一种自适应组合控制式污水处理系统与方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种自适应组合控制式污水处理系统与方法。

背景技术

生物滴滤池占地面积小，采用多孔惰性填料，孔隙率大，填料比表面积大、压损小，能耗低，在农村生活污水处理或者二次资源化利用过程中得到了广泛利用。

生物滴滤池主要由一个用碎石铺成的滤床(框)及沉淀池(框)组成，通过异养菌来进行废水中有机物污染物的处理，废水通过布水系统，从滤池顶部布洒下来。

滴滤池(框)中通常需要装填生物填料，通过生物膜作用，滴滤工艺中污水与生物膜、空气三者获得接触越充分，污水的处理效果越好。由于单个的滴滤池(框)容易导致布水不均匀，布水面积不够；滴滤池(框)的分散孔设置不合理则可能导致通风不畅，使得污水与生物膜(生物填料)、空气三者获得接触不够充分，污水处理效率不高；因此实际应用中多采用多个滴滤池(框)重叠、平铺组合等方式增大接触面积。

然而，现有技术中，大多是简单的将多个生物滴滤池(框)进行静态的组合叠加，后期无法根据实际污水处理的出水指标进行调节；同时，生物滴滤池通常作为后级更复杂污水处理系统的前端存在，其出水参数尤其影响后级污水处理系统的效率；当前端生物滴滤池的出水参数无法与后级复杂污水处理系统相匹配时，将会导致整个污水处理过程无法实现节能降耗的效果，从而影响污水处理效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种自适应组合控制式污水处理系统以及污水处理方法。

在本发明的第一个方面，提出一种自适应组合控制式污水处理系统，所述系统包括入口端监测单元、出口端监测单元、组合控制单元以及被控组合体；

所述被控组合体包括第一入口端和第二出口端；

所述入口端监测单元监测通过所述第一入口端进入所述被控组合体的污水的第一流速值；

所述出口端监测单元监测通过所述第二出口端流出所述被控组合体的污水的第二流速值；

所述被控组合体包括多个可组合的污水滴滤装置；

所述组合控制单元与所述入口端监测单元、所述出口端监测单元通信，并基于所述入口端监测单元采集的所述第一流速值、和/或、所述出口端监测单元采集的所述第二流速值，控制所述被控组合体的所述多个可组合的污水滴滤装置的组合状态。

更具体的，所述被控组合体包括多个可上下组合的污水滴滤装置；

每个污水滴滤装置底部设置有滑动组件，通过所述滑动组件，第一污水滴滤装置叠放于第二污水滴滤顶端，且第一污水滴滤装置可在所述第二污水滴滤顶端的预定范围内滑动。

作为一种自适应组合控制方式，所述组合控制单元基于所述第一流速值、和/或、所述第二流速值，控制所述被控组合体的所述多个可组合的污水滴滤装置的组合状态，调节通过所述第二出口端流出所述被控组合体的污水的第二流速值。

为具体实现上述控制方式，所述被控组合体包括多个上下组合的污水滴滤装置组合体；

每个污水滴滤装置组合体包括至少一个上部污水滴滤装置和至少一个下部污水滴滤装置；

所述上部污水滴滤装置位于所述下部污水滴滤装置上方，且所述上部污水滴滤装置可通过设置于所述下部污水滴滤装置顶端的滑动组件，沿第一方向或者第二方向，在所述下部污水滴滤装置顶端的所述滑动组件的预定距离内滑动；

所述第一方向为靠近所述第一入口端的方向；

所述第二方向为远离所述第一入口端的方向。

进一步的，所述被控组合体还包括位于所述多个可组合的污水滴滤装置顶端的布水装置，所述布水装置包括多个孔径大小可调节的布水孔；

污水进入所述第一入口端后，通过所述布水装置的所述多个布水孔进入所述多个可组合的污水滴滤装置处理后从所述第二出口端流出所述被控组合体。

进一步的，所述被控组合体还包括位于所述多个可组合的污水滴滤装置底部的固定污水滴滤装置；

污水进入所述第一入口端后，进入所述多个可组合的污水滴滤装置初步处理，再经过位于所述多个可组合的污水滴滤装置底部的固定污水滴滤装置再次处理后从所述第二出口端流出所述被控组合体。

作为另一种自适应组合控制方式，所述出口端监测单元还包括出水水质监测单元，用于监测通过所述第二出口端流出所述被控组合体的污水的至少一个第三水质监测指标；

所述组合控制单元与所述入口端监测单元、所述出口端监测单元通信，并基于所述入口端监测单元采集的所述第一流速值、和/或、所述出口端监测单元采集的所述第二流速值，和/或，所述出口端监测单元采集的所述至少一个第三水质监测指标，控制所述被控组合体的所述多个可组合的污水滴滤装置的组合状态。

在本发明的第二个方面，基于第一个方面所述的自适应组合控制式污水处理系统，本发明还提出一种自适应组合控制式污水处理方法，所述方法包括如下步骤：

S1：初始化所述被控组合体包括的多个可组合的污水滴滤装置的组合状态；

S2：通过所述自适应组合控制式污水处理系统的入口端监测单元、出口端监测单元采集的监测参数，控制所述被控组合体包括的多个可组合的污水滴滤装置的组合状态；

其中，所述入口端监测单元、出口端监测单元采集的监测参数包括如下参数之一或者其任意组合：

通过所述第一入口端进入所述被控组合体的污水的第一流速值；

通过所述第二出口端流出所述被控组合体的污水的第二流速值；

所述出口端监测单元包括的出水水质监测单元监测的通过所述第二出口端流出所述被控组合体的污水的至少一个第三水质监测指标。

在上述第一个方面或第二个方面的技术方案中，所述多个可组合的污水滴滤装置大小相同；

所述步骤S1包括：

组合第一污水滴滤装置和第二污水滴滤装置，所述第一污水滴滤装置底面与所述第二污水滴滤装置顶面完全重合。

所述步骤S2控制所述被控组合体包括的多个可组合的污水滴滤装置的组合状态，包括：

控制所述第一污水滴滤装置相对于所述第二污水滴滤装置顶面在预定距离内移动。

本发明提出的自适应组合控制式污水处理系统，其中被控组合体包括的多个污水滴滤装置可上下组合，并且上部的污水滴滤装置可在下部的污水滴滤装置顶端的预定范围内滑动，从而解决现有技术中多个生物滴滤池(框)静态的组合叠加，后期无法根据实际污水处理的出水指标进行调节的问题；同时，通过所述自适应组合控制式污水处理系统的入口端监测单元、出口端监测单元采集的监测参数，控制所述被控组合体包括的多个可组合的污水滴滤装置的组合状态，使得前级的组合的污水滴滤装置的出水参数能够动态调节，能够自适应匹配后级复杂的污水处理系统，在节能降耗的同时提高污水处理效率。

本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的一种自适应组合控制式污水处理系统的系统模块组成示意图

图2是本发明再一个优选实施例的自适应组合控制式污水处理系统的系统模块组成示意图

图3是本发明一个实施例的一种自适应组合控制式污水处理系统的内部构造示意图

图4是本发明一个实施例的一种自适应组合控制式污水处理系统包含的被控组合体的内部结构示意图

图5是图4所述自适应组合控制式污水处理系统包含的被控组合体内部的组合状态变化示意图

图6是基于图1所述一种自适应组合控制式污水处理系统实现的一种自适应组合控制式污水处理方法的步骤流程图

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。

图1是本发明一个实施例的一种自适应组合控制式污水处理系统的系统模块组成示意图。

图1示出的一种自适应组合控制式污水处理系统，所述系统包括入口端监测单元1、出口端监测单元2、组合控制单元3以及被控组合体4；

所述组合控制单元3与所述入口端监测单元1、所述出口端监测单元2通信，并基于所述入口端监测单元1采集的第一流速值、和/或、所述出口端监测单元2采集的第二流速值，控制所述被控组合体4的所述多个可组合的污水滴滤装置的组合状态。

作为再一个优选的实施方式，参见图2，图2是本发明再一个优选实施例的自适应组合控制式污水处理系统的系统模块组成示意图。

在图2中，入口端监测单元1具体为入口端流量监测单元11，所述出口端监测单元2包括出口端流量监测单元21和出口端水质监测单元20。

所述入口端监测单元1通过入口端流量监测单元11监测进入所述被控组合体4的污水的第一流速值；所述出口端监测单元2通过所述出口端流量监测单元21监测流出所述被控组合体4的污水的第二流速值，并通过出口端水质监测单元20监测流出所述被控组合体4的污水的至少一个第三水质监测指标。

然后，所述组合控制单元3与所述入口端监测单元1、所述出口端监测单元2通信，并基于所述入口端监测单元1采集的所述第一流速值、和/或、所述出口端监测单元2采集的所述第二流速值，和/或，所述出口端监测单元2采集的所述至少一个第三水质监测指标，控制所述被控组合体4的所述多个可组合的污水滴滤装置43的组合状态。

接下来，结合图3一图4，进一步介绍本申请技术方案涉及的多种自适应组合控制方式。

图3是本发明一个实施例的一种自适应组合控制式污水处理系统的内部构造示意图。

参见图3，所述被控组合体4包括第一入口端41和第二出口端42；

所述入口端监测单元1监测通过所述第一入口端41进入所述被控组合体4的污水的第一流速值；所述出口端监测单元2监测通过所述第二出口端42流出所述被控组合体4的污水的第二流速值；

在一种控制方式中，所述被控组合体4包括多个可组合的污水滴滤装置43；

具体的，所述被控组合体4包括多个可上下组合的污水滴滤装置43；

每个污水滴滤装置43底部设置有滑动组件44，通过所述滑动组件44，第一污水滴滤装置叠放于第二污水滴滤装置顶端，且第一污水滴滤装置可在所述第二污水滴滤装置顶端的预定范围内滑动。

所述组合控制单元3与所述入口端监测单元1、所述出口端监测单元2通信，并基于所述入口端监测单元1采集的所述第一流速值、和/或、所述出口端监测单元2采集的所述第二流速值，控制所述被控组合体4的所述多个可组合的污水滴滤装置43的组合状态。

所述组合控制单元3基于所述第一流速值、和/或、所述第二流速值，控制所述被控组合体4的所述多个可组合的污水滴滤装置43的组合状态，调节通过所述第二出口端42流出所述被控组合体4的污水的第二流速值。

在图3中，所述被控组合体4还包括位于所述多个可组合的污水滴滤装置顶端的布水装置40，所述布水装置包括多个孔径大小可调节的布水孔401；

所述被控组合体4还包括位于所述多个可组合的污水滴滤装置43底部的固定污水滴滤装置45。

图4是本发明一个实施例的一种自适应组合控制式污水处理系统包含的被控组合体的内部结构示意图。

如图4中虚线端箭头所示，污水进入所述第一入口端41后，通过所述布水装置40的所述多个布水孔401进入所述多个可组合的污水滴滤装置43处理后从所述第二出口端42流出所述被控组合体4。

具体的，所述被控组合体4还包括位于所述多个可组合的污水滴滤装置顶端的布水装置40，所述布水装置包括多个孔径大小可调节、孔关闭状态可调的布水孔401；

具体的，所述布水装置包括布水管，布水管上分布多个通孔关闭/开启状态可调的布水孔；当通孔开启时，污水进入后通过布水管从开启的布水孔落入每个污水滴滤装置。

因此，在本实施例中，只有每个污水滴滤装置正上方的布水孔处于开启状态；当某个布水孔正下方不存在污水滴滤装置时，该布水孔就处于关闭状态。

如图4中虚线端箭头所示，污水进入所述第一入口端41后，进入所述多个可组合的污水滴滤装置43初步处理，再经过位于所述多个可组合的污水滴滤装置43底部的固定污水滴滤装置46再次处理后从所述第二出口端42流出所述被控组合体4。

在图4基础上，参见图5。图5是图4所述自适应组合控制式污水处理系统包含的被控组合体内部的组合状态变化示意图。

所述被控组合体4包括多个上下组合的污水滴滤装置组合体5；

每个污水滴滤装置组合体5包括至少一个上部污水滴滤装置51和至少一个下部污水滴滤装置52；

所述上部污水滴滤装置51位于所述下部污水滴滤装置52上方，且所述上部污水滴滤装置51可通过设置于所述下部污水滴滤装置52顶端的滑动组件44，沿第一方向53或者第二方向，在所述下部污水滴滤装置顶端的所述滑动组件的预定距离内滑动；

所述第一方向为靠近所述第一入口端的方向；

所述第二方向为远离所述第一入口端的方向。

在图4基础上，结合图2，所述出口端监测单元2还包括出水水质监测单元20，用于监测通过所述第二出口端42流出所述被控组合体4的污水的至少一个第三水质监测指标；

所述组合控制单元3与所述入口端监测单元1、所述出口端监测单元2通信，并基于所述入口端监测单元1采集的所述第一流速值、和/或、所述出口端监测单元2采集的所述第二流速值，和/或，所述出口端监测单元2采集的所述至少一个第三水质监测指标，控制所述被控组合体4的所述多个可组合的污水滴滤装置43的组合状态。

在上述实施例的基础上，参见图6，图6是基于图1所述一种自适应组合控制式污水处理系统实现的一种自适应组合控制式污水处理方法的步骤流程图。

图6示出一种自适应组合控制式污水处理方法，所述方法基于图1所述的自适应组合控制式污水处理系统实现，

所述方法包括如下步骤S1-S2：

S1：初始化所述被控组合体包括的多个可组合的污水滴滤装置的组合状态；

S2：通过所述自适应组合控制式污水处理系统的入口端监测单元、出口端监测单元采集的监测参数，控制所述被控组合体包括的多个可组合的污水滴滤装置的组合状态；

其中，所述入口端监测单元、出口端监测单元采集的监测参数包括如下参数之一或者其任意组合：

通过所述第一入口端进入所述被控组合体的污水的第一流速值；

通过所述第二出口端流出所述被控组合体的污水的第二流速值；

所述出口端监测单元包括的出水水质监测单元监测的通过所述第二出口端流出所述被控组合体的污水的至少一个第三水质监测指标。

具体的，在执行所述步骤时，所述多个可组合的污水滴滤装置大小相同；

所述步骤S1包括：

组合第一污水滴滤装置和第二污水滴滤装置，所述第一污水滴滤装置底面与所述第二污水滴滤装置顶面完全重合。

所述步骤S2控制所述被控组合体包括的多个可组合的污水滴滤装置的组合状态，包括：

控制所述第一污水滴滤装置相对于所述第二污水滴滤装置顶面在预定距离内移动。

在上述实施例的基础上，接下来，给出本发明技术方案的一个更具体的实施例。

首先，介绍实施例所使用的污水滴滤装置。

具体的，污水滴滤装置可以是滴滤框，如图3-图5中提及的43、51等；

所述滴滤框包括框把手、框底面、框顶部和框侧面；

所述框底面设置多个布水孔；

所述框侧面设置多个通气孔。

所述滴滤框采用PE材质。

在每个所述滴滤框装填生物填料，在每个所述滴滤框底部及四周覆盖生物膜。

为便于组合，每个所述滴滤框为方形框结构并且大小相同。

因此，所述被控组合体4包括多个可上下组合的污水滴滤框43；

在实际应用中，所述被控组合体4包括第一入口端41和第二出口端42；污水通过所述第一入口端41进入所述被控组合体4处理后，通过所述第二出口端42流出所述被控组合体4；

具体的，所述被控组合体4还包括位于所述多个可组合的污水滴滤装置顶端的布水装置40，所述布水装置包括多个孔径大小可调节、孔关闭状态可调的布水孔401；

具体的，所述布水装置包括布水管，布水管上分布多个通孔关闭/开启状态可调的布水孔；当通孔开启时，污水进入后通过布水管从开启的布水孔落入每个污水滴滤装置。

因此，在本实施例中，只有每个污水滴滤装置正上方的布水孔处于开启状态；当某个布水孔正下方不存在污水滴滤装置时，该布水孔就处于关闭状态。

如此，可确保污水进入所述第一入口端41后，通过所述布水装置40的所述多个布水孔401进入所述多个可组合的污水滴滤装置43初步处理，再经过位于所述多个可组合的污水滴滤装置43底部的固定污水滴滤装置46再次处理后从所述第二出口端42流出所述被控组合体4。

实际应用中，所述被控组合体4通常作为污水前端初处理装置，从所述第二出口端42流出所述被控组合体的初步处理的污水，接下来可以作为资源水进行二次资源化利用例如通过水泵提升至农业灌溉装置，或者，作为源端入水进入下一级污水处理装置。

在实际应用中，如需要进行二次资源化利用，则后端的提升水泵入水参数存在限制，例如污水出水流量需要满足预定条件；或者，用于农业灌溉的资源水水质指标例如氮、磷含量、重金属含量等需要满足预定条件；或者，下一级污水处理装置的入水参数也需要满足预定条件，例如污水出水流量需要满足预定条件，污水进水水质指标例如重金属含量需要满足预定条件。

现有技术中，由于污水滴滤框的组合状态、叠加状态是固定的，因此，从所述第二出口端42流出所述被控组合体的初步处理的污水的检测参数流速、出水水质指标无法调节。

本实施例可解决上述问题。

具体的，首先初始化所述被控组合体包括的多个可组合的污水滴滤框的组合状态；

污水滴滤框的初始化状态为完全组合叠加，如图3-图4所示，

组合第一污水滴滤框和第二污水滴滤框，所述第一污水滴滤框底面与所述第二污水滴滤框顶面完全重合。

在图4中，即完全组合上部污水滴滤装置51和下部污水滴滤装置52，使得上部污水滴滤装置51底面和下部污水滴滤装置52顶面完全重合。

如前述定义的，每个污水滴滤装置正上方的布水孔才处于开启状态；当某个布水孔正下方不存在污水滴滤装置时，该布水孔就处于关闭状态。

可以看到，此时，污水进入所述被控组合体4后，需要完整的经过多层多个(图4中仅示出一个、2层)污水滴滤框处理，然后再经过底部的固定污水滴滤装置46再次处理后从所述第二出口端42流出。

可以理解，此时初始化条件下，污水与滴滤框的接触时间最长，但是接触面积相对固定较小。此时，设从所述第二出口端42流出的污水的第二流速为V

如果V

此时，所述组合控制单元3与所述出口端监测单元2通信，并基于所述出口端监测单元2采集的所述第二流速值，控制所述被控组合体4的所述多个可组合的污水滴滤装置43的组合状态；

具体的，参见图5。所述组合控制单元3控制所述被控组合体4的至少一个污水滴滤装置组合体5中的上部污水滴滤装置51沿第一方向53在所述下部污水滴滤装置52顶端的所述滑动组件的预定距离内滑动；图5的虚线框表示了这一种“第一方向”的移动，即所述第一方向为靠近所述第一入口端的方向；

可以理解，当至少一个上部污水滴滤装置51沿第一方向53移动后，至少部分污水进入所述被控组合体4后，不需要完整的经过多层(图4中仅示出2层)污水滴滤框处理，而仅需经历更少的层级图5中为一级后就经过底部的固定污水滴滤装置46再次处理后从所述第二出口端42流出，因此，从所述第二出口端42流出的污水的第二流速V

当然，如果V

此时，所述组合控制单元3控制所述被控组合体4的至少一个污水滴滤装置组合体5中的上部污水滴滤装置51沿第二方向53在所述下部污水滴滤装置52顶端的所述滑动组件的预定距离内滑动；所述第二方向为远离所述第一入口端的方向。

以上实施例，仅仅以“所述出口端监测单元2采集的所述第二流速值”为监测参数，来阐述了本申请技术方案的组合控制方式。

作为优选，还可以进一步考虑“所述入口端监测单元1采集的所述第一流速值、所述出口端监测单元2采集的所述第二流速值、所述出口端监测单元2采集的所述至少一个第三水质监测指标”不同组合，来生成上述控制方式。

以第三水质监测指标为某重金属含量为例。可以理解，初始状态下，去除重金属含量最多；因此，如果在向第一方向移动后，发现污水出水指标不符合后级污水处理装置的源端污水进水水质指标重金属含量较大，则需要控制所述被控组合体4的至少一个污水滴滤装置组合体5中的上部污水滴滤装置51沿第二方向53在所述下部污水滴滤装置52顶端的所述滑动组件的预定距离内滑动。

又例如，在进行流速控制时，还需要考虑入口端监测单元1采集的所述第一流速值。

可以理解，入口端监测单元1采集的所述第一流速值一般无法控制或者调节，因此，如入口端监测单元1采集的所述第一流速值本来就很低，此时，所述出口端监测单元2采集的所述第二流速值不管如何调节也不会大于入口端监测单元1采集的所述第一流速值。此时，无法通过改变组合控制的方式调节所述第二流速值，而应当采用其他方式，例如出水端再设置储水装置后提速或者减少后级提升水泵的入水控制参数V

当然，在实际应用中，入口端监测单元1采集的所述第一流速值一般较大，不会出现小于后级提升水泵的入水控制参数V

在具体应用中，控制所述被控组合体4的至少一个污水滴滤装置组合体5中的上部污水滴滤装置51沿第二方向53或者第一方向移动预定距离。至于每次具体移动多少“预定距离”，可通过经验、历史值确定，还可以通过每次小步移动循环迭代的方式进行，例如，逐次移动单位长度，直到满足预定指标，然后建立指标改变量与步长的映射表备用，并不断调整更新。

综上所述，本发明提出的自适应组合控制式污水处理系统，其中被控组合体包括的多个污水滴滤装置可上下组合，并且上部的污水滴滤装置可在下部的污水滴滤顶端的预定范围内滑动，从而解决现有技术中多个生物滴滤池框静态的组合叠加，后期无法根据实际污水处理的出水指标进行调节的问题；同时，通过所述自适应组合控制式污水处理系统的入口端监测单元、出口端监测单元采集的监测参数，控制所述被控组合体包括的多个可组合的污水滴滤装置的组合状态，使得前级的组合的污水滴滤装置的出水参数能够动态调节，能够自适应匹配后级复杂的污水处理系统，在节能降耗的同时提高污水处理效率。

已经示出和描述了本发明的实施例，但对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。