短程硝化耦合雙sbr反硝化除磷的實時控制系統(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反硝化除磷的實時控制系統(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 從單一去除有機物為目的的階段進入既要去除有機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過程合 二為一，不僅可節(jié)省污水脫氮除磷時所需的碳源和曝氣量，而且還可實現(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)的電子受體進行吸磷作用，則可以使反硝化除磷工藝進一步節(jié) 省碳源與曝氣量，同時可以減少反應(yīng)時間，最終減少工藝運行費用。
[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、實時控制方法、純菌分離與固定化方法。雖然實現(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。而實時控制系統(tǒng)由于實時控制變量，針對運行中可能出現(xiàn)的問題及時 采取相應(yīng)的措施，不斷優(yōu)化運行方案，使得工藝運行穩(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，可實現(xiàn)氮磷的同步深度去除，同時采用實時 控制，提高裝置的可控性和靈活性。
[0006] 短程硝化耦合雙SBR反硝化除磷的實時控制系統(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)， 計算機（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1(13)，通過 N-SBR進水泵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II(14)，通過N-SBR進水泵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)和計算機（V);所述計算機（V) 實時接收并轉(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反硝化除磷實時控制系統(tǒng)進行脫氮除磷的方法，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)進入A2/〇-SBR反應(yīng)器（I)，進水結(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進水泵I(4)進入N-SBR 反應(yīng)器（III)，進水結(jié)束后，氣泵II1(12)開啟，通過氣體流量計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 算機（V)，當(dāng)pH曲線上出現(xiàn)"拐點"或DO曲線上出現(xiàn)"突躍點""突躍點"即上升的拐點） 時停止曝氣，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，進行缺氧反 硝化除磷反應(yīng)，反應(yīng)時間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)生的氮氣， 通過氣體流量計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)進入，進水結(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 進水泵II(6)進入N-SBR反應(yīng)器（III)，進行短程硝化，當(dāng)pH曲線上出現(xiàn)"拐點"或DO曲 線上出現(xiàn)"突躍點"時反應(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)生的氮氣，通過氣體流量計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)以上運行方式不斷運行；
[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)和計算機（V)，得到實時控制變量，及時調(diào)整運行參數(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)運行。
[0015] 短程硝化耦合雙SBR反硝化除磷的實時控制系統(tǒng)與方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下 列優(yōu)點：
[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荷能力。
[0019] 4)采用生物膜法實現(xiàn)短程硝化，硝化效率高，且處理效果穩(wěn)定。
[0020] 5)采用兩個A2/〇-SBR反應(yīng)器，降低了 N-SBR反應(yīng)器的閑置率，同時增大污水處理 量。
[0021] 6)采用實時控制，提高裝置的可控性和靈活性，優(yōu)化系統(tǒng)運行，同時工藝簡潔，布 置緊湊。
[0022] 7)污泥產(chǎn)率