DO电极以及氨氮水质分析仪。
进一步地，所述的预警区域的前端设置有进水管道，进水管道通过三通分别与预警进水管以及储备进水管相连接，预警进水管与预警区域的底部相连接，储备进水管与储备水区域相连接，在预警进水管上安装有电动阀A以及流量计A，在储备进水管上安装有电动阀B以及流量计B。
进一步地，所述的进水管道与留样装置相连接，留样装置通过留样管与进水管道相连接，在留样管上安装有留样泵；氨氮分析仪通过取样管与预警区域相连通，在取样管上安装有取样泵。
进一步地，所述的预警区域的上方与污泥发生区域溢流连通，在预警区域与污泥发生区域之间设置有电动堰门。
进一步地，所述的预警区域中设置有搅拌器，预警区域的上方设置有溢流管，溢流管入口的位置高度高于电动堰门处于低点时的高度并低于电动堰门处于高点时的高度。
进一步地，所述的污泥发生区域底部设置有微孔曝气器，在污泥发生区域中填充有弹性填料，污泥发生区域的底部通过污泥分布器与沉淀区域相连通。
进一步地，所述的沉淀区域的上部设置有出水管道，出水管道的高度低于污泥发生区域中液位的高度，在污泥回流管上安装有污泥回流泵。
进一步地，所述的储备水区域通过补水计量泵与污泥发生区域相连通，补水计量泵保持常开。
进一步地，所述的污泥发生区域的末端设置有污泥浓度检测仪，在污泥发生区域上设置有外回流污泥管，在外回流污泥管上安装有外回流污泥泵。
进一步地，所述的DO电极、氨氮水质分析仪、流量计A、流量计B以及污泥浓度检测仪分别与PLC控制系统相连接，PLC控制系统分别与电动堰门、留样泵、取样泵、污泥回流泵、补水计量泵、电动阀A、电动阀B以及外回流污泥泵相连接。
本发明的有益效果：
1、该装置可在城镇污水处理厂发生进水异常的第一时间对进水异常水质进行预警，能够给工艺调控运行人员充足的工艺调控时间，可将异常进水排入事故池，最大限度降低进水异常带给厂区的生产影响；同时，该装置还具有连续监测以及预警解除的功能，及时恢复工艺正常生产，避免损失扩大；
2、通过污泥发生区域，能够实现预警装置回流污泥自给自足，不需要外部回流污泥连续汇入，避免出现污泥管频繁堵塞的问题，彻底解决了由于污泥管道堵塞问题导致的报警信号异常，同时摆脱了地缘限制，使用安装更加的便捷；
3、通过联合DO变化趋势及氨氮水质检测仪，综合判断进水异常事件发生，避免单纯的从氧消耗速率上进行判别不准确的情况，使得对进水异常事件判断更加准确，使得现场技术人员，能够对异常报警信号更加有效的判别；
4、当装置判断为进水异常事件发生时，能够自动留样，便于后续的检测与分析，便于事故原因的追溯；
5、除通过DO进行判定外，还可通过ORP、SV等仪表进行预警，全方位，多角度对进水水质进行综合判定，预警范围广，便于推广使用。
附图说明
图1是本发明预警装置俯视示意图；
图2是本发明预警装置主视示意图；
图3是本发明预警装置PLC控制示意图；
图4是本发明实施例1中第一次异常报警时DO值波动图；
图5是本发明实施例1中图4异常报警时氨氮数值波动图；
图6是本发明实施例1中第二次异常报警时DO值波动图；
图7是本发明实施例1中图6异常报警时氨氮数值波动图；
图8是本发明实施例1中第二次异常报警时DO值波动图；
图9是本发明实施例1中图8异常报警时氨氮数值波动图。
图中各标记对应的名称：
1、预警区域；11、进水管道；111、进水泵；12、预警进水管；121、电动阀A；122、流量计A；13、储备进水管；131、电动阀B；132、流量计B；14、搅拌器；15、DO电极；16、溢流管；2、电动堰门；3、污泥发生区域；31、微孔曝气器；32、弹性填料；33、污泥浓度检测仪；4、沉淀区域；41、污泥回流管；411、污泥回流泵；42、出水管道；43、污泥分布器；5、储备水区域；51、补水管；511、补水计量泵；6、外回流污泥管；61、外回流污泥泵；7、留样装置；71、留样管；711、留样泵；8、氨氮水质分析仪；81、取样管；811、取样泵；9、PLC控制系统。
具体实施方式
下面将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。
如图1-3所示，在本发明预警装置中设置有进水管道11，进水管道11从污水厂的进水渠引水，其中在进水管道11上设置有进水泵111，进水管道11通过三通分成两个支管，分别为预警进水管12以及储备进水管13，在预警进水管12上设置有电动阀A121，在储备进水管13上设置有电动阀B131，预警进水管12与预警区域1的底部相连通，储备进水管12与储备水区域5相连通。
在预警区域1的后方与污泥发生区域3相连通，在预警区域1与污泥发生区域3之间设置有电动堰门2，预警区域1通过溢流的方式与污泥发生区域3相连通，污泥发生区域3的底部通过污泥分布器43与沉淀区域4相连通，储备水区域5通过补水管51与污泥发生区域3相连通。
留样装置7通过留样管71与进水管道11相连接，并在留样管71上安装有留样泵711；在预警区域1中安装有搅拌器22，在预警区域1的上部位置设置有溢流管16，溢流管16的高度高于电动堰门2处于低点时的高度并低于电动堰门2处于高点时的高度；氨氮水质分析仪8通过取样管81与预警区域1相连通，并在取样管81上安装有取样泵811。
在污泥发生区域3的底部设置有微孔曝气器31，并在污泥发生区域3中填充有弹性填料32，储备水区域5通过补水管51与污泥发生区域3相连通，并在补水管51上安装有补水计量泵511，此外，在污泥发生区域3上设置有外回流污泥管6，外回流污泥管6与后续污水处理工段相连接；在沉淀区域4的底部设置有污泥回流管41，污泥回流管41与预警区域1以及污泥发生区域3的底部相连通，并在污泥回流管41上安装有污泥回流泵411，同时在沉淀区域4的上部设置有出水管道42，出水管道42的高度低于污泥发生区域3中的液位，出水管道42中的污水返回到进水渠中。
在预警区域1中安装有DO电极15，在污泥发生区域3的末端安装有污泥浓度检测仪33，DO电极15、污泥浓度检测仪33、流量计A122、流量计B132以及氨氮水质分析仪8分别与PLC控制系统9相连接，并且PLC控制系统9分别与电动堰门2、污泥回流泵411、异常补水计量泵511、留样泵711、取样泵811、电动阀A121以及电动阀B131相连接。
本发明原理为：
在污水处理的过程中，本发明预警装置放置在污水处理构筑物最前端，与进水总渠并联，通过进水泵111将进水渠中的污水通过进水管道11源源不断地抽至预警装置中，而后经过预警装置的污水通过出水管道42返回到进水渠中，当污水进水异常时，电动堰门2升起，异常污水通过溢流管16排回到进水渠中，并产生预警信号，现场技术人员跟据厂区实际情况，对异常水进行处理，如排至故障池或稀释处理等，由于本发明预警装置装在污水处理体系的前端，从预警到生物池至少有4～5h的应急处理时间，从而能够避免对污水处理工段的生物池造成影响，影响出水品质并造成重大的经济损失，对污水处理的稳定运行具有重要意义。
在本发明预警装置使用过程中，污水进水通过预警区域1底部的预警进水管12进入到预警区域1中，在预警区域1中向上翻动，通过DO电极15对污水中的溶解氧(DO)进行测量控制(预警区域1底部设有曝气器)，控制DO在0.5～2mg/L之间，而后污水通过溢流的方式溢流至污泥发生区域3中，基于微生物代谢作用机理，当有毒废水如重金属等进入装置内，DO会在短时间内急剧上升(DO在约10min内上升至4mg/L以上)，因此，若出现溶解氧含量异常，可一定程度上反应进水异常状况，但在实际使用中，则会出现误判的情况，如活性污泥管道堵塞时(从生物池区到预警装置处的距离较长，容易出现管道堵塞)，由于预警区域1中活性污泥量不够，此时也会出现DO异常的状况，或者当出现预警装置进水管道11堵塞时，也同样会表现出DO异常波动，于是，在本发明中，当DO异常时，此时氨氮水质分析仪8则会对污水水质进行分析，通过DO信号与氨氮检测数值的综合判断，提高现场技术人员对异常信号判别的效率与准确性，过程中氨氮水质分析仪8为现有成熟设备，其原理就不再赘述，当发生进水异常时，留样泵711抽取进水管道11中的异常水进行留样，供后续进水异常原因的分析。
在污水进入到预警区域1中的同时，污水通过储备进水管13进入到储备水区域5中，过程中根据实际调控预警区域1进水与储备水区域5进水的进水比，污水在储备水区域5中中转后，通过补水计量泵511抽送至污泥发生区域3中。
上述进水异常事件发生后，电动堰门2上升，从而截断污水向污泥发生区域3进水，为了确保没有异常水进入到储备水区域5以及污泥发生区域3，实际生产中常设置一定的提前量，如当DO含量达到3mg/L时，则电动堰门2上升同时电动阀B131关闭，从而杜绝异常水进入到储备水区域5以及污泥发生区域3。
此时，随着预警区域1中水位的上升，预警区域1中水则通过溢流管16直接返回到进水渠中，不会对后续的污泥发生区域3造成冲击，与此同时PLC控制系统9控制留样泵711间隔留样，同时由于补水计量泵511源源不断的抽取储备水区域5中的正常水质到污泥发生区域3中(异常进水时补水计量泵511的流量与正常进水时的流量不同)，于是污泥发生区域3能够正常运转，并能够正常的对预警区域1提供活性污泥，从而能够实现对预警区域1中连续不断的监测，到进水DO、水质回复至正常范围内后，电动堰门2下降、电动阀B131重新启动，预警装置恢复正常使用。
污泥发生区域3能够实现预警装置中活性污泥的自给自足，但当进水异常发生时，由于进水量减少，污泥发生区域3中会出现污泥浓度降低的现象，若进水异常时间较长，此时储备水区域5中正常水使用完毕，则污泥浓度会进一步的降低，当污泥浓度检测仪33检测到污泥浓度降低至小于2500mg/L时，此时外回流污泥泵61启动，从后续处理工段向装置中补充活性污泥，在实际使用中，该情况较为少见，储备水区域5中的水量足够污泥发生区域3使用6h以上(可通过调整储备水区域5的容积进行调整)，此时异常情况大多会被现场技术人员所解决，污泥浓度检测仪33起到进一步保证装置稳定运行的作用。
本发明能够实现对污水处理过程中污水中还有有毒物质，如重金属、苯酚、氰化物等的预警，但本发明装置的核心并不局限于对污水中有毒物质的预警，如通过增加相应的检测设备，如ORP电极，则可以实现对污水进水中氧化还原物质的预警，对于不脱离本发明技术方案核心的变换，应都属于本发明的保护范围之类。
实施例1
某污水处理厂将本发明预警装置安装在进水总渠处，用以对进水渠进水水质进行安全预警，其中预警装置各部分区域的有效容积为：预警区域0.1m3，污泥发生区域1.5m3，储备水区域0.9m3，沉淀池区域0.6m3；各部分区域的容积比为：
预警区域：污泥发生区域：储备水区域：沉淀区域＝1：15：9：6
在装置稳定运行过程中，各部分区域的运行参数如下：
预警区域的进水量为0.12m3/h，进泥量为0.09m3/h，实际停留时间约为0.1*60/(0.12+0.09)＝28.6min；进水量：进泥量＝1：0.75；
污泥发生区域的总进水量0.15m3/h(预警区域方向进水0.12m3/h，储备水区域进水0.03m3/h，进水比为4：1)，污泥回流量0.15m3/h(预警区域回流污泥0.09m3/h，污泥发生区域回流0.06m3/h)，回流比100％；水力停留时间HRT为溶积1.5/0.15＝10h，MLSS维持在2500～4500mg/L。
污泥浓度控制方式：日常运行期间，若污泥浓度大于4500mg/L时，电动阀堰门上升，预警区域溢流管开始排泥，当污泥浓度低于3500mg/L，电动堰门下降，控制降低预警区域及污泥发生区域整体污泥浓度。
异常运行时期，储备水区域向供给污泥发生区域的进水增至0.15m3/h。污泥回流管中去往预警区域以及污泥发生区域的污泥流量不变。
进水异常时期，由于电动堰门上升，报警区域中污泥不断外排，当系统污泥浓度降至2500mg/L时，则外回流管进行补泥。(当污泥发生区域容积为1.5m3，排泥量为100L/h(沉淀池底泥浓度在5000mg/L处徘徊)时，污泥浓度在2500～4500区间范围可以至少稳定(4500-2500)*1.5/(0.1*5000)＝6h以上。若无外加污泥装置，可适当增加污泥发生区域容积，则可延长污泥浓度稳定时间)。
储备水区域的容积0.9m3，异常时期能够满足污泥发生器正常进水运行6h；沉淀池的容积为0.6m3，水力停留时间4h。
图4～7为该厂区两次进水异常发生期间的DO值以及氨氮参数异常波动示意图；可以看出，该厂区进水氨氮含量为35mg/L左右波动。进水异常时间均为夜间23点左右，进水异常较为频繁。
图8～9为该厂区另一次进水异常报警时DO值以及氨氮参数异常波动示意图，可以看出该次报警时，DO值上升但氨氮浓度却呈现下降的趋势，现场技术人员结合各设备运行参数(实际生产运行情况复杂，该数值变化还可能是进水氨氮降低引起的，因此需要综合判断)，发现进水流量异常，因此综合判断为进水管道堵塞。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其它各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种污水处理进水预警装置，其特征在于：包括预警区域(1)、污泥发生区域(3)、沉淀区域(4)以及储备水区域(5)，所述的预警区域(1)与污泥发生区域(3)相连通，污泥发生区域(3)与沉淀区域(4)相连通，储备水区域(5)与污泥发生区域(3)相连通，沉淀区域(4)的底部仅设置有污泥回流管(41)，污泥回流管(41)与预警区域(1)以及污泥发生区域(3)的底部相连通，在预警区域(1)中安装有DO电极(15)以及氨氮水质分析仪(8)。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理进水预警装置，其特征在于：所述的预警区域(1)的前端设置有进水管道(11)，进水管道(11)通过三通分别与预警进水管(12)以及储备进水管(13)相连接，预警进水管(12)与预警区域(1)的底部相连接，储备进水管(13)与储备水区域(5)相连接，在预警进水管(12)上安装有电动阀A(121)以及流量计A(122)，在储备进水管(13)上安装有电动阀B(131)以及流量计B(132)。
3.根据权利要求2所述的一种污水处理进水预警装置，其特征在于：所述的进水管道(11)与留样装置(7)相连接，留样装置(7)通过留样管(71)与进水管道(11)相连接，在留样管(71)上安装有留样泵(711)；氨氮分析仪通过取样管(81)与预警区域(1)相连通，在取样管(81)上安装有取样泵(811)。
4.根据权利要求1所述的一种污水处理进水预警装置，其特征在于：所述的预警区域(1)的上方与污泥发生区域(3)溢流连通，在预警区域(1)与污泥发生区域(3)之间设置有电动堰门(2)。
5.根据权利要求4所述的一种污水处理进水预警装置，其特征在于：所述的预警区域(1)中设置有搅拌器(14)，预警区域(1)的上方设置有溢流管(16)，溢流管(16)入口的位置高度高于电动堰门(2)处于低点时的高度并低于电动堰门(2)处于高点时的高度。
6.根据权利要求1所述的一种污水处理进水预警装置，其特征在于：所述的污泥发生区域(3)底部设置有微孔曝气器(31)，在污泥发生区域(3)中填充有弹性填料(32)，污泥发生区域(3)的底部通过污泥分布器(43)与沉淀区域(4)相连通。
7.根据权利要求1所述的一种污水处理进水预警装置，其特征在于：所述的沉淀区域(4)的上部设置有出水管道(42)，出水管道(42)的高度低于污泥发生区域(3)中液位的高度，在污泥回流管(41)上安装有污泥回流泵(411)。
8.根据权利要求1所述的一种污水处理进水预警装置，其特征在于：所述的储备水区域(5)通过补水计量泵(511)与污泥发生区域(3)相连通，补水计量泵(511)保持常开。
9.根据权利要求1所述的一种污水处理进水预警装置，其特征在于：所述的污泥发生区域(3)的末端设置有污泥浓度检测仪(33)，在污泥发生区域(3)上设置有外回流污泥管(6)，在外回流污泥管(6)上安装有外回流污泥泵(61)。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种污水处理进水预警装置，其特征在于：所述的DO电极(15)、氨氮水质分析仪(8)、流量计A(122)、流量计B(132)以及污泥浓度检测仪(33)分别与PLC控制系统(9)相连接，PLC控制系统(9)分别与电动堰门(2)、留样泵(711)、取样泵(811)、污泥回流泵(411)、补水计量泵(511)、电动阀A(121)、电动阀B(131)以及外回流污泥泵(61)相连接。
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