[发明专利]一种脱氮滤池反冲洗精准控制装置及运行方法

权利要求书

1.一种脱氮滤池反冲洗精准控制装置，其特征在于，包括调节池(2)、脱氮滤池(14)、清水池(11)、加药器(1)、进水泵(3)、原位检测传感器(6)、电极电缆线(7)、反冲洗进水泵(12)、反冲洗气泵(13)、反冲洗出水口(15)、电化学工作站(16)、计算机(17)、过程控制器(18)；所述进水泵(3)与所述调节池(2)和所述脱氮滤池(14)通过管道连接，所述加药器(1)的加药管伸入调节池(2)内，所述的脱氮滤池(14)为柱状结构，脱氮滤池(14)内部从上而下依次包括均匀布水器(4)、滤料层(5)、承托层(8)和滤砖(9)；所述原位检测传感器(6)置于滤料层(5)中，位于滤料表层下30-50cm处，并用支架(19)固定，原位检测传感器(6)通过电极电缆线(7)与所述电化学工作站(16)控制连接，所述电化学工作站(16)通过接口和导线与计算机(17)相连接，所述电化学工作站(16)为三电极体系电化学测量系统；所述过程控制器(18)与计算机(17)进行信号连接，所述过程控制器(18)设有进水泵继电器、反冲洗水泵继电器、反冲洗气泵继电器，所述进水泵继电器、反冲洗水泵继电器、反冲洗气泵继电器依次分别与所述进水泵(3)、反冲洗进水泵(12)、反冲洗气泵(13)相连接；所述承托层(8)下方设有集水槽，集水槽与所述清水池(11)连接，其中一部分出水用于脱氮滤池(14)的反冲洗，所述反冲洗出水口(15)位于滤料层(5)的上方，反冲洗水回流至二沉池。

2.根据权利要求1所述的一种脱氮滤池反冲洗精准控制装置，其特征在于，所述滤料层(5)为石英砂滤料层，所述承托层(8)为鹅卵石承托层。

3.根据权利要求1所述的一种脱氮滤池反冲洗精准控制装置，其特征在于，所述原位检测传感器(6)为空心圆柱形，直径5-10cm，高5-10cm，厚0.3-0.6cm。

4.根据权利要求1所述的一种脱氮滤池反冲洗精准控制装置，其特征在于，所述原位检测传感器(6)为空心圆柱形，直径5-10cm，高5-10cm，厚0.3-0.6cm，材质为高密度聚乙烯或聚丙烯。

5.根据权利要求3所述的一种脱氮滤池反冲洗精准控制装置，其特征在于，所述原位检测传感器(6)内壁粘贴有铂金片，长2-3cm，宽2-3cm，铂金片通过电极电缆线(7)与所述电化学工作站(16)相连接；所述电化学工作站(16)通过接口和导线与所述计算机(17)相连接，所述计算机(17)装有与所述电化学工作站相对应的控制软件。

6.根据权利要求5所述的一种脱氮滤池反冲洗精准控制装置，其特征在于，所述控制软件包括参数设置菜单、方法选择菜单、数据收集与分析菜单，所述控制软件可调节所述电化学工作站的工作参数、方法选择，所述参数设置菜单可进行扫描方式、扫描时间、扫描频率范围这些参数的设置，所述方法选择菜单可进行交流阻抗、伏安分析和极化曲线这些方法的选择。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种脱氮滤池反冲洗精准控制装置的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：向调节池(2)中加入废水，打开加药器(1)，通过加药器(1)向调节池(2)中加入适宜的试剂，使得废水满足脱氮滤池(14)进水需求；污水流经滤料层(5)，一部分营养物质用于微生物自身的生长繁殖，进而滤料层(5)中的生物膜生物量得到增加；

S2：将原位检测传感器(6)通过电极电缆线(7)与电化学工作站(16)相连接，打开计算机(17)软件，选择“阻抗-频率”扫描，进行参数设置，频率选择为0.01×10⁶HZ，点击开始，进行检测，得到电阻抗谱图；

S3：将所得到电阻抗谱图进行模拟电路拟合，可将滤料表面附着的生物膜增加过程分为三个阶段：

第一阶段，生物量快速附着生长阶段：缺氧滤池运行的前期，滤料表面附着的微生物量增加较快，其导电性能得到改善，所检测的不同时间下的电阻值下降迅速；

第二阶段，生物量平缓增长阶段：随运行时间的增加，滤料表面附着的微生物量和截留的悬浮物逐渐增加，所检测到的电阻值仍继续下降，但下降缓慢；

第三阶段，生物量稳定阶段：随着运行时间的进一步增加，滤料表面附着的微生物量和截留的悬浮物增加速率进一步降低，所检测到的电阻值趋于稳定，此时滤料表面附着的生物量已达到滤料间隙所能容纳的含量；

S4：计算机记录上一步得到的不同时间不同频率下滤料电阻抗数值，进行判断处理：若未出现以下两种情况之一，继续反硝化过滤过程；当出现以下两种情况之一时，计算机(17)给过程控制器(18)发出控制信号，过程控制器(18)通过控制相应的继电器，停止进水，进行反冲洗；所述两种情况为：

①滤料电阻抗值位于第三阶段，且达到设定时间，该时间根据脱氮滤池(14)进出水水质设定，以保证脱氮滤池(14)正常滤速为准；

②过滤时间大于设定的最大过滤时间；

S5：过程控制器(18)首先启动反冲洗气泵(13)，进行单独气洗，达到设定时间，该时间以脱氮滤池(14)恢复处理效果时间最短为准；而后过程控制器(18)启动反冲洗进水泵(12)，进行气水联合反冲洗，对滤料电阻抗值进行检测，由计算机(17)对所检测到的电阻抗值进行阶段判断，若滤料电阻抗值已恢复至第二阶段范围，则完成反冲洗，计算机(17)发出控制信号，重新进入步骤S1；若滤料电阻抗值未恢复至第二阶段范围，计算机(17)给过程控制器(18)发出控制信号，过程控制器(18)关闭反冲洗气泵(13)，设定最后单独水反冲洗时间，该时间以保证反冲洗后滤料电阻抗值恢复至第二阶段范围为准，完成反冲洗，计算机(17)发出控制信号，重新进入步骤S1。