污水处理精确分配进水堰门装置与控制方法

摘要

本发明涉及一种污水处理精确分配进水堰门装置和控制方法，设有堰门总成、驱动和传动装置、超声波液位计、堰门导轨、堰门主板，主板上设有孔口和密封板，驱动和传动装置包括：安装在导轨的上方由立柱和横梁构成的支架、可控电机和传动连杆，并设有控制器，该控制器与液位计进行信号连接，与动力装置进行控制连接；控制方法：1)设置进水量检测和调节的时间间隔；2)测出每个生物处理单元合理的进水量；3)判断出进水通过堰门三种情况；4)将从第1)获取的每个生物处理单元合理的进水量与第2)步计算出的当时堰口的实际进水流量进行比较然后进行处理。本发明适用于污水处理，工艺简单，节省能源，成本低，自动化程度高，出水效率高，质量好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种水量的控制及调节的堰门装置，具体是用于污水处理厂的污水处理单元，为生物反应池内不同功能的生物处理单元合理分配进水水量的调节控制装置。

背景技术

在国内很多污水处理厂大多都采用传统的活性污泥法作为污水处理的主要工艺方法。传统活性污泥法包括AAO、氧化沟等工艺。采用这些工艺的污水处理厂在设计之初一般都考虑了生物脱氮除磷的功能。但在实际运行过程中都存在很多问题导致生物脱氮除磷的功能不能达到预期效果。这里面存在以下一些问题：1、不能及时准确的对厌氧和缺氧段分配进水，从而不能合理有效利用进水中的碳源，脱氮除磷处理效率低；2、有些污水处理厂生化段设置管道式闸板或者普通闸板的进水配水装置，但是都存在无法精确计量配水量和精确调节流量的问题。基于以上问题分析，需要对现有的污水处理的分段进水配水系统进行改进，使生物处理单元的进水分配比例和流量得到精确和及时的控制。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种污水处理精确分配进水堰门装置及控制方法，这种堰门装置及控制方法能够保证污水处理生物处理单元的进水水量得到合理及时的分配，使污水处理工艺稳定高效地运行。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：本发明的污水处理精确分配进水堰门装置，设有堰门总成、驱动和传动装置、超声波液位计，其特征是：所述堰门总成设有堰门导轨、堰门主板，堰门主板两侧边可上下滑动地连接在导轨上，堰门主板上设有孔口，该孔口处设有方便拆装的密封板，在该密封板的四周设有密封条；堰门导轨垂直固定在生物处理单元的进水堰口的内侧，生物处理单元的进水堰口即是进水渠道的堰口，故堰门的导轨和堰门主板的位置在进水渠道堰口的外侧，生物处进单元的池底低于进水渠道的渠底，所述导轨和堰门主板的底部伸入进水渠道底部以下；所述驱动和传动装置包括：安装在导轨的上方由立柱和横梁构成的支架、可控电机和电机与堰门主板之间传动连接的传动轮和传动连杆，该传动连杆垂直固定在堰门主板上端，传动轮与电机的主轴传动连接；在堰门边框上安装两个分别用于测量渠道中水位高度和生物反应池中水位高度的超声波液位计，并设有计算通过堰门的精确水量并控制堰门动作过程及行程的控制器，该控制器与所述超声波液位计进行信号连接，与所述堰门的动力装置进行控制连接。

本发明的精确分配进水堰门装置的控制方法：

1)设置进水量检测和调节的时间间隔为1～10分钟，流量允许差值为合理进水流量的5～10％以内；

2)利用中国发明专利ZL 200810102661.X的污水处理厂分配进水碳源的装置和方法按设定时间间隔测出每个生物处理单元合理的进水量；

3)所述控制器通过所述超声波液位计获取渠道中水位高度和生物反应池中水位的高度信号，判断出进水通过堰门时是以下三种情况中的哪一种：第一种情况是水流通过堰口主板上的孔口自由出流；第二种情况为水流通过淹没的孔口流出，同时又不产生从堰板上方的溢流；第三种情况是孔口不能满足水流的过流要求，部分水流从堰板上侧溢流通过；然后，区别对3种不同情况进行计算，计算出当下水流的精确流量，进水流量计算的方法如下：

情况一：当水流只通过堰口通过时，这时堰门主板为升起状态，此时，水流量Q₁计算方法如下：Q₁

$Q_1=\mathrm{mb}\sqrt{2g}{H_1}^{3/2}(m^3/s)---1-1;$

式中：b-堰门宽，单位：m；

H₁-堰口水位高度，单位：m；

m-流量系数，为0.62；

g-重力加速度，单位：m/s^2；

情况二：当水流为全淹没孔口出流，同时又不产生溢流时，此时，水流量Q₂计算方法如下：

$Q_2=\mathrm{\mu A}\sqrt{2g{H}_2}(m^3/s)---1-2;$

式中：μ-孔口淹没出流的流量系数，取与自由出流时的流量系数m相同，即μ＝0.62；A-孔口面积，单位：m²；

H₂-水面至孔口中心的深度，单位：m；

g-重力加速度，单位：m/s^2；

情况三：当水流通过孔口出流不能满足水量过流要求，部分水流从堰板下方通过；此时，孔口出流采用公式1-2计算，堰上出流水量Q₃计算采用公式1-1：

其中各符号内容和单位同公式1-1和1-2；

4)将从第1)获取的每个生物处理单元合理的进水量与第2)步计算出的当时堰口的实际进水流量进行比较，当两个数值相差在设定允许值范围之外，需要提高或减少进水量即需要调整堰门主板时，进入第4)步骤；当进水量满足需要，即在10％以下，不需要调整进水量即调整堰门主板高度时，进入第1)步骤；

5)当需要减少进水量时，则升高堰门主板，即计算出堰门主板的动作高度，即通过上述步骤1)中确定的3种情况中之一的具体情况，利用该种情况的计算进水流量的公式，计算出H₁或H₂，进而得出堰门主板的动作高度；根据堰门主板的动作高度，控制器控制堰门电动装置调节堰门主板到相应的高度；然后进入第2)步骤：

本发明的堰门装置及控制方法运行时，堰门主板和配水渠道之间处于封闭状态，堰门可在堰板导轨上上下移动调节堰板高度。在配水量小于合理进水量时，通过降低堰门主板，就可提高进水流量；当水量大于合理进水量时，通过提升堰门主板，就可减少进水流量。通过本发明的这种配水方式的装置可以保证渠道内水位基本保持高度一致，同时可以精确计算出每个堰门的当下配水量，并可以通过调节堰板高度精确调节配水量的多少，以保证污水处理单元的每个生物处理单元有最合理的进水量，从而处于最佳生化状态和获得最佳处理效果。本发明具有结构完善，简单实用，成本低，操作灵活，自动化程度高，具有很好的调节效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2是图1中A-A视图。

本发明产品的外形并不受此图的限制，仅外形改变也属于本发明的保护范围。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：

实施例一：污水处理精确分配进水堰门装置，设有堰门总成、驱动和传动装置、超声波液位计，其特征是：所述堰门总成设有堰门导轨1、堰门主板2，堰门主板两侧边可上下滑动地连接在导轨上，堰门主板上设有孔口3，该孔口处设有方便拆装的密封板31，在该密封板的四周设有密封条；堰门导轨垂直固定在生物处理单元32的进水堰口的内侧，生物处理单元的进水堰口即是进水渠道的堰口，故堰门的导轨和堰门主板的位置在进水渠道堰口的外侧，生物处进单元的池底低于进水渠道的渠底33，所述导轨和堰门主板的底部伸入进水渠道底部以下；所述驱动和传动装置包括：安装在导轨的上方由立柱7、41和横梁42构成的支架、可控电机5和电机与堰门主板之间传动连接的传动轮和传动连杆6，该传动连杆垂直固定在堰门主板上端，传动轮与电机的主轴传动连接；在堰门边框上安装两个分别用于测量渠道中水位高度和生物反应池中水位高度的超声波液位计8、9，并设有计算通过堰门的精确水量并控制堰门动作过程及行程的控制器，该控制器与所述超声波液位计进行信号连接，与所述堰门的动力装置进行控制连接。

堰门宽b＝1300mm，高为1000mm，孔口尺寸2×250×400mm，孔口距离堰顶0.2m；污水处理厂在夜间运行，进水量较小，配水堰门的过流量也较小。

1)设置进水量检测和调节的时间间隔为10分钟，流量允许差值为合理进水流量的10％；

2)经测定工艺需要确定堰门配水量为600m³/h；

3)经测定堰门进水为情况一，经过公式1-1计算得H₁为0.3m；

4)超声波液位计测定堰上水位高程为6.7m，生物反应池水位高程为5.9m，计算得到堰顶高程为7.0m；通过堰门电动装置调节堰门到7.0m高程；然后启动第2)步骤；重新测定堰上水位，仍然为6.7m，因此，确定为孔口出流，水量满足预设要求。

实施例二：

堰门宽b＝1300mm，高为1000mm，孔口尺寸2×250×400mm，孔口距离堰顶0.2m；污水处理厂处于比较稳定的运行状态，水量适中，配水堰门只有孔口淹没出流；

1)设置进水量检测和调节的时间间隔为10分钟，流量允许差值为合理进水流量的10％；

2)经测定工艺需要确定堰门配水量为1250m³/h；

3)经测定堰门进水为情况二，经过公式1-2计算得H₂为0.4m；

4)超声波液位计测定堰上水位高度为6.7m，生物反应池水位高度为5.9m，计算得到堰顶高程为6.7m；通过堰门电动装置调节堰门到6.7m高程；然后启动第2)步骤；重新测定堰上水位，仍然为6.7m，因此，确定为淹没孔口出流，水量满足预设要求。

实例三：

堰门宽b＝1300mm，高为1000mm，孔口尺寸2×250×400mm，孔口距离堰顶0.2m。污水处理厂在白天运行，水量较大，配水堰门的过流量也较大；

1)设置进水量检测和调节的时间间隔为10分钟，流量允许差值为合理进水流量的10％；

2)经测定工艺需要确定堰门配水量为3100m³/h；

3)经测定堰门进水为情况三，经过公式1-3计算得H₁堰上水头为0.3m，H₂为0.7m；

4)超声波液位计测定堰上水位高度为6.7m，生物反应池水位高度为5.9m，计算得到堰顶高程为6.4m；通过堰门电动装置调节堰门到6.4m高程；然后启动第2)步骤；

重新测定堰上水位，仍然为6.7m，因此，确定为淹没孔口出流和堰上溢流的结合方式，水量满足预设要求。

本发明经试用，能够精确调节厌氧池、缺氧池、好氧池等单元的进水水量，水量调节后，各处理单元的配水流量在工艺要求的6％以内，充分发挥了整个生物处理单元的功能，出水总氮由18mg/L下降到13mg/L，出水TP由0.8mg/L下降到0.3mg/L，出水氮磷由一级B提高到一级A，改善了污水处理厂的生物处理效果。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。