汙水就地回用的icast處理方法及其自控與監測裝置製造方法
2023-12-05 00:43:16 2
汙水就地回用的icast處理方法及其自控與監測裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種汙水就地回用的ICAST處理方法及其自控與監測裝置，將ICAST反應池按1：5容積比例分為一個兼氧區和一個好氧區，並使兼氧區與好氧之間通過位於ICAST生化反應池底部的通道連通，在好氧區出口底部與兼氧區之間設置一條汙泥回流管道；將汙水經調節池進入ICAST反應池進行生化處理，在兼氧區進行微量曝氣，處理後出水經過濾消毒池後中水回用。在運行過程中，可通過電磁流量計、空壓機、水位繼電器、電磁閥、控制器等與計算機聯接，依據進水水質、水量和ICAST反應池內DO值，自動設定各工藝階段的運行參數，保證出水水質指標符合中水回用標準（CJ/T95－2000），實現汙水回用處理運行和水質監測的自動化。
【專利說明】汙水就地回用的ICAST處理方法及其自控與監測裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種小區汙水就地回用的ICAST處理方法及自控與監測裝置。
【背景技術】
[0002]水汙染及其水資源危機是制約我國當前城市小區建設可持續發展的重要因素，因此需建立一個比較完善的經濟高效汙水回用處理系統，真正實現汙水就地資源化和無害化。國外經濟發達城市從20世紀80年代就開始著手建立和推廣「小區生活汙水處理至中水並循環回用系統」，即中水回用於澆灌綠化、水系景觀、清潔道路、清洗汽車及衝洗廁所等，走可持續發展之路。汙水回用處理技術，國內外研究主要集中在活性汙泥法、生物膜法及化學強化一級處理等。序批式活性汙泥法(SBR)也稱間歇式活性汙泥法，是近幾十年來活性汙泥法中比較引人注目的一種廢(汙)水處理工藝。自20世紀80年代起，國外將此工藝逐步用於工業廢水、城市汙水和生活汙水處理。近年來，國內就此工藝的研究和應用也日益增多。傳統的SBR技術具有工藝簡單、處理裝置集約化程度高、初期投資少、運行過程中處理能力強、脫磷除氮效果好、耐衝擊負荷又可防止汙泥膨脹、運行方式靈活可自動控制和監測水質、運行費用低等優點。但是由於其在實際工程應用中具有一定的局限性，為適應實際工程的需要，逐漸衍生了各種新的形式。比較有代表性的有1)ICEAS (Intermittent CycleExtend Aeration System/間歇循環延時曝氣系統)是20世紀80年代初在澳大利亞興起，是變形的SBR工藝。與SBR法相比，最大的特點就是在反應器的進水端增加了一個預反應區，運行方式為連續進水(沉澱期、排水期仍連續進水)，間歇排水，沒有明顯的反應階段和閒置階段，該系統在處理市政汙水和工業廢水方面比經典的SBR系統費用更省，管理更方便。2) CAST/CASS/CASP ( Cyclic Activated Sludge Technology/ Cyclic
Activated Sludge System/ Cyclic Activated Sludge Process)即稱為循環活性汙泥技術/循環活性汙泥系統/循環活性汙泥工藝，CAST方法在70年代開始得到研究和應用，與ICEAS相比，預反應區容積較小，並成為設計更加優化合理的生物選擇器，該工藝將主反應區部分汙泥回流到該選擇器中，在運行方式上其沉澱階段不進水，使排水的穩定性得到保障。通常CAST—般分為三個反應區:一區為生物選擇器，二區為缺氧區，三區為好氧區，各區容積比一般為1:5:30。SBR技術由於其獨特的特點，特別適用於小區生活汙水回用處理，已被許多國外經濟發達城市廣泛運用。我國近三年來也對之進行了一些研究與示範，但鑑於其運行調控參數選擇、自動控制和監測、維護管理等各個系統之間的最優化集成方面問題，造成一次投入過高和管理不便，致使無法正常運行。因此，需要一種小區汙水回用的ICAST 處理方法及自控與監測裝置。ICAST 是 Intermittent or Cyclic Activated SludgeTechnology的第一個字母縮寫組成，即間歇/循環活性汙泥技術。
【發明內容】
[0003]本 發明的目的是為了克服現有SBR及其衍生各種技術處理時存在的問題以及運行調控參數選擇、自動控制和監測、維護管理等各系統間集成方面的最優化問題，提供一種汙水就地回用的ICAST處理方法及其自控與監測裝置。
[0004]本發明的技術方案是:一種汙水就地回用的ICAST處理方法，首先，將ICAST生化反應池按1:5容積比例分為一個兼氧區和一個好氧區，並使兼氧區與好氧之間通過位於ICAST生化反應池底部的通道連通，同時在好氧區出口底部與兼氧區之間設置一條汙泥回流管道；然後，將汙水經預處理調節池進入ICAST反應池進行生化處理，在兼氧區進行微量曝氣，溶解氧保持在1.0mg/L以下，在好氧區進行正常曝氣，溶解氧保持在2.0~5.0mg/L範圍，處理後出水經過濾消毒池後中水回用；在保證出水達到中水回用標準前提下，在同一ICAST生化反應池內，運行方式為間歇式或連續式運行。
[0005]ICAST生化反應池運行方式採用間歇式運行時:間歇進水、間歇出水，調節池內汙水由水泵送入ICAST生化反應池，通過進水電磁流量計控制流量，流入ICAST生化反應池，通過空壓機對兼氧區進行微量曝氣和好氧區進行正常曝氣，使兼氧區起到生物選擇的作用同時，抑制絲狀菌生長，控制汙泥膨脹，以及緩衝原水水質波動對好氧區活性汙泥的衝擊，減輕好氧區內的有機物負荷；好氧區則進一步去除汙水中殘留的有機物，使汙水中的汙染物得到完全降解，然後停止曝氣並沉澱出水至中間池。
[0006]ICAST生化反應池運行方式採用連續式運行時:連續進水、連續出水，調節池內汙水由水泵送入ICAST生化反應池，通過進水電磁流量計控制流量，流入ICAST生化反應池，通過空壓機對兼氧區進行微量曝氣和好氧區進行正常曝氣，使兼氧區起到生物選擇的作用同時，抑制絲狀菌生長，控制汙泥膨脹，並緩衝原水水質波動對好氧區活性汙泥的衝擊，減輕好氧區內的有機物負荷；好氧區進一步去除汙水中殘留的有機物，同時設置的汙泥回流管道將好氧區中硝化細菌轉化生成的硝基氮(NO3 - N)和亞硝基氮(NO2 - N)送回至兼氧區，而兼氧區中反硝化細菌利用原水中的碳源和鹼度將硝基氮和亞硝基氮還原為氮氣(N2),汙水在ICAST生化反應池內生化反應一段時間後溢流入二沉池，沉澱上清液溢流至中間池。
[0007] 一種用於汙水就地回用的ICAST處理方法的自控與監測裝置，包括調節池、ICAST生化反應池、中間池、二沉池、微濾池、消毒池、進水泵、電磁流量計、空壓機、減壓閥、進氣電磁閥、轉子流量計、微孔曝氣管、排水電磁閥、汙泥回流泵、手動閥門、過濾泵、加藥泵、水位繼電器、PLC控制器、計算機、CODra在線監測儀、NH3-N在線監測儀、濁度在線監測儀、DO在線監測儀、PH在線監測儀、印表機，調節池通過進水泵、管道、電磁流量計與ICAST池的兼氧區相連，ICAST生化反應池內的好氧區出口底部通過管道和汙泥回流泵與兼氧區連接；ICAST生化反應池內的兼氧區和好氧區底部分別裝有微孔曝氣管，微孔曝氣管依次通過進氣電磁閥、轉子流量計、減壓閥連接空壓機；間歇式運行時，ICAS生化反應池的好氧區出口通過管道、排水電磁閥與中間池連接；連續式運行時，ICAST生化反應池的好氧區出口通過閥門與二沉池相連，二沉池通過管道與中間池連接；中間池通過濾泵、轉子流量計、管道與微濾池連接；微濾池後面連接有加藥泵和消毒池；ICAST生化反應池內的好氧區上部分別裝有水位繼電器(、D0在線監測儀、pH在線監測儀；消毒池上裝有CODra在線監測儀、NH3-N在線監測儀、濁度在線監測儀；調節池上裝有水位繼電器、CODra在線監測儀、NH3-N在線監測儀；中間池上裝有水位繼電器；水位繼電器、進氣電磁閥、排水電磁閥分別連接PLC控制器的控制輸出端，PLC控制器信號輸入端、電磁流量計、CODcr在線監測儀、NH3-N在線監測儀、濁度在線監測儀，DO在線監測儀、pH在線監測儀分別與計算機連接，計算機數據輸出端連接印表機。
[0008]本發明的有益效果是:
1、將ICAST生化反應池按1:5容積比例分為一個較小的兼氧區和一個較大的好氧區，並在底部設置一個小通道連接兼氧區與好氧區，同時在好氧區出口底部與兼氧區之間設置一條汙泥回流管道，可有效的緩衝進水水質波動對好氧區活性汙泥的衝擊，並起到生物選擇的作用，抑制絲狀菌生長，控制汙泥膨脹；運行過程中，兼氧區可減輕好氧區部分的有機物負荷，使殘留有機物更有效的去除；同時採用靈活的運行方式，可根據實際的需要自由選擇間歇式或連續式的運行方式。其中間歇式運行時，裝置一體化程度高，可以節省基建費用；連續式運行時增設的汙泥回流系統，可保證在相對較短的停留時間內取得理想的處理效果，無需外加碳源也可使回流混合液NH3-N在兼氧區內利用原水中的碳源反硝化，提高脫氮效果，處理量較大。
[0009]2、將ICAST用於小區生活汙水回用處理的自動控制及監測裝置，可依據進水水質、水量和ICAST生化反應池內DO值，自動設定各工藝階段的運行參數，使出水水質達到中水回用標準(CJ/T 95 - 2000)，可回用於中水回用系統，如水體景觀、澆灌綠化、衝洗汽車及清潔道路等，且實現小區汙水就地回用處理的自動化。
[0010]3、整個回用處理裝置系統集約化程度高、運行安全可靠、維護方便，具有強大的故障報警及故障處理功能，操作除含現場操作功能外，還具有數據採集、處理、報表及列印功能。自控系統實用且經濟，設計和編程均考慮主要設備的自動運行，與常規智能直接數字控制儀表相比，投資少，壽命長，易維護且故障率低，可節約一次投資。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為小區汙水回用的ICAST處理自控與監測裝置；
圖2為自動控制功能示意圖；
圖3為ICAST間歇運行方式平面示意圖；
圖4為ICAST連續運行方式平面示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
[0013]本發明的汙水就地回用的ICAST處理方法是在ICEAS和CAST/CASS/ CASP等技術基礎上，將ICAST生化反應池2按1:5容積比例分為一個較小的兼氧區和一個較大的好氧區，並在底部設置一個小通道連接兼氧區與好氧區，同時在好氧區出口底部與兼氧區之間設置一條汙泥回流管道，由圖1所示，其工藝流程的特點是為汙水經預處理調節池I進入ICAST生化反應池2的兼氧區和好氧區進行生化處理，在兼氧區進行微量曝氣，溶解氧保持在1.0mg/L以下，在好氧區進行正常曝氣，溶解氧保持在2.0~5.0mg/L範圍，再經過濾消毒池6後中水回用，消毒後的出水水質達到中水回用標準，ICAST生化反應池2可選擇採用間歇式或連續式運行。
[0014]ICAST生化池2運行方式為:間歇式運行:由圖1、圖3所示，間歇進水、間歇出水，調節池I內汙水由進水泵7送入ICAST生化反應池2，通過進水電磁流量計8控制流量，流入ICAST生化反應池2，通過空壓機9對兼氧區進行微量曝氣和好氧區進行正常曝氣，從而可使汙水中的汙染物得到完全降解，然後停止曝氣並沉澱出水至中間池3 ;連續式運行:由圖1、圖4所示，連續進水、連續出水，調節池I內汙水由進水泵7送入ICAST生化反應池2，通過進水電磁流量計8控制流量，流入ICAST生化反應池2，通過空壓機9對兼氧區進行微量曝氣和好氧區進行正常曝氣。汙水在ICAST生化反應池2內生化反應一段時間後溢流入二沉池4，沉澱上清液溢流至中間池3，處理過程中回流主曝氣區內的部分汙泥至兼氧區。
[0015]為實現汙水就地回用的ICAST處理方法而所需的自控與監測裝置，由圖1、圖2所示，該裝置能依據進水水質、水量和ICAST反應池內DO值，自動設定各工藝階段的運行參數，保證出水水質指標符合中水回用標準(CJ/T 95 - 2000),高層次實現汙水回用處理運行和水質監測的自動化。
[0016]該裝置包括調節池UICAST生化反應池2的兼氧區和好氧區、中間池3、二沉池4、微濾池5、消毒池6、進水泵7、電磁流量計8、空壓機9、減壓閥10、進氣電磁閥11、轉子流量計12、微孔曝氣管13、排水電磁閥14、汙泥回流泵15、手動閥門16、過濾泵17、加藥泵18、水位繼電器19、PLC控制器20、計算機21、C0D。,在線監測儀22、NH3-N在線監測儀23、濁度在線監測儀24、DO在線監測儀25、pH在線監測儀26、印表機27。調節池I通過進水泵7、管道、電磁流量計8與ICAST生化反應2的兼氧區相連，向ICAST生化反應池2的兼氧區和好氧區提供空氣的迴路由空壓機9、減壓閥10，管道、空氣電磁閥11、轉子流量計12、微孔曝氣管13組成，其中，ICAST反應池2內的兼氧區和好氧區底部分別裝有微孔曝氣管13，微孔曝氣管13依次通過進氣電磁閥11、轉子流量計12、減壓閥10連接空壓機9，ICAST生化反應池2內的好氧區出口底部通過管道和汙泥回流泵15與兼氧區連接；間歇式運行時，ICAST生化反應池2的好氧區出口通過管道、排水電磁閥14與中間池3連接，連續式運行時，ICAST生化反應池2的好氧區出口通過閥門16與二沉池4相連，二沉池4通過管道與中間池3連接，中間池3經過濾泵17、轉子流量計12通過管道與微濾池5連接，微濾池5後接有加藥泵18和消毒池6。ICAST生化反應池2內的好氧區上部分別裝有水位繼電器19、D0在線監測儀25、pH在線監測儀26 ;消毒池6上裝有C0D。,在線監測儀22、NH3-N在線監測儀23、濁度在線監測儀24 ;調節池I上裝有水位繼電器19、CODcr在線監測儀22、NH3-N在線監測儀23 ;中間池3上裝有水位繼電器19 ;水位繼電器19、進氣電磁閥11、排水電磁閥14分別連接PLC控制器20的控制輸出端，PLC控制器20信號輸入端、電磁流量計8、CODcr在線監測儀22、NH3-N在線監測儀23、濁度在線監測儀24，DO在線監測儀25、pH在線監測儀26分別與計算機21連接，計算機21數據輸出端連接印表機27。外還另設有回用中水的噴泉景觀系統。
[0017]ICAST用於小區汙水回用處理方法及自控與監測裝置可通過電磁流量計8、水位繼電器19、進氣電磁閥11、排水電磁閥14、PLC控制器20等與計算機21聯接，依據在線檢測的C0D。,在線監測儀22、NH3-N在線監測儀23、濁度在線監測儀24，DO在線監測儀25、pH在線監測儀26測得進出水水質(C0Dra、NH3-N、濁度)值和電磁流量計8測得進水流量值以及ICAST生化反應池2內DO、pH值，自動設定各工藝階段的運行參數，計算機21內數據可以通過印表機27輸出，保證出水水質指標符合中水回用標準，實現汙水回用處理運行和水質監測的自動化。具體工作過程為:
Cl)打開計算機21，進入自控檢測界面，選擇ICAST處理工藝運行方式(間歇式或連續式)，並輸入密碼及相關原始設定值，如進水泵7間歇啟動時間、曝氣時間、沉澱時間、排水閥延時啟動時間等。開始運行，實現過程控制自動化。
[0018](2)生活汙水經提升泵從集水井輸送到調節池1，根據調節池中的液位信號控制開停泵的時間，調節池低位時開泵，高位時停泵。
[0019](3)經調節池I沉澱處理後出水，由進水泵輸送到ICAST反應池2，進水泵7根據調節池I和ICAST反應池2的液位信號以及設備運行狀態一同控制，ICAST反應池2低位且調節池I高位時開泵、ICAST生化反應池2高位或調節池I低位時停泵，當ICAST生化反應池2處於曝氣、沉澱、出水期間則不開泵。在ICAST生化反應池2曝氣過程中:(a)空壓機9的運行根據處理流程的間歇式或連續式有所不同，若間歇式運行中進水泵7運行時延時啟動空壓機，而進水泵7關閉後，空壓機9繼續運行一段時間後停止，若連續式運行中空壓機9與進水泵7聯動；(b) 2個進氣電磁閥11與空壓機9聯動；(c)間歇式運行中汙泥回流泵15不運行，連續式運行中汙泥回流泵15與進水泵7聯動；(d)間歇式運行中3個排水電磁閥14依次延時打開，ICAST反應池2排水到低位時關閉所有排水電磁閥，連續式運行中排水電磁閥不受控制。
[0020](4)經間歇式ICAST處理後的出水，通過自流至中間池3，而經連續式ICAST處理後出水則自流至二沉池4去掉細小顆粒，再溢流至中間池3。中間池
內蓄水由過濾泵17輸送至微濾池5進行過濾，過濾後出水加消毒劑送至消毒池6停留一段時間後出水水質達到中水回用標準。其中過濾泵17依據中間池3水位控制，高位開泵、低位停泵；加藥泵18與過濾泵聯動。
[0021]本發明的自控與監測裝置具有以下功能:
(I)工藝流程圖動態顯示
可顯示總工藝流程、進水部分流程、生化處理部分流程、中間池和二沉池處理部分流程、過濾及加藥消毒部分流程。在顯示上述流程的同時可動態顯示各處理池和管道當前的工作狀態，設備故障時用聲光報警，並可予以適當處理。
[0022](2)實時監測和顯示有關數據
通過擴展的模擬量模塊，可將相應的儀表數據傳入計算機，在計算機上實現實時監測和顯示有關數據，包括進水的流量、進出水的C0Dra、NH3-N值、出水的濁度值、以及ICAST反應池中的DO值和pH值。
[0023]( 3 )設備控制及參數設定
可以在自動控制的狀態下強行控制某臺設備的開關，根據處理的要求進行多種參數的設定，如空壓機延時停止時間、報警值、排水電磁閥延時啟動時間等。同時，可以根據在線儀器的反饋值自動調整運行參數，如ICAST反應池內曝氣時間、沉澱時間等。
[0024](4)數據採集查詢及處理
根據要求對處理過程中的數據進行採集和保存，可以查詢任意時間各種設備的故障記錄及儀表的歷史數據，提供歷史趨勢圖功能，自動生成24小時、一個月、一年的趨勢圖，同時提供數據報表功能，生成班報表和日報表。
[0025]採用本發明方法和裝置經處理後出水水質達到如表1所示的中水回用標準。
[0026]表1國家再生利用水主要水質標準
【權利要求】
1.一種汙水就地回用的ICAST處理方法，其特徵在於:首先，將ICAST生化反應池按1:5容積比例分為一個兼氧區和一個好氧區，並使兼氧區與好氧之間通過位於ICAST生化反應池底部的通道連通，同時在好氧區出口底部與兼氧區之間設置一條汙泥回流管道；然後，將汙水經預處理調節池進入ICAST生化反應池進行生化處理，在兼氧區進行微量曝氣，溶解氧保持在1.0mg/L以下，在好氧區進行正常曝氣，溶解氧保持在2.0~5.0mg/L範圍，處理後出水經過濾消毒池後中水回用；在保證出水達到中水回用標準前提下，在同一 ICAST生化反應池內，運行方式為間歇式或連續式運行。
2.根據權利要求1所述的汙水就地回用的ICAST處理方法，其特徵在於，所述的ICAST反應池運行方式採用間歇式運行時:間歇進水、間歇出水，調節池內汙水由水泵送入ICAST生化反應池，通過進水電磁流量計控制流量，流入ICAST生化反應池，通過空壓機對兼氧區進行微量曝氣和好氧區進行正常曝氣，使兼氧區起到生物選擇的作用同時，抑制絲狀菌生長，控制汙泥膨脹，以及緩衝原水水質波動對好氧區活性汙泥的衝擊，減輕好氧區內的有機物負荷；好氧區則進一步去除汙水中殘留的有機物，使汙水中的汙染物得到完全降解，然後停止曝氣並沉澱出水至中間池。
3.根據權利要求1所述的汙水就地回用的ICAST處理方法，其特徵在於，所述的ICAST反應池運行方式採用連續式運行時:連續進水、連續出水，調節池內汙水由水泵送入ICAST生化反應池，通過進水電磁流量計控制流量，流入ICAST生化反應池，通過空壓機對兼氧區進行微量曝氣和好氧區進行正常曝氣，使兼氧區起到生物選擇的作用同時，抑制絲狀菌生長，控制汙泥膨脹，並緩衝原水水質波動對好氧區活性汙泥的衝擊，減輕好氧區內的有機物負荷；好氧區進一步去除汙水中殘留的有機物，同時設置的汙泥回流管道將好氧區中硝化細菌轉化生成的硝基氮(NO3 - N)和亞硝基氮(NO2 - N)送回至兼氧區，而兼氧區中反硝化細菌利用原水中的碳源和鹼度將硝基氮和亞硝基氮還原為氮氣(N2),汙水在ICAST生化反應池內生化反應一段時間後溢流入二沉池，沉澱上清液溢流至中間池。
4.一種用於權利要求1所述的汙水就地回用的ICAST處理方法的自控與監測裝置，包括調節池(I)、ICA ST生化反應池(2)、中間池(3)、二沉池(4)、微濾池(5)、消毒池(6)、進水泵(7)、電磁流量計(8)、空壓機(9)、減壓閥(10)、進氣電磁閥(11)、轉子流量計(12)、微孔曝氣管(13)、排水電磁閥(14)、汙泥回流泵(15)、手動閥門(16)、過濾泵(17)、加藥泵(18)、水位繼電器(19)、PLC控制器(20)、計算機(21)、C0Dra在線監測儀(22)、NH3_N在線監測儀(23)、濁度在線監測儀(24)、DO在線監測儀(25)、pH在線監測儀(26)、印表機(27)，其特徵在於，所述調節池(I)通過進水泵(7)、管道、電磁流量計(8)與ICAST池(2)的兼氧區相連，ICAST生化反應池(2)內的好氧區出口底部通過管道和汙泥回流泵(15)與兼氧區連接；ICAST生化反應池(2)內的兼氧區和好氧區底部分別裝有微孔曝氣管(13)，微孔曝氣管(13)依次通過進氣電磁閥(11)、轉子流量計(12)、減壓閥(10)連接空壓機(9);間歇式運行時，ICAS生化反應池(2)的好氧區出口通過管道、排水電磁閥(14)與中間池(3)連接；連續式運行時，ICAST生化反應池(2)的好氧區出口通過閥門(16)與二沉池(4)相連，二沉池(4)通過管道與中間池(3)連接；中間池(3)通過濾泵(17)、轉子流量計(12)、管道與微濾池(5)連接；微濾池(5)後面連接有加藥泵(18)和消毒池(6) ；ICAST生化反應池(2)內的好氧區上部分別裝有水位繼電器(19)、D0在線監測儀(25)、pH在線監測儀(26);消毒池(6)上裝有CODra在線監測儀(22)、NH3-N在線監測儀(23)、濁度在線監測儀(24);調節池(I)上裝有水位繼電器(19)、C0Dra在線監測儀(22)、NH3-N在線監測儀(23);中間池(3)上裝有水位繼電器(19);所述水位繼電器(19)、進氣電磁閥(11)、排水電磁閥(14)分別連接PLC控制器(20)的控制輸出端，PLC控制器(20)信號輸入端、電磁流量計(8) ,CODcr在線監測儀(22)、NH3-N在線監測儀(23)、濁度在線監測儀(24)，DO在線監測儀(25)、pH在線監測儀(26)分別與計算 機(21)連接，計算機(21)數據輸出端連接印表機(27)。
【文檔編號】C02F3/30GK103991962SQ201410244084
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月4日 優先權日:2014年6月4日
【發明者】張道方, 史雪霏 申請人:上海理工大學