申请日2021.06.09
公开（公告）日2021.08.31
IPC分类号C02F3/30; C02F7/00; B01F7/18; C02F101/16; C02F101/30
摘要
本发明提供了一种自适应一体化污水处理系统及调节方法，涉及污水处理领域。系统包括反应池和调节池，还包括流量控制装置、搅拌装置、曝气装置、排液装置、液位监测装置、水质监测装置，还包括与上述装置电连接的控制装置；流量控制装置、液位监测装置和水质监测装置把水量、液位高度和水质的信号传输给控制装置，控制装置控制搅拌装置的速率、时间和曝气装置的通气量、时间，水质监测装置监测达标后把信号传输给控制装置，控制装置控制排液装置将达标的污水排出，实现自适应一体化污水处理。调节方法包括水量和水质的自适应调节方法。本发明解决了现有农村污水处理设备中，对水量水质变化存在适应性差，从而使得污水处理不达标的问题。
权利要求书
1.一种自适应一体化污水处理系统，其特征在于，包括，
反应池(1)；
调节池(2)，调节池(2)中的污水通过流量控制装置后输送至反应池(1)中，调节池(2)上设有污水进口(201)，流量控制装置用于监测和调节进入反应池(1)中的污水量；
搅拌装置(3)、曝气装置(4)和排液装置(5)，用于搅拌污水、给污水提供空气和污水排出；
液位监测装置和水质监测装置(6)，用于监测反应池(1)、调节池(2)中污水的液位高度和监测反应池(1)中污水的水质；
控制装置(7)，所述流量控制装置、搅拌装置(3)、曝气装置(4)、排液装置(5)、液位监测装置和水质监测装置(6)均与控制装置(7)电连接；
流量控制装置、液位监测装置和水质监测装置(6)把水量、液位高度和水质的信号传输给控制装置(7)，控制装置(7)控制搅拌装置(3)的速率、时间和曝气装置(4)的通气量、时间，水质监测装置(6)监测达标后把信号传输给控制装置(7)，控制装置(7)控制排液装置(5)将达标的污水排出，实现自适应一体化污水处理。
2.根据权利要求1所述的自适应一体化污水处理系统，其特征在于，所述调节池(2)与所述反应池(1)通过进液管道(8)相连，进液管道(8)上设有所述的流量控制装置；
所述流量控制装置包括设在进液管道(8)进口端的水泵(801)、设在进液管道(8)上的流量计(802)和设在进液管道(8)出口端的进液调节阀(803)；
所述水泵(801)、流量计(802)和进液调节阀(803)均与所述控制装置(7)电连接。
3.根据权利要求1所述的自适应一体化污水处理系统，其特征在于，所述曝气装置(4)包括导气管(401)和多个曝气盘(402)；
多个所述曝气盘(402)间隔布置在所述反应池(1)底部的导气管(401)上，并与导气管(401)相连通；
所述导气管(401)上还设有进气调节阀(403)、进气口端还连接有气泵(404)，进气调节阀(403)和气泵(404)均设在所述反应池(1)的外侧；
所述进气调节阀(403)和气泵(404)均与所述控制装置(7)电连接，控制装置(7)控制进气调节阀(403)的开关和气泵(404)的进气量。
4.根据权利要求3所述的自适应一体化污水处理系统，其特征在于，所述曝气盘(402)内具有与所述导气管(401)相连通的腔体(405)，所述腔体(405)的顶部间隔布置有多个有曝气孔(406)，曝气孔(406)的出口端还设有沉孔(407)；
所述沉孔(407)中设有气体流量调节宽(408)，气体流量调节宽(408)的一端与所述沉孔(407)的内壁相铰接，另一端与所述沉孔(407)的内壁相抵接，通过曝气孔(406)中气体流量的大小，控制气体流量调节宽(408)的导通状态；
所述沉孔(407)的直径大于所述曝气孔(406)的直径，所述气体流量调节宽(408)的另一端还设有弹性伸缩限位杆(409)；
所述曝气盘(402)靠近所述沉孔(407)内壁的位置还设有用于容纳所述弹性伸缩限位杆(409)的盲孔(410)。
5.根据权利要求1所述的自适应一体化污水处理系统，其特征在于，所述液位监测装置包括设在调节池(2)顶部的液位计Ⅰ(9)和设在反应池(1)顶部的液位计Ⅱ(10)，液位计Ⅰ(9)和液位计Ⅱ(10)均匀所述控制装置(7)电连接，通过液位计Ⅰ(9)和液位计Ⅱ(10)将调节池(2)和反应池(1)中的液位高度传输给控制装置(7)。
6.根据权利要求1所述的自适应一体化污水处理系统，其特征在于，所述排液装置(5)包括排液管(501)和设在排液管(501)上的排液调节阀(502)，排液调节阀(502)与所述控制装置(7)电连接，通过控制装置(7)控制排液调节阀(502)的开关，使污水排出；
所述水质监测装置(6)的水质监测探头(601)设在所述反应池(1)内，且其位置地位低于排液管(501)的进液口位置。
7.根据权利要求3所述的自适应一体化污水处理系统，其特征在于，还包括与所述反应池(1)相连的碳源投加装置(11)，碳源投加装置(11)的出口端设在所述反应池(1)的顶部，通过碳源投加装置(11)给反应池(1)中的污水补充碳源；
碳源投加装置(11)的出口端出还设有进料调节阀(1101)，进料调节阀(1101)与所述控制装置(7)电连接，通过控制装置(7)控制进料调节阀(1101)，以控制加入反应池(1)中的碳源投加量。
8.根据权利要求7所述的自适应一体化污水处理系统，其特征在于，还包括设备间(12)，所述水质监测装置(6)、控制装置(7)、气泵(404)和碳源投加装置(11)均位于设备间(12)中。
9.如权利要求1至权利要求8任一所述自适应一体化污水处理系统的调节方法，其特征在于，包括，
水量的自适应调节：通过控制装置设定调节池和反应池的液位高度，当液位监测装置监测到调节池内的液位高度，在4个周期内液位连续上升时，控制装置控制流量控制装置增大调节池流入反应池中的进水量，并通过控制装置控制搅拌装置的速率和曝气装置的通气量，以提高反应池中的处理量；
当液位监测装置监测到调节池内的液位高度，在4个周期内液位连续下降时，控制装置控制流量控制装置减少调节池流入反应池中的进水量，并通过控制装置控制搅拌装置的速率和曝气装置的通气量，以降低反应池中的处理量，实现自适应水量调节；
水质的自适应性调节：通过控制装置设定水质标准，水质标准包括COD、氨氮和总氮；当水质监测装置监测到反应池中污水的COD或氨氮未达到设定标准时，控制装置控制曝气装置的通气量，并增加曝气时间，直至水质监测装置监测达到设定标准；
当水质监测装置监测到反应池中污水的总氮未达到设定标准时，控制装置控制搅拌装置的速率，并延长搅拌时间，直至水质监测装置监测达到设定标准。
10.根据权利要求9所述的调节方法，其特征在于，当4个周期内仍未达到设定水质标准时，控制装置控制碳源投加装置开启，并通过水质监测装置实时监测水质情况，直至达到设定水质标准。
说明书
一种自适应一体化污水处理系统及调节方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种自适应一体化污水处理系统及调节方法。
背景技术
随着新农村的不断发展，农村废水排放量也日益增加，对农业生态环境和水体环境产生的负面影响也日趋严重，因此，亟需寻求一种污水处理方法对农村废水进行有效处理。农村污水主要由生活污水以及雨水构成，其主要存在悬浮物浓度较高、含有多种病原体、排放源分散、水质水量变化大的特点。
目前，农村污水主要采用批序式污泥法(SBR)处理的方式。SBR是一种采用间歇式曝气方式处理污水的技术，工艺处理过程由进水、曝气、沉淀、出水四个时序组成。但是它们在实际运行中存在以下问题：1)由于农村污水中C、N、P等营养元素严重不均衡，特别是COD浓度低，使得设备中微生物生长缓慢，甚至无法维持微生物的正常生长繁殖，从而导致系统脱氮除磷效率低，且无法稳定运行；2)农村污水水量水质变化大，而该设备处理规模较小，从而经常出现水质不达标的情况，因此，该设备存在对水量水质变化的适应性较差的问题。
CN 212559622 U中公开了一种SBR一体化污水处理设备，该SBR一体化污水处理设备包括池体、进水管、曝气设备和滗水器，所述池体上方设有开口且内部装有生物填料；所述进水管的进水端高于池体的最高工作液位且装有止回阀；所述曝气设备位于池体内生物填料的下方；所述曝气设备连接有伸出池体外的曝气管道；所述滗水器浮在池体内的液面处；所述滗水器通过钢丝软管与出水管连接。该污水处理设备采用生物绳填料，更有利于活性污泥附着生长，有效地保证生化处理效率；且采用无动力浮块式滗水器，并通过液位控制系统和出水自动控制阀门调控出水，从而提高处理效率，节约运行能耗。该一体化污水处理设备，虽然采用了生物绳填料的方式来保证微生物的附着生长，但由于农村污水中本身存在C、N、P等营养元素严重不均衡，因此，该设备应用于农村污水仍然存在微生物生长缓慢，甚至无法维持微生物的正常生长繁殖的问题，从而使得处理后的水质不达标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自适应一体化污水处理系统及调节方法，以解决现有农村污水处理设备中，对水量水质变化存在适应性差，从而使得污水处理不达标的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种自适应一体化污水处理系统，包括，
反应池；
调节池，调节池中的污水通过流量控制装置后输送至反应池中，调节池上设有污水进口，流量控制装置用于监测和调节进入反应池中的污水量；
搅拌装置、曝气装置和排液装置，用于搅拌污水、给污水提供空气和污水排出；
液位监测装置和水质监测装置，用于监测反应池、调节池中污水的液位高度和监测反应池中污水的水质；
控制装置，所述流量控制装置、搅拌装置、曝气装置、排液装置、液位监测装置和水质监测装置均与控制装置电连接；
流量控制装置、液位监测装置和水质监测装置把水量、液位高度和水质的信号传输给控制装置，控制装置控制搅拌装置的速率、时间和曝气装置的通气量、时间，水质监测装置监测达标后把信号传输给控制装置，控制装置控制排液装置将达标的污水排出，实现自适应一体化污水处理。
优选的，所述调节池与所述反应池通过进液管道相连，进液管道上设有所述的流量控制装置；
所述流量控制装置包括设在进液管道进口端的水泵、设在进液管道上的流量计和设在进液管道出口端的进液调节阀；
所述水泵、流量计和进液调节阀均与所述控制装置电连接。
优选的，所述搅拌装置包括转轴和驱动转轴转动的电机，所述转轴上间隔设有多个搅拌桨；
其中至少一个搅拌桨上还设有搅拌加强件，所述搅拌加强件包括连接件、弹性伸缩杆和加强搅拌叶，连接件套设在转轴上，连接件的两端分别连接一弹性伸缩杆的一端，两个所述弹性伸缩杆的另一端分别连接一片加强搅拌叶，两片所述加强搅拌叶的上端分别与其中一个所述搅拌桨的两端可转动连接；
通过所述控制装置控制电机，带动转轴使搅拌桨转动，并通过转轴转动的快慢控制两个弹性伸缩杆的伸缩量，伸缩量调节两个加强搅拌叶的开合状态。
优选的，所述曝气装置包括导气管和多个曝气盘；
多个所述曝气盘间隔布置在所述反应池底部的导气管上，并与导气管相连通；
所述导气管上还设有进气调节阀、进气口端还连接有气泵，进气调节阀和气泵均设在所述反应池的外侧；
所述进气调节阀和气泵均与所述控制装置电连接，控制装置控制进气调节阀的开关和气泵的进气量。
优选的，所述曝气盘内具有与所述导气管相连通的腔体，所述腔体的顶部间隔布置有多个有曝气孔，曝气孔的出口端还设有沉孔；
所述沉孔中设有气体流量调节块，气体流量调节块的一端与所述沉孔的内壁相铰接，另一端与所述沉孔的内壁相抵接，通过曝气孔中气体流量的大小，控制气体流量调节块的导通状态；
所述沉孔的直径大于所述曝气孔的直径，所述气体流量调节块的另一端还设有弹性伸缩限位杆；
所述曝气盘靠近所述沉孔内壁的位置还设有用于容纳所述弹性伸缩限位杆的盲孔。
优选的，所述液位监测装置包括设在调节池顶部的液位计Ⅰ和设在反应池顶部的液位计Ⅱ，液位计Ⅰ和液位计Ⅱ均匀所述控制装置电连接，通过液位计Ⅰ和液位计Ⅱ将调节池和反应池中的液位高度传输给控制装置。
优选的，所述排液装置包括排液管和设在排液管上的排液调节阀，排液调节阀与所述控制装置电连接，通过控制装置控制排液调节阀的开关，使污水排出；
所述水质监测装置的水质监测探头设在所述反应池内，且其位置地位低于排液管的进液口位置。
优选的，还包括与所述反应池相连的碳源投加装置，碳源投加装置的出口端设在所述反应池的顶部，通过碳源投加装置给反应池中的污水补充碳源；
碳源投加装置的出口端出还设有进料调节阀，进料调节阀与所述控制装置电连接，通过控制装置控制进料调节阀，以控制加入反应池中的碳源投加量。
优选的，还包括设备间，所述水质监测装置、控制装置、气泵和碳源投加装置均位于设备间中。
本发明还提供了自适应一体化污水处理系统的调节方法，包括，
水量的自适应调节：通过控制装置设定调节池和反应池的液位高度，当液位监测装置监测到调节池内的液位高度，在4个周期内液位连续上升时，控制装置控制流量控制装置增大调节池流入反应池中的进水量，并通过控制装置控制搅拌装置的速率和曝气装置的通气量，以提高反应池中的处理量；
当液位监测装置监测到调节池内的液位高度，在4个周期内液位连续下降时，控制装置控制流量控制装置减少调节池流入反应池中的进水量，并通过控制装置控制搅拌装置的速率和曝气装置的通气量，以降低反应池中的处理量，实现自适应水量调节；
水质的自适应性调节：通过控制装置设定水质标准，水质标准包括COD、氨氮和总氮；当水质监测装置监测到反应池中污水的COD或氨氮未达到设定标准时，控制装置控制曝气装置的通气量，并增加曝气时间，直至水质监测装置监测达到设定标准；
当水质监测装置监测到反应池中污水的总氮未达到设定标准时，控制装置控制搅拌装置的速率，并延长搅拌时间，直至水质监测装置监测达到设定标准。
优选的，当4个周期内仍未达到设定水质标准时，控制装置控制碳源投加装置开启，并通过水质监测装置实时监测水质情况，直至达到设定水质标准。
本发明的有益效果：
1)本发明的自适应一体化污水处理系统，通过设置流量监测装置实时监测调节池中污水流入反应池中的进水量，并将信号传输给控制装置；通过液位监测装置实时监测调节池和反应池中的水位高度，并将信号传输给控制装置；通过水质监测装置实时监测反应池中污水的水质情况，并将信号传输给控制装置；通过控制装置接收到的水位高度、水质情况与控制装置中的预设值相比较，再通过控制装置控制调节流量控制装置的进水量，搅拌装置的速率、时间和曝气装置的通气量、时间，当反应池中的污水的水质指标达到预设值时，控制装置控制排液装置将达标的污水排出，从而实现了自适应一体化污水处理，解决了现有农村污水处理设备中，对水量水质变化存在适应性差，以及污水处理不达标的问题；
2)通过在搅拌桨上设置搅拌加强件，当转轴转动过程中，产生离心力，使弹性伸缩杆伸长，加强搅拌叶绕其转动点向远离转轴，并随转轴转动，从而增强了对污水的搅拌效果；当转轴停止转动后，离心力消失，弹性伸缩杆收缩，加强搅拌叶均绕其转动点靠近转轴，进行收拢，减小了其在反应池体内占用空间小，提高了结构稳定性；
3)通过在曝气盘的曝气孔上设置沉孔，在沉孔中设置气体流量调节块对曝气孔进行密封，弹性伸缩限位杆为气体流量调节块对曝气孔的密封提供了锁止力，当曝气孔内的压力增大至一定量时，气体流量调节块绕其转动点转动，弹性伸缩限位杆伸长，曝气孔向反应池中导气；且弹性伸缩限位杆具有限位作用，气体流量调节块转动角度，曝气孔内排出的空气向反应池的中心轴外侧方向扩散，从而使空气分布均匀，提高了反应池内的好氧反应的效率，增强了污水中的有机污染物质的去除能力；
4)本发明的自适应一体化污水处理系统的调节方法，通过流量控制装置监测到调节池进入反应池中的进水流量小于设定进水流量时，缩短进水时间，减少单次进水量，同时缩短搅拌时间和曝气时间，增加闲置时间，流量控制装置监测到调节池进入反应池中的进水流量值大于设定进水流量时，延长进水时间，增加单次进水量，同时增加搅拌时间和曝气时间，缩短闲置时间，从而实现了水量的自适应调节；通过水质监测装置监测到反应池中的COD值和氨氮值超标时，增加曝气时间，并持续监测DOD值或氨氮值变化，使最终达到设定COD值和设定氨氮值，当监测到反应池中的总氮值超标时，增加缺氧搅拌时间，即增加反硝化的反应时间，从而实现了水质的自适应调节，在农村污水处理领域，具有推广应用价值。
（发明人：李骥;孙通;赵廷杰;李镜;郑伟;李明星;孟璐;李果;简孝华）