本發明涉及水處理領域，特別是涉及一種控制水頭損失的系統和方法。

背景技術：

目前，污水處理廠常用的處理裝置為反硝化深床濾池，其原理為利用濾層的濾料上附著的微生物膜將污水中的硝基氮轉化為氮氣。在反硝化深床濾池運行過程中，隨著系統截留的固體懸浮量的增加、微生物膜的代謝和反硝化過程中氮氣的積累，濾層阻力逐漸增大，水頭損失增加的趨勢加快。因此，一個過濾周期過程中需要經常進行反沖洗，以避免濾層出現堵塞和板結等問題，降低水頭損失。

現有反硝化深床濾池運行過程反沖洗的反沖強度設定為恒定值，這將會導致過濾周期的初期微生物膜恢復較慢，過濾周期的后期氣體釋放不徹底。在過濾初期，微生物膜尚未完全穩定，該階段反硝化效率較低，產氣量偏小，過大的氣水反沖強度將會延長微生物膜恢復期，影響出水水質；過濾后半期，微生物膜非常穩定，且濾層微生物濃度很高，此階段反硝化效率高，產氣量高，形成大量不易水反沖釋放的中小尺寸氣泡，相對較低的氣水反沖強度使得氣體釋放率較低，水頭損失并未有效降低。

技術實現要素：

本發明主要解決的技術問題是提供一種控制水頭損失的系統和方法，能夠提高反硝化深床濾池的運行效率。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種控制水頭損失的系統，包括：水頭損失儀，用于測量濾池中待處理污水通過濾層后的水頭損失；反沖裝置，用于在預設反沖強度下將所述濾池的所述濾層上的雜質剝離并沖出所述濾池；控制器，所述控制器與所述反沖裝置耦接，用于根據所述水頭損失，控制所述反沖裝置的所述預設反沖強度，使得所述預設反沖強度與所述水頭損失正相關。

其中，所述反沖裝置包括水反沖裝置，所述水反沖裝置包括至少一個變頻水泵、至少一個定頻水泵；所述變頻水泵與所述定頻水泵一端分別與所述控制器耦接，另一端分別位于并聯的反沖支路管道上，并聯的所述反沖支路管道的一端合并為總反沖管道與所述濾池的下端部耦接。

其中，所述水反沖裝置還包括電磁流量計，所述電磁流量計位于所述總反沖管道上，用于測量所述水反沖裝置的流量并反饋至所述控制器；所述控制器根據所述流量和所述水頭損失，控制所述變頻水泵的運行頻率，所述運行頻率與與所述流量正相關，所述流量與所述預設水反沖強度正相關，進而使得所述預設水反沖強度與所述水頭損失正相關。

進一步，將所述水頭損失劃分為至少兩個區間，分別為第一區間和第二區間；當當前水頭損失為所述第一區間時，所述控制器控制所述變頻水泵為第一運行頻率，進而使得所述預設水反沖強度為第一反沖強度；當所述當前水頭損失為所述第二區間時，所述控制器控制所述變頻水泵為第二運行頻率，進而使得所述預設水反沖強度為第二反沖強度。

為解決上述技術問題，本發明采用的另一個技術方案是：提供一種控制水頭損失的方法，包括：水頭損失儀測量濾池中待處理污水通過濾層后的水頭損失；反沖裝置在預設反沖強度下將所述濾池的所述濾層上的雜質剝離并沖出所述濾池；控制器根據所述水頭損失，控制所述反沖裝置的所述預設反沖強度，使得所述預設反沖強度與所述水頭損失正相關。

其中，所述反沖裝置包括水反沖裝置，所述水反沖裝置包括至少一個變頻水泵、至少一個定頻水泵；所述變頻水泵與所述定頻水泵一端分別與所述控制器耦接，另一端分別位于并聯的反沖支路管道上，并聯的所述反沖支路管道的一端合并為總反沖管道與所述濾池的下端部耦接。

其中，所述水反沖裝置還包括電磁流量計，所述電磁流量計位于所述總反沖管道上，用于測量所述水反沖裝置的流量并反饋至所述控制器；所述控制器根據所述流量和所述水頭損失，控制所述變頻水泵的運行頻率，所述運行頻率與與所述流量正相關，所述流量與所述預設水反沖強度正相關，進而使得所述預設水反沖強度與所述水頭損失正相關。

其中，所述控制器根據所述水頭損失，控制所述反沖裝置的所述預設反沖強度，使得所述預設反沖強度與所述水頭損失正相關包括：將所述水頭損失劃分為至少兩個區間，分別為第一區間和第二區間；當當前水頭損失為所述第一區間時，所述控制器控制所述變頻水泵為第一運行頻率，進而使得所述預設水反沖強度為第一反沖強度；當所述當前水頭損失為所述第二區間時，所述控制器控制所述變頻水泵為第二運行頻率，進而使得所述預設水反沖強度為第二反沖強度。

其中，所述控制器控制所述水反沖裝置的所述水反沖強度范圍為10-20m/h。。

本發明的有益效果是：區別于現有技術的情況，本發明所提供的水頭損失控制系統包括控制器、反沖裝置和水頭損失儀，控制器根據水頭損失儀測出的水頭損失調節反沖裝置的預設反沖強度，預設反沖強度與水頭損失正相關；當處于過濾初期時，微生物膜未完全穩定形成，此時水頭損失較小，控制器控制預設反沖強度低，有利于微生物膜的形成；當處于過濾后期，微生物膜已穩定形成，此時反硝化效率高，水頭損失大，控制器控制預設反沖強度高，有利于迅速降低水頭損失。通過上述方式，本發明可以根據水頭損失調節反沖裝置的反沖強度，提高反硝化深床濾池的運行效率。

附圖說明

圖1是本發明控制水頭損失系統一實施方式的結構示意圖；

圖2是本發明控制水頭損失方法一實施方式的流程示意圖；

圖3是本發明控制水頭損失系統又一實施方式的結構示意圖；

圖4是本發明控制水頭損失方法又一實施方式的流程示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1，圖1為本發明水頭控制系統的結構示意圖，包括：水頭損失儀10、反沖裝置12和控制器14。

水頭損失儀10用于測量濾池16中待處理污水通過濾層18后的水頭損失，待處理污水一般由圖1中箭頭所示的方向進入濾池16，然后經濾層18通過物理和/或化學作用處理后流出濾池16；在本實施例中，只是示意性的畫出濾層18的結構，在實際應用過程中，濾層18可以是由多層不同孔徑的濾料形成，本實施例對此不作限定；

反沖裝置12，用于在預設反沖強度下將濾池16的濾層18上的雜質剝離并沖出濾池16，在處理污水整個過程中，需要每間隔一段時間利用反沖裝置12沖洗濾層16的雜質，上述雜質包括濾層18截留的懸浮物、老化的微生物膜以及反硝化過程中產生的氮氣等；

控制器14與反沖裝置12耦接，用于根據水頭損失，控制反沖裝置12的預設反沖強度，使得預設反沖強度與水頭損失正相關，即水頭損失越大，預設反沖強度越大。

具體而言，反沖裝置12包括水反沖裝置12a，水反沖裝置12a包括至少一個變頻水泵122、至少一個定頻水泵120；變頻水泵122與定頻水泵120的一端分別與控制器14耦接，耦接方式可為電連接，也可為信號連接，變頻水泵122與定頻水泵120的另一端分別與并聯的反沖支路管道121、123耦接，并聯的反沖支路管道121、123合并為總反沖管道125與濾池16的下端部161耦接，上述下端部161是指濾層18的下方位置對應濾池16的位置。在實際應用過程中，由于目前水泵運行方式的的限定，一般是由定頻水泵120和變頻水泵122聯用的方式，當科技不斷發展，對于以后的水反沖裝置12也可無需定頻水泵120，直接采取變頻水泵122。

在其他實施例中，請繼續參閱圖1，上述水反沖裝置12a還包括電磁流量計124，電磁流量計124位于總反沖管道125上，用于測量水反沖裝置12a的總反沖管道125的流量并反饋至控制器14；控制器14根據流量和水頭損失，控制變頻水泵122的運行頻率，運行頻率與與流量正相關，流量與預設水反沖強度正相關，進而使得預設水反沖強度與水頭損失正相關。也就是說，變頻水泵122運行頻率越大，總反沖管道125的流量越大，此時預設的水反沖強度也越大。水反沖強度的調節范圍為10.0-20.0m/h，例如10m/h、12m/h、15m/h、18m/h、20m/h；在某些情況下，水反沖裝置12a還包括位于總反沖管道125上的反沖閥門126，用于控制總反沖管道125的通斷。

在一個應用場景中，將水頭損失劃分為至少兩個區間，分別為第一區間和第二區間；當當前水頭損失為第一區間時，控制器控制變頻水泵為第一運行頻率，進而使得預設水反沖強度為第一反沖強度；當當前水頭損失為第二區間時，控制器控制變頻水泵為第二運行頻率，進而使得預設水反沖強度為第二反沖強度。

例如，將水頭損失以0.5kPa為界劃分為兩個區間，其中0.5kPa落入0-0.5kPa的區間范圍；當處于過濾周期的初期時，濾層的生物膜生長較快，反硝化作用受到水中少量溶解氧的抑制，因此氮氣產量少，此時水頭損失較少，比如測得為0.2kPa，此時控制器控制變頻水泵的運行頻率為第一運行頻率，進而使得預設水反沖強度為較低的反沖強度，如15m/h；而當處于過濾周期的后期時，生物膜已穩定形成，反硝化效率高，產生的氮氣不斷積聚且不斷向上擴散，水頭損失較大，測得為0.9kPa，此時控制器控制變頻水泵的運行頻率為第二運行頻率，進而使得預設水反沖強度為較高的反沖強度，如20m/h；

又如，將水頭損失以0.4kPa和0.7kPa為界，將水頭損失劃分為三個區間；當水頭損失小于等于0.4kPa時，控制器控制變頻水泵的運行頻率進而控制此時的水反沖強度為10m/h；當水頭損失大于0.4kpa但小于等于0.7kPa時，控制器控制變頻水泵的運行頻率進而控制此時的水反沖強度為15m/h；當水頭損失大于0.7kPa時，控制器控制變頻水泵的運行頻率進而控制此時的水反沖強度為20m/h。

需要說明的是，上述僅是舉例說明，關于水頭損失劃分為幾個區間、劃分的區間范圍可根據實際情況進行設定。另外，在其他實施例中控制器還可以控制水反沖裝置的運行時間。如當過濾初期時，反硝化效率低，濾層雜質較少，水頭損失小，此時可在降低水反沖強度的基礎上，適當降低水反沖裝置的運行時間，比如正常運行時間是30s，此時可以降低為20s；當過濾后期時，濾層的孔隙率由于雜質截留多而下降明顯，水頭損失大，此時可在增加水反沖強度的基礎上，適當增加水反沖裝置的運行時間，比如可將運行時間增加至40s。

請參閱圖2，圖2為本發明控制水頭損失的方法一實施例的流程示意圖，包括如下步驟：

S101：水頭損失儀測量濾池中待處理污水通過濾層后的水頭損失；

S102：反沖裝置在預設反沖強度下將濾池的濾層上的雜質剝離并沖出濾池；

S103：控制器根據水頭損失，控制反沖裝置的預設反沖強度，使得預設反沖強度與水頭損失正相關。

本實施例中反沖裝置的結構和控制器控制該反沖裝置的過程與上述實施例中相同，在此不再贅述。

請結合圖3和圖4對上述控制水頭損失的系統和方法做進一步具體說明。在一個實際的應用場景中，上述控制水頭損失系統進一步包括進水閥30、出水閥32和排水閥34；進水閥30位于濾池16的上端部，用于將待處理污水引入濾池；出水閥32位于濾池16的下端部，用于排出經濾層18處理后的水；排水閥34位于濾池16的上端部，用于排出反沖裝置12沖洗濾池16的含有雜質的廢水。在一個完整的處理污水的過濾周期中，每間隔一段時間進行水反沖，以除去濾層上的雜質，以降低水頭損失，具體過程步驟如下：

S201：過濾開始并持續第一預定時間：關閉排水閥34，打開進水閥30和出水閥32；

具體地，過濾持續的第一預定時間可根據實際情況進行更改。例如，在該過濾周期內第一預定時間可以保持不變，均為1h；或者也可在過濾前半周期第一預定時間為1.5h，過濾后半周期為1h。

S202：過濾結束水反沖開始并持續第二預定時間：打開排水閥34，關閉進水閥30和出水閥32，控制器14根據水頭損失儀10測出的水頭損失，控制反沖裝置12的預設反沖強度；

具體地，關于控制器14的控制過程詳見上述實施例，在此不再贅述。關于水反沖持續的第二預定時間可根據實際情況進行調整。在其他應用場景中，在水反沖之前或者之后還包括氣反沖階段和/或氣水反沖階段，本實施例對此不作具體說明。

S203：判斷是否已完成一個過濾周期，若未完成則返回步驟S201，若已完成則過濾終止。

總而言之，區別于現有技術的情況，本發明所提供的水頭損失控制系統包括控制器、反沖裝置和水頭損失儀，控制器根據水頭損失儀測出的水頭損失調節反沖裝置的預設反沖強度，預設反沖強度與水頭損失正相關；當處于過濾初期時，微生物膜未完全穩定形成，此時水頭損失較小，控制器控制預設反沖強度低，有利于微生物膜的形成；當處于過濾后期，微生物膜已穩定形成，此時反硝化效率高，水頭損失大，控制器控制預設反沖強度高，有利于迅速降低水頭損失。通過上述方式，本發明可以根據水頭損失調節反沖裝置的反沖強度，提高反硝化深床濾池的運行效率。

以上所述僅為本發明的實施方式，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。