CN101823809B - 分散式污水再生方法、设备及控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种分散式污水再生方法、设备及控制***，包括罐体，罐体安装进水管道和产水管道，罐体内分为水解酸化池、反硝化池、曝气池、膜滤池、脱氮除磷区、再生水池，水解酸化池与曝气池及曝气池与膜滤池中各设置一块隔板，水通过导流管流至下一水池，脱氮除磷区安装于再生水池中，并与再生水池中间由细孔隔网隔开。其控制***包括一体化污水再生器、与其相配的水质测试仪器及PLC控制器，PLC控制器采集到的数据信号采用无线电台方式或光纤通讯以太网技术或GPRS技术实现远程数据采集、监视与控制，具有整体紧凑、安装方便、可实现远程控制且出水水质好等优点。
Description
技术领域
本发明公开一种分散式污水再生方法、设备及控制***，属于污水环保水处理技术领域，尤其是涉及利用PLC控制，并采用无线电台方式(或光纤通讯以太网技术、GPRS技术等)实现远程数据采集、监视与控制的分散式的污水处理与再生回用技术。
背景技术
随着社会经济的发展和人口的增长，水资源已经成为国家经济可持续发展的制约因素。我国面临的水资源危机更加严峻，我国人均水资源仅为世界人均水平的四分之一，经济的高速发展，工农业生产用水和排污总量不断增加，乡镇农村污水处理率不高，加重了自然水体污染。目前水体自然净化功能已经无法恢复污染水质，局部水循环***平衡遭到破坏，许多城市和地区出现了水源型缺水或水质型缺水问题。
污水经过处理后回用既能够保护环境，又可缓解水资源短缺所引起的矛盾，促进经济的可持续发展。因此污水回用已成为社会发展的需要，污水处理和回用已迫在眉睫，目前国内外多采用集中式污水处理和回用，该法具有规模效益，但同时也存在污水收集难、污水和中水管网投资高、占地面积大和施工不方便等问题，严重制约了污水处理和回用率。
采用分散式污水再生处理技术作为补充，可以很好地解决这些问题。目前国内外也有工业化的一体化分散式污水处理回用设备，然而现有设备大多采用传统的生化、沉淀和过滤等方法，普遍存在脱氮除磷效果不佳、能耗高、占地面积大、运行不稳定、出水水质不理想等缺点，给污水回用率造成了一定的影响。
发明内容
针对现有污水处理技术的不足，本发明提供了一种污水处理效率高、脱氮除磷效果好、产水满足回用标准的污水再生方法及结构紧凑、占地面积小的分散式污水再生设备。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种分散式污水再生方法，其特征是：调节池的污水经过微波降解、水解酸化，反硝化、曝气，浸没式超滤、脱氮除磷而得到再生水，其中
微波降解，污水通过微波的辐射，使废水中的有机大分子断链为小分子，提高废水的可生化性，大大提高后续生化降解的效率；
水解酸化，水解酸化池中安装有上流式生物滤床，滤床中填有弹性填料，其主要作用对水体中的悬浮物进行预过滤，及利用水解和产酸菌的作用，将不溶性有机物水解为溶液性有机物，大分子物质分解为小分子物质，所述的水解酸化池中安装有曝气装置，采用的是间歇式曝气法进行搅拌，防止水解池中的污泥沉积，同时加强污水与污泥的接触；
反硝化：通过在反硝化细菌缺氧状态下将硝酸盐还原，释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)实现脱氮目的；
曝气：通过对污水进行曝气，提供高浓度的溶解氧，满足好氧菌生化处理需要；
浸没式超滤：经过处理的污水进入到浸没式超滤池，通过浸没式超滤组件，超滤产水进入脱氮除磷区，超滤膜的孔径为0.001-0.1um，所述的超滤膜材质为PVDF或PES或PVC，所述的浸没式超滤组件下方安装有曝气管道，在保证水体中有好氧细菌所需的高浓度溶解氧的前提下，对膜表面进行实时清洗，保证了超滤膜通量的稳定性；所述的浸没式超滤池中的活性污泥经过污泥回流管道，进入反硝化池，降低膜滤池中的污泥浓度，并且产水与反洗共用同一台泵，通过阀门切换，实现在线反冲洗；
脱氮除磷：浸没式超滤产水进入吸附脱氮除磷区，脱氮除磷区中填充有选自天然沸石或改性沸石或人造沸石或活性炭吸附剂，进一步脱氮除磷，使产水水质更佳。
本发明所采用的污水再生方法通过将污水通过微波降解、水解酸化、预过滤、厌氧、好氧生化、超滤膜过滤、脱氮除磷等技术相结合，使再生水质优异、稳定，水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB/T 18918-2002一级A标准及《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T 18920-2002标准，很好的满足了回用要求。其优点主要有：
1)处理流程短：与传统工艺相比省去沉淀、过滤环节；
2)节能高效：与传统再生处理工艺相比节能大于50％；
3)除磷脱氮效果好：污泥龄长，有利于硝化、反硝化细菌生长。
4)出水水质好：出水COD＜30mg/L；
5)自动化程度高：采用全自动控制，无需专人管理；
6)运行费用低：直接运行成本低于0.5元/吨水。
配合上述污水处理方法，同时提出分散式污水再生器，包括罐体，罐体安装进水管道和产水管道，罐体内分为水解酸化池、反硝化池、曝气池、膜滤池、脱氮除磷区、再生水池，水解酸化池与反硝化池、反硝化池与曝气池及曝气池与膜滤池中各设置一块隔板，水通过导流管流至下一水池，进水管道上安装微波发生器，脱氮除磷区安装于再生水池中，膜滤池内的超滤产水先进入脱氮除磷区，对水体中的氮、磷等进一步吸附去除，吸附除磷区与再生水池中间由细孔隔网隔开。
本发明解决了目前污水处理工艺的不足、脱氮除磷效果不佳、能耗高、占地面积大、运行不稳定、出水水质不理想等缺点。本发明所设计的一体化污水再生器将预过滤、微波降解、厌氧、好氧生化、超滤膜过滤、脱氮除磷等技术结为一体，具有设备结构紧凑，占地面积小、节能高效、自动化程度高等特点，特别适合分散式的污水处理与再生回用。
本发明所设计的分散式污水再生器设备主要优点有：
1)占地面积小：与传统再生处理工艺相比省地大于50％；
2)建设周期短：是污水处理厂建设时间的1/5-1/10；
3)土建工程量少：只需建设设备基础；
4)建设环境影响小：无需大规模开挖铺设管道和建设构筑物。
5)自动化程度高：采用全自动控制，无需专人管理。
同时，本发明还提供分散式污水再生器的控制***，包括分散式污水再生器、与其相配的水质测试仪器及PLC控制器，PLC控制器采集到的数据信号采用无线电台方式或光纤通讯以太网技术或GPRS技术实现远程数据采集、监视与控制。
本发明的控制***采用PLC+数字电台远程控制***，数字电台采用数字信号处理、纠错编码、软件无线电、数字调制解调和表面贴片一体化设计等技术，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，同时造价低廉、施工快捷、运行可靠、维护简单。
本发明方法及其一体化设备其创新点在于：
1)污水经过微波降解处理，使其可生化性大大加强；
2)采用吸附除磷方式，解决了MBR出水中总磷含量过高的缺点；
3)设备采用一体化设计，整体紧凑、大方、美观；
4)设备整体均位于一个罐体中，便于运输、安装方便。
5)采用PLC和无线数字电台实现远程控制，无人值守。
本发明方法及设备特别适用于以下范围：
1)住宅小区
2)学校、机关、办事处
3)工矿企业
4)乡镇农村
5)现有污水处理***改造
6)风景名胜区
7)机场
8)码头
9)高速公路服务区
10)其他类似生活污水的小规模污水再生处理
附图说明
图1为本发明方法工艺流程图；
图2为本发明控制***原理图-数字电台技术；
图3为本发明控制***原理图-光纤通讯以太网技术；
图4为本发明设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例：结构如图1所示，一种污水再生方法，过程为调节池的污水经过微波降解、水解酸化，反硝化、曝气，浸没式超滤、脱氮除磷而得到再生水，其中：
微波降解，污水通过微波的辐射，使废水中的有机大分子断链为小分子，提高废水的可生化性(即提高BOD/COD比值)，大大提高后续生化降解的效率；
水解酸化，水解酸化池中安装有上流式生物滤床，滤床中填有弹性填料如聚烯烃类和聚酰胺等材质弹性填料，其主要作用对水体中的悬浮物进行预过滤，并利用水解和产酸菌的作用，将不溶性有机物水解为溶液性有机物，大分子物质分解为小分子物质，大大提高了污水的可生化性，为下一步的好氧处理提供良好条件，其特征还在于水解酸化池中安装有曝气装置3，采用的是间歇式曝气法，曝气的作用主要是搅拌，防止水解池中的污泥沉积，同时加强污水与污泥的接触，曝气时间为每两小时一次，每次5分钟，流量为水流量的10倍；
反硝化：反硝化细菌通过在缺氧状态下将硝酸盐还原，释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)实现脱氮目的的过程，膜滤池中的污泥回流至反硝化池，进行反硝化脱氮，并由潜水搅拌机进行搅拌，防止污泥沉积，同时加强污水与污泥的接触。
曝气：通过对污水进行曝气，提供高浓度的溶解氧，满足好氧菌生化处理需要；
浸没式超滤：经过处理的污水，通过浸没式超滤，超滤产水进入吸附除磷区，所述的超滤膜孔径为0.001-0.1um，超滤膜材质为PVDF、PES、PVC等，其特征还在于浸没式超滤组件下方安装有曝气管道，在保证水体中有好氧细菌所需的高浓度溶解氧的前提下，对膜表面进行实时清洗，保证了膜通量的稳定性；其特征还在于浸没式超滤池中的高浓度污泥经过污泥回流管道回流，进入反硝化池，降低膜池中的污泥浓度；其特征还在于产水与反洗共用同一台泵，通过阀门切换，实现在线反冲洗；
脱氮除磷：浸没式超滤产水进入吸附脱氮除磷区，进一步脱氮除磷，使产水水质更佳，脱氮除磷区中填充有天然沸石、改性沸石、人造沸石、活性炭等对氮、磷吸附效果良好的吸附剂，上述的吸附剂也可以几种按一定比例配合制成。
如图4所示，本发明设备全部置于一个卧式圆柱形罐体11中，包括水解酸化池2、反硝化池7、曝气池8、膜滤池9、再生水池15、设备室24五个区间组成。上述的膜滤池也称为膜池，上述罐体也可以为立方体、长方体等，底部安装底座4及管道进出口6。本发明用到的设备还包括微波发生器17、浸没式超滤膜组件10、进水管道16、产水/反洗管道23、曝气管道21、污泥回流管道19及相应阀门、产水/反洗泵、污泥回流泵13、潜水搅拌机5、鼓风机12、控制***。
如图4所示，本实施例中，进水通过进水管道16进入水解酸化池，微波发生器17安装于进水管道上，水解酸化池2中填有上流式生物滤床1，滤床中填有弹性填料，水解酸化池2与反硝化池7间由隔板隔开，水解酸化池中的水体通过1号导流管18进入反硝化池7，水解酸化池中通过曝气管道21连接鼓风机12进行曝气，曝气方式为间歇式曝气，曝气时间为每两小时一次，每次5分钟，流量为水流量的10倍。
如图4所示，在本实施例中，潜水搅拌机5置于反硝化池7中，对曝气池8水体进行搅拌，防止污泥沉积，同时加强污水与污泥的接触。膜滤池9中的污泥通过污泥回流泵13及污泥回流管道19进入反硝化池7中，反硝化池7与曝气池8间由隔板隔开，曝气池中的水体通过2号导流管20进入曝气池8。
如图4所示，在本实施例中，曝气池8中安装有曝气装置，对水体进行微孔曝气，提供维持生化反应的高浓度溶解氧。
如图4所示，在本实施例中，浸没式超滤膜组件10置于膜滤池9中，膜组件10下方通过曝气管道21与鼓风机12连接进行曝气并对浸没式超滤膜组件10进行清洗，浸没式超滤膜组件10产水通过产水管道进入再生水池，产水管道中有相应阀门及产水/反洗泵14，另外设有反洗管道与产水泵/反洗泵14相连，通过阀门切换对超滤膜组件10进行在线反清洗。
如图4所示，在本实施例中，污泥回流泵13、鼓风机12、产水/反洗泵14均安装于设备室24中。
如图4所示，在本实施例中，鼓风机12通过曝气管道21对各水池进行曝气，并通过相应阀门对水池中曝气量及曝气方式进行控制。
如图4所示，在本实施例中，脱氮除磷区25位于再生水池15中，脱氮除磷区内填有大量沸石，产水先进入沸石区后进入再生水池15，脱氮除磷区25与再生水池间由细孔隔网隔开。
图4中各部件名称为：1.上流式生物滤床 2.水解酸化池 3.曝气装置 4.底座 5.潜水搅拌机 6.管道进出口 7.反硝化池 8.曝气池 9.膜滤池 10.浸没式超滤装置 11.罐体 12.鼓风机 13.污泥回流泵 14.产水/反洗泵 15.再生水池16.进水管道 17.微波发生器 18.1号导流管 19.污泥回流管道 20.2号产水管道 21.曝气管道 22.3号导流管 23.产水/反洗管道 24.设备室 25.脱氮除磷区。
分散式污水再生器的控制***，包括分散式污水再生器、与其相配的水质测试仪器及PLC控制器，PLC控制器采集到的数据信号采用无线电台方式或光纤通讯以太网技术或GPRS技术实现远程数据采集、监视与控制。
如图2，所述的无线电台采用无线SCADA***(Supervisory Control AndData Acquisition数据采集与监视控制***)，使数字电台与PLC实现点对点或点对多点通信组网，电台与采集控制点的PLC直接相连，实现远程数据采集、监视与控制，该***上位机通过数字电台发射或接收数据信号通过交换机连接到采集控制点的PLC机。所述的控制***由PLC、数字电台、接口转换器、天线、避雷器、上位机、水质测试仪器等组成。
如图3，所述的光纤通讯以太网技术采用基于光纤为通讯的工业以太网技术实现供水处理***远程监控，使一体化污水再生器***实时数据利用激光作为载波，用光导纤维作传输媒质传递信息到远程PC***，实现远程数据采集、监视与控制。***的PLC控制器的信号藉由以太网接口通过光纤通讯线及交换机连接到中控PC室内，中控PC室的RJ45接口与交换机实现信号传输，具有应用广泛、成本低廉、通信效率高、资源共享能力强等优点。所述的控制***由光纤通讯设备、光纤保护套管、PLC控制器、数据采集模块、中控PC主机、打印机、组态软件、显示器、中控室电脑电控柜、水质测试仪器等组成。
通过该发明方法和设备所处理的该一体化污水再生器处理出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB/T 18918-2002一级A标准及《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T 18920-2002标准。
进水水质
CODCr 200-400mg/L
BOD5 100-200mg/L
NH3-N ＜30mg/L
pH 6-9
出水水质
CODCr ≤30mg/L
BOD5 ≤5mg/L
NH3-N ≤5mg/L
pH 6-9
总大肠菌群 ≤3(个/L)
与集中式污水处理厂的工艺比较如下：
与其他工艺的分散式污水处理设备的比较如下：
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所为做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。
Claims (7)
1.分散式污水再生器，其特征在于：包括罐体，罐体安装进水管道和产水管道，罐体内包括水解酸化池、反硝化池、曝气池、膜滤池、脱氮除磷区、再生水池，水解酸化池与反硝化池、反硝化池与曝气池及曝气池与膜滤池中各设置一块隔板，水通过导流管流至下一水池，进水管道上安装微波发生器，脱氮除磷区安装于再生水池中，脱氮除磷区与再生水池中间由细孔隔网隔开。
2.根据权利要求1所述的分散式污水再生器，其特征在于：所述的水解酸化池中填有弹性填料，另外水解酸化池下方装有曝气装置，曝气方式为间歇式曝气；所述的反硝化池中还安装有潜水搅拌装置。
3.根据权利要求1所述的分散式污水再生器，其特征在于：所述的曝气池中安装有曝气管道，目的是提供高浓度溶解氧而满足生化反应需要；所述的膜滤池中安装浸没式超滤膜组件，膜组件下方装有曝气管道而提供高浓度溶解氧，同时对膜组件进行清洗。
4.根据权利要求1所述的分散式污水再生器，其特征在于：所述的膜滤池中设有污泥回流管道，污泥回流反硝化池，降低膜池中的污泥浓度的同时进行反硝化脱氮。
5.分散式污水再生器的控制***，包括权利要求1所述的分散式污水再生器、与其相配的水质测试仪器及PLC控制器，PLC控制器采集到的数据信号采用无线电台方式或光纤通讯以太网技术实现远程数据采集、监视与控制。
6.根据权利要求5所述的分散式污水再生器的控制***，其特征在于：所述的无线电台采用无线SCADA***(Supervisory Control And Data Acquisition数据采集与监视控制***)，使数字电台与PLC实现点对点或点对多点通信组网，电台与采集控制点的PLC直接相连，实现远程数据采集、监视与控制，该***上位机通过数字电台发射或接收数据信号通过交换机连接到采集控制点的PLC机。
7.根据权利要求5所述的分散式污水再生器的控制***，其特征在于：所述的光纤通讯以太网技术采用基于光纤为通讯的工业以太网技术实现供水处理***远程监控，使一体化污水再生器***实时数据利用激光作为载波，用光导纤维作传输媒质传递信息到远程PC***，该***的PLC控制器的信号藉由以太网接口通过光纤通讯线及交换机连接到中控PC室内，中控PC室的RJ45接口与交换机实现信号传输。
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Owner name: VISBE (XIAMEN) ENVIRONMENTAL TECHONLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: XIAMEN VISBE FILM TECHNOLOGY CO., LTD. |
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Denomination of invention: Decentralized sewage regeneration method, equipment, and control system Effective date of registration: 20230531 Granted publication date: 20130410 Pledgee: China Everbright Bank Limited by Share Ltd. Xiamen branch Pledgor: XIAMEN VISBE ENVIRONMENTAL Group Registration number: Y2023980042215 |