公布日：2023.10.20
申请日：2023.06.28
分类号：C02F11/04(2006.01)I;C02F11/18(2006.01)I;C02F3/00(2023.01)I;B01D24/46(2006.01)I
摘要
本发明涉及面源污染控制技术领域，公开了一种径流污水就地处理微生物活性维持系统及方法，该系统与微生物处理系统连接，包括：处理单元、第一存储单元、水解单元、分离单元和第二存储单元。本发明通过处理单元充分截留雨水径流中含有的大量颗粒污染物，进一步在水解单元中使其水解酸化为易被微生物利用的包含可溶性有机物和挥发性脂肪酸的水解液，从而在旱季将得到的水解液传输至微生物处理系统以维持微生物处理系统中污泥的活性，同时，通过水解方式，不仅有助于避免在旱季补充碳源造成的运行成本增加，而且实现了污染物资源化，降低了药耗，符合低碳环保理念。
权利要求书
1.一种径流污水就地处理微生物活性维持系统，与微生物处理系统连接；其特征在于，所述系统包括：处理单元、第一存储单元、水解单元、分离单元和第二存储单元，所述第一存储单元的进水侧与所述处理单元的出水侧连接，出水侧与所述水解单元的进水侧连接；所述分离单元的进水侧与所述水解单元的出水侧连接，出水侧与所述第二存储单元的进水侧连接；所述处理单元，用于对待处理径流污水进行处理，得到第一污泥混合液，并将所述第一污泥混合液传输至所述第一存储单元存储；所述水解单元，用于接收所述第一存储单元传输的所述第一污泥混合液，并对所述第一污泥混合液进行水解，得到包含溶解性有机物和挥发性脂肪酸的第二污泥混合液，并将所述第二污泥混合液传输至所述分离单元；所述分离单元，用于对所述第二污泥混合液进行分离，得到水解液，并将所述水解液传输至所述第二存储单元存储，所述水解液包含所述溶解性有机物和所述挥发性脂肪酸；所述第二存储单元，用于将所述水解液传输至所述微生物处理系统。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述径流污水就地处理微生物活性维持系统，还包括：在线控制单元和水解液出水口开关装置，所述水解液出水口开关装置与所述第二存储单元的出水侧连接；所述在线控制单元与所述水解液出水口开关装置连接，用于控制所述水解液出水口开关装置。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述在线控制单元还与所述处理单元连接；所述处理单元，还用于发送雨水径流监测数据至所述在线控制单元；所述在线控制单元，还用于当在预设时间段内未接收到所述处理单元发送的所述雨水径流监测数据时，控制所述水解液出水口开关装置开启，使得所述第二存储单元中存储的所述水解液传输至微生物处理系统。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述径流污水就地处理微生物活性维持系统还包括：微波加热单元，所述微波加热单元的进水侧与所述第一存储单元的出水侧连接，出水侧与所述水解单元的进水侧连接，用于接收所述第一存储单元传输的所述第一污泥混合液；所述微波加热单元包括温度监测装置和微波发生器，所述温度监测装置与所述微波发生器均设置在所述微波加热单元的顶部；所述温度监测装置，用于监测所述第一污泥混合液的温度，得到温度监测值；所述微波发生器，用于对所述第一污泥混合液进行加热。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述温度监测装置与所述微波发生器分别与所述在线控制单元连接；所述在线控制单元，还用于接收所述温度监测装置发送的所述温度监测值，以及当所述温度监测值小于预设温度阈值时，控制所述微波发生器开启。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水解单元，包括：搅拌装置，设置在所述水解单元的顶部，用于对所述第一污泥混合液进行搅拌，使所述第一污泥混合液中的污泥呈悬浮混合状态。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分离单元，包括：撇水装置，用于对所述第二污泥混合液进行脱水浓缩，得到分离后的所述水解液和浓缩污泥。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述分离单元，还用于将所述浓缩污泥传输至对应的污泥处理场。
9.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述处理单元，包括：过滤子单元、进水子单元、出水子单元和反冲洗子单元，所述过滤子单元分别与所述进水子单元、所述出水子单元和所述反冲洗子单元连接；所述过滤子单元，用于接收所述进水子单元传输的所述待处理径流污水，并对所述待处理径流污水进行过滤，得到第一径流污水，以及将所述第一径流污水传输至所述出水子单元存储；所述出水子单元，还用于当进行反冲洗操作时，将所述第一径流污水传输至所述过滤子单元；所述反冲洗子单元，用于当进行反冲洗操作时，传输反冲洗气体至所述过滤子单元。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述过滤子单元，包括过滤腔体、滤料和至少一个活动多孔板；所述进水子单元，包括进水口、第一液体流量监测装置、第一颗粒污染物浓度监测装置和颗粒污染物粒径监测装置；所述出水子单元，包括出水口、第二液体流量监测装置、第二颗粒污染物浓度监测装置、储水装置、排水口和回流水口；所述反冲洗子单元，包括进气口、曝气装置和洗涤水出水口。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述在线控制单元，还用于接收所述进水子单元发送的待处理径流污水数据集，并基于所述待处理径流污水数据集调节所述过滤子单元中每个所述活动多孔板的位置。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述在线控制单元，还用于接收所述进水子单元发送的第一径流污水数据集和所述出水子单元发送的第二径流污水数据集，并基于所述第一径流污水数据集和所述第二径流污水数据，确定颗粒污染物截留量；所述在线控制单元，还用于基于所述颗粒污染物截留量控制所述反冲洗气体的气体量，以及基于所述颗粒污染物截留量控制所述过滤子单元中每个所述活动多孔板的位置。
13.一种径流污水就地处理微生物活性维持方法，用于如权利要求1-12任一项所述的径流污水就地处理微生物活性维持系统，所述径流污水就地处理微生物活性维持系统与微生物处理系统连接；其特征在于，所述方法包括：所述径流污水就地处理微生物活性维持系统中处理单元对待处理径流污水进行处理，得到第一污泥混合液，并将所述第一污泥混合液传输至所述径流污水就地处理微生物活性维持系统中第一存储单元存储；所述径流污水就地处理微生物活性维持系统中水解单元接收所述第一存储单元传输的所述第一污泥混合液，并对所述第一污泥混合液进行水解，得到包含溶解性有机物和挥发性脂肪酸的第二污泥混合液，并将所述第二污泥混合液传输至所述径流污水就地处理微生物活性维持系统中分离单元；所述分离单元对所述第二污泥混合液进行分离，得到水解液，并将所述水解液传输至所述第二存储单元存储，所述水解液包含所述溶解性有机物和所述挥发性脂肪酸；所述第二存储单元将所述水解液传输至所述微生物处理系统。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二存储单元将所述水解液传输至所述微生物处理系统，包括：所述径流污水就地处理微生物活性维持系统中在线控制单元在预设时间段内未接收到所述处理单元发送的雨水径流监测数据时，控制所述径流污水就地处理微生物活性维持系统中水解液出水口开关装置开启，使得所述第二存储单元中存储的所述水解液传输至微生物处理系统。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述径流污水就地处理微生物活性维持系统中水解单元接收所述第一存储单元传输的所述第一污泥混合液之前，所述方法还包括：所述第一存储单元将所述第一污泥混合液传输至所述径流污水就地处理微生物活性维持系统中微波加热单元；所述微波加热单元中温度监测装置监测所述第一污泥混合液的温度值，并将所述温度值发送至所述在线控制单元；当所述温度值小于预设温度阈值时，所述在线控制单元控制所述微波加热单元中微波发生器开启；利用所述微波发生器对所述第一污泥混合液进行加热。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种径流污水就地处理微生物活性维持系统及方法，以解决在非下雨时期微生物处理系统因缺水而无法始终保持活性、药耗较大，不符合低碳环保理念的问题。
第一方面，本发明提供了一种径流污水就地处理微生物活性维持系统，与微生物处理系统连接；该径流污水就地处理微生物活性维持系统包括：处理单元、第一存储单元、水解单元、分离单元和第二存储单元，第一存储单元的进水侧与处理单元的出水侧连接，出水侧与水解单元的进水侧连接；分离单元的进水侧与水解单元的出水侧连接，出水侧与第二存储单元的进水侧连接；处理单元，用于对待处理径流污水进行处理，得到第一污泥混合液，并将第一污泥混合液传输至第一存储单元存储，第一污泥混合液为经过处理单元处理后的待处理径流污水与颗粒污染物的混合物；水解单元，用于接收第一存储单元传输的第一污泥混合液，并对第一污泥混合液进行水解，得到包含溶解性有机物和挥发性脂肪酸的第二污泥混合液，并将第二污泥混合液传输至分离单元；分离单元，用于对第二污泥混合液进行分离，得到水解液，并将水解液传输至第二存储单元存储，水解液包含溶解性有机物和挥发性脂肪酸；第二存储单元，用于将水解液传输至微生物处理系统。
本发明提供的径流污水就地处理微生物活性维持系统，通过处理单元充分截留雨水径流中含有的大量颗粒污染物，进一步在水解单元中使其水解酸化为易被微生物利用的包含可溶性有机物和挥发性脂肪酸的水解液，从而在旱季将得到的水解液传输至微生物处理系统以维持微生物处理系统中污泥的活性，同时，通过水解方式，不仅有助于避免在旱季补充碳源造成的运行成本增加，而且实现了污染物资源化，降低了药耗，符合低碳环保理念。
在一种可选的实施方式中，径流污水就地处理微生物活性维持系统，还包括：在线控制单元和水解液出水口开关装置，水解液出水口开关装置与第二存储单元的出水侧连接；在线控制单元与水解液出水口开关装置连接，用于控制水解液出水口开关装置。
本发明通过在线控制单元控制水解液出水口开关装置，实现对第二存储单元中水解液向微生物处理系统的传输控制。
在一种可选的实施方式中，在线控制单元还与处理单元连接；处理单元，还用于发送雨水径流监测数据至在线控制单元；在线控制单元，还用于当在预设时间段内未接收到处理单元发送的雨水径流监测数据时，控制水解液出水口开关装置开启，使得第二存储单元中存储的水解液传输至微生物处理系统。
本发明在线控制单元通过判断是否在预设时间段内接收到处理单元发送的雨水径流监测数据确定是否开启水解液出水口开关装置，解决了微生物处理系统非下雨时期，即预设时间段内因缺水而无法始终保持污泥活性、下雨产生径流时无法即时恢复运行稳定性的问题。
在一种可选的实施方式中，径流污水就地处理微生物活性维持系统还包括：微波加热单元，微波加热单元的进水侧与第一存储单元的出水侧连接，出水侧与水解单元的进水侧连接，用于接收第一存储单元传输的第一污泥混合液；微波加热单元包括温度监测装置和微波发生器，温度监测装置与微波发生器均设置在微波加热单元的顶部；温度监测装置，用于监测第一污泥混合液的温度，得到温度监测值；微波发生器，用于对第一污泥混合液进行加热。
本发明利用微波加热单元中微波发生器对第一污泥混合液进行加热，提高了水解单元中对第一污泥混合液的水解速率。
在一种可选的实施方式中，温度监测装置与微波发生器分别与在线控制单元连接；在线控制单元，还用于接收温度监测装置发送的温度监测值，以及当温度监测值小于预设温度阈值时，控制微波发生器开启。
本发明在线控制单元在第一污泥混合液的温度监测值小于预设温度阈值时，控制微波发生器开启并对第一污泥混合液进行加热，提高水解单元中第一污泥混合液水解速率的同时，也避免了长期开启微波发生器造成的电能浪费。
在一种可选的实施方式中，水解单元，包括：搅拌装置，设置在水解单元的顶部，用于对第一污泥混合液进行搅拌，使第一污泥混合液中的污泥呈悬浮混合状态。
本发明利用搅拌装置使第一污泥混合液中的污泥呈悬浮混合状态，可以提高水解单元的水解效率。
在一种可选的实施方式中，分离单元，包括：撇水装置，用于对第二污泥混合液进行脱水浓缩，得到分离后的水解液和浓缩污泥。
本发明利用撇水装置实现了对第二污泥混合液中污泥与水解液的分离。
在一种可选的实施方式中，分离单元，还用于将浓缩污泥传输至对应的污泥处理场。
本发明将分离后的浓缩污泥传输至对应的污泥处理场处理，既减少了环境污染，又因污泥浓缩减小了污泥处理量而节约了成本。
在一种可选的实施方式中，处理单元，包括：过滤子单元、进水子单元、出水子单元和反冲洗子单元，过滤子单元分别与进水子单元、出水子单元和反冲洗子单元连接；过滤子单元，用于接收进水子单元传输的待处理径流污水，并对待处理径流污水进行过滤，得到第一径流污水，以及将第一径流污水传输至出水子单元存储；出水子单元，还用于当进行反冲洗操作时，将第一径流污水传输至过滤子单元；反冲洗子单元，用于当进行反冲洗操作时，传输反冲洗气体至过滤子单元。
本发明通过过滤子单元实现了雨水径流颗粒污染物的截留；通过出水子单元使第一径流污水传输至过滤子单元，将过滤子单元截留的颗粒污染物冲出，为水解单元提供第一污泥混合液，进一步，结合反冲洗子单元的反冲洗操作实现了过滤子单元中填充的滤料的再生。
在一种可选的实施方式中，过滤子单元，包括过滤腔体、滤料和至少一个活动多孔板；进水子单元，包括进水口、第一液体流量监测装置、第一颗粒污染物浓度监测装置和颗粒污染物粒径监测装置；出水子单元，包括出水口、第二液体流量监测装置、第二颗粒污染物浓度监测装置、储水装置、排水口和回流水口；反冲洗子单元，包括进气口、曝气装置和洗涤水出水口。
本发明通过包括上述装置的处理单元，可以高效截留待处理径流污水中不同粒径的颗粒污染物，并在反冲洗后使第一径流污水传输至过滤子单元，将过滤子单元截留的颗粒污染物冲出，为水解单元提供了充足的泥水混合液，而且相比高效澄清技术，避免了大量使用混凝剂、絮凝剂的问题，有助于降低运营成本。
在一种可选的实施方式中，在线控制单元，还用于接收进水子单元发送的待处理径流污水数据集，并基于待处理径流污水数据集调节过滤子单元中每个活动多孔板的位置。
本发明在线控制单元结合待处理径流污水数据集调节过滤子单元中每个活动多孔板的位置，既可以避免含较多大粒径颗粒物的待处理径流污水造成堵塞，又可以高效过滤待处理径流污水中粒径较小的颗粒污染物，实现了对待处理径流污水的多级过滤，提升了出水水质。
在一种可选的实施方式中，在线控制单元，还用于接收进水子单元发送的第一径流污水数据集和出水子单元发送的第二径流污水数据集，并基于第一径流污水数据集和第二径流污水数据，确定颗粒污染物截留量；在线控制单元，还用于基于颗粒污染物截留量控制反冲洗气体的气体量，以及基于颗粒污染物截留量控制过滤子单元中每个活动多孔板的位置。
本发明在线控制单元结合颗粒污染物截留量控制反冲洗气体的气体量，在充分实现滤料反冲洗与再生的同时，实现了精准曝气，降低了曝气能耗。
第二方面，本发明提供了一种径流污水就地处理微生物活性维持方法，用于如本发明提供的径流污水就地处理微生物活性维持系统，该径流污水就地处理微生物活性维持系统与微生物处理系统连接；该方法包括：径流污水就地处理微生物活性维持系统中处理单元对待处理径流污水进行处理，得到第一污泥混合液，并将第一污泥混合液传输至径流污水就地处理微生物活性维持系统中第一存储单元存储；径流污水就地处理微生物活性维持系统中水解单元接收第一存储单元传输的第一污泥混合液，并对第一污泥混合液进行水解，得到包含溶解性有机物和挥发性脂肪酸的第二污泥混合液，并将第二污泥混合液传输至径流污水就地处理微生物活性维持系统中分离单元；分离单元对第二污泥混合液中的污泥与水解液进行分离，得到水解液，并将水解液传输至第二存储单元存储，水解液包含溶解性有机物和挥发性脂肪酸；第二存储单元将水解液传输至微生物处理系统。
本发明提供的径流污水就地处理微生物活性维持方法，利用本发明提供的径流污水就地处理微生物活性维持系统对径流污水进行处理，得到了包含溶解性有机物和挥发性脂肪酸的水解液，可以在旱季将得到的水解液传输至微生物处理系统以维持微生物处理系统中污泥的活性，同时，通过水解污染物获得碳源的方式，不仅有助于避免在旱季补充碳源造成的运行成本增加，而且可实现污染物资源化，降低了药耗，符合低碳环保理念。
在一种可选的实施方式中，第二存储单元将水解液传输至微生物处理系统，包括：径流污水就地处理微生物活性维持系统中在线控制单元在预设时间段内未接收到处理单元发送的雨水径流监测数据时，控制径流污水就地处理微生物活性维持系统中水解液出水口开关装置开启，使得第二存储单元中存储的水解液传输至微生物处理系统。
本发明解决了微生物处理系统非下雨时期，即预设时间段内因缺水而无法始终保持污泥活性、下雨产生径流时无法即时恢复运行稳定性的问题。
在一种可选的实施方式中，径流污水就地处理微生物活性维持系统中水解单元接收第一存储单元传输的第一污泥混合液之前，方法还包括：第一存储单元将第一污泥混合液传输至径流污水就地处理微生物活性维持系统中微波加热单元；微波加热单元中温度监测装置监测第一污泥混合液的温度值，并将温度值发送至在线控制单元；当温度值小于预设温度阈值时，在线控制单元控制微波加热单元中微波发生器开启；利用微波发生器对第一污泥混合液进行加热。
本发明提高了水解单元中第一污泥混合液水解速率，同时，也避免了长期开启微波发生器造成的电能浪费。
（发明人：赵云鹏;陈亚松;王殿常;陈俊润;朱雅婷;聂中林）