本發(fā)明涉及水處理,特別涉及去除水體中污染物和懸浮顆粒物的自動化預(yù)處理裝置及方法。
背景技術(shù):
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市化水平的不斷提高,人類活動加劇了對自然環(huán)境的影響,排放的各類污染物總量大大超出水體的自凈總量,造成水體環(huán)境質(zhì)量超出了其功能區(qū)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致了水環(huán)境污染現(xiàn)象。城市水體黑臭是其中較為嚴(yán)重的水環(huán)境污染現(xiàn)象之一。城市黑臭水體不僅給群眾帶來了極差的感官體驗,也是直接影響群眾生產(chǎn)生活的突出水環(huán)境問題,國務(wù)院頒布的《水污染防治行動計劃》提出“到2020年,地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi);到2030年,城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除”的控制性目標(biāo)。
從2015年起,城市黑臭水體整治已經(jīng)成為地方各級人民政府改善城市人居環(huán)境工作的重要內(nèi)容之一,然而,由于城市水體黑臭成因復(fù)雜、影響因素多,整治任務(wù)十分艱巨。治理污染水體,消除水體黑臭現(xiàn)象,目前主要采取的措施包括截污納管、環(huán)保清淤、引水配水、生態(tài)治理和智慧河道管理。其中,引水配水可以盤活水系、提高流速、增加水體自凈能力和環(huán)境容量,是目前行之有效的水體污染防治,消除黑臭水體的一種技術(shù)手段。但由于受到城市外圍引水水源水質(zhì)的影響,例如:懸浮顆粒物濃度高造成引水配水后水體感官差,水質(zhì)指標(biāo)較差如氨氮濃度高,導(dǎo)致引水配水后水質(zhì)改善效果欠佳。
為了改善引水配水水源水質(zhì),運用了自動投加預(yù)處理藥劑的方法,但傳統(tǒng)的藥劑投加量和預(yù)處理效果控制并不十分理想,且由于預(yù)處理設(shè)施設(shè)計的影響,使得預(yù)處理水量受到限制。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足,本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、去除效率高、易維護的去除水體中污染物和懸浮顆粒物的自動化預(yù)處理裝置。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種去除水體中污染物和懸浮顆粒物的自動化預(yù)處理裝置,所述自動化預(yù)處理裝置包括:
進水檢測單元,所述進水檢測單元檢測反應(yīng)單元上游的水體,輸出的第一參數(shù)c1i送處理單元,i為正整數(shù);
流量調(diào)控單元,所述流量調(diào)控單元將進入所述反應(yīng)單元的流量調(diào)控到流量值qpump;
投藥單元,所述投藥單元根據(jù)接收到的投藥量qi或其變化值δqi向反應(yīng)單元投藥;
反應(yīng)單元,水樣和藥在所述反應(yīng)單元內(nèi)反應(yīng),去除水體中污染物;
出水檢測單元,所述出水檢測單元檢測反應(yīng)單元下游的水體,輸出的第二參數(shù)c2i送處理單元,i為正整數(shù);
處理單元,所述處理單元根據(jù)所述第一參數(shù)c1i獲知進水流量值qpump:
本發(fā)明的目的還在于提供了一種去除效率高的去除水體中污染物和懸浮顆粒物的自動化預(yù)處理方法,該發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn):
一種去除水體中污染物和懸浮顆粒物的自動化預(yù)處理方法,所述自動化預(yù)處理方法包括以下步驟:
(a1)進水檢測單元檢測反應(yīng)單元上游的水體,輸出的第一參數(shù)c1i送處理單元,i為正整數(shù);
根據(jù)所述第一參數(shù)c1i確定受納河道現(xiàn)狀水質(zhì)參數(shù);
(a2)處理單元根據(jù)所述第一參數(shù)c1i獲知進水流量值qpump:
處理單元根據(jù)所述流量值qpump獲知投藥量qi=fi(c1-cave)·qpump,i為正整數(shù);
(a3)流量調(diào)控單元將進入反應(yīng)單元的流量調(diào)控到所述流量值qpump;
投藥單元根據(jù)接收到的所述投藥量qi向反應(yīng)單元投藥;
(a4)水樣和藥在所述反應(yīng)單元內(nèi)反應(yīng),去除水體中污染物;
(a5)出水檢測單元檢測反應(yīng)單元下游的水體,輸出的第二參數(shù)c2i送處理單元,i為正整數(shù);
(a6)所述處理單元根據(jù)所述第二參數(shù)c2i和流量值qpump獲知投藥量的變化值
(a7)投藥單元根據(jù)接收到的所述投藥量的變化值δqi調(diào)整投藥。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有的有益效果為:
1.利用水質(zhì)在線監(jiān)測儀、多普勒剖面流速儀、激光粒度儀、懸浮物濃度測定儀、超聲波液位計的測量數(shù)據(jù),實時調(diào)整藥劑投藥量、沉淀單元內(nèi)板的最佳角度,可有效地去除原水中的懸浮顆粒物、氨氮等主要水質(zhì)污染指標(biāo);
2.去除效率高,對懸浮顆粒物的最大清除率超過90%,cod和總磷的最大清除率均超過80%,氨氮清除效率最大可達(dá)90%以上;
3.沉淀單元結(jié)構(gòu)緊湊簡單、易于安裝和維護,提高了操作人員的健康和安全;
4.本發(fā)明全程自動化控制、全過程信息化管理、運行穩(wěn)定性高,易于實施日常管理。
附圖說明
參照附圖,本發(fā)明的公開內(nèi)容將變得更易理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是:這些附圖僅僅用于舉例說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而并非意在對本發(fā)明的保護范圍構(gòu)成限制。圖中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的去除水體中污染物和懸浮顆粒物的自動化預(yù)處理裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。
具體實施方式
圖1和以下說明描述了本發(fā)明的可選實施方式以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實施和再現(xiàn)本發(fā)明。為了教導(dǎo)本發(fā)明技術(shù)方案,已簡化或省略了一些常規(guī)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解源自這些實施方式的變型或替換將在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本發(fā)明的多個變型。由此,本發(fā)明并不局限于下述可選實施方式,而僅由權(quán)利要求和它們的等同物限定。
實施例1:
圖1示意性地給出了本發(fā)明實施例的去除水體中污染物和懸浮顆粒物的自動化預(yù)處理裝置的結(jié)構(gòu)簡圖,如圖1所示,所述自動化預(yù)處理裝置包括:
進水檢測單元,如氨氮檢測儀、總磷檢測儀、cod檢測儀、懸浮固體檢測儀,所述進水檢測單元檢測反應(yīng)單元上游的水體,輸出的第一參數(shù)c1i送處理單元,i為正整數(shù);如,所述第一參數(shù)c1i包括4個參數(shù);將各第一參數(shù)的值分別調(diào)整到目標(biāo)值所需的潔凈水的體積中的最大值所對應(yīng)的第一參數(shù)作為所述河道現(xiàn)狀水質(zhì)參數(shù);或者由各第一參數(shù)分別加上權(quán)重而得出;
流量調(diào)控單元,如變頻泵和多普勒剖面流速儀的組合,所述流量調(diào)控單元將進入所述反應(yīng)單元的流量調(diào)控到流量值qpump;
投藥單元,所述投藥單元根據(jù)接收到的投藥量qi或其變化值δqi向反應(yīng)單元投藥;藥包括pac,或是pac、pam及naclo的組合,其中,pac投在所述反應(yīng)單元的上游,pam投在反應(yīng)單元內(nèi),naclo投在反應(yīng)單元的下游;
反應(yīng)單元,如反應(yīng)池,水樣和藥在所述反應(yīng)單元內(nèi)反應(yīng),去除水體中污染物;
沉淀單元,所述沉淀單元設(shè)置在所述反應(yīng)單元的下游;所述沉淀單元內(nèi)設(shè)置依次排列的具有間距的板;
第一粒度儀,如激光粒度儀,所述第一粒度儀檢測反應(yīng)單元上游的水體,輸出的懸浮顆粒物的質(zhì)量濃度m及第一平均粒徑dm1送所述處理單元;
第二粒度儀,如激光粒度儀,所述第二粒度儀設(shè)置在所述反應(yīng)單元和沉淀單元之間,輸出的懸浮顆粒物的體積濃度v、第二平均粒徑dm2送所述處理單元;
出水檢測單元,如氨氮檢測儀、總磷檢測儀、cod檢測儀、懸浮固體檢測儀,所述出水檢測單元檢測反應(yīng)單元下游的水體,輸出的第二參數(shù)c2i送處理單元,i為正整數(shù);如,與所述第一參數(shù)相對應(yīng)地,所述第二參數(shù)c2i也包括4個參數(shù);
處理單元,所述處理單元根據(jù)所述第一參數(shù)c1i獲知進水流量值qpump:
所述處理單元根據(jù)所述流量值qpump獲知投藥量qi=fi(c1-cave)·qpump,i為正整數(shù),與所述第一參數(shù)的數(shù)量對應(yīng);
所述處理單元根據(jù)所述第二參數(shù)c2i和流量值qpump獲知投藥量的變化值
所述處理單元根據(jù)所述體積濃度v、第二平均粒徑dm2、質(zhì)量濃度m及懸浮顆粒物的沉淀清除效率而調(diào)整所述沉淀單元的參數(shù),如板相對水平面的夾角
本發(fā)明實施例的一種去除水體中污染物和懸浮顆粒物的自動化預(yù)處理方法,也即上述裝置的工作過程,所述自動化預(yù)處理方法包括以下步驟:
(a1)進水檢測單元檢測反應(yīng)單元上游的水體,輸出的第一參數(shù)c1i送處理單元,i為正整數(shù);
根據(jù)所述第一參數(shù)c1i確定受納河道現(xiàn)狀水質(zhì)參數(shù),如:將各第一參數(shù)的值分別調(diào)整到目標(biāo)值所需的潔凈水的體積中的最大值所對應(yīng)的第一參數(shù)作為所述河道現(xiàn)狀水質(zhì)參數(shù);或者由各第一參數(shù)分別加上權(quán)重而得出;
(a2)處理單元根據(jù)所述第一參數(shù)c1i獲知進水流量值qpump:
處理單元根據(jù)所述流量值qpump獲知投藥量qi=fi(c1-cave)·qpump,i為正整數(shù);
(a3)流量調(diào)控單元將進入反應(yīng)單元的流量調(diào)控到所述流量值qpump;
投藥單元根據(jù)接收到的所述投藥量qi向反應(yīng)單元投藥;
(a4)水樣和藥在所述反應(yīng)單元內(nèi)反應(yīng),去除水體中污染物;
(a5)出水檢測單元檢測反應(yīng)單元下游的水體,輸出的第二參數(shù)c2i送處理單元,i為正整數(shù);
(a6)所述處理單元根據(jù)所述第二參數(shù)c2i和流量值qpump獲知投藥量的變化值
(a7)投藥單元根據(jù)接收到的所述投藥量的變化值δqi調(diào)整投藥。
為了提高了去除效率,進一步地,步驟(a2)進一步包括:
所述處理單元根據(jù)所述第一參數(shù)c1i選擇工作模式:
若第一參數(shù)c1i達(dá)到ⅳ類或以上標(biāo)準(zhǔn),投藥僅為pac;
若第一參數(shù)c1i達(dá)到ⅴ類標(biāo)準(zhǔn),或不超過ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)的30%,投藥包括pac、pam及naclo。
為了降低水體中的懸浮顆粒物,進一步地,步驟(a3)進一步包括:
將沉淀單元內(nèi)的板相對水平面的夾角α調(diào)整為:
實施例2:
根據(jù)本發(fā)明實施例1的去除水體中污染物和懸浮顆粒物的自動化預(yù)處理裝置及方法的應(yīng)用例。
在該應(yīng)用例中,去除水體中污染物和懸浮顆粒物的自動化預(yù)處理裝置包括:
進水檢測單元,包括氨氮檢測儀、總磷檢測儀、cod檢測儀、懸浮固體檢測儀,所述進水檢測單元檢測反應(yīng)單元上游的水體,輸出的第一參數(shù)c1i送處理單元,i為正整數(shù);所述第一參數(shù)c1i包括4個參數(shù);將各第一參數(shù)的值分別調(diào)整到目標(biāo)值所需的潔凈水的體積中的最大值所對應(yīng)的第一參數(shù)作為所述河道現(xiàn)狀水質(zhì)參數(shù),可見,所述河道現(xiàn)狀水質(zhì)參數(shù)是cod或總磷或氨氮;
流量調(diào)控單元,包括變頻泵和多普勒剖面流速儀,所述流量調(diào)控單元將進入所述反應(yīng)單元的流量調(diào)控到流量值qpump;
投藥單元,所述投藥單元根據(jù)接收到的投藥量qi及其變化值δqi向反應(yīng)單元投藥;藥包括pac,或是pac、pam及naclo的組合,其中,pac投在所述反應(yīng)單元的上游,pam投在反應(yīng)單元內(nèi),naclo投在反應(yīng)單元的下游;
反應(yīng)單元,如反應(yīng)池,水樣和藥在所述反應(yīng)單元內(nèi)反應(yīng),去除水體中污染物;
沉淀單元,所述沉淀單元設(shè)置在所述反應(yīng)單元的下游;所述沉淀單元內(nèi)設(shè)置依次排列的具有間距的板;
第一粒度儀,如激光粒度儀,所述第一粒度儀檢測反應(yīng)單元上游的水體,輸出的懸浮顆粒物的質(zhì)量濃度m及第一平均粒徑dm1送所述處理單元;
第二粒度儀,如激光粒度儀,所述第二粒度儀設(shè)置在所述反應(yīng)單元和沉淀單元之間,輸出的懸浮顆粒物的體積濃度v、第二平均粒徑dm2送所述處理單元;
出水檢測單元,包括氨氮檢測儀、總磷檢測儀、cod檢測儀、懸浮固體檢測儀,所述出水檢測單元檢測反應(yīng)單元下游的水體,輸出的第二參數(shù)c2i送處理單元,i為正整數(shù);與所述第一參數(shù)相對應(yīng)地,所述第二參數(shù)c2i也包括4個參數(shù);
處理單元,所述處理單元根據(jù)所述第一參數(shù)c1i獲知進水流量值qpump:
所述處理單元根據(jù)所述流量值qpump獲知投藥量qi=fi(c1-cave)·qpump,i為正整數(shù),與所述第一參數(shù)的數(shù)量對應(yīng);
所述處理單元根據(jù)所述第二參數(shù)c2i和流量值qpump獲知投藥量的變化值
所述處理單元根據(jù)所述體積濃度v、第二平均粒徑dm2、質(zhì)量濃度m及懸浮顆粒物的沉淀清除效率而調(diào)整所述沉淀單元的參數(shù),如板相對水平面的夾角
本應(yīng)用例的一種去除水體中污染物和懸浮顆粒物的自動化預(yù)處理方法,也即上述裝置的工作過程,所述去除水體中污染物和懸浮顆粒物的自動化預(yù)處理方法包括以下步驟:
(a1)進水檢測單元檢測反應(yīng)單元上游的水體,輸出的第一參數(shù)c1i送處理單元,i為正整數(shù);c11為氨氮值,c12為總磷值,c13為cod值,c14為懸浮固體濃度值;
根據(jù)所述第一參數(shù)c1i確定受納河道現(xiàn)狀水質(zhì)參數(shù),如:將各第一參數(shù)的值分別調(diào)整到目標(biāo)值所需的潔凈水的體積中的最大值所對應(yīng)的第一參數(shù)作為所述河道現(xiàn)狀水質(zhì)參數(shù);或者由各第一參數(shù)分別加上權(quán)重而得出;
(a2)處理單元根據(jù)所述第一參數(shù)c1i獲知進水流量值qpump:
處理單元根據(jù)沉淀單元的參數(shù)、第一粒度儀及第二粒度儀輸出的參數(shù)得出沉淀單元內(nèi)的板相對水平面的夾角α:
處理單元根據(jù)所述第一參數(shù)c1i選擇工作模式:
水質(zhì)良好模式:如第一參數(shù)中的氨氮、總磷及cod均達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(gb3838-2002)規(guī)定的ⅳ類及其以上標(biāo)準(zhǔn),同時懸浮固體濃度超過30mg/m3時,所對應(yīng)的是水質(zhì)良好模式;處理單元得出投藥量qpac=fpac(c1-cave)·qpump,啟動投藥單元僅向反應(yīng)單元的上游投加pac;
水質(zhì)一般模式:如第一參數(shù)中的氨氮、總磷及cod達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(gb3838-2002)規(guī)定的ⅴ類標(biāo)準(zhǔn),或氨氮、總磷及cod不超過ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)的30%,同時懸浮固體濃度超過30mg/m3時,所對應(yīng)的是水質(zhì)一般模式:處理單元分別得出投藥量qpac=fpac(c1-cave)·qpump、qpam=fpam(c1-cave)·qpump、qnaclo=fnaclo(c1-cave)·qpump,啟動投藥單元向反應(yīng)單元的上游投加pac,向反應(yīng)單元內(nèi)投加pam,向反應(yīng)單元的下游投加naclo;
應(yīng)急模式:根據(jù)所需置換河道水體突發(fā)污染的范圍、程度等條件,確定的預(yù)處理水量、出水水質(zhì)的運行模式。根據(jù)河道或湖泊等地表水體的突發(fā)污染事件,變頻泵的調(diào)到最大流量,處理單元根據(jù)該最大流量分別得出投藥量qpac=fpac(c1-cave)·qpump、qpam=fpam(c1-cave)·qpump、qnaclo=fnaclo(c1-cave)·qpump,啟動投藥單元向反應(yīng)單元的上游投加pac,向反應(yīng)單元內(nèi)投加pam,向反應(yīng)單元的下游投加naclo;
(a3)流量調(diào)控單元將進入反應(yīng)單元的流量調(diào)控到所述流量值qpump;
投藥單元根據(jù)接收到的所述投藥量qi向反應(yīng)單元投藥;
將所述沉淀單元內(nèi)的板相對水平面的夾角調(diào)整到夾角α,如
(a4)水樣和藥在所述反應(yīng)單元內(nèi)反應(yīng),去除水體中污染物;
(a5)出水檢測單元檢測反應(yīng)單元下游的水體,輸出的第二參數(shù)c2i送處理單元,i為正整數(shù);c21為氨氮值,c22為總磷值,c23為cod值,c24為懸浮固體濃度值;
(a6)所述處理單元根據(jù)所述第二參數(shù)c2i和流量值qpump獲知投藥量的變化值,具體為:
處理單元依據(jù)預(yù)設(shè)的清除效率值以及粒徑差值判斷條件,計算投藥量的變化值:
f(dm1)為臨界粒徑差值,為據(jù)大量運行實測數(shù)據(jù)模擬而得的經(jīng)驗公式:
(1)當(dāng)(dm2-dm1)≥f(dm1),
(2)其它情況,根據(jù)以下方式計算:
δqpam=fpam(dm2-dm1)·qpump;
(a7)投藥單元根據(jù)接收到的所述投藥量的變化值δqi調(diào)整投藥。