申请日2007.01.10
公开(公告)日2007.07.18
IPC分类号C02F9/04; C02F1/52; C02F11/12; C02F1/72; C02F1/66
摘要
本发明公开了一种全自动化的适用于小水量、多种类及反应过程复杂的物化法废水批处理方法及设备。引入的MFA无模型自适应控制技术、批量加药系统可实现pH及加药量的精确控制，确保取得最佳处理效果，并有效节约处理成本;引入PLC批处理控制系统，根据预先设置的处理方案，利用计算机设定具体处理工序，可实现同一系统自动处理多种不同性质的废水，具有极大的灵活性，实现了废水处理的自动化，操作管理方便。
权利要求书
1、一种适用于小水量、多种类及复杂反应过程的自动化废水批处理 方法，包括如下步骤：
(1)将待处理废水按性质分类收集至不同的集水池，通过终端液位 仪表将集水池水位及批处理池状态传送到嵌有批处理过程控制模块、批量 加药反应控制模块、MFA加药反应控制模块的PLC批处理控制器;当集 水池液位至设定高位且批处理池处于闲置状态时，PLC批处理控制器自动 启动相应集水池提升泵，将集水池中的废水泵入批处理池;
(2)PLC批处理控制器预设不同种类废水的处理程序，根据废水所 在集水池中的液位信号确定废水类型，启动相应的处理程序，并由程序控 制整个处理过程，批处理池中的设备及终端仪表将反应参数或设备状态参 数反馈给PLC批处理控制器，PLC批处理控制器将指令传递给相应执行 机构并执行相应的动作;其中线性批量加药反应过程由PLC批处理控制 器中的批量加药反应控制模块控制、非线性反应过程加药由PLC批处理 控制器中的MFA加药反应控制模块控制;
(3)反应完毕，PLC批处理控制器关闭批处理池搅拌器，批处理池 内的混合液按设定的时间静置沉淀后进行泥水分离;上层清液达标排放或 进入下一个处理单元，污泥则排入污泥池或直接进入脱水系统;完成后， 批处理池进入闲置阶段，等待下一批废水的处理;
(4)批处理池或污泥池中的污泥由泵压入污泥脱水装置，PLC批处 理控制器根据污泥脱水装置中的压力信号进行自动卸泥。
2、一种适用于小水量、多种类及复杂处理过程的自动化废水批处理 设备，其特征在于：包括PLC批处理控制器，带有搅拌器的批处理池， 通过泵、阀、管路系统与批处理池相连的若干个的集水池、自动加药系统、 泥水分离器及污泥脱水装置;所述的PLC批处理控制系统嵌有用于读取 终端仪表参数及设备状态参数并控制泵、阀、搅拌装置、泥水分离器及加 药系统的批处理过程控制模块，批量加药反应控制模块，MFA加药反应 控制模块，受控于MFA加药反应控制模块的变频器;所述的终端仪表包 括集水池中的液位器，污泥脱水装置中的压力表，泥水分离器中的泥水界 面计，批处理池中的氧化还原电位计、pH计。
3、根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述的批处理池底部 为斗状，斗壁倾角50°-60°。
4、根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述的所述的搅拌器 为机械搅拌器或由自动阀控制的空气搅拌系统。
5、根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述的所述的泥水分 离器安装有污泥界面计。
6、根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述的MFA加药反应 控制模块包括MFA加药反应pH控制模块和MFA加药反应氧化还原电位 控制模块。
7、根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述的加药系统包括 若干个设有批量控制器的加药槽。
说明书
适用于小水量、多种类及复杂反应过程的自动化废水批处理方法及设备
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法及设备，特别是一种全自动化的适用于 小水量、多种类及复杂反应过程的物化法废水批处理方法及设备。
背景技术
目前的现有技术及工程实例中，工业废水的物化处理多采用连续式： “集水池→pH调节池→......→沉淀池→”。例如2006年第五期的《广东化 工》中“小型电镀厂废水处理技术介绍”一文所介绍的处理工艺。类似的连 续流处理流程提供的是空间序列上的废水处理，这方面的研究已相当成 熟，但是这种处理方式存在着明显的弊端：构筑物的占地面积较大，设备 投资较高;对水量变化的适应性不强，尤其是在小水量的情况下，由于本 身的出水量小，如果采用连续式，就是说在一个时间点上，本来就是小量 的废水还要分布到中和池、絮凝池、沉淀池......等一系列池中，每个池中 的水量都只是“小量”的多少分之一，池内污水的流态、药剂量的添加等都 会存在很大问题。不能保证出水水质;pH的精确调节较难把握，影响后 继的处理流程;非静置沉淀，沉淀效果较差;自动化程度不高，操作管理 较复杂，所以连续式不适合小水量废水的处理。
中国发明专利00116872.x中公开了一种间歇式自动化废水处理工艺 及设备，介绍了一种在PLC和PH/ORP测控仪表的控制下的废水处理工 艺。这一工艺中，终端pH的控制采用的是比例控制技术。这一技术对pH 做出的反应存在时间滞后现象，而且比例控制作用会存在余差即pH在受 到外界扰动后不能完全恢复到原来的设定值，在目前的实际应用中尚存在 一些问题，pH的误差会达到±1.5。pH的不精确会造成出水不达标、浪费 药剂，增加处理成本。此外，在主体设备的池型设计上，并未做出详细说 明，而池型设计是否合理，也是污水处理效果的重要影响因素。
连续式处理由于过程在时间及空间上都是连续的，而间歇式只是利用 了时间上的连续性，所以连续式的处理方式在各种参数的控制上有较大的 灵活性，而间歇式的参数控制要达到精确是很难的。利用间歇式处理小水 量废水如何提高自动化程度和处理过程的精确控制一直是个难题。
发明内容
本发明提供了一种全自动化的适用于小水量、多种类及复杂反应过程 的物化法废水批处理方法及设备，提高了处理废水的自动化程度，实现了 废水处理过程的精确控制，可提高处理效果，降低处理成本，操作管理十 分方便。
一种适用于小水量、多种类及复杂反应过程的自动化废水批处理方 法，包括如下步骤：
(1)将待处理废水按性质分类收集至不同的集水池，通过终端液位 仪表将集水池水位及批处理池状态传送到嵌有批处理过程控制模块、批量 加药反应控制模块、MFA加药反应控制模块的PLC批处理控制器;当集 水池液位至设定高位且批处理池处于闲置状态时，PLC批处理控制器自动 启动相应集水池提升泵，将集水池中的废水泵入批处理池;
(2)PLC批处理控制器预设不同种类废水的处理程序，根据废水所 在集水池中的液位信号确定废水类型，启动相应的处理程序，并由程序控 制整个处理过程，批处理池中的设备及终端仪表将反应参数或设备状态参 数反馈给PLC批处理控制器，PLC批处理控制器将指令传递给相应执行 机构并执行相应的动作;其中线性批量加药反应过程由PLC批处理控制 器中的批量加药反应控制模块控制、非线性反应过程加药由PLC批处理 控制器中的MFA加药反应控制模块控制;
(3)反应完毕，PLC批处理控制器关闭批处理池搅拌器，批处理池 内的混合液按设定的时间静置沉淀后进行泥水分离;上层清液达标排放或 进入下一个处理单元，污泥则排入污泥池或直接进入脱水系统;完成后， 批处理池进入闲置阶段，等待下一批废水的处理;
(4)批处理池或污泥池中的污泥由泵压入污泥脱水装置，PLC批处 理控制器根据污泥脱水装置中的压力信号进行自动卸泥。
批处理池中的非线性反应包括pH值的调节和氧化还原反应，由于非 线性反应利用传统控制方法会发生时间滞后现象，影响控制精度和效果， 本发明利用MFA加药反应控制模块(包括MFA加药反应pH控制模块、 MFA加药反应氧化还原电位控制模块)控制，其自适应的特点可以避免 时间滞后带来的控制误差，通过MFA加药反应控制模块收集的反应进程 参数如pH值、电位等信息，经过自适应处理可以更准确的控制加入药剂 的时间和量。其他如混凝等线性反应，其控制过程由批量加药反应控制模 块实现。
本发明中每一种废水在PLC批处理控制器中都预先设置好处理程序， 与收集该种废水的集水池一一对应。在批处理池接受集水池的进水时，相 应的处理程序自动进行切换。针对不同污水编写的多个处理程序，可自动 控制污水处理的全过程，包括药剂的投加、处理流程各个阶段(中和、氧 化还原、混凝等)的控制以及不同污水(含铬废水、含镍废水等)处理流 程之间的自动切换等等。
一种适用于小水量、多种类及复杂处理过程的自动化废水批处理设 备，包括PLC批处理控制器，带有搅拌器的批处理池，通过泵、阀、管 路系统与批处理池相连的若干个的集水池、自动加药系统、泥水分离器及 污泥脱水装置;所述的PLC批处理控制系统嵌有用于读取终端仪表参数 及设备状态参数并控制泵、阀、搅拌装置、泥水分离器及加药系统的批处 理过程控制模块，批量加药反应控制模块，MFA加药反应控制模块，受 控于MFA加药反应控制模块的变频器;所述的终端仪表包括集水池中的 液位器，污泥脱水装置中的压力表，泥水分离器中的泥水界面计，批处理 池中的氧化还原电位计、pH计。
所述的批处理池底部为斗状，斗壁倾角50°-60°。
所述的所述的搅拌器为机械搅拌器或由自动阀控制的空气搅拌系统。
所述的所述的泥水分离器安装有污泥界面计。
所述的加药系统包括若干个设有批量控制器的加药槽。
所述的MFA加药反应控制模块包括MFA加药反应pH控制模块和 MFA加药反应氧化还原电位控制模块。
所述的集水池为多个，保证不同种类污水的分类收集，数量可视具体 情况增减。
废水经集水池分类收集，某一集水池内废水达一定液位后，该集水池 内的液位器向PLC批处理控制器发出信号，PLC批处理控制器自动判断 此时批处理池的工作状态：如果批处理池处于工作状态，则该集水池进入 等待状态;如果批处理池处于闲置状态，则PLC批处理控制器自动打开 该集水池的出水阀门及批处理池的进水阀门，启动泵将集水池中的水泵入 批处理池。
进水完毕，批处理池进水阀门和集水池出水阀门自动关闭。预设的相 应污水的处理程序接到指令自动运行，对污水进行中和、氧化还原、混凝 等一系列处理，处理过程沿时间上的推移而实现。在处理的各个阶段中， 根据自动运行的处理程序，PLC批处理控制器传递指令给批量加药反应控 制模块和MFA加药反应控制模块分阶段向批处理池中投入定量的药剂 (酸、碱、氧化还原剂、混凝剂等)，池中的液位器、pH计、氧化还原电 位(ORP)仪表等可将批处理池中的水质水量变化情况反馈给PLC批处理 控制器，从而实现加药时间及加药量的精确控制。嵌入MFA加药反应控 制模块可以对整个处理过程中pH进行精确控制，以及氧化还原反应过程 中电位的精确控制。
处理反应完毕，自动停止搅拌器的搅拌，批处理池内的混合液进入静 止状态，污泥絮体和上清液逐渐分离。由于静止沉淀，沉淀效果良好。沉 淀时间可由处理程序进行调整，一般1-2h。
沉淀完毕，进入排放阶段。批处理池内的泥水分离器可控制泥、水由 同一管路按序分段排放。先排泥后排水，两者之间的切换由控制系统在接 到泥水分离器输出的信号后做出。排出的水达标排放或进一步深度处理后 回用。排出的泥泵入污泥脱水装置脱水。
污泥脱水装置内的污泥压力表可将污泥量反馈给PLC批处理控制器， 达到一定泥量，PLC批处理控制器发出指令自动卸泥。污泥脱出水重新泵 入集水池等待处理或达标排放。
一批废水处理结束后，批处理池进入闲置阶段，等待已满的集水池中 的废水泵入。每一种废水在PLC批处理控制器中都预先设置好处理程序， 与收集该种废水的集水池一一对应。在批处理池接受集水池的进水时，相 应的处理程序自动进行切换。
本发明与现有技术相比，本发明引入了可进行批处理的批处理池，实 现了处理流程在时间上的推移，节省了占地面积，设备投资低，处理成本 低;注意了批处理池池型的设计，提高了沉淀效果;采用静止沉淀，分离 效果好;对水量变化适应性强，具有很大的操作弹性，效果稳定。引入的 MFA无模型自适应控制技术、批量加药反应控制系统可实现pH及加药量 的精确控制，确保取得最佳处理效果，并有效的节约了处理成本;引入 PLC控制系统，根据预先设置的处理方案，利用计算机设定具体处理工序， 可实现同一系统自动处理多种不同性质的废水，具有极大的灵活性，实现 了废水处理的自动化，操作管理方便。