申请日20200302
公开(公告)日20200612
IPC分类号C02F3/12
摘要
本发明涉及一种污水处理用硝化菌的富集装置及应急投料方法，属于污水处理技术领域。富集装置包括富集桶及安装在富集桶内的曝气管路，富集桶包括盛装桶体及设有排气检测孔的桶盖;曝气管路包括布设在桶底部的曝气管路，自桶壁上端部向下延伸至桶底部的连接管路，及安装在连接管路的上端口部上的外连接头;桶壁上端部上设有安装通孔，用于水密地套装固定上端口部和/或外连接头;外连接头用于可拆卸地套接外部送气管接头;外连接头包括由送气管接头的套接动作所触发开启的自闭阀，用于控制进气端口部的通断。该富集装置在便于菌种富集操作的同时，便于运输与自动投料操作，可广泛用于污水处理厂污水生化处理过程中受冲击后的应急恢复等领域。
权利要求书
1.一种污水处理用硝化菌的富集装置，包括富集桶及安装在所述富集桶内的曝气系统，所述富集桶包括盛装桶体及桶盖，其特征在于：
所述桶盖上设有排气检测孔，用于排气及抽液检测;
所述曝气系统包括布设在桶底部的曝气管路，自桶壁上端部向下延伸至所述桶底部的连接管路，及安装在所述连接管路的上端口部上的外连接头;所述桶壁上端部上设有安装通孔，用于水密地套装固定所述上端口部和/或所述外连接头;
所述外连接头用于可拆卸地套接外部送气管接头;所述外连接头包括由所述外部送气管接头的套接动作所触发开启的自闭阀，用于控制所述连接管路的通断。
2.根据权利要求1所述的富集装置，其特征在于：
所述连接管路紧邻桶壁地延伸布置，所述曝气管路包括从所述桶底部的边缘延伸至底部中央区域处的出气管;所述排气检测孔上可拆卸地套装有由螺纹结构旋合的孔密封塞;所述桶盖通过螺纹结合而可拆卸地套装在所述盛装桶体的桶口上，且在二者间压有弹性密封圈。
3.根据权利要求1或2所述的富集装置，其特征在于：
所述自闭阀包括可拆卸且水密地套接在所述上端口部上的外套管，可拆卸地套装在所述外套管的前端口内的阀芯座，及可沿轴向往复移动地套装在所述外套管内的阀芯与自闭复位弹簧;所述阀芯包括导杆部及锥台状膨胀头部，所述阀芯座上设有与所述膨胀头部相适配的锥台状贯穿孔，所述贯穿孔的高度方向沿所述轴向布置且内端口为大径端口，所述外套管的后端部内壁凸起地设有环形内肩台;在所述环形内肩台与所述阀芯座的内端面之间紧压有依序布置的第一弹性密封圈、中间套管及第二弹性密封圈，以至少构建出用于容纳所述膨胀头部的阀腔，且所述阀腔仅以所述贯穿孔、所述环形内肩台的内孔及设于所述环形内肩台上的通过孔为进出口的密封腔;所述自闭复位弹簧的弹性复位力迫使所述膨胀头部紧压于所述贯穿孔的锥面上而闭合所述贯穿孔;环形内肩台的内孔构成与所述导杆部相适配的导孔。
4.根据权利要求3所述的富集装置，其特征在于：
所述自闭复位弹簧为柱状压簧，所述柱状压簧套装在所述导杆部外，且一端面抵压于所述环形内肩台上，而另一端面抵压在所述膨胀头部的大径端面上;
所述外部送气管接头包括外连管段及可转动地套装在所述外连管段外的接头套;所述接头套通过螺纹结构而可拆卸地套装在所述外套管的前端部外，所述外连管段的内部设有可穿过所述贯穿孔的外孔口而用于推压所述膨胀头部的推杆。
5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的富集装置，其特征在于：
所述连接管路包括上管段、下管段及用于连接该两管段的套接管段，所述套接管段的端口部通过螺纹结构而与所述上管段及所述下管段的端口部可拆卸地套接，所述套接管段的两端部上的螺纹旋向相反;
在相套接的两管端口部中，内套者的外周面凸起地设有环状外肩台，且在外套者的端面与所述环状外肩台的肩台面之间紧压有弹性密封圈，或外套者的内周面凸起地设有环状内肩台，且在内套者的端面与所述环状内肩台的肩台面之间紧压有弹性密封圈;该弹性密封圈为可更换或叠加多个而用于调整两管端口部间的安装距离。
6.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的富集装置，其特征在于：
所述富集桶包括固设在所述盛装桶体下方的投料筒体，所述盛装桶体的底面上设有与所述投料筒体的上端口对接的连通孔口，以至少构成硝化菌载体填料的投料口;在所述投料筒体内可沿轴向移动地套装有阀芯组件，所述阀芯组件能从上筒口推出所述投料筒体，而开启所述投料口。
7.根据权利要求6所述的富集装置，其特征在于：
所述投料筒体的上端部上设有抽吸接口，以利用泵通过所述抽吸接口而对所述投料筒体内的保持液进行抽吸，及通过所述外连接头而将所抽吸且预存的保持液泵回所述盛装桶体内，以进行回冲;
所述阀芯组件用于与所述投料筒体构成以所述上端口、所述投料筒体的下端口及所述抽吸接口为连通口的三通控制阀结构，而仅连通所述上端口与所述下端口，以构建出能供载体填料通过的第一通道，或仅连通所述上端口与所述抽吸接口，而构建出具有载体填料滤网的保持液通道。
8.根据权利要求7所述的富集装置，其特征在于：
所述阀芯组件包括柱状阀体及紧压于所述阀体与所述投料筒体的内壁之间的弹性密封圈;
在所述阀体上，至少具有位于两组弹性密封圈之间的中空段部，所述中空段部的腔壁上布设有多排沿其轴向间距布置的筛孔，构成所述载体填料滤网，以在利用直线位移输出装置驱使所述阀芯组件沿轴向移动的过程中，能至部分筛孔位于所述盛装桶体的腔体内且部分筛孔与所述抽吸接口连通，及能至在所述投料筒体的上下两端口间存有所述第一通道;
在所述连通孔口背离所述投料筒体的端面凸起地布设有多根限位条，所述多根限位条围成用于对所述阀芯组件进入桶内腔的移动进行限位导向的镂空导腔，相邻两根限位条之间的间隙构成可供载体填料通过的通道。
9.一种污水处理用硝化菌的应急投料方法，用于污水处理过程中受到冲击后的应急恢复，其特征在于，所述应急投料方法基于权利要求6所述的富集装置，所述富集装置安装在支撑安装板上，所述投料筒体的下端口与固设在所述支撑安装板上的接口结构对接，通过三通接口而将抽吸管路与泵回管路的端口与所述外连接头连接;所述应急投料方法包括以下步骤：
抽液步骤，在监测到冲击事件发生并结束后，控制抽吸泵通过所述抽吸管路、所述连接管路及所述曝气管路，而将所述盛装桶体内的保持液抽吸并预存至储液罐中;
投料步骤，控制安装在所述支撑安装板上的直线位移输出装置驱使所述阀芯组件沿所述投料筒体的轴向朝上移动，并从上筒口推出所述投料筒体，以使盛装在所述盛装桶体内的硝化菌载体填料通过所述投料筒体滚入污水处理系统的硝化菌投料口内;
回冲步骤，控制回冲泵通过所述泵回管路、所述连接管路及所述曝气管路，而将预存于所述储液罐内的保持液泵回所述盛装桶体内以进行回冲，并通过所述投料筒体进入所述硝化菌投料口内。
10.一种污水处理用硝化菌的应急投料方法，用于污水处理过程中受到冲击后的应急恢复，其特征在于，所述应急投料方法基于权利要求7或8所述的富集装置，所述富集装置安装在支撑安装板上，所述投料筒体的下端口与固设在所述支撑安装板上的接口结构对接，所述抽吸接口与抽吸管路连通，所述外连接头与泵回管路连接;所述应急投料方法包括以下步骤：
抽液步骤，在监测到冲击事件发生并结束后，控制安装在所述支撑安装板上的直线位移输出装置驱使所述阀芯组件沿所述投料筒体的轴向朝上移动第一预定距离，而构建出所述保持液通道，再控制抽吸泵通过所述抽吸管路与所述抽吸接口，对所述投料筒体内的保持液进行抽吸至并预存至储液罐中;
投料步骤，控制所述直线位移输出装置驱使所述阀芯组件再沿所述投料筒体的轴向朝上移动第二预定距离，以将所述阀芯组件从上筒口推出所述投料筒体，而构建出所述第一通道，使盛装在所述盛装桶体内的硝化菌载体填料通过所述投料筒滚入污水处理系统的硝化菌投料口内;
回冲步骤，控制回冲泵通过所述泵回管路、所述连接管路及所述曝气管路，而将预存于所述储液罐内的保持液泵回所述盛装桶体内以进行回冲，并通过所述投料筒体进入所述硝化菌投料口内。
说明书
一种污水处理用硝化菌的富集装置及应急投料方法
技术领域
本发明涉及污水处理用菌种的富集及其应急投料技术领域，具体地说，涉及一种污水处理用硝化菌的富集装置及基于该富集装置对污水处理系统进行硝化菌应急投料的方法。
背景技术
随着国家对水环境治理的日益重视，污水处理各相关污染物的出水标准也相应提高。作为已建成的污水处理厂，常在现有二级生物处理的基础上，增加深度处理工艺段来满足更高的出水标准要求。曝气生物滤池作为比较成熟的生物膜法污水处理技术被广泛应用于深度处理工艺段中，是集生物氧化和截留悬浮固体为一体的综合性污水处理工艺，例如公开号为CN209989133U的专利文献所公开的技术方案。某些污水处理厂由于管理和运行上的不足，存在总氮脱除困难的问题。在导致总氮超标的因素中，氨氮不能有效氧化是重要原因之一。在污水生物处理过程中，氨氮是通过硝化菌在好养条件下转化为硝酸盐得以去除，硝化菌属于自养型细菌，生长周期长，能达到7天左右，且生长条件较苛刻，对温度、PH值和有毒有害物质较敏感，抵抗外界冲击能力较弱，自身恢复能力较差。外界冲击对硝化菌的影响在污水处理厂的运行中时常发生，例如污水的PH值范围、重金属浓度等超过预设范围，由此污水达标排放将会受到严峻考验。因此需要在该冲击事件结束后，能够快速地恢复硝化菌的污水处理能力，因此，基于富集投料技术的应急恢复作为污水处理厂保证曝气生物滤池正常运行的应急措施显得十分重要。
在对硝化菌进行投料前，需先对硝化菌进行富集，再运输至污水处理厂进行投料，为了便于富集、运输及投料，会利用公开号为CN105233665A等专利文献所公开的载体填料进行菌种富集，通常做法是利用桶状结构充当硝化菌富集桶，利用置于桶体内的曝气管路进行曝气而提供富集所需的氧气，并通过抽检保持液进行硝酸根离子浓度检测而判断是否富集完成;在运输过程中，需先将曝气管路从桶体内拉出，再将桶体搬运至运输车辆上，再置入并摆好曝气管路;而在运输至污水处理厂后，需进行人工投料，具体操作过程如下，先人工将储料罐里的保持液倒出，接着将富集有大量硝化菌的载体填料倒入指定硝化菌投料口内，再利用先前倒出的培养液对富集桶进行清洗并倒入该硝化菌投料口中，不仅整个过程复杂而不便于人工操作，且需要根据水处理进程而按照预设时间点进行投料，需要占用大量人工而增加成本，甚至需要进行夜间操作，相关安全性也有欠缺;难以在污水处理过程中发生冲击事件后并在该冲击事件结束，能够及时地进行硝化菌的应急投料，以对污水处理系统的处理能力进行恢复。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种污水处理用硝化菌的富集装置，以便于硝化菌的富集、运输及自动化投料过程的操作，从而能降低人工操作量与人工成本;
本发明的另一目的是提供一种污水处理用硝化菌的富集装置，以提高应急投料过程的自动化程度;
本发明的再一目的是提供一种基于上述富集装置的污水处理硝化菌的应急投料方法，以应对污水处理过程中所受到的冲击。
为了实现上述主要目的，本发明提供的污水处理用硝化菌的富集装置包括富集桶及安装在富集桶内的曝气系统，富集桶包括盛装桶体及桶盖;桶盖上设有排气检测孔，用于排气及抽液检测;系统管路包括布设在桶底部的曝气管路，自桶壁上端部向下延伸至桶底部的连接管路，及安装在连接管路的上端口部上的外连接头;桶壁上端部上设有安装通孔，用于水密地套装固定上端口部和/或外连接头;外连接头用于可拆卸地套接外部送气管接头;外连接头包括由送气管接头的套接动作所触发开启的自闭阀，用于控制连接管路的通断。
利用布设有排气检测孔及曝气装置的富集桶进行富集，能为富集过程提供检测及氧气所需;并将曝气管路设置成部分布设在富集桶内，并通过自闭阀与外接管路进行可拆卸地连接，且利用外接管路的套接动作进行开启，优选为插入式套接动作，并在完成富集之后搬运至运输车辆、及从运输车辆上搬运至投料口处，拔下外接管路并在排气检测孔内塞入密封塞而实现整个富集桶的密封，便于搬运;且便于更换场所之后的曝气外接管路的接入。
具体的方案为连接管路紧邻桶壁地延伸布置，曝气管路包括自桶底部的边缘延伸至底部中央区域处的出气管;排气检测孔上可拆卸地套装有由螺纹结构旋合的孔密封塞;桶盖通过螺纹结合而可拆卸地套装在盛装桶体的桶口上，且在二者间压有弹性密封圈。
优选的方案为自闭阀包括可拆卸且水密地套接在上端口部上的外套管，可拆卸地套装在外套管的前端口内的阀芯座，及可沿轴向往复移动地套装在外套管内的阀芯与自闭复位弹簧;阀芯包括导杆部及锥台状膨胀头部，阀芯座上设有与膨胀头部相适配的锥台状贯穿孔，贯穿孔的高度方向沿轴向布置且内端口为大径端口，外套管的后端部内壁凸起地设有环形内肩台;在环形内肩台与阀芯座的内端面之间紧压有依序布置的第一弹性密封圈、中间套管及第二弹性密封圈，以至少构建出用于容纳膨胀头部的阀腔，且阀腔仅以贯穿孔、环形内肩台的内孔及设于环形内肩台上的通过孔为进出口的密封腔;自闭复位弹簧的弹性复位力迫使膨胀头部紧压于贯穿孔的锥面上而闭合贯穿孔;环形内肩台的内孔构成与导杆部相适配的导孔。利用插装式套接动作触发自闭阀的开启，便于人工拆装操作。
进一步的方案为自闭复位弹簧为柱状压簧，柱状压簧套装在导杆部外，且一端面抵压于环形内肩台上，而另一端面抵压在膨胀头部的大径端面上;外部送气管接头包括外连管段及可转动地套装在外连管段外的接头套;接头套通过螺纹结构而可拆卸地套装在外套管的前端部外，外连管段的内部设有可穿过贯穿孔的外孔口而用于推压膨胀头部的推杆。
优选的方案为连接管路包括上管段、下管段及用于连接该两管段的套接管段，套接管段的端口部通过螺纹结构而与上管段及下管段的端口部可拆卸地套接，套接管段的两端部上的螺纹旋向相反;在相套接的两管端口部中，内套者的外周面凸起地设有环状外肩台，且在外套者的端面与环状外肩台的肩台面之间紧压有弹性密封圈，或外套者的内周面凸起地设有环状内肩台，且在内套者的端面与环状内肩台的肩台面之间紧压有弹性密封圈;该弹性密封圈为可更换或叠加多个而用于调整两管端口部间的安装距离。能有效地适配一定深度范围的桶体。
为了实现上述另一目的，本发明提供的优选方案为富集桶包括固设在盛装桶体下方的投料筒体，盛装桶体的底面上设有与投料筒体的上端口对接的连通孔口，以至少构成硝化菌载体填料的投料口;在投料筒体内可沿轴向移动地套装有阀芯组件，阀芯组件能从上筒口推出投料筒体，而开启投料口。进一步地提高应急投料过程的自动化程度。
进一步的方案为投料筒体的上端部上设有抽吸接口，以利用泵通过抽吸接口而对投料筒体内的保持液进行抽吸，及通过外连接头而将所抽吸且预存的保持液泵回盛装桶体内，以进行回冲;阀芯组件用于与投料筒体构成以上端口、投料筒体的下端口及抽吸接口为连通口的三通控制阀结构，而仅连通上端口与下端口，以构建出能供载体填料通过的第一通道，或仅连通上端口与抽吸接口，而构建出具有载体填料滤网的保持液通道。通过在盛装桶体的底部布设能构建出载体填料通道与具有载体填料滤网的液体通道的三通控制阀结构，从而可在预设时间点或检测到预定条件等投料决定事件发生时，投料控制装置控制阀芯组件在投料筒体内的位置，而构建出液体通道，利用管路系统将保持液进行抽吸，接着进一步改变阀芯组件在投料筒体内的位置，而构建出第一通道，从而将载体填料及其上的硝化菌投入投料口中，再利用管路系统向盛装桶体内泵入保持液而进行冲洗，从而能够很好地实现自动化投料过程。
进一步的方案为阀芯组件包括柱状阀体及紧压于阀体与投料筒体的内壁之间的弹性密封圈;在阀体上，至少具有位于两组弹性密封圈之间的中空段部，中空段部的腔壁上布设有多排沿其轴向间距布置的筛孔，构成载体填料滤网，以在利用直线位移输出装置驱使阀芯组件沿轴向移动的过程中，能至部分筛孔位于盛装桶体的腔体内且部分筛孔与抽吸接口连通，及能至在投料筒体的上下两端口间存有第一通道;在连通孔口背离投料筒体的端面凸起地布设有多根限位条，多根限位条围成用于对阀芯组件进入桶内腔的移动进行限位导向的镂空导腔，相邻两根限位条之间的间隙构成可供载体填料通过的通道。阀体结构简单，便于制造与安装。
为了实现上述再一目的，本发明提供的污水处理用硝化菌的应急投料方法基于上述富集装置，该富集装置安装在支撑安装板上，投料筒体的下端口与固设在支撑安装板上的接口结构对接，通过三通接口而将抽吸管路与泵回管路的端口与外连接头连接;该应急投料方法包括以下步骤：
抽液步骤，在监测到冲击事件发生并结束后，控制抽吸泵通过抽吸管路、连接管路及曝气管路，而将盛装桶体内的保持液抽吸并预存至储液罐中;
投料步骤，控制安装在支撑安装板上的直线位移输出装置驱使阀芯组件沿投料筒体的轴向朝上移动，并从上筒口推出投料筒体，以使盛装在盛装桶体内的硝化菌载体填料通过投料筒体滚入污水处理系统的硝化菌投料口内;
回冲步骤，控制回冲泵通过泵回管路、连接管路及曝气管路，而将预存于储液罐内的保持液泵回盛装桶体内以进行回冲，并通过投料筒体进入硝化菌投料口内。
为了实现上述再一目的，本发明提供的污水处理用硝化菌的应急投料方法基于上述富集装置，该富集装置安装在支撑安装板上，投料筒体的下端口与固设在支撑安装板上的接口结构对接，抽吸接口与抽吸管路连通，外连接头与泵回管路连接;该应急投料方法包括以下步骤：
抽液步骤，在监测到冲击事件发生并结束后，控制安装在支撑安装板上的直线位移输出装置驱使阀芯组件沿投料筒体的轴向朝上移动第一预定距离，而构建出保持液通道，再控制抽吸泵通过抽吸管路与抽吸接口，对投料筒体内的保持液进行抽吸至并预存至储液罐中;
投料步骤，控制直线位移输出装置驱使阀芯组件再沿投料筒体的轴向朝上移动第二预定距离，以将阀芯组件从上筒口推出投料筒体，而构建出第一通道，使盛装在盛装桶体内的硝化菌载体填料通过投料筒滚入污水处理系统的硝化菌投料口内;
回冲步骤，控制回冲泵通过泵回管路、连接管路及曝气管路，而将预存于储液罐内的保持液泵回盛装桶体内以进行回冲，并通过投料筒体进入硝化菌投料口内。
基于上述结构的富集装置，可以预先对硝化菌进行富集，并在完成富集之后安装至位于污水处理系统的硝化菌投料口处，在检测到由于受冲击而出现对应污染源浓度增加这一事件时，通过控制已富集的硝化菌的应急投料，从而能够更好地补充应受冲击而所需硝化菌，能够很好应对污水处理所受冲击后的应急恢复。（发明人李珊珊;单宁;俞勇;叶天明;黄蕾;许新灵）