一种反向冲洗流路系统及其反向冲洗方法与流程

本技术涉及水处理领域，尤其是涉及一种反向冲洗流路系统及其反向冲洗方法。

背景技术：

1、在水产养殖过程中，需要使用到多种水处理设备，这些设备按照使用需要进行组合、通过管路进行连接，构成一套完整的水产养殖系统。

2、具体而言，在一实际场景中，为了保障水体的洁净，使用固定床生物膜反应器（fbbr）和移动床生物膜反应器(moving-bed biofilm reactor，mbbr)双重污水净化机制进行污水处理，水体需要经过先固定床生物膜反应器工艺（即fbbr工艺）处理，利用微生物在载体表面形成的生物膜，对污水中的有机物进行吸附、降解和转化，从而实现污水的净化处理，再流入移动床生物膜反应器中，进行进一步的污水处理，最终进入到水产养殖区域。但针对固定床生物膜反应器而言，其内部会使用到填料作为辅助材料（主要为了打散水体、使得水体中的气体更容易逸出），而这些填料在长时间使用后，会出现脏污、堵塞等现象，严重影响装置的正常使用。

3、针对上述问题，目前比较常见的操作就是由人工完成清洁操作，但这样的操作方式不仅浪费人力，而且会导致整个水产养殖系统的局部长时间停工、进而给系统使用方造成困扰和损失。还有一些操作方式是在整体的流路结构中增加反冲洗的结构，但是却缺乏对反冲洗时机的掌控，这种方式只是按照固定的频率定时反冲洗，这样一来频率高可能会影响系统进行污水处理的效率，同时导致填料的过度损耗，浪费资源，频率低可能导致反冲洗不及时进而无法达到较好的污水处理效果。

4、综上所述，如何在整体的流路结构中增加自动的反冲洗的结构，降低人工维护的难度同时保证污水处理效果是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为了降低人工维护的难度同时保证污水处理效果、节省资源，本技术提供了一种反向冲洗流路系统及其反向冲洗方法，能够通过增加反冲洗的结构并监测水质从而控制冲洗频率的方式解决上述问题。

2、第一方面，本技术提供了一种反向冲洗流路系统，采用如下的技术方案：

3、一种反向冲洗流路系统，包括功能组件、流路控制组件、水质监测组件以及动力组件，所述功能组件包括固定床生物膜反应器，所述流路控制组件包括原始状态和反向冲洗状态两种控制状态，所述水质监测组件用于监测所述固定床生物膜反应器内的水质状况，所述流路控制组件、所述水质监测组件以及所述动力组件均与plc控制器电连接并受所述plc控制器控制参与所述固定床生物膜反应器的反向冲洗；

4、所述流路控制组件包括主管路、废液排出管、第一管路阀以及第二管路阀；所述主管路的一端连通第一进液口，另一端连通所述固定床生物膜反应器的第二进液口，所述第一管路阀设置在所述主管路上，所述第二管路阀的一端与所述主管路连通，另一端与所述废液排出管连通。

5、通过采用上述技术手段，通过流路控制组件中各管路阀的联合控制，实现了系统的正常进液污水处理以及反向冲洗功能，结合plc控制器和水质监测组件等设备依据水质情况进行反向冲洗，不仅减轻了人工作业的负担，而且保证了污水处理的效果，节省了资源。

6、优选地，功能组件还包括移动床生物膜反应器；所述流路控制组件还包括连通管和第三管路阀，所述第三管路阀设置在所述连通管上，所述固定床生物膜反应器的出液口通过所述连通管与所述移动床生物膜反应器的第三进液口相连通。

7、通过采用上述技术手段，设置移动床生物膜反应器与固定床生物膜反应器连通并作为其下游设备，能够对污水进行二次处理，达到更好的污水处理效果。

8、优选地，所述第一管路阀与所述第一进液口之间还连通有一条用于在进行所述反向冲洗时向所述移动床生物膜反应器内部进液的进液支管，所述进液支管的另一端与所述移动床生物膜反应器的顶部相连通，所述进液支管上设置有第四管路阀。

9、通过采用上述技术手段，设置进液支管与移动床生物膜反应器相连通，使得从第一进液口进入系统的污水也能够直接通过进液支管进入移动床生物膜反应器中进行污水处理，保证了在固定床生物膜反应器需要进行反向冲洗而不能继续进行污水处理时，能够由移动床生物膜反应器继续进行污水处理，保证污水处理的不间断，保证了处理效率。

10、优选地，所述动力组件包括吹气机构，所述吹气机构包括进气管和与所述进气管的一端相连通的气泵，所述气泵固定于所述固定床生物膜反应器上，所述进气管还与所述固定床生物膜反应器的进气口相通。

11、通过采用上述技术手段，设置气泵作为反向冲洗的动力源，通过气泵产生的气体对固定床生物膜反应器内部的污水实现反向冲洗的功能，通过搅散内部的污水清洗填料，节省了普通的反冲洗方式需要用到的水资源。

12、优选地，当反向冲洗流路系统正常进液时，所述流路控制组件的控制状态为所述原始状态，所述第一进液口、所述第二进液口以及所述第三进液口用于进液，所述第一管路阀和所述第三管路阀开启，所述第二管路阀和所述第四管路阀关闭；

13、当所述反向冲洗流路系统对所述固定床生物膜反应器进行反向冲洗时，所述流路控制组件的控制状态为所述反向冲洗状态，所述第一进液口和所述进液支管用于进液，所述第二进液口和所述废液排出管用于出液，所述第一管路阀和所述第三管路阀关闭，所述第二管路阀和所述第四管路阀开启。

14、通过采用上述技术手段，通过第一管路阀、第二管路阀、第三管路阀以及第四管路阀的联合控制，灵活地将污水处理和反向冲洗集成在一个系统中，可以降低人工维护的难度、减轻作业负担，还能够很好地完成污水处理和对填料的快速清洁。

15、第二方面，本技术提供了一种反向冲洗方法，采用如下的技术方案：

16、一种反向冲洗方法，基于上述的反向冲洗流路系统，包括如下步骤：

17、使流路控制组件保持原始状态，所述原始状态即第一管路阀和第三管路阀为开启状态，第二管路阀和第四管路阀为关闭状态，运行水质监测组件对固定床生物膜反应器中的水质情况进行监测得到水质数据；

18、收集所述水质数据，依据所述水质数据判断是否需要对所述固定床生物膜反应器进行反向冲洗；

19、当需要进行反向冲洗时，按照预设的反冲洗策略控制流路控制组件和动力组件进行反向冲洗；

20、当反向冲洗完成后，恢复所述流路控制组件的所述原始状态。

21、通过采用上述技术手段，通过水质监测组件监测固定床生物膜反应器中的水质情况，通过对水质情况的分析能够判断进行反向冲洗的时机，plc控制器能够按照判断结果控制管道阀控制系统内液体的流向，达到反向冲洗功能。

22、优选地，所述运行水质监测组件对固定床生物膜反应器中的水质情况进行监测得到水质数据，具体包括如下步骤：

23、控制所述水质监测组件依据预设的监测频率对所述固定床生物膜反应器内的水质情况进行监测，获取所述水质监测组件监测到的水质数据，所述水质监测组件包括悬浮物浓度计和浊度计，所述水质数据包括悬浓度和浊度。

24、通过采用上述技术手段，设置监测频率使水质监测组件对反应器内的液体进行监测，能够较稳定地获取到液体的数据，比时刻监测要节省数据资源。

25、优选地，所述收集所述水质数据，依据所述水质数据判断是否需要对所述固定床生物膜反应器进行反向冲洗，具体包括如下步骤：

26、收集所述水质数据并进行预处理，评估预设的处理周期内所述水质数据的水质变化趋势，结合预设的浓度阈值和浊度阈值，对所述固定床生物膜反应器进行反向冲洗判断；

27、若当前所述处理周期内中的所述悬浮物浓度和所述浊度的任意一项的超过预设的波动阈值时，认定所述固定床生物膜反应器需要进行反向冲洗；

28、当按照所述水质变化趋势，在进行下一次所述反向冲洗判断之前，所述悬浮物浓度会超过所述浓度阈值，或所述浊度会超过所述浊度阈值时，认定所述固定床生物膜反应器需要进行反向冲洗。

29、通过采用上述技术手段，结合预设的浓度阈值、浊度阈值以及波动阈值，能够智能化地进行反向冲洗判断，不仅减轻了人工监测的负担，还提高了判断的准确性和效率；通过趋势分析和预测，能在问题发生前进行预判，提前采取措施，防止水质恶化。为固定床生物膜反应器的水质监测与反向冲洗判断提供了有效的解决方案。

30、优选地，所述当需要进行反向冲洗时，按照预设的反冲洗策略控制流路控制组件和动力组件进行反向冲洗，包括如下步骤：

31、进行反向冲洗之前，开启预设的反冲洗策略，所述反冲洗策略包括控制所述第一管路阀和所述第三管路阀关闭，控制所述第二管路阀和所述第四管路阀开启，并控制作为动力组件的气泵打开；

32、当进行反向冲洗时，所述气泵中的气体依次通过进气管和进气口进入所述固定床生物膜反应器，使所述固定床生物膜反应器内的污水进行翻滚，翻滚后的污水依次通过所述固定床生物膜反应器的第二进液口、所述第二管路阀以及废液排出管排出。

33、通过采用上述技术手段，结合反向冲洗的时机确定反向冲洗策略的开启时机，通过plc控制器按照反向冲洗策略对各个管道阀进行准确的控制，改变液体的流向，达到反向冲洗功能。

34、10优选地，在进行反向冲洗的同时，第一进液口持续进液，污水通过所述第四管路阀和进液支管进入移动床生物膜反应器。

35、通过采用上述技术手段，增加了一个系统的进液通道，保证反冲洗和污水处理的同步进行，保证污水处理的不间断，提高了污水处理效率和系统实用性。

36、综上所述，本技术至少包括如下有益效果：

37、（1）本技术通过各路管道阀以及管道的联合作用，确保了系统能够进行污水处理和反向冲洗，同时利用plc控制器对各路管路阀进行控制能够同时实现系统的污水处理和反向冲洗，自动的反冲洗不仅可以降低人工维护的难度、减轻作业负担，还能够很好地完成对填料的快速清洁，二者的同时进行能够避免整个水产养殖系统的局部长时间停工、保持生产节拍。

38、（2）本技术通过对水质状况进行监测并分析，能够迅速捕捉到水质的变化情况，有助于及时发现水质恶化的迹象，及时清除生物膜上的污染物和杂质，有助于保持反应器的良好运行状态；同时通过精准的反向冲洗判断，能够避免多度或者不足的冲洗操作，可以实现对填料反冲洗过程的优化管理，降低能耗和运行成本，对于提高水产养殖业的可持续发展能力和经济效益具有重要意义。

技术特征：

1.一种反向冲洗流路系统，其特征在于：包括功能组件、流路控制组件、水质监测组件以及动力组件，所述功能组件包括固定床生物膜反应器（1），所述流路控制组件包括原始状态和反向冲洗状态两种控制状态，所述水质监测组件用于监测所述固定床生物膜反应器（1）内的水质状况，所述流路控制组件、所述水质监测组件以及所述动力组件均与plc控制器电连接并受所述plc控制器控制参与所述固定床生物膜反应器（1）的反向冲洗；

2.根据权利要求1所述的一种反向冲洗流路系统，其特征在于：功能组件还包括移动床生物膜反应器（8）；所述流路控制组件还包括连通管（9）和第三管路阀（10），所述第三管路阀（10）设置在所述连通管（9）上，所述固定床生物膜反应器（1）的出液口（11）通过所述连通管（9）与所述移动床生物膜反应器（8）的第三进液口（12）相连通。

3.根据权利要求2所述的一种反向冲洗流路系统，其特征在于：所述第一管路阀（4）与所述第一进液口（6）之间还连通有一条用于在进行所述反向冲洗时向所述移动床生物膜反应器（8）内部进液的进液支管（13），所述进液支管（13）的另一端与所述移动床生物膜反应器（8）的顶部相连通，所述进液支管（13）上设置有第四管路阀（14）。

4.根据权利要求1所述的一种反向冲洗流路系统，其特征在于：所述动力组件包括吹气机构，所述吹气机构包括进气管（15）和与所述进气管（15）的一端相连通的气泵（16），所述气泵（16）固定于所述固定床生物膜反应器（1）上，所述进气管（15）还与所述固定床生物膜反应器（1）的进气口（17）相通。

5.根据权利要求3所述的一种反向冲洗流路系统，其特征在于：当反向冲洗流路系统正常进液时，所述流路控制组件的控制状态为所述原始状态，所述第一进液口（6）、所述第二进液口（7）以及所述第三进液口（12）用于进液，所述第一管路阀（4）和所述第三管路阀（10）开启，所述第二管路阀（5）和所述第四管路阀（14）关闭；

6.一种反向冲洗方法，基于如权利要求1到5任意一项所述的一种反向冲洗流路系统，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种反向冲洗方法，其特征在于，所述运行水质监测组件对固定床生物膜反应器（1）中的水质情况进行监测得到水质数据，具体包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种反向冲洗方法，其特征在于，所述收集所述水质数据，依据所述水质数据判断是否需要对所述固定床生物膜反应器（1）进行反向冲洗，具体包括如下步骤：

9.根据权利要求6所述的一种反向冲洗方法，其特征在于，所述当需要进行反向冲洗时，按照预设的反冲洗策略控制流路控制组件和动力组件进行反向冲洗，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种反向冲洗方法，其特征在于：在进行反向冲洗的同时，第一进液口（6）持续进液，污水通过所述第四管路阀（14）和进液支管（13）进入移动床生物膜反应器（8）。

技术总结
本申请公开了一种反向冲洗流路系统及其反向冲洗方法，其中反向冲洗流路系统，包括功能组件、流路控制组件、水质监测组件以及动力组件，功能组件包括固定床生物膜反应器，流路控制组件包括原始状态和反向冲洗状态两种控制状态，水质监测组件用于监测固定床生物膜反应器内的水质状况，流路控制组件、水质监测组件以及动力组件均与PLC控制器电连接并受PLC控制器控制参与固定床生物膜反应器的反向冲洗；流路控制组件包括主管路、废液排出管、第一管路阀以及第二管路阀；主管路的一端连通第一进液口，另一端连通固定床生物膜反应器的第二进液口，第一管路阀设置在主管路上，第二管路阀的一端与主管路连通，另一端与废液排出管连通。本申请通过流路控制组件中各管路阀的联合控制，实现了系统的正常进液污水处理以及反向冲洗功能，减轻了人工作业的负担，而且保证了污水处理的效果，节省了资源。

技术研发人员：孙大仁
受保护的技术使用者：苏州科图水处理设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5