CN212640089U - 可调式碳源投加系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及污水处理领域，本实用新型提供的可调式碳源投加系统，包括加药装置、进水装置、控制装置和缺氧区；其中，进水装置用于向缺氧区中注入进水；加药装置用于向缺氧区中投加碳源；进水装置包括进水变频泵；加药装置包括加药变频泵；控制装置分别与进水变频泵和加药变频泵电性连接；进水变频泵与加药变频泵通信连接。本实用新型可以实现加药变频泵与进水变频泵的变频联动，确保碳源投加量与进水总量的实时适配，有效避免了碳源的浪费，提高了碳源的有效利用率，节约了碳源投加系统的运行成本。

Description

可调式碳源投加系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，特别是涉及一种可调式碳源投加系统。

背景技术

对污水进行生物脱氮的基本原理是在好氧条件下通过硝化反应先将氨氮氧化为硝酸盐，再通过缺氧条件下(溶解氧不存在或浓度很低)的反硝化反应将硝酸盐异化还原成气态氮从水中除去。因此所有的生物脱氮工艺都包含缺氧区和好氧区。

反硝化菌是属于异养型兼性厌氧菌的细菌。在厌氧菌(缺氧)条件下，以硝酸氮(NO₃ ^--N)为电子受体，以有机物(有机碳)为电子供体。在反硝化过程中，硝酸氮通过反硝化菌的代谢活动，可能有两种转化途径，一种途径是同化反硝化(合成)，最终形成有机氮化合物，成为菌体的组成部分，另一种途径是异化反硝化(分解)，最终产物是气态氮。反硝化细菌是在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮的，在不投加外来碳源条件下，污水中必须有足够的有机物(碳源)，才能保证反硝化反应的顺利进行，一般认为，生化需氧量与总氮的比值(BOD₅/TN)＞3～5，即可认为污水碳源可供反硝化菌利用。

但我国的大多数城镇污水处理厂均存在进水碳源不足的问题，为保证反硝化反应的正常进行，满足日益严格的出水指标要求，大部分污水厂采用投加碳源的方式提高反硝化效果，碳源投加的方式通常为人工理论计算恒量投加。然而由于污水处理厂进水水量波动较大，采用恒量投加的方式不能根据微生物生长的实际需求投加碳源，并且监测设备大多在缺氧区的后端，使得数据反馈滞后，导致理论计算出的碳源投加量超出实际需求量，一方面造成了碳源的浪费，增加了运行成本，另一方面过量的碳源增加了出水COD超标的风险，需要在好氧区对其进行去除，增加了好氧区的曝气能耗。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可调式碳源投加系统，能够根据实际进水量对碳源投加量进行适应性地调节，从而节约碳源的投加量，降低污水处理的运行成本。本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型提供一种可调式碳源投加系统，包括加药装置、进水装置、控制装置和缺氧区；其中，所述进水装置用于向所述缺氧区中注入进水；所述加药装置用于向所述缺氧区中投加碳源；所述进水装置包括进水变频泵；所述加药装置包括加药变频泵；所述控制装置分别与所述进水变频泵和所述加药变频泵电性连接；所述进水变频泵与所述加药变频泵通信连接。

进一步地，所述加药装置还包括储药罐、加药管路、加药电磁阀、出药电磁阀和电磁流量计；所述加药管路将所述储药罐、所述加药电磁阀、所述出药电磁阀、所述加药变频泵、所述电磁流量计和所述缺氧区依次连通。

进一步地，所述加药管路还包括两条加药支路；所述加药变频泵为两个；每条所述加药支路上设置有一个所述加药变频泵；两条所述加药支路并联设置于，所述加药电磁阀和所述出药电磁阀之间的所述加药管路上。

进一步地，所述进水装置还包括进水电磁阀和进水管路；所述控制装置分别与所述进水电磁阀和所述加药电磁阀电性连接；所述进水电磁阀与所述加药电磁阀通信连接；所述进水电磁阀与所述进水变频泵均设置于所述进水管路上；所述进水电磁阀设置于所述进水变频泵与所述缺氧区之间。

进一步地，所述可调式碳源投加系统还包括若干溶解氧测量仪；所述缺氧区沿污水流动方向依次设置有若干分区；每一所述分区对应一个所述溶解氧测量仪；所述溶解氧测量仪用于测量对应所述分区的污水的溶解氧含量。

进一步地，所述加药装置还包括若干投加器；所述投加器上设置有第一流量计和第一阀门；全部所述投加器并联设置；所述投加器与所述加药管路连通；每一所述分区对应一个所述投加器；所述投加器的输出口位于对应所述分区内；所述控制装置分别与所述溶解氧测量仪和所述投加器电性连接；对应于同一所述分区内的所述溶解氧测量仪和所述投加器通信连接。

进一步地，所述可调式碳源投加系统还包括第一硝酸盐测量仪；所述第一硝酸盐测量仪用于测量所述缺氧区的污水的硝酸盐含量。

进一步地，所述控制装置分别与所述第一硝酸盐测量仪和所述出药电磁阀电性连接；所述第一硝酸盐测量仪和所述出药电磁阀通信连接。

进一步地，所述可调式碳源投加系统还包括好氧区、第二硝酸盐测量仪和回流管；所述第二硝酸盐测量仪用于测量所述好氧区的污水的硝酸盐含量；所述好氧区的输入口与所述缺氧区的输出口连通；所述回流管的入口与所述好氧区连通，所述回流管的出口与所述缺氧区连通；所述回流管上设置有回流泵、第二流量计和第二阀门；所述控制装置分别与所述第一硝酸盐测量仪、所述第二硝酸盐测量仪和所述回流泵电性连接。

进一步地，所述储药罐内还设置有搅拌器。

本实用新型具有的优点或者有益效果：

本实用新型提供的可调式碳源投加系统，可以实现加药变频泵与进水变频泵的变频联动，根据实时监测数据，精确反馈到加药装置，自动调整碳源投加量，确保碳源投加量与进水总量的实时适配。有效避免了碳源的浪费，提高了碳源的有效利用率，节约了碳源投加系统的运行成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1是本实用新型实施例1提供的可调式碳源投加系统的结构示意简图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要注意的是，本实用新型所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中如使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行说明，显然所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对附图中提供的本实用新型实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域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，都属于本实用新型的保护范围。

实施例1

传统的采用恒量投加碳源的方式，不能根据微生物生长的实际需求投加碳源，并且监测设备大多在缺氧区的后端，使得数据反馈滞后，导致理论计算出的碳源投加量超出实际需求量，一方面造成了碳源的浪费，增加了运行成本，另一方面过量的碳源增加了出水COD超标的风险，需要在好氧区对其进行去除，增加了好氧区的曝气能耗。针对采用恒量投加碳源的方式存在的碳源浪费问题，实施例1提供一种可调式碳源投加系统01，如图1所示，包括加药装置1、进水装置2、控制装置3和缺氧区001；其中，进水装置2用于向缺氧区001中注入进水；加药装置2用于向缺氧区001中投加碳源；进水装置2包括进水变频泵20；加药装置1包括加药变频泵10；控制装置3分别与进水变频泵20和加药变频泵10电性连接；进水变频泵20与加药变频泵10通信连接。进水变频泵20和加药变频泵10分别用于调节进入缺氧区001的进水总量和碳源投加总量。通过上述装置可以实现加药变频泵10与进水变频泵20的变频联动，确保碳源投加量与进水总量的实时适配。其中，加药变频泵10的参数设置是根据进水变频泵20的参数来进行自动调节的。具体地，控制装置3首先获取进水变频泵20实时反馈的参数，通过计算分析得到优化的加药变频泵10的设定值；控制装置3获取加药变频泵10实时反馈的参数，控制装置3自动调节加药变频泵10的参数，直至加药变频泵10实时反馈的参数与优化的加药变频泵10的设定值的差值在阈值范围内。实施例1提供的可调式碳源投加系统01，实现了加药变频泵10与进水变频泵20的变频联动，根据实时监测数据调整碳源的投加总量，确保了碳源投加量与进水总量的实时适配，有效避免了碳源的浪费，提高了碳源的有效利用率，节约了碳源投加系统的运行成本。

为了便于实现碳源投加的自动化控制，进一步地，如图1所示，加药装置1还包括储药罐11、加药管路12、加药电磁阀13、出药电磁阀14和电磁流量计15；加药管路12将储药罐11、加药电磁阀13、出药电磁阀14、加药变频泵10、电磁流量计15和缺氧区001依次连通。加药电磁阀13和出药电磁阀14均采用电磁阀，其可以配合电路来实现预期的控制，而且控制的精度和灵活性都能够保证。加药电磁阀13和出药电磁阀14便于通过电路实现碳源投加量的自动化控制，并且成本低廉、阀门控制精度高、可靠性良好。采用电磁流量计15可以实时监测投加碳源的实时流量，电磁流量计15测量不受碳源种类、密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响；测量管内无阻碍流动部件，因此没有附加的压力损失；功耗低、零点稳定；传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系，因此测量精度高；相较其他种类的流量计，电磁流量计15的使用寿命更长。

为了在不影响可调式碳源投加系统的正常运行的情况下，能够便捷地对加药变频泵进行维护保养，进一步地，如图1所示，加药管路12还包括两条加药支路120；加药变频泵10为两个；每条加药支路120上设置有一个加药变频泵10；两条加药支路120并联设置于，加药电磁阀13和出药电磁阀14之间的加药管路12上。优选地，每条加药支路120上还设置有止回阀，止回阀用于限制碳源在加药支管120中由储药罐11向缺氧区001单向流动；在每条加药支路120上，加药变频泵10的前后均设置有阀门。当需要对加药变频泵10进行维护保养时，只需关闭该加药变频泵10所在的加药支路120，同时开启另一加药支路120即可。采用这种“一备一用”的结构，可以在不影响可调式碳源投加系统01的正常运行的情况下，能够便捷地对加药变频泵120进行维护保养，提高了可调式碳源投加系统01的可靠性和可操作性，为出水水质指标稳定达标创造了有利条件。

为了便于实现进水的自动化控制，进一步地，如图1所示，进水装置2还包括进水电磁阀21和进水管路23；控制装置3分别与进水电磁阀21和加药电磁阀13电性连接；进水电磁阀21与加药电磁阀13通信连接；进水电磁阀21与进水变频泵20均设置于进水管路23上；进水电磁阀21设置于进水变频泵20与缺氧区001之间。进水电磁阀21采用电磁阀，其可以配合电路来实现预期的控制，而且控制的精度和灵活性都能够保证。采用进水电磁阀21便于通过电路实现进水量的自动化控制，并且成本低廉、阀门控制精度高、可靠性良好。

缺氧区通常需要严格限制溶解氧含量，然而实际上缺氧区的溶解氧含量可能会随着进水或者投加的碳源的进入而造成溶解氧含量的升高，可能存在碳源被无效的充氧白白耗费的过程。进一步地，如图1所示，可调式碳源投加系统01还包括若干溶解氧测量仪4；缺氧区001沿污水流动方向依次设置有若干分区；每一分区对应一个溶解氧测量仪4；溶解氧测量仪4用于测量对应分区的污水的溶解氧含量。通过在缺氧区001的不同分区中分别设置溶解氧测量仪4，可以实时获取缺氧区001的不同分区的溶解氧含量实时数据，从而有针对性的选择溶解氧含量处于较低水平的分区作为主要的碳源投加点，避免碳源被无效的充氧白白耗费，从而进一步提高碳源的有效利用率，节省可调式碳源投加系统01的运行成本。

为了进一步提高碳源的有效利用率，进一步地，如图1所示，加药装置1还包括若干投加器16；投加器16上设置有第一流量计160和第一阀门161；全部投加器16并联设置；投加器16与加药管路12连通；每一分区对应一个投加器16；投加器16的输出口位于对应分区内；控制装置3分别与溶解氧测量仪4和投加器16电性连接；对应于同一分区内的溶解氧测量仪4和投加器16通信连接。采用多点位的投加器16投加碳源，并根据对应分区的实测溶解氧含量对碳源的投加量进行闭环调节，可以根据投加点的溶解氧的控制情况，优化投加碳源，避免了碳源被无效充氧消耗，进一步提高了碳源的有效利用率，节省可调式碳源投加系统01的运行成本。

硝酸盐含量是影响反硝化反应的关键因素之一，为了实时监测缺氧区的污水的硝酸盐含量，进一步地，如图1所示，可调式碳源投加系统01还包括第一硝酸盐测量仪5；第一硝酸盐测量仪5用于测量缺氧区001的污水的硝酸盐含量。硝酸盐是反硝化反应的反应物之一，其浓度过低时，反硝化菌的生长受到抑制，脱氮效率随之受到限制。通过在缺氧区001中设置第一硝酸盐测量仪5，可以实时监测缺氧区001的污水的硝酸盐含量，有利于对缺氧区001的脱氮情况进行溯源分析。

为了进一步提高碳源的有效利用率，进一步地，如图1所示，控制装置3分别与第一硝酸盐测量仪5和出药电磁阀14电性连接；第一硝酸盐测量仪5和出药电磁阀14通信连接。通过实时监测缺氧区001的硝酸盐浓度，在线检测精度更高，可根据实时监测的缺氧区001的硝酸盐浓度精确反馈到加药装置1中，避免了数据反馈滞后的问题。通过控制装置3实时调节出药电磁阀14的碳源投加总量，从而进一步提高碳源的有效利用率，节省可调式碳源投加系统01的运行成本。

为了充分利用好氧区的硝酸盐，同时提高好氧区的出水水质，进一步地，如图1所示，可调式碳源投加系统01还包括好氧区002、第二硝酸盐测量仪6和回流管7；第二硝酸盐测量仪6用于测量好氧区002的污水的硝酸盐含量；好氧区002的输入口与缺氧区001的输出口连通；回流管7的入口与好氧区002连通，回流管7的出口与缺氧区001连通；回流管7上设置有回流泵70、第二流量计71和第二阀门72；控制装置3分别与第一硝酸盐测量仪5、第二硝酸盐测量仪6和回流泵70电性连接。通过回流管7、回流泵70、第二流量计71和第二阀门72，可以使好氧区002的具有较高浓度的硝酸盐的硝化液回流到缺氧区001，从而提高缺氧区001中的硝酸盐含量，促进缺氧区001中的反硝化反应的进行。通过优化硝化液回流的回流比，可以降低好氧区的出水中的硝酸盐浓度，提升脱氮效率。

为了确保投加碳源浓度的均匀性，进一步地，如图1所示，储药罐11内还设置有搅拌器110。常用的碳源是乙酸钠、葡萄糖等物质，为了便于添加，通常将固体碳源与水混合，配制为一定浓度的水溶液。通过在储药罐11内将固体碳源与水混合，利用搅拌器110混合均匀后，再经加药管路12输送至缺氧区001，可以确保投加碳源浓度的均匀性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种可调式碳源投加系统，其特征在于，包括加药装置、进水装置、控制装置和缺氧区；

其中，所述进水装置用于向所述缺氧区中注入进水；所述加药装置用于向所述缺氧区中投加碳源；

所述进水装置包括进水变频泵；

所述加药装置包括加药变频泵；

所述控制装置分别与所述进水变频泵和所述加药变频泵电性连接；所述进水变频泵与所述加药变频泵通信连接。

2.根据权利要求1所述的可调式碳源投加系统，其特征在于，所述加药装置还包括储药罐、加药管路、加药电磁阀、出药电磁阀和电磁流量计；

所述加药管路将所述储药罐、所述加药电磁阀、所述出药电磁阀、所述加药变频泵、所述电磁流量计和所述缺氧区依次连通。

3.根据权利要求2所述的可调式碳源投加系统，其特征在于，所述加药管路还包括两条加药支路；所述加药变频泵为两个；

每条所述加药支路上设置有一个所述加药变频泵；两条所述加药支路并联设置于，所述加药电磁阀和所述出药电磁阀之间的所述加药管路上。

4.根据权利要求2所述的可调式碳源投加系统，其特征在于，所述进水装置还包括进水电磁阀和进水管路；

所述控制装置分别与所述进水电磁阀和所述加药电磁阀电性连接；所述进水电磁阀与所述加药电磁阀通信连接；

所述进水电磁阀与所述进水变频泵均设置于所述进水管路上；所述进水电磁阀设置于所述进水变频泵与所述缺氧区之间。

5.根据权利要求2所述的可调式碳源投加系统，其特征在于，还包括若干溶解氧测量仪；所述缺氧区沿污水流动方向依次设置有若干分区；

每一所述分区对应一个所述溶解氧测量仪；所述溶解氧测量仪用于测量对应所述分区的污水的溶解氧含量。

6.根据权利要求5所述的可调式碳源投加系统，其特征在于，所述加药装置还包括若干投加器；所述投加器上设置有第一流量计和第一阀门；全部所述投加器并联设置；所述投加器与所述加药管路连通；

每一所述分区对应一个所述投加器；所述投加器的输出口位于对应所述分区内；

所述控制装置分别与所述溶解氧测量仪和所述投加器电性连接；对应于同一所述分区内的所述溶解氧测量仪和所述投加器通信连接。

7.根据权利要求2所述的可调式碳源投加系统，其特征在于，还包括第一硝酸盐测量仪；

所述第一硝酸盐测量仪用于测量所述缺氧区的污水的硝酸盐含量。

8.根据权利要求7所述的可调式碳源投加系统，其特征在于，所述控制装置分别与所述第一硝酸盐测量仪和所述出药电磁阀电性连接；所述第一硝酸盐测量仪和所述出药电磁阀通信连接。

9.根据权利要求7所述的可调式碳源投加系统，其特征在于，还包括好氧区、第二硝酸盐测量仪和回流管；

所述第二硝酸盐测量仪用于测量所述好氧区的污水的硝酸盐含量；

所述好氧区的输入口与所述缺氧区的输出口连通；

所述回流管的入口与所述好氧区连通，所述回流管的出口与所述缺氧区连通；所述回流管上设置有回流泵、第二流量计和第二阀门；

所述控制装置分别与所述第一硝酸盐测量仪、所述第二硝酸盐测量仪和所述回流泵电性连接。

10.根据权利要求2所述的可调式碳源投加系统，其特征在于，所述储药罐内还设置有搅拌器。

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