小区污水回用icast处理方法及自控与监测装置的制作方法

专利名称：小区污水回用icast处理方法及自控与监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种小区污水就地回用的ICAST处理方法及自控与监测装置，属于环境工程水处理技术和水资源循环利用技术领域。
背景技术：
水污染及其水资源危机是制约我国当前城市小区建设可持续发展的重要因素，因此需建立一个比较完善的经济高效污水回用处理系统，真正实现污水就地资源化和无害化。国外经济发达城市从20世纪80年代就开始着手建立和推广“小区生活污水处理至中水并循环回用系统”，即中水回用于浇灌绿化、水系景观、清洁道路、清洗汽车及冲洗厕所等，走可持续发展之路。污水回用处理技术，国内外研究主要集中在活性污泥法、生物膜法及化学强化一级处理等。序批式活性污泥法(SBR)也称间歇式活性污泥法，是近几十年来活性污泥法中比较引人注目的一种废(污)水处理工艺。自20世纪80年代起，国外将此工艺逐步用于工业废水、城市污水和生活污水处理。近年来，国内就此工艺的研究和应用也日益增多。传统的SBR技术具有工艺简单、处理装置集约化程度高、初期投资少、运行过程中处理能力强、脱磷除氮效果好、耐冲击负荷又可防止污泥膨胀、运行方式灵活可自动控制和监测水质、运行费用低等优点。但是由于其在实际工程应用中具有一定的局限性，为适应实际工程的需要，逐渐衍生了各种新的形式。比较有代表性的有1)ICEAS(Intermittent Cycle ExtendAeration System/间歇循环延时曝气系统)是20世纪80年代初在澳大利亚兴起，是变形的SBR工艺。与SBR法相比，最大的特点就是在反应器的进水端增加了一个预反应区，运行方式为连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水)，间歇排水，没有明显的反应阶段和闲置阶段，该系统在处理市政污水和工业废水方面比经典的SBR系统费用更省，管理更方便。2)CAST/CASS/CASP(CyclicActivated Sludge Technology/Cyclic Activated Sludge System/Cyclic ActivatedSludge Process)即称为循环活性污泥技术/循环活性污泥系统/循环活性污泥工艺，CAST方法在70年代开始得到研究和应用，与ICEAS相比，预反应区容积较小，并成为设计更加优化合理的生物选择器，该工艺将主反应区部分污泥回流到该选择器中，在运行方式上其沉淀阶段不进水，使排水的稳定性得到保障。通常CAST一般分为三个反应区一区为生物选择器，二区为缺氧区，三区为好氧区，各区容积比一般为1∶5∶30。SBR技术由于其独特的特点，特别适用于小区生活污水回用处理，已被许多国外经济发达城市广泛运用。我国近三年来也对之进行了一些研究与示范，但鉴于其运行调控参数选择、自动控制和监测、维护管理等各个系统之间的最优化集成方面问题，造成一次投入过高和管理不便，致使无法正常运行。

发明内容
本发明的目的是为了克服现有SBR及其衍生各种技术处理时存在的问题以及运行调控参数选择、自动控制和监测、维护管理等各系统间集成方面的最优化问题，提供一种小区污水回用的ICAST处理方法及自控与监测装置。
本发明的技术方案是在ICEAS和CAST/CASS/CASP等技术基础上，进一步改进SBR处理技术，其工艺流程的特点是为原水经预处理调节池进入由SBR生化池(好氧区)前增加一个兼氧区而组成的ICAST反应池进行生化处理，再经过滤消毒池后中水回用；ICAST反应池可选择采用间歇式或连续式运行。
ICAST生化池运行方式为间歇式运行间歇进水、间歇出水，调节池内污水由水泵送入ICAST生化池，通过进水电磁流量计控制流量，流入ICAST反应池的污水在兼氧区与活性污泥充分混合后进入主曝气区进行好氧分解，当污水中的污染物得到充分降解后，停止曝气，并沉淀出水至中间池；连续式运行连续进水、连续出水，调节池内污水由水泵送入ICAST反应池，通过进水流量计控制流量，流入ICAST反应池的污水在兼氧区与活性污泥充分混合后进入主曝气区进行好氧分解，自然停留一段时间后溢流入二沉池，沉淀上清液溢流至中间池，处理过程中回流主曝气区内的部分污泥至兼氧区。
为实现小区污水回用的ICAST处理方法而所需的自控与监测装置，特点是它包括调节池、ICAST池、中间池、二沉池、微滤池、消毒池、进水泵、电磁流量计、空压机、减压阀、进气电磁阀、转子流量计、微孔曝气管、排水电磁阀、污泥回流泵、手动阀门、过滤泵、加药泵、水位继电器、PLC控制器、计算机、CODcr在线监测仪、NH3-N在线监测仪、浊度在线监测仪、DO在线监测仪、pH在线监测仪、打印机；调节池通过进水泵、管道、电磁流量计与ICAST池相连，向ICAST池提供空气的回路由空压机经减压阀减压后通过管道、空气电磁阀、转子流量计、微孔曝气管而组成，ICAST反应池内的好氧区通过管道和污泥回流泵与兼氧区连接；ICAST池通过管道、排水电磁阀与中间池连接，通过手动阀门与二沉池相连，二沉池通过管道与中间池连接，中间池经过滤泵通过管道与微滤池连接，微滤池后接有加药泵和消毒池。
本发明的效果是1、由于ICAST是基于SBR处理技术，在好氧区前增加一个兼氧区，可有效的缓冲进水水质波动对好氧区活性污泥的冲击，并起到生物选择的作用，抑制丝状菌生长，控制污泥膨胀；运行过程中，前置的兼氧区可减轻好氧区部分的有机物负荷，使残留有机物更有效的去除；同时采用灵活的运行方式，可根据实际的需要自由选择间歇式或连续式的运行方式。其中间歇式运行时，装置一体化程度高，可以节省基建费用；连续式运行时增设的污泥回流系统，可保证在相对较短的停留时间内取得理想的处理效果，无需外加碳源也可使回流混合液NH3-N在兼氧区内利用原水中的碳源反硝化，提高脱氮效果，处理量较大。
2、将ICAST用于小区生活污水回用处理的自动控制及监测装置，可依据进水水质、水量和ICAST生化反应池内DO值，自动设定各工艺阶段的运行参数，使出水水质达到中水回用标准(CJ/T 95-2000)，可回用于中水回用系统，如水体景观、浇灌绿化、冲洗汽车及清洁道路等，且实现小区污水就地回用处理的自动化。
3、整个回用处理装置系统集约化程度高、运行安全可靠、维护方便，具有强大的故障报警及故障处理功能，操作除含现场操作功能外，还具有数据采集、处理、报表及打印功能。自控系统实用且经济，设计和编程均考虑主要设备的自动运行，与常规智能直接数字控制仪表相比，投资少，寿命长，易维护且故障率低，可节约一次投资。


图1为小区污水回用的ICAST处理自控与监测装置；图2为自动控制功能示意图；图3为ICAST间歇运行方式平面示意图；图4为ICAST连续运行方式平面示意图。
具体实施例方式
本发明的技术方案是在ICEAS和CAST/CASS/CASP等技术基础上，进一步改进SBR处理技术，由图1所示，其工艺流程的特点是为原水经预处理调节池1进入由SBR生化池(好氧区)前增加一个兼氧区而组成的ICAST反应池2进行生化处理，再经过滤消毒池6后中水回用，消毒后的出水水质达到中水回用标准，ICAST反应池可选择采用间歇式或连续式运行。
ICAST生化池运行方式为间歇式运行由图1、图3所示，间歇进水、间歇出水，调节池1内污水由进水泵7送入ICAST生化池2，通过进水电磁流量计8控制流量，流入ICAST反应池的污水在兼氧区与活性污泥充分混合后进入主曝气区进行好氧分解，当污水中的污染物得到充分降解后，停止曝气，并沉淀出水至中间池3；连续式运行由图1、图4所示，连续进水、连续出水，调节池1内污水由进水泵7送入ICAST反应池2，通过进水电磁流量计8控制流量，流入ICAST反应池2的污水在兼氧区与活性污泥充分混合后进入主曝气区进行好氧分解，自然停留一段时间后溢流入二沉池4，沉淀上清液溢流至中间池3，处理过程中回流主曝气区内的部分污泥至兼氧区。
为实现小区污水回用的ICAST处理方法而所需的自控与监测装装置，由图1、图2所示，它包括调节池1、ICAST池2、中间池3、二沉池4、微滤池5、消毒池6、进水泵7、电磁流量计8、空压机9、减压阀10、进气电磁阀11、转子流量计12、微孔曝气管13、排水电磁阀14、污泥回流泵15、手动阀门16、过滤泵17、加药泵18、水位继电器19、PLC控制器20、计算机21、CODcr在线监测仪22、NH3-N在线监测仪23、浊度在线监测仪24、DO在线监测仪25、pH在线监测仪26、打印机27；调节池1通过进水泵7、管道、电磁流量计8与ICAST池2相连，向ICAST池提供空气的回路由空压机9、减压阀10，管道、空气电磁阀11、转子流量计12、微孔曝气管13组成，ICAST反应池2内的好氧区通过管道和污泥回流泵15与兼氧区连接；ICAST池通过管道、排水电磁阀14与中间池3连接，同时也可通过手动阀门16与二沉池4相连，二沉池4通过管道与中间池3连接，中间池3经过滤泵17通过管道与微滤池5连接，微滤池5后接有加药泵18和消毒池6。此外还另设有回用中水的喷泉景观系统。
ICAST用于小区污水回用处理方法及自控与监测装置可通过电磁流量计8、水位继电器19、电磁阀11、14、PLC控制器20等与计算机21联接，依据在线检测仪22、23、24、25、26测得进出水水质(CODcr、NH3-N、浊度)值和电磁流量计8测得进水流量值以及ICAST反应池2内DO、pH值，自动设定各工艺阶段的运行参数，计算机内数据可以通过打印机27输出，保证出水水质指标符合中水回用标准，实现污水回用处理运行和水质监测的自动化。具体的工作过程为(1)打开计算机21，进入自控检测界面，选择ICAST处理工艺运行方式(间歇式或连续式)，并输入密码及相关原始设定值，如进水泵7间歇启动时间、曝气时间、沉淀时间、排水阀延时启动时间等。开始运行，实现过程控制自动化。
(2)生活污水经提升泵从集水井输送到调节池1，根据调节池中的液位信号控制开停泵的时间，调节池低位时开泵，高位时停泵。
(3)经调节池1沉淀处理后出水，由进水泵输送到ICAST反应池2，进水泵7根据调节池1和ICAST反应池2的液位信号以及设备运行状态一同控制，ICAST反应池2低位且调节池1高位时开泵、ICAST反应池2高位或调节池1低位时停泵，当ICAST反应池2处于曝气、沉淀、出水期间则不开泵。在ICAST反应池2曝气过程中(a)空压机9的运行根据处理流程的间歇式或连续式有所不同，若间歇式运行中进水泵7运行时延时启动空压机，而进水泵7关闭后，空压机9继续运行一段时间后停止，若连续式运行中空压机9与进水泵7联动；(b)2个进气电磁阀11与空压机9联动；(c)间歇式运行中污泥回流泵15不运行，连续式运行中污泥回流泵15与进水泵7联动；(d)间歇式运行中3个排水电磁阀14依次延时打开，ICAST反应池2排水到低位时关闭所有排水电磁阀，连续式运行中排水电磁阀不受控制。
(4)经间歇式ICAST处理后的出水，通过自流至中间池3，而经连续式ICAST处理后出水则自流至二沉池4去掉细小颗粒，再溢流至中间池3。中间池内蓄水由过滤泵17输送至微滤池5进行过滤，过滤后出水加消毒剂送至消毒池6停留一段时间后出水水质达到中水回用标准。其中过滤泵17依据中间池3水位控制，高位开泵、低位停泵；加药泵18与过滤泵联动。
本发明的自控与监测装置具有以下功能(1)工艺流程图动态显示可显示总工艺流程、进水部分流程、生化处理部分流程、中间池和二沉池处理部分流程、过滤及加药消毒部分流程。在显示上述流程的同时可动态显示管道当前的工作状态，设备故障时用声光报警，并可予以适当处理。
(2)实时监测和显示有关数据通过扩展的模拟量模块，可将相应的仪表数据传入计算机，在计算机上实现实时监测和显示有关数据，包括进水的流量、进出水的CODcr、NH3-N值、出水的浊度值、以及ICAST反应池中的DO值和pH值。
(3)设备控制及参数设定可以在自动控制的状态下强行控制某台设备的开关，根据处理的要求进行多种参数的设定，如空压机延时停止时间、报警值、排水电磁阀延时启动时间等。同时，可以根据在线仪器的反馈值自动调整运行参数，如ICAST反应池内曝气时间、沉淀时间等。
(4)数据采集查询及处理根据要求对处理过程中的数据进行采集和保存，可以查询任意时间各种设备的故障记录及仪表的历史数据，提供历史趋势图功能，自动生成24小时、一个月、一年的趋势图，同时提供数据报表功能，生成班报表和日报表。
采用本发明的方法和装置经处理后的出水水质可达到如表1所示的中水回用标准。
表1国家再生利用水主要水质标准

达到中水回用标准的中水可回用于如水体景观、浇灌绿化、冲洗汽车及清洁道路等，本发明采用一座喷泉景观池。
权利要求
1.一种小区污水回用ICAST处理方法，其特征在于，原水经预处理调节池进入由SBR生化池(好氧区)前增加一个兼氧区而组成的ICAST反应池进行生化处理，再经过滤消毒池后中水回用；ICAST反应池运行方式可选择采用间歇式或连续式运行。
2.根据权利要求1所述的小区污水回用ICAST处理方法，其特征在于，所述的ICAST反应池运行方式采用间歇式运行间歇进水、间歇出水，调节池内污水由水泵送入ICAST生化池，通过进水电磁流量计控制流量，流入ICAST反应池的污水在兼氧区与活性污泥充分混合后进入主曝气区进行好氧分解，当污水中的污染物得到充分降解后，停止曝气，并沉淀出水至中间池。
3.根据权利要求1所述的小区污水回用ICAST处理方法，其特征在于，所述的ICAST反应池运行方式采用连续式运行连续进水、连续出水，调节池内污水由水泵送入ICAST反应池，通过进水电磁流量计控制流量，流入ICAST反应池的污水在兼氧区与活性污泥充分混合后进入主曝气区进行好氧分解，自然停留一段时间后溢流入二沉池，沉淀上清液溢流至中间池。
4.实现小区污水回用的ICAST处理方法而所需的自控与监测装装置，其特征在于，它包括调节池(1)、ICAST池(2)、中间池(3)、二沉池(4)、微滤池(5)、消毒池(6)、进水泵(7)、电磁流量计(8)、空压机(9)、减压阀(10)、进气电磁阀(11)、转子流量计(12)、微孔曝气管(13)、排水电磁阀(14)、污泥回流泵(15)、手动阀门(16)、过滤泵(17)、加药泵(18)、水位继电器(19)、PLC控制器(20)、计算机(21)、CODcr在线监测仪(22)、NH3-N在线监测仪(23)、浊度在线监测仪(24)、DO在线监测仪(25)、pH在线监测仪(26)、打印机(27)；调节池(1)通过进水泵(7)、管道、电磁流量计(8)与ICAST池(2)相连，向ICAST池提供空气的回路由空压机(9)、减压阀(10)、管道、空气电磁阀(11)、转子流量计(12)、微孔曝气管(13)组成，ICAST反应池(2)内的好氧区通过管道和污泥回流泵(15)与兼氧区连接；ICAST池通过管道、排水电磁阀(14)与中间池(3)连接，通过手动阀门(16)与二沉池(4)相连，二沉池(4)通过管道与中间池(3)连接，中间池(3)经过滤泵(17)通过管道与微滤池(5)连接，微滤池(5)后接有加药泵(18)和消毒池(6)。
全文摘要
本发明涉及一种小区污水就地回用的ICAST处理方法及自控与监测装置，ICAST是基于传统SBR，在好氧区前增加一个兼氧区，运行过程中，通过电磁流量计、水位继电器、电磁阀、控制器等与计算机联接，依据进水水质、水量和ICAST反应池内DO值，自动设定各工艺阶段的运行参数，保证出水水质指标符合中水回用标准，实现污水回用处理运行和水质监测的自动化。工艺流程为原水经调节池进入ICAST反应池进行生化处理，ICAST反应池可采用间歇式或连续式两种运行方式，连续式运行时需二沉池配合使用，经ICAST处理后的出水通过中间池流入微滤池进行过滤，滤后出水加消毒剂送至消毒池停留一段时间后出水水质达中水回用标准，可回用于如水体景观、浇灌绿化、冲洗汽车及清洁道路等。
文档编号C02F3/00GK1490260SQ03150549
公开日2004年4月21日 申请日期2003年8月25日 优先权日2003年8月25日
发明者张道方, 史雪霏, 陆晓千, 纪桂霞, 胡寿根 申请人:上海理工大学