CN215049538U

CN215049538U - 一种基于物联网远程控制的多碳源投加水处理系统

Info

Publication number: CN215049538U
Application number: CN202121353510.9U
Authority: CN
Inventors: 高阳; 石娜; 周贺; 翟进伟; 张振
Original assignee: Beijing Yizhuang Environmental Technology Group Co ltd
Current assignee: Beijing Yizhuang Environmental Technology Group Co ltd
Priority date: 2021-06-17
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2021-12-07
Anticipated expiration: 2031-06-17

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网远程控制的多碳源投加水处理系统，包括根据水处理工序依次连通调节池、缺氧池、好氧池、MBR池和清水池，调节池与缺氧池之间分别接通安装第一COD在线分析仪、第一总氮在线监测仪和硝态氮在线监测仪；缺氧池内安装潜水搅拌器、溶解氧在线监测仪，缺氧池前端连接碳源投加装置；清水池出水端安装第二COD在线分析仪和第二总氮在线监测仪，PLC控制器通过通讯网络与系统服务器连接。本实用新型可将多个污水站的碳源投加控制集中在一个自动控制平台上，而且可以适时切换补充高C/N废水和标准碳源，并精准投加。

Description

一种基于物联网远程控制的多碳源投加水处理系统

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，具体涉及一种基于物联网远程控制的多碳源投加水处理系统。

背景技术

近年来，随着我国城镇化进程的加快推进，城镇人口日益增多，随之即来是，城镇污水处理问题，尤其是在偏远地区和污水处理收集设施建设滞后的地区，污水就地收集处理并达标排放等问题亟待解决。

一体化污水处理设备具有占地面积小、处理效果好、投资低等优点，是很多地区污水就地处理的不二之选。其中，AO+MBR工艺是一体化污水处理装置的常用工艺。AO法即缺氧好氧生化处理法，其系统简单，占地面积小，运行费用低，缺氧池在前，好氧池在后，通过缺氧条件下的反硝化作用去除了一部分COD(化学需氧量)，减轻了好氧池的处理负荷。MBR即膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor)，是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，其分离效果好于传统沉淀池，出水水质稳定且剩余污泥产量低。

随着污水处理要求的不断提高，北京地区污水处理设施出水直排通常要求达到《水污染物综合排放标准(北京市地方标准)》(DB11/307-2013)中B排放限值，对总氮要求更加严格。但对于污水处理站来说，由于生活污水中碳源含量较低，C/N(碳氮比)不足，导致A段反硝化过程不彻底，极易导致出水总氮超标；另一方面，由于回流硝化液中含有一定的DO(溶解氧)，导致A段难以保持理想的缺氧状态，也会影响反硝化效果。因此，外源碳源投加和缺氧池溶解氧控制是确保污水处理站出水水质，尤其是总氮指标稳定达标的关键。

在碳源种类选择方面，通常选择甲醇、乙酸钠、葡萄糖、淀粉等，其中甲醇易燃、易爆、有剧毒，长期作为碳源，不仅危害工作人员身体健康，而且对尾水排放会造成一定影响；乙酸钠为结晶体，其极易吸水，容易受潮结块，同时产生的酸味很大，影响操作环境；葡萄糖作为碳源，反硝化速率相对乙酸钠和甲醇较慢；淀粉不能直接利用，水解时间长。此外，以上所有外加碳源都需要购买，不同程度地增加了污水处理成本。在碳源投加方式方面，通常由运行人员通过进、出水质情况及运行经验设定固定值投加碳源，投加量过少，脱氮效果受限；投加量过多，不仅造成资源浪费，增加运营成本，而且增加后续处理单元处理负担，极易导致出水COD超标。在缺氧池溶解氧控制方面，通常通过调整硝化液回流比来解决问题，但是在反硝化效果和溶解氧控制难以二者兼顾。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种将多个污水站的碳源投加控制集中在一个自动控制平台上，而且可以适时切换补充高C/N废水和标准碳源(如乙酸钠、葡萄糖)，并精准投加的基于物联网远程控制的多碳源投加水处理系统。

本实用新型为达到上述目的，具体通过以下技术方案得以实现的：

一种基于物联网远程控制的多碳源投加水处理系统，包括根据水处理工序依次连通调节池、缺氧池、好氧池、MBR池和清水池，调节池与缺氧池之间分别接通安装第一COD在线分析仪、第一总氮在线监测仪和硝态氮在线监测仪；缺氧池内安装潜水搅拌器、溶解氧在线监测仪，缺氧池前端连接碳源投加装置；清水池出水端安装第二COD在线分析仪和第二总氮在线监测仪；

第一COD在线分析仪、第一总氮在线监测仪、硝态氮在线监测仪、潜水搅拌器、溶解氧在线监测仪、碳源投加装置、第二COD在线分析仪和第二总氮在线监测仪分别与污水站内的PLC控制器连接；

PLC控制器通过通讯网络与系统服务器连接。

进一步地，碳源投加装置包括高C/N废水碳源箱、标准碳源箱、第一变频泵和第二变频泵，高C/N废水碳源箱通过第一变频泵接入缺氧池前端，标准碳源泵通过第二变频泵接入缺氧池前端，第一变频泵和第二变频泵分别与PLC控制器连接。

进一步地，调节池之前安装格栅。

进一步地，调节池进水口处接通安装电磁流量计，电磁流量计与PLC控制器连接。

进一步地，好氧池内安装曝气管，曝气管与鼓风机连接。

进一步地，MBR池底部设置排泥泵。

进一步地，清水池上连接次氯酸钠加药装置。

进一步地，MBR池与调节池出水口之间通过回流管连通，第一COD在线分析仪、第一总氮在线监测仪和硝态氮在线监测仪设置在调节池与缺氧池之间的回流管接口下游。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案：

(1)在经济效益方面，通过物联网的远程控制，可以实现足不出户，控制多个污水站的碳源投加系统，大大节省人力成本；通过控制系统的精准控制，确保碳源补充充足且不浪费，在保证出水水质稳定达标的情况下节省碳源投加成本。

(2)在环境效益方面，充分利用高C/N废水的潜在价值，使其作为碳源补充到污水处理系统中，不仅节约了高C/N废水的处理费用和碳源费用，而且实现了以废治废、节能减排的效果，环境效益显著。

此外，该系统的所有功能可集成到一个模块中，将其接入已有控制系统，使其功能更加完备。

附图说明

图1为本实用新型的工艺流程示意图；

图2为碳源投加控制流程图；

图3为缺氧池溶解氧控制流程图。

图中，1-调节池；2-缺氧池；3-好氧池；4-MBR池；5-清水池；6-第一COD在线分析仪；7-第一总氮在线监测仪；8-硝态氮在线监测仪；9-潜水搅拌器；10-溶解氧在线监测仪；11-碳源投加装置；111-高C/N废水碳源箱；112-标准碳源箱；113-第一变频泵；114-第二变频泵；12-第二COD在线分析仪；13-第二总氮在线监测仪；14-PLC控制器；15-格栅；16-电磁流量计；17-曝气管；18-鼓风机；19-排泥泵；20-次氯酸钠加药装置；21-回流管。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图3所示，本实用新型的一种基于物联网远程控制的多碳源投加水处理系统，包括根据水处理工序依次连通调节池1、缺氧池2、好氧池3、MBR池4和清水池5，调节池1的主要作用是调节水质、水量，其出水经提升泵提升至缺氧池。

调节池1与缺氧池2之间分别接通安装第一COD在线分析仪6、第一总氮在线监测仪7和硝态氮在线监测仪8，在调节池1和缺氧池2之间的管道上安装COD在线分析仪、总氮在线监测仪和硝态氮在线监测仪，实时监测缺氧池进水COD、总氮和硝态氮情况，COD、总氮用于C/N计算，硝态氮用于反映缺氧池进水硝酸盐情况。

缺氧池2内安装潜水搅拌器9、溶解氧在线监测仪10，缺氧池前端连接碳源投加装置11，潜水搅拌器9的作用是通过搅拌保证池内的溶解氧，并使污水污池体内的活性污泥充分反应，加快污染物的分解速率；溶解氧在线监测仪10的作用是实时监测池体内的溶解氧浓度，其信号接入PLC控制器14，缺氧池2内溶解氧应低于0.2mg/L，以保证反硝化过程顺利进行。

清水池5出水端安装第二COD在线分析仪12和第二总氮在线监测仪13。在清水池5出水端管道上安装第二COD在线分析仪12、第二总氮在线监测仪13，以实时监测系统出水情况。

优选的，MBR池4与调节池1出水口之间通过回流管21连通，第一COD在线分析仪6、第一总氮在线监测仪7和硝态氮在线监测仪8设置在调节池1与缺氧池2之间的回流管21接口下游。

第一COD在线分析仪6、第一总氮在线监测仪7以及硝态氮在线监测仪8应安装在管路上硝化液/污泥回流的回流管21之后，这是因为硝化液和回流污泥中含有硝态氮和一部分COD，这些全部进入缺氧池2，这部分硝态氮和COD连同水站进水中的总氮和COD才是缺氧池2中的总氮和COD含量。

第一COD在线分析仪6、第一总氮在线监测仪7、硝态氮在线监测仪8、潜水搅拌器9、溶解氧在线监测仪10、碳源投加装置11、第二COD在线分析仪12和第二总氮在线监测仪13分别通过信号与污水站内的PLC控制器14连接。PLC控制器14通过通讯网络与系统服务器连接。所有仪表信号接入PLC控制系统，以便自控控制系统利用数据计算碳源投加量以确保水质达标排放。

如图2所示，优选的，碳源投加装置11包括高C/N废水碳源箱111、标准碳源箱112、第一变频泵113和第二变频泵114，高C/N废水碳源箱111通过第一变频泵113接入缺氧池前端，标准碳源泵112通过第二变频泵114接入缺氧池2前端，第一变频泵113和第二变频泵114分别通过信号与PLC控制器14连接。

在实施例中优选的，调节池1之前安装格栅15，格栅安装在进水渠道上，其主要作用是去除污水中较大的悬浮或漂浮物，以减轻后续水处理工艺的处理负荷，并起到保护水泵、管道、仪表等作用。当拦截的栅渣量大于0.2m³/d时，清渣方式采用机械清渣；栅渣量小于0.2m³/d时，清渣方式采用人工清渣或机械清渣。进水经格栅拦截后进入调节池。

优选的，调节池1进水口处安装电磁流量计16，电磁流量计16与PLC控制器14连接。在进水管道上安装电磁流量计16，实时监测进水流量。

优选的，好氧池3内安装曝气管17，曝气管与鼓风机18连接。缺氧池2出水进入好氧池3，池内安装曝气管17，利用鼓风机18曝气，溶解氧一般控制在2-4mg/L，以保证有机物和氮磷的去除效果。

优选的，MBR池4底部设置排泥泵19。经A/O工艺处理后的废水进入MBR池，进行深度处理，池内安装MBR膜片，并设置硝化液/污泥回流系统，回流液回流至缺氧池前端，同时设置排泥泵，定期排泥。

优选的，清水池5内连接次氯酸钠加药装置20，次氯酸钠加药装置20包括加药箱和计量泵。MBR池4出水进入清水池5，清水池5中通过投加次氯酸钠进行出水消毒，消毒后的出水直接排放或进入后端处理设施。

根据污水站执行的排放标准，在PLC控制系统上设置出水总氮指标限值。出水在线总氮仪将出水总氮数据实时传送至PLC控制器14，当出水总氮超过排放限值时，控制系统根据进水COD、总氮数据计算进水C/N，通常C/N要达到不小于5才能保证良好的脱氮效果，碳源不足部分通过碳源投加来补充。当碳源不足时，控制系统优先选择补充高C/N废水，当高C/N废水不足时，启动标准碳源投加。碳源投加量如下式所示：

式1：X＝(5-C_COD/C_TN)×C_TN/C'_COD×Q

式2：X'＝(5-C_COD/C_TN)×C_TN/C''_COD×Q

上式中，C_COD表示进水COD，C_TN表示进水总氮，C'_COD表示高C/N废水的COD，Q表示进水流量，X表示单位时间高C/N废水投加量，C”_COD表示标准碳源的COD当量，X'表示单位时间标准碳源投加量。

另一方面，如图3所示，在缺氧池2内安装溶解氧在线监测仪，其信号接入PLC控制器14，同时为缺氧池2中的潜水搅拌器9设置一路信号，也接入PLC控制器14。控制程序设置DO(溶解氧)上限为0.2mg/L：当缺氧池2的DO超过0.2mg/L时，PCL通过信号控制潜水搅拌器9，调低搅拌频率，使缺氧池2内DO下降至0.2mg/L以下；当缺氧池2的DO过低时，PCL将调高搅拌频率的信号传输给搅拌器，使DO增加至合适范围，以维持缺氧池2中反硝化菌所需的兼氧环境。

本实用新型中的具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种基于物联网远程控制的多碳源投加水处理系统，其特征在于，包括根据水处理工序依次串接连通的调节池(1)、缺氧池(2)、好氧池(3)、MBR池(4)和清水池(5)，调节池与缺氧池之间分别接通安装第一COD在线分析仪(6)、第一总氮在线监测仪(7)和硝态氮在线监测仪(8)；缺氧池内安装潜水搅拌器(9)、溶解氧在线监测仪(10)，缺氧池前端连接碳源投加装置(11)；清水池出水端安装第二COD在线分析仪(12)和第二总氮在线监测仪(13)；

第一COD在线分析仪、第一总氮在线监测仪、硝态氮在线监测仪、潜水搅拌器、溶解氧在线监测仪、碳源投加装置、第二COD在线分析仪和第二总氮在线监测仪分别与污水站内的PLC控制器(14)连接；

PLC控制器通过通讯网络与系统服务器连接。

2.根据权利要求1所述的基于物联网远程控制的多碳源投加水处理系统，碳源投加装置包括高C/N废水碳源箱(111)、标准碳源箱(112)、第一变频泵(113)和第二变频泵(114)，高C/N废水碳源箱通过第一变频泵接入缺氧池前端，标准碳源泵通过第二变频泵接入缺氧池前端，第一变频泵和第二变频泵分别与PLC控制器连接。

3.根据权利要求1所述的基于物联网远程控制的多碳源投加水处理系统，其特征在于，调节池之前安装格栅(15)。

4.根据权利要求1或3所述的基于物联网远程控制的多碳源投加水处理系统，其特征在于，调节池进水口处接通安装电磁流量计(16)，电磁流量计与PLC控制器连接。

5.根据权利要求1所述的基于物联网远程控制的多碳源投加水处理系统，其特征在于，好氧池内安装曝气管(17)，曝气管与鼓风机(18)连接。

6.根据权利要求1所述的基于物联网远程控制的多碳源投加水处理系统，其特征在于，MBR池底部设置排泥泵(19)。

7.根据权利要求1所述的基于物联网远程控制的多碳源投加水处理系统，其特征在于，清水池中连接次氯酸钠加药装置(20)。

8.根据权利要求1所述的基于物联网远程控制的多碳源投加水处理系统，其特征在于，MBR池与调节池出水口之间通过回流管(21)连通，第一COD在线分析仪、第一总氮在线监测仪和硝态氮在线监测仪设置在调节池与缺氧池之间的回流管接口下游。