申请日2014.06.04
公开(公告)日2014.08.20
IPC分类号C02F9/14; C02F3/30
摘要
本发明涉及一种污水就地回用的ICAST处理方法及其自控与监测装置，将ICAST反应池按1：5容积比例分为一个兼氧区和一个好氧区，并使兼氧区与好氧之间通过位于ICAST生化反应池底部的通道连通，在好氧区出口底部与兼氧区之间设置一条污泥回流管道;将污水经调节池进入ICAST反应池进行生化处理，在兼氧区进行微量曝气，处理后出水经过滤消毒池后中水回用。在运行过程中，可通过电磁流量计、空压机、水位继电器、电磁阀、控制器等与计算机联接，依据进水水质、水量和ICAST反应池内DO值，自动设定各工艺阶段的运行参数，保证出水水质指标符合中水回用标准(CJ/T95-2000)，实现污水回用处理运行和水质监测的自动化。
摘要附图
权利要求书
1.一种污水就地回用的ICAST处理方法，其特征在于：首先，将ICAST生化反应池按1：5容积比例分为一个兼氧区和一个好氧区，并使兼氧区与好氧之间通过位于ICAST生化反应池底部的通道连通，同时在好氧区出口底部与兼氧区之间设置一条污泥回流管道;然后，将污水经预处理调节池进入ICAST生化反应池进行生化处理，在兼氧区进行微量曝气，溶解氧保持在1.0mg/L以下，在好氧区进行正常曝气，溶解氧保持在2.0～5.0mg/L范围，处理后出水经过滤消毒池后中水回用;在保证出水达到中水回用标准前提下，在同一ICAST生化反应池内，运行方式为间歇式或连续式运行。
2.根据权利要求1所述的污水就地回用的ICAST处理方法，其特征在于，所述的ICAST反应池运行方式采用间歇式运行时：间歇进水、间歇出水，调节池内污水由水泵送入ICAST生化反应池，通过进水电磁流量计控制流量，流入ICAST生化反应池，通过空压机对兼氧区进行微量曝气和好氧区进行正常曝气，使兼氧区起到生物选择的作用同时，抑制丝状菌生长，控制污泥膨胀，以及缓冲原水水质波动对好氧区活性污泥的冲击，减轻好氧区内的有机物负荷;好氧区则进一步去除污水中残留的有机物，使污水中的污染物得到完全降解，然后停止曝气并沉淀出水至中间池。
3.根据权利要求1所述的污水就地回用的ICAST处理方法，其特征在于，所述的ICAST反应池运行方式采用连续式运行时：连续进水、连续出水，调节池内污水由水泵送入ICAST生化反应池，通过进水电磁流量计控制流量，流入ICAST生化反应池，通过空压机对兼氧区进行微量曝气和好氧区进行正常曝气，使兼氧区起到生物选择的作用同时，抑制丝状菌生长，控制污泥膨胀，并缓冲原水水质波动对好氧区活性污泥的冲击，减轻好氧区内的有机物负荷;好氧区进一步去除污水中残留的有机物，同时设置的污泥回流管道将好氧区中硝化细菌转化生成的硝基氮(NO3-N)和亚硝基氮(NO2-N)送回至兼氧区，而兼氧区中反硝化细菌利用原水中的碳源和碱度将硝基氮和亚硝基氮还原为氮气(N2)，污水在ICAST生化反应池内生化反应一段时间后溢流入二沉池，沉淀上清液溢流至中间池。
4.一种用于权利要求1所述的污水就地回用的ICAST处理方法的自控与监测装置，包括调节池(1)、ICAST生化反应池(2)、中间池(3)、二沉池(4)、微滤池(5)、消毒池(6)、进水泵(7)、电磁流量计(8)、空压机(9)、减压阀(10)、进气电磁阀(11)、转子流量计(12)、微孔曝气管(13)、排水电磁阀(14)、污泥回流泵(15)、手动阀门(16)、过滤泵(17)、加药泵(18)、水位继电器(19)、PLC控制器(20)、计算机(21)、CODcr在线监测仪(22)、NH3-N在线监测仪(23)、浊度在线监测仪(24)、DO在线监测仪(25)、pH在线监测仪(26)、打印机(27)，其特征在于，所述调节池(1)通过进水泵(7)、管道、电磁流量计(8)与ICAST池(2)的兼氧区相连，ICAST生化反应池(2)内的好氧区出口底部通过管道和污泥回流泵(15)与兼氧区连接;ICAST生化反应池(2)内的兼氧区和好氧区底部分别装有微孔曝气管(13)，微孔曝气管(13)依次通过进气电磁阀(11)、转子流量计(12) 、减压阀(10)连接空压机(9);间歇式运行时，ICAS生化反应池(2)的好氧区出口通过管道、排水电磁阀(14)与中间池(3)连接;连续式运行时，ICAST生化反应池(2)的好氧区出口通过阀门(16)与二沉池(4)相连，二沉池(4)通过管道与中间池(3)连接;中间池(3)通过滤泵(17)、转子流量计(12)、管道与微滤池(5)连接;微滤池(5)后面连接有加药泵(18)和消毒池(6);ICAST生化反应池(2)内的好氧区上部分别装有水位继电器(19)、DO在线监测仪(25)、pH在线监测仪(26);消毒池(6)上装有CODcr在线监测仪(22)、NH3-N在线监测仪(23)、浊度在线监测仪(24);调节池(1)上装有水位继电器(19)、CODcr在线监测仪(22)、NH3-N在线监测仪(23);中间池(3)上装有水位继电器(19);所述水位继电器(19)、进气电磁阀(11)、排水电磁阀(14)分别连接PLC控制器(20)的控制输出端，PLC控制器(20)信号输入端、电磁流量计(8)、CODcr在线监测仪(22)、NH3-N在线监测仪(23)、浊度在线监测仪(24)，DO在线监测仪(25)、pH在线监测仪(26)分别与计算机(21)连接，计算机(21)数据输出端连接打印机(27)。
说明书
污水就地回用的ICAST处理方法及其自控与监测装置
技术领域
本发明涉及一种小区污水就地回用的ICAST处理方法及自控与监测装置。
背景技术
水污染及其水资源危机是制约我国当前城市小区建设可持续发展的重要因素，因此需建立一个比较完善的经济高效污水回用处理系统，真正实现污水就地资源化和无害化。国外经济发达城市从20 世纪80年代就开始着手建立和推广“小区生活污水处理至中水并循环回用系统”，即中水回用于浇灌绿化、水系景观、清洁道路、清洗汽车及冲洗厕所等，走可持续发展之路。污水回用处理技术，国内外研究主要集中在活性污泥法、生物膜法及化学强化一级处理等。序批式活性污泥法(SBR)也称间歇式活性污泥法，是近几十年来活性污泥法中比较引人注目的一种废(污)水处理工艺。自20世纪80年代起，国外将此工艺逐步用于工业废水、城市污水和生活污水处理。近年来，国内就此工艺的研究和应用也日益增多。传统的SBR技术具有工艺简单、处理装置集约化程度高、初期投资少、运行过程中处理能力强、脱磷除氮效果好、耐冲击负荷又可防止污泥膨胀、运行方式灵活可自动控制和监测水质、运行费用低等优点。但是由于其在实际工程应用中具有一定的局限性，为适应实际工程的需要，逐渐衍生了各种新的形式。比较有代表性的有1)ICEAS(Intermittent Cycle Extend Aeration System/间歇循环延时曝气系统)是20世纪80年代初在澳大利亚兴起，是变形的SBR工艺。与SBR法相比，最大的特点就是在反应器的进水端增加了一个预反应区，运行方式为连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水)，间歇排水，没有明显的反应阶段和闲置阶段，该系统在处理市政污水和工业废水方面比经典的SBR系统费用更省，管理更方便。2)CAST/CASS/CASP( Cyclic Activated Sludge Technology/ Cyclic
Activated Sludge System/ Cyclic Activated Sludge Process)即称为循环活性污泥技术/循环活性污泥系统/循环活性污泥工艺，CAST方法在70年代开始得到研究和应用，与ICEAS相比，预反应区容积较小，并成为设计更加优化合理的生物选择器，该工艺将主反应区部分污泥回流到该选择器中，在运行方式上其沉淀阶段不进水，使排水的稳定性得到保障。通常CAST一般分为三个反应区：一区为生物选择器，二区为缺氧区，三区为好氧区，各区容积比一般为1：5：30。SBR技术由于其独特的特点，特别适用于小区生活污水回用处理，已被许多国外经济发达城市广泛运用。我国近三年来也对之进行了一些研究与示范，但鉴于其运行调控参数选择、自动控制和监测、维护管理等各个系统之间的最优化集成方面问题，造成一次投入过高和管理不便，致使无法正常运行。因此,需要一种小区污水回用的ICAST处理方法及自控与监测装置。ICAST是Intermittent or Cyclic Activated Sludge Technology的第一个字母缩写组成，即间歇/循环活性污泥技术。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有SBR及其衍生各种技术处理时存在的问题以及运行调控参数选择、自动控制和监测、维护管理等各系统间集成方面的最优化问题，提供一种污水就地回用的ICAST处理方法及其自控与监测装置。
本发明的技术方案是：一种污水就地回用的ICAST处理方法，首先，将ICAST生化反应池按1：5容积比例分为一个兼氧区和一个好氧区，并使兼氧区与好氧之间通过位于ICAST生化反应池底部的通道连通，同时在好氧区出口底部与兼氧区之间设置一条污泥回流管道;然后，将污水经预处理调节池进入ICAST反应池进行生化处理，在兼氧区进行微量曝气，溶解氧保持在1.0mg/L以下，在好氧区进行正常曝气，溶解氧保持在2.0～5.0mg/L范围，处理后出水经过滤消毒池后中水回用;在保证出水达到中水回用标准前提下，在同一ICAST生化反应池内，运行方式为间歇式或连续式运行。
ICAST生化反应池运行方式采用间歇式运行时：间歇进水、间歇出水，调节池内污水由水泵送入ICAST生化反应池，通过进水电磁流量计控制流量，流入ICAST生化反应池，通过空压机对兼氧区进行微量曝气和好氧区进行正常曝气，使兼氧区起到生物选择的作用同时，抑制丝状菌生长，控制污泥膨胀，以及缓冲原水水质波动对好氧区活性污泥的冲击，减轻好氧区内的有机物负荷;好氧区则进一步去除污水中残留的有机物，使污水中的污染物得到完全降解，然后停止曝气并沉淀出水至中间池。
ICAST生化反应池运行方式采用连续式运行时：连续进水、连续出水，调节池内污水由水泵送入ICAST生化反应池，通过进水电磁流量计控制流量，流入ICAST生化反应池，通过空压机对兼氧区进行微量曝气和好氧区进行正常曝气，使兼氧区起到生物选择的作用同时，抑制丝状菌生长，控制污泥膨胀，并缓冲原水水质波动对好氧区活性污泥的冲击，减轻好氧区内的有机物负荷;好氧区进一步去除污水中残留的有机物，同时设置的污泥回流管道将好氧区中硝化细菌转化生成的硝基氮(NO3-N)和亚硝基氮(NO2-N)送回至兼氧区，而兼氧区中反硝化细菌利用原水中的碳源和碱度将硝基氮和亚硝基氮还原为氮气(N2)，污水在ICAST生化反应池内生化反应一段时间后溢流入二沉池，沉淀上清液溢流至中间池。
一种用于污水就地回用的ICAST处理方法的自控与监测装置，包括调节池、ICAST生化反应池、中间池、二沉池、微滤池、消毒池、进水泵、电磁流量计、空压机、减压阀、进气电磁阀、转子流量计、微孔曝气管、排水电磁阀、污泥回流泵、手动阀门、过滤泵、加药泵、水位继电器、PLC控制器、计算机、CODcr在线监测仪、NH3-N在线监测仪、浊度在线监测仪、DO在线监测仪、pH在线监测仪、打印机，调节池通过进水泵、管道、电磁流量计与ICAST池的兼氧区相连，ICAST生化反应池内的好氧区出口底部通过管道和污泥回流泵与兼氧区连接;ICAST生化反应池内的兼氧区和好氧区底部分别装有微孔曝气管，微孔曝气管依次通过进气电磁阀、转子流量计、减压阀连接空压机;间歇式运行时，ICAS生化反应池的好氧区出口通过管道、排水电磁阀与中间池连接;连续式运行时，ICAST生化反应池的好氧区出口通过阀门与二沉池相连，二沉池通过管道与中间池连接;中间池通过滤泵、转子流量计、管道与微滤池连接;微滤池后面连接有加药泵和消毒池;ICAST生化反应池内的好氧区上部分别装有水位继电器(、DO在线监测仪、pH在线监测仪;消毒池上装有CODcr在线监测仪、NH3-N在线监测仪、浊度在线监测仪;调节池上装有水位继电器、CODcr在线监测仪、NH3-N在线监测仪;中间池上装有水位继电器;水位继电器、进气电磁阀、排水电磁阀分别连接PLC控制器的控制输出端，PLC控制器信号输入端、电磁流量计、CODcr在线监测仪、NH3-N在线监测仪、浊度在线监测仪，DO在线监测仪、pH在线监测仪分别与计算机连接，计算机数据输出端连接打印机。
本发明的有益效果是：
1、将ICAST生化反应池按1：5容积比例分为一个较小的兼氧区和一个较大的好氧区，并在底部设置一个小通道连接兼氧区与好氧区，同时在好氧区出口底部与兼氧区之间设置一条污泥回流管道，可有效的缓冲进水水质波动对好氧区活性污泥的冲击，并起到生物选择的作用，抑制丝状菌生长，控制污泥膨胀;运行过程中，兼氧区可减轻好氧区部分的有机物负荷，使残留有机物更有效的去除;同时采用灵活的运行方式，可根据实际的需要自由选择间歇式或连续式的运行方式。其中间歇式运行时，装置一体化程度高，可以节省基建费用;连续式运行时增设的污泥回流系统，可保证在相对较短的停留时间内取得理想的处理效果，无需外加碳源也可使回流混合液NH3-N在兼氧区内利用原水中的碳源反硝化，提高脱氮效果，处理量较大。
2、将ICAST用于小区生活污水回用处理的自动控制及监测装置，可依据进水水质、水量和ICAST生化反应池内DO值，自动设定各工艺阶段的运行参数，使出水水质达到中水回用标准(CJ/T 95-2000)，可回用于中水回用系统，如水体景观、浇灌绿化、冲洗汽车及清洁道路等，且实现小区污水就地回用处理的自动化。
3、整个回用处理装置系统集约化程度高、运行安全可靠、维护方便，具有强大的故障报警及故障处理功能，操作除含现场操作功能外，还具有数据采集、处理、报表及打印功能。自控系统实用且经济，设计和编程均考虑主要设备的自动运行，与常规智能直接数字控制仪表相比，投资少，寿命长，易维护且故障率低，可节约一次投资。