短程硝化耦合雙sbr反硝化除磷的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及短程硝化耦合雙SBR反硝化除磷的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)與方法，屬于污水生 物處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著水體"富營養(yǎng)化"問題的日漸突出，污水排放標(biāo)準(zhǔn)不斷嚴(yán)格，污水處理技術(shù)已 從單一去除有機(jī)物為目的的階段進(jìn)入既要去除有機(jī)物又要脫氮除磷的深度處理階段，以控 制富營養(yǎng)化為目的的脫氮除磷已成為當(dāng)今污水生物處理領(lǐng)域的研宄熱點(diǎn)之一。然而由于硝 化菌、反硝化菌、聚磷菌在泥齡、碳源競爭等方面存在矛盾等原因，傳統(tǒng)脫氮除磷工藝不能 同時(shí)取得較好的脫氮除磷效果。而反硝化除磷技術(shù)，將反硝化脫氮和生物除磷兩個(gè)過程合 二為一，不僅可節(jié)省污水脫氮除磷時(shí)所需的碳源和曝氣量，而且還可實(shí)現(xiàn)污泥減量化，同傳 統(tǒng)脫氮除磷工藝相比，反硝化除磷工藝在COD與氧的消耗量上能分別節(jié)省約50%和30%， 相應(yīng)減少約50%的剩余污泥量。
[0003] 為實(shí)現(xiàn)反硝化除磷，就需要有硝酸鹽或亞硝酸鹽作為反應(yīng)的電子受體。若反硝化 聚磷菌以亞硝酸鹽作為反應(yīng)的電子受體進(jìn)行吸磷作用，則可以使反硝化除磷工藝進(jìn)一步節(jié) 省碳源與曝氣量，同時(shí)可以減少反應(yīng)時(shí)間，最終減少工藝運(yùn)行費(fèi)用。
[0004] 如何將氨氮的氧化控制在亞硝態(tài)氮階段是該技術(shù)的關(guān)鍵。目前常用的方法可歸結(jié) 為三類：單因子或多因子控制方法、實(shí)時(shí)控制方法、純菌分離與固定化方法。雖然實(shí)現(xiàn)短程 硝化的方法不同，但最終目的都是通過抑制NOB的生長，逐漸將NOB淘洗出去，使得A0B在 反應(yīng)器中占據(jù)優(yōu)勢。而實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)由于實(shí)時(shí)控制變量，針對運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題及時(shí) 采取相應(yīng)的措施，不斷優(yōu)化運(yùn)行方案，使得工藝運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果良好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對當(dāng)前生活污水C/N低，傳統(tǒng)脫氮除磷工藝脫氮除磷效果不好，能耗大 等問題，將短程硝化與反硝化除磷技術(shù)相耦合，可實(shí)現(xiàn)氮磷的同步深度去除，同時(shí)采用實(shí)時(shí) 控制，提高裝置的可控性和靈活性。
[0006] 短程硝化耦合雙SBR反硝化除磷的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于：包括原水水箱 (1)、A2/〇-SBR反應(yīng)器（I)、A2/〇-SBR反應(yīng)器（II)、N-SBR反應(yīng)器（III)、PLC控制箱（IV)， 計(jì)算機(jī)（V);原水泵1(2)與原水泵11(3)分別連接A2/〇-SBR反應(yīng)器（I)與A2/〇-SBR反應(yīng) 器（II);所述A2/〇-SBR反應(yīng)器（I)設(shè)有攪拌器1(8)、氣泵1(10)、氣體流量計(jì)1(13)，通過 N-SBR進(jìn)水泵1(4)與回流泵1(5)連接N-SBR反應(yīng)器（III);所述A2/〇-SBR反應(yīng)器（II)設(shè) 有攪拌器II(9)、氣泵II(11)、氣體流量計(jì)II(14)，通過N-SBR進(jìn)水泵II(6)與回流泵II(7) 連接N-SBR反應(yīng)器（III);所述A2/〇-SBR反應(yīng)器（I)與A2/〇-SBR反應(yīng)器（II)均設(shè)有曝氣 頭（16)、0RP傳感器（26)、DO傳感器（27)、NH4+傳感器（28)、NO2_傳感器（29)、NO3_傳感器 (30)、TP傳感器（31);所述N-SBR反應(yīng)器（III)設(shè)有氣泵III(12)、氣體流量計(jì)III(15)、 曝氣盤（17)、生物填料（18)、DO傳感器（27)、N02_傳感器（29)、NO3_傳感器（30)、pH傳感 器（32)、溫度傳感器（33);所述生物填料呈圓柱狀，材質(zhì)為碳纖維，孔隙率大于95%，比表 面積1000~1500m2/m3,填充率25 %~35 %，氨氮負(fù)荷0? 4~0? 6kg/m3/d;所述PLC控制箱 (IV)連接ORP傳感器（26)、DO傳感器（27)、NH4+傳感器（28)、NO，傳感器（29)、NO3-傳感 器（30)、TP傳感器（31)、pH傳感器（32)、溫度傳感器（33)和計(jì)算機(jī)（V);所述計(jì)算機(jī)（V) 實(shí)時(shí)接收并轉(zhuǎn)化、輸出各傳感器采集到的信號，在線監(jiān)測A2/〇-SBR反應(yīng)器（I)、A2/〇-SBR反 應(yīng)器（II)內(nèi)的0RP值、DO濃度、氨氮濃度、亞硝酸鹽氮濃度、硝酸鹽氮濃度、總磷濃度以及 N-SBR反應(yīng)器（III)內(nèi)的DO濃度、亞硝態(tài)氮濃度、硝態(tài)氮濃度、pH值、溫度。
[0007] 利用短程硝化耦合雙SBR反硝化除磷實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)進(jìn)行脫氮除磷的方法，主要包 括以下步驟：
[0008] 1)原水由原水水箱（1)經(jīng)原水泵1(2)進(jìn)入A2/〇-SBR反應(yīng)器（I)，進(jìn)水結(jié)束后，攪 拌器I(8)開始攪拌，控制D0〈0. 2mg/L，0RP= -100~-300mv，厭氧反應(yīng)2~2. 5h，控制攪 拌器轉(zhuǎn)速為30~50r/min，避免轉(zhuǎn)速過快破壞反硝化除磷顆粒污泥；NH4+傳感器（28)、TP傳 感器（31)在線采集進(jìn)水中的氨氮、總磷濃度；
[0009] 2)厭氧反應(yīng)結(jié)束后，靜置沉淀0. 5h，上清液通過N-SBR進(jìn)水泵I(4)進(jìn)入N-SBR 反應(yīng)器（III)，進(jìn)水結(jié)束后，氣泵II1(12)開啟，通過氣體流量計(jì)II1(15)控制DO為1.0~ 2. 5mg/L;D0傳感器（27)和pH傳感器（32)將采集到的信號傳輸至PLC控制箱（IV)和計(jì) 算機(jī)（V)，當(dāng)pH曲線上出現(xiàn)"拐點(diǎn)"或DO曲線上出現(xiàn)"突躍點(diǎn)""突躍點(diǎn)"即上升的拐點(diǎn)） 時(shí)停止曝氣，將硝化過程控制在短程階段，反應(yīng)結(jié)束后靜置沉淀0. 5h，通過回流泵I(5)將 硝化液出水注入A2/〇-SBR反應(yīng)器（I);
[0010] 3)硝化液回流至A2/〇-SBR反應(yīng)器（I)，反硝化聚磷菌以其中的亞硝態(tài)氮為電子受 體，以厭氧段合成的PHA為電子供體，控制D0〈0. 2mg/L，0RP= -50~-200mv，進(jìn)行缺氧反 硝化除磷反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間3~4h;
[0011] 4)缺氧反應(yīng)結(jié)束后，氣泵1(10)開啟，曝氣0.5~lh吹脫反硝化階段產(chǎn)生的氮?dú)猓?通過氣體流量計(jì)I(13)控制DO為2. 5~3. 5mg/L;
[0012] 5)曝氣結(jié)束后，氣泵1(10)關(guān)閉，靜置沉淀0.5h，上清液經(jīng)最終出水閥1(22)排 出，剩余污泥經(jīng)排泥閥I(24)排出，控制污泥齡15~18d，污泥濃度2500~3000mg/L;NH4+ 傳感器（28)、N02_傳感器（29)、NO3_傳感器（30)、TP傳感器（31)在線采集出水中的氨氮、 亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮和總磷濃度；
[0013] 6)N-SBR反應(yīng)器（III)反應(yīng)后的硝化液回流至A2/〇-SBR反應(yīng)器（I)后，A2/〇-SBR 反應(yīng)器（II)啟動，原水經(jīng)原水泵11(3)進(jìn)入，進(jìn)水結(jié)束后，攪拌器11(9)開始攪拌，控制 D0〈0. 2mg/L，0RP= -100~-300mv，反應(yīng)2~2. 5h后，靜置沉淀0? 5h，上清液通過N-SBR 進(jìn)水泵II(6)進(jìn)入N-SBR反應(yīng)器（III)，進(jìn)行短程硝化，當(dāng)pH曲線上出現(xiàn)"拐點(diǎn)"或DO曲 線上出現(xiàn)"突躍點(diǎn)"時(shí)反應(yīng)結(jié)束，靜置沉淀0. 5h后硝化液經(jīng)回流泵II(7)回流，進(jìn)行缺氧反 硝化除磷反應(yīng)，控制D0〈0. 2mg/L，0RP= -50~-200mv，3~4h后反應(yīng)結(jié)束，氣泵II(11)開 啟，曝氣0. 5~lh吹脫反硝化階段產(chǎn)生的氮?dú)?，通過氣體流量計(jì)II(14)控制DO為2. 5~ 3. 5mg/L，曝氣結(jié)束后，氣泵II(11)關(guān)閉，靜置沉淀0. 5h，上清液經(jīng)最終出水閥II(23)排出， 剩余污泥經(jīng)排泥閥11(25)排出，A2/〇-SBR反應(yīng)器（II)啟動后即與A2/〇-SBR反應(yīng)器（I)重 復(fù)以上運(yùn)行方式不斷運(yùn)行；
[0014] 7)A2/〇-SBR反應(yīng)器與N-SBR反應(yīng)器內(nèi)各傳感器將采集到的信號，傳輸至PLC控制 箱（IV)和計(jì)算機(jī)（V)，得到實(shí)時(shí)控制變量，及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行。
[0015] 短程硝化耦合雙SBR反硝化除磷的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)與方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下 列優(yōu)點(diǎn)：
[0016] 1)解決了硝化菌與聚磷菌長短泥齡的矛盾，創(chuàng)造適合兩種細(xì)菌各自生長的環(huán)境， 利于深度脫氮除磷。
[0017] 2)短程硝化與反硝化除磷相耦合，顯著的節(jié)省碳源和曝氣量。
[0018] 3)反硝化除磷污泥為顆粒污泥，具有良好的沉降性能和抗沖擊負(fù)荷能力。
[0019] 4)采用生物膜法實(shí)現(xiàn)短程硝化，硝化效率高，且處理效果穩(wěn)定。
[0020] 5)采用兩個(gè)A2/〇-SBR反應(yīng)器，降低了 N-SBR反應(yīng)器的閑置率，同時(shí)增大污水處理 量。
[0021] 6)采用實(shí)時(shí)控制，提高裝置的可控性和靈活性，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，同時(shí)工藝簡潔，布 置緊湊。
[0022] 7)污泥產(chǎn)率