本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种循环污水处理设备及其自动控制系统。
背景技术：
随着经济的发展和人口规模的不断扩大，人类活动所产生的污水量逐年增加，由污水处理所产生的污泥也随之不断增长。目前，活性污泥处理方法是应用最为广泛的污水处理方法，但是该方法的最大弊端是系统需要不断的向外排放大量污泥。而污泥是由多种微生物种群和吸附在菌胶团上的有机物和无机物构成，含有极大量的水分，还存在难生物降解的有机物、重金属、其它盐类及少量病原寄生虫卵和微生物等，成分极为复杂。如果处理不当将会造成二次污染，对环境构成严重的威胁。
目前主要的污水处理工艺是将污水处理产生的污泥依次进行浓缩、消化、稳定化、脱水、干燥处理无害化后，直接进行填埋或者焚烧。污泥处理量较大，这导致了污水的后续处理的费用很高，约占投资和运行费用的30-60％，处理成本较大；现今用于处理城市污水的在用的大多数废水处理设备为生物类型的。众所周知的是，现有该种设备的液体废料在未经高级或三级处理(这需要额外的装备和土地空间)的情况下不适于再次使用。固体废料也需要相当多的处理和空间，要么丢弃要么被处理以作为肥料或燃料而再次使用。因此对于这样的设备而言的土地需求和装备尺寸是非常大的，从而导致在构建或扩大这类设备时需要显著的资本投资。此外现有的污水处理设备虽然包括有相应反应池内水质的监测，但该种监测方式需要工作人员到指定位置定点采样，该方式操作不方便。因此，存在对紧凑的便携式废水处理设备的需求，其需要实现全面处理污水各类有害成分，且可实现自动化检测和控制的污水处理系统。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，提供的一种循环污水处理设备，该污水处理设备结构设计紧凑，能够高效地、高智能自动化的处理污水，且可实现自动化检测和控制的污水处理过程。
为实现上述发明目的，本发明提供的一种循环污水处理设备，所述设备包括预处理单元，其由顺次连接的格栅、沉砂池、初沉池以及油水分离池构成，用于去除污水中的悬浮物质；生化反应单元，与所述油水分离池出口接合，且两者接合管道上设有流量控速阀，所述生化反应单元包括依次连接的生态曝气反应池和间歇曝气反应池，所述生态曝气反应池呈圆柱形构造，其顶部设有进污口、下部侧边设有出污口，所述生态曝气反应池包括上部的溢流区和下部的曝气区，所述溢流区的底部设有环形构造的栅格层，所述栅格层自外周沿向环形内部逐渐下倾，且在环形内沿设有向上的挡环；所述曝气区包括设于栅格层内环中部下方的菌液喷洒机构，和设于底部的曝气机构，所述菌液喷洒机构包括固定于池体顶部的输液管、设于输液管底部的菌液喷洒盘；所述输液管的顶部通过管路连接有菌液存储箱，所述菌液喷洒盘底面设有多个菌液喷口，且菌液喷口与所述输液管相连通；所述曝气机构包括连接于池体底部的基座、设于基座内中空构造的蜗杆轴、与所述蜗杆轴啮合传动的蜗轮、输出轴固定于蜗轮中心部位的电机以及设于蜗杆轴顶端的曝气转盘，所述曝气转盘上表面分布有多个出气口，每个所述出气口通过供气支管与设于曝气转盘中心轴的第一供气主管相连通，所述第一供气主管穿过所述蜗杆轴的中空位置且底部通过第一进气导管进行供气；所述间隙曝气反应池的底部设有延伸至该反应池外侧的第二供气主管，所述第二供气主管外端通过第二进气导管进行供气，位于池内部分所述第二供气主管管体上设有出气孔，位于池外部分的第二供气主管的管体部分内设有间歇通气装置；平衡单元，与所述间歇曝气反应池接合，包括平衡水箱以及设于平衡水箱和间歇曝气反应池之间管道的酸碱供给机构，所述酸碱供给机构包括酸液供给管路、设于酸液供给管路的酸液供给阀、与酸液供给管路外端连接的酸液储存箱；碱液供给管路、设于碱液供给管路的碱液供给阀以及与碱液供给管路外端连接的碱液储存箱，用于向流向平衡水箱的管道内注入酸液和碱液，对水体的ph值进行中和调节；所述平衡水箱的下部还连接有第一回流管，所述第一回流管的另一端连接至所述生态曝气反应池的顶部；澄清单元，包括底部与所述平衡水箱出口连接的澄清池，所述澄清池为下部倒锥形的沉淀部和上部圆柱形的澄清部构成，所述澄清部上端设有排水口，所述沉淀部的下端设有沉渣出口；深度处理单元，与所述澄清部接合，包括依次串联的一级过滤池、二级过滤池和消毒池，所述消毒池通过消毒液供给管路连接于消毒液储存箱，所述消毒池连接有第二回流管，所述第二回流管的另一端连接至一级过滤器的进口；储水单元，包括与所述消毒池接合的储水箱，所述储水箱的下部侧面设有排放口；检测单元，至少包括用于检测所述油水分离池和生态曝气反应池的接合管道上流速的第一监测装置，用于检测所述生态曝气反应池水位和溶氧量的第二监测装置，用于检测所述间歇曝气反应池水位和溶氧量的第三监测装置，用于检测所述平衡水箱水质状况的第四监测装置，以及用于检测所述消毒池水质状况的第五监测装置；主控单元，通过接口和导线与各个监测装置连接，用于接收各监测装置的数据信息；以及plc控制单元，用于与预处理单元、生化反应单元、平衡单元、澄清单元、深度处理单元和储水单元之间的阀门和泵体的控制。
本发明循环污水设备通过采用预处理、二级生化处理、平衡处理、物化处理和深度处理配合，使得污水中的有机物被充分消化，同时去除污水中绝大部分污染物，提高污水处理效率，处理后的水质优。
该设备整体结构设计紧凑，其中利用多循环处理提高设备利用率，还能通过检测系统、主控系统和plc控制系统配合实现智能化自动控制污水处理过程。
附图说明
图1是本发明循环污水处理设备的一种实施方式的结构示意图；图2是本发明油水分离池的一种实施方式的结构示意图；
图3是本发明生态曝气反应池的一种实施方式的结构示意图；
图4是本发明生态曝气反应池的另一种实施方式的结构示意图；
图5是本发明间歇曝气反应池的一种实施方式的结构示意图；
图6是本发明采样管线单元的一种实施方式的结构示意图；
图7是本发明采样容器的一种实施方式的结构示意图。
附图标记
图中：1—预处理单元；2—生化反应单元；3—平衡单元；4—澄清单元；5—深度处理单元；6—储水单元；7—检测单元；8—主控单元；9—plc控制单元；10—格栅；11—沉砂池；12—初沉池；13—油水分离池；130—倾斜板；131—环形挡板；132—底部挡板；14—流量控速阀；20—生态曝气反应池；21—间歇曝气反应池；201—进污口；209—出污口；202—溢流区；203—曝气区；204—栅格层；205—挡环；206—菌液喷洒机构；207—曝气机构；2061—输液管；2062—菌液喷洒盘；2063—菌液存储箱；2064—菌液喷口；2071—基座；2072—蜗杆轴；2073—蜗轮；2074—电机；220—曝气转盘；221—出气口；222—供气支管；223—第一供气主管；224—第一进气导管；210—第二供气主管；213—第二进气导管；211—出气孔；212—间歇通气装置；225—第三供气主管；226—第三供气导管；227—加压器；228—喷嘴；230—环状弧形板；231—单吸式叶轮；260—集气腔；261—凹槽；262—扭簧；263—挡块；
31—酸液供给管路；32—酸液供给阀；33—酸液储存箱；35—碱液供给管路、36—碱液供给阀；37—碱液储存箱，38—第一回流管；
40—澄清池；410—沉淀部；411—澄清部；412—排水口；413—沉渣出口；415—过滤板；416—沉渣箱；417—压滤机构；418—第三回流管；419—排泥出口；
101—静态混合器；102—絮凝物存储箱；103—絮凝物供给管路；104—絮凝物供给阀门；
50—一级过滤池；51—二级过滤池；52—消毒池；520—消毒液供给管路；521—消毒液储存箱；53—第二回流管；
60—储水箱；61—排放口；71—第一监测装置；72—第二监测装置；73—第三监测装置；74—第四监测装置；75—第五监测装置；
90—取样管；91—定量出液机构；910—注液腔；911—进出嘴；912—注液杆；913—气缸机构；94—软管；95—连接支架；96—垂直伸缩机构；97—定位横杆；93—取样容器；930—注入口；931—硅胶封口；98—取样容器存储机构；980—容器出口；981—推手。
具体实施方式
下文参照附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
实施例
如图1所示，本发明提供的一种循环污水处理设备，包括预处理单元1、生化反应单元2、平衡单元3、澄清单元4、深度处理单元5、储水单元6、检测单元7、主控单元8以及plc控制单元9。
预处理单元1由顺次连接的格栅10、沉砂池11、初沉池12以及油水分离池13构成，用于去除污水中的悬浮物质。在一些示例中，图2所示，所述油水分离池13的池内中部排列有均匀间隔的倾斜板130，顶部设有若干层外沿向中心部位弧形下凹的环形挡板131，其中最上面一层的环形挡板131的内环处设有底部挡板132，所述油水分离池13的出口设于倾斜板130和环形挡板131之间的池壁上。本发明油水分离池13将倾斜板130设置于进水口上方，污水中的油性成分在上升过程中，油滴与倾斜板发生碰撞，油滴集聚变大，随后上升至环形挡板131最高处，即环形挡板131两侧，得益于最上面一层的环形挡板131中间下凹的结构，使得油水分离有高低之差，油水分离效果更佳；该结构中的环形挡板131层数越多，水停留的时间则越短。图2结合图3可知，生化反应单元2与所述油水分离池13出口接合，且两者接合管道上设有流量控速阀14，所述生化反应单元2包括依次连接的生态曝气反应池20和间歇曝气反应池21，所述生态曝气反应池20呈圆柱形构造，其顶部设有进污口201、下部侧边设有出污口209，所述生态曝气反应池20包括上部的溢流区202和下部的曝气区203，所述溢流区202的底部设有环形构造的栅格层204，所述栅格层204自外周沿向环形内部逐渐下倾，且在环形内沿设有向上的挡环205。该结构使得污水进入池内后实现分流，均匀流至曝气区，以提高下一阶段与菌液的充分混合。
所述曝气区203包括设于栅格层204内环中部下方的菌液喷洒机构206，和设于底部的曝气机构207，所述菌液喷洒机构206包括固定于池体顶部的输液管2061、设于输液管2061底部的菌液喷洒盘2062；所述输液管2061的顶部通过管路连接有菌液存储箱2063，所述菌液喷洒盘2062底面设有多个菌液喷口2064，且菌液喷口2064与所述输液管2061相连通。所述曝气机构207包括连接于池体底部的基座2071、设于基座2071内中空构造的蜗杆轴2072、与所述蜗杆轴2072啮合传动的蜗轮2073、输出轴固定于蜗轮2073中心部位的电机2074以及设于蜗杆轴2072顶端的曝气转盘220；该结构中的蜗轮蜗杆机构将电机的横向转轴力转化为纵向转轴力，以实现曝气转盘220的旋转，同时其中心轴旋转过程中不影响所述第一供气主管210。所述曝气转盘220上表面分布有多个出气口221，每个所述出气口221通过供气支管222与设于曝气转盘220中心轴的第一供气主管223相连通，所述第一供气主管223穿过所述蜗杆轴2072的中空位置且底部通过第一进气导管224进行供气；所述间隙曝气反应池21的底部设有延伸至该反应池外侧的第二供气主管210，所述第二供气主管210外端通过第二进气导管213进行供气，位于池内部分所述第二供气主管210管体上设有出气孔211，位于池外部分的第二供气主管210的管体部分内设有间歇通气装置212。
需要说明的是，本发明所述的菌液喷洒机构中喷洒的菌液为根据实际水质情况挑选的适合污水排放处理的微生物，例如红酵母菌、芽孢杆菌、灰氧菌、放线菌、微量元素、多糖等，通过菌液培养提高微生物的活性，从而提高好氧微生物分解有机物的效果。
而在一些示例中，如图4所示，所述生态曝气反应池20的曝气转盘220中心轴位置连接有向上垂直延伸的第三供气主管225，所述第三供气主管225的底部连接有第三进气导管226，所述第三供气主管225上设有加压器227，所述第三供气主管225管体的中上部位均匀分布有小型曝气孔，所述小型曝气孔上设有喷嘴228。所述曝气区203内设环状弧形板230，所述环状弧形板230自上部至下部逐渐向中心位置进行弧形弯曲，所述环状弧形板230的高度不小于曝气区203高度的1/2；所述第三供气主管225穿过所述环状弧形板230中心孔且置于其中轴线位置，对应所述环状弧形板230中心孔位置的所述第三供气主管225上设有单吸式叶轮231。通过第三供气主管和环状弧形板的使用，使池内实现分级混合气体，可逐级提高和控制池内溶氧量，其混合效率更高，其中可通过第三供气导管的阀门调节实现对其供气大小进行调整。进一步的通过单吸式叶轮将中上部与第三供气主管225喷出的气体混合的气液混合物向下输送，与第一供气主管喷出的气体进一步混合，随后自下部中心向两侧上升，形成一条底部中心向两侧流动，上升回至中心，向下流至底部中心的气液混合流动线，池内菌液、气体、污水混合充分，实现高效、快速的曝气效果。
再一些示例中，如图5所示，对所述间歇曝气反应池21进行改进，所述间歇通气装置212包括设于第二供气主管210外端口的集气腔260，所述集气腔260内两侧设有轴向开设的一对凹槽261，所述凹槽261内容置有挡块263，所述挡块263通过扭簧262连接于所述凹槽261内壁，所述挡块263相向侧为弧形凸面，两个所述挡块263的弧形凸面相抵使得所述集气腔260通道处于封闭状态；所述挡块263受集气腔260前端集结的气体冲击力向凹槽261内侧压缩，中间形成通气道，随后气体冲击力减弱，所述扭簧262可向两个所述挡块263施加相向的回复力，挡块263进一步相抵，集气腔260封闭；随后等待集气腔260前端再次集气，使气压达到通关值时，再次曝气，如此实现自动循环曝气；该结构简单，每隔一段时间进行自动曝气。图1所示，平衡单元3与所述间歇曝气反应池21接合，包括平衡水箱30以及设于平衡水箱30和间歇曝气反应池21之间管道的酸碱供给机构，通过酸碱供给机构对酸性或者碱性的污水进行中和，便于污水的净化，同时可以防止污水排出后对周围环境的酸碱性造成影响。所述酸碱供给机构包括酸液供给管路31、设于酸液供给管路31的酸液供给阀32、与酸液供给管路31外端连接的酸液储存箱33；碱液供给管路35、设于碱液供给管路35的碱液供给阀36以及与碱液供给管路35外端连接的碱液储存箱37，用于向流向平衡水箱30的管道内注入酸液和碱液，对水体的ph值进行中和调节；所述平衡水箱30的下部还连接有第一回流管38，所述第一回流管38的另一端连接至所述生态曝气反应池20的顶部。澄清单元4包括底部与所述平衡水箱30出口连接的澄清池40，所述澄清池40为下部倒锥形的沉淀部410和上部圆柱形的澄清部411构成，所述澄清部411上端设有排水口412，所述沉淀部410的下端设有沉渣出口413。所述澄清部411与所述沉淀部410之间设有过滤板415，所述过滤板415为目数10-50的网格过滤板。所述沉渣出口413通过管路连接有沉渣箱416，所述沉渣箱416上部通过管道连接有压滤机构417，所述压滤机构417的出口连接第三回流管418，所述第三回流管418的另一端连接至所述生态曝气反应池20；所述沉渣箱416的底部设有排泥出口419。
在一些改进示例中，所述平衡水箱30与澄清单元4之间还设有絮凝物供给单元，所述絮凝物供给单元与澄清单元4之间设有静态混合器101；所述絮凝物供给单元包括絮凝物存储箱102、与所述絮凝物存储箱102连接的絮凝物供给管路103和设于絮凝物供给管路103上的絮凝物供给阀门104。需要说明的是，该结构中的絮凝物是液体的基于铁的无机化学品，絮凝物可根据实际水质状况进行调整，取决于所处理的污水，包括但不限于诸如氯化铁、硫酸亚铁或者硫酸铝，该类金属的絮凝物易于吸引有机化合物颗粒并且致使它们团聚以更好地沉淀并作为沉渣而去除。深度处理单元5与所述澄清部411接合，包括依次串联的一级过滤池50、二级过滤池51和消毒池52，所述消毒池52通过消毒液供给管路520连接于消毒液储存箱521，所述消毒池52连接有第二回流管53，所述第二回流管53的另一端连接至一级过滤器50的进口。该处所述的过滤池为常规的多介质过滤器，包括煤渣、沸石、椰壳炭、活性炭、竹炭、蛭石、粗砂、珊瑚砂、石英石和陶瓷粉末等组合交替层形成的过滤介质；随着污水穿过一级和二级过滤池，能移除大于15-20微米额颗粒物质。储水单元6包括与所述消毒池52接合的储水箱60，所述储水箱60的下部侧面设有排放口61。检测单元7至少包括用于检测所述油水分离池13和生态曝气反应池20的接合管道上流速的第一监测装置71，第一监测装置71检测进入生态曝气反应池的污水流速，并转化为数字信号传递至plc控制单元。用于检测所述生态曝气反应池20水位和溶氧量的第二监测装置72，用于检测所述间歇曝气反应池21水位和溶氧量的第三监测装置73；用于检测所述平衡水箱30水质状况的第四监测装置74，以及用于检测所述消毒池52水质状况的第五监测装置75。检测装置74、73包括含氮量检测仪和含磷量检测仪，及检测池的颗粒检测仪、重金属检测仪、含碳量检测仪、含氮量检测仪和含磷量检测仪，用于检测污水中的颗粒含量ck、重金属含量cz、含碳量cc、含氮量cn和含磷量cp，并转化为数字信号传递至plc。利用各监测装置对池内的固体颗粒含量、重金属含量、含碳量、含氮量和含磷量进行实时测量，测量精度高，实时测量以上参数，可以有效地实现对整个系统的控制。主控单元8通过接口和导线与各个监测装置连接，用于接收各监测装置的数据信息。plc控制单元9用于与预处理单元1、生化反应单元2、平衡单元3、澄清单元4、深度处理单元5和储水单元6之间的阀门和泵体的控制。
图6示出了本发明循环污水处理设备的另一种实施方式，该示例中，对设备全线过程实现智能化自动采样，实验室人员无需去现场即可获取采样污水样品。具体的，所述设备还设有采样管线单元，所述采样管线单元包括依次沿所述油水分离池13、生态曝气反应池20、间歇曝气反应池21、平衡水箱30、澄清池40和消毒池52分布的运输管线，该处所述运输管线以本领域技术人员在本发明基础上理解，包括皮带链条式传输机构、管道传输机构等等，实现长距离输送。所述运输管线终点连接至化验室、化验舱或者是临时存放舱等固定位置，所述运输管线设有对各个池体或箱体进行取样的取样工位；所述油水分离池13、生态曝气反应池20、间歇曝气反应池21、平衡水箱30、澄清池40和消毒池52上均设有取样管90，所述取样管90出口端设有定量出液机构91；所述定量出液机构91包括注液腔910、带单向阀的进出嘴911、设于注液腔910内的注液杆912和活塞杆连接所述注液杆912的气缸机构913；所述取样管90出口端通过软管94连通所述注液腔910，所述定量出液机构91通过连接支架95连接有垂直伸缩机构96，所述垂直伸缩机构96的顶部固定于定位横杆97上。所述采样管线单元还包括设于取样工位的取样容器93，如图7所示，所述取样容器93为封闭式构造，其表面设有注入口930，所述注入口930上设有中部开有交叉开口的硅胶封口931。不同池体位置的取样容器93设有不同的标签，以便对取样标本进行标记。
所述采样管线单元还包括取样容器存储机构98，所述取样容器存储机构98为中空的柱状构造，其内垂直放置有多个取样容器93，所述取样容器存储机构98底部朝向取样工位，且该位置设有容器出口980，其反向部位设有推手981。在完成一个取样后，推手981将取样容器存储机构内的取样容器推出至取样工位。
本发明还提供了一种循环污水处理的自动控制系统，该系统主要包括自动检测单元、主控单元和plc控制单元，其在应用过程中可用于对曝气反应的溶氧量控制、酸碱供给控制、絮凝物供给控制等等，实现过程为通过自动检测单元检测池体溶氧量、ph值、水质状况，综合分析各个池体部位需要的最佳调节参数量，通过plc控制单元向各个池体的阀门泵体进行相应的控制。在一个具体实施例中，包括下述的溶氧量控制系统。第二监测装置72包括水位检测仪和曝气量测定装置，用于检测生态曝气反应池的水位状况和溶氧量状况。该处所述的曝气量监测装置采集检测的曝气池内溶解氧浓度，主控单元接收到曝气量监测装置采集数据后，根据曝气池溶解氧浓度和溶解氧浓度设定值经过最优配比库推出一组溶解氧浓度特征值，并将此溶解氧浓度特征值经过模糊控制器进行推算，计算出最佳的曝气量，通过plc控制单元来精确调节第一供气主管和第二供气主管的鼓风机频率。该处所述的水位检测仪采集检测的曝气池内水位高度，主控单元接收到采集的水位数据后，将其与预设水位进行比对，看是否在标准范围内；如是，则无操作，如否，则通过plc控制单元调节前端控制阀的大小进行水位调节。
需要说明的是，本发明的设备结构和附图主要对本发明原理进行描述，在该设计原理的基础上，设备管线各部位的阀门、泵体或者鼓风机等的设置并没有完全描述清楚，而在本领域技术人员理解上述发明原理的前提下，可清楚获知设备管线的具体。
还需要说明的是，本发明所述的各类存储箱，如菌液、酸碱液、絮凝物和消毒液存储箱，在具体的设备结构设计过程中，可统一放置于一处存储箱放置区，实现结构的紧凑和对存储箱管理的便捷。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括哪些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下做出各种变化。