專利名稱：改進(jìn)的序批式反應(yīng)器廢水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水處理。尤其涉及用于通過(guò)需氧孩t生物方法控制的城市 和工業(yè)廢水的生物處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
盡管水覆蓋了行星的大約三分之二，這種水的大多數(shù)對(duì)于任何用途是 過(guò)咸的。由于隨著世界人口的逐漸增加，對(duì)于水的需求連續(xù)增加，廢水處 理已經(jīng)成為非常重要的。
傳統(tǒng)的生物學(xué)廢水處理方法通常使用活性污泥配置并結(jié)合至少兩個(gè)
槽活性污泥反應(yīng)器和二次澄清器。這種活性污泥法;陂用于處理有機(jī)碳(例 如，作為BOD、或生化需氧量的測(cè)定)和懸浮固體。為了去除污泥和懸 浮固體需要二次澄清器。
為了完成諸如氮和磷等營(yíng)養(yǎng)素的高級(jí)處理，必須結(jié)合附加處理階段。 常規(guī)的生物營(yíng)養(yǎng)素去除(BNR)設(shè)備可以包括附加的兩到三個(gè)槽。即使這 種BNR配置可以提供關(guān)于營(yíng)養(yǎng)素去除的高級(jí)二次污水處理，但他們的大 型地面足跡(land footprint)和高成本經(jīng)常阻礙他們的安裝，尤其在下水 道干線還未建立的地方的分散需要中。
對(duì)于較大廢水處理設(shè)備，能源費(fèi)用是操作成本的主要貢獻(xiàn)者，并可以 總計(jì)為每年幾十萬(wàn)美元。例如，普通的二次活性污泥處理設(shè)備使用它的能 量消耗的大約65%用于通氣。
序批式反應(yīng)器(SBR)技術(shù)在空間和費(fèi)用方面改進(jìn)了其他活性污泥生 物廢水處理方法，因?yàn)樗鎏幚矸椒ǖ乃须A段(諸如缺氧處理、需氧處 理和沉降)可以在一個(gè)槽中被執(zhí)行。不需要二次澄清器。
SBR處理順序由以下處理階段的反復(fù)循環(huán)構(gòu)成填充、缺氧(可選)、 需氧、沉降、和傾注。SBR技術(shù)已經(jīng)減少了與常規(guī)活性污泥法相關(guān)聯(lián)的地面足跡和成本。然 而，生物處理法的一個(gè)缺點(diǎn)，其對(duì)于活性污泥和SBR兩種方法是普遍固 有的，即是缺少高級(jí)處理控制。常規(guī)SBR法控制通常包括根據(jù)操作人員 的廢水負(fù)載估算來(lái)預(yù)置處理階段(諸如需氧和缺氧階段)的長(zhǎng)度。這種類 型的SBR操作被稱為定時(shí)控制。因?yàn)閺U水負(fù)載可以在天、星期或季度自 始至終是變化的，定時(shí)控制趨向于廢水過(guò)度通氣或通氣不足。過(guò)度通氣導(dǎo) 致過(guò)量的能量消耗以及損害污泥的性能。不足的通氣循環(huán)不能完全處理廢 水。
關(guān)于使用實(shí)時(shí)反應(yīng)器監(jiān)測(cè)、i貪斷和數(shù)據(jù)收集的"高級(jí)處理控制"是不普 遍的。此外，許多SBR系統(tǒng)不使用溶解氧(DO)控制用于他們的方法， 導(dǎo)致非常有限的對(duì)于缺氧和需氧生物方法的控制。
盡管在實(shí)時(shí)("實(shí)時(shí)控制，，)中使用DO測(cè)量的SBR需氧階段處理長(zhǎng)度 控制的研究和發(fā)展已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室和中試規(guī)模反應(yīng)器中被研究，但這項(xiàng)研究 還沒(méi)有被廣泛商業(yè)化。例如，通過(guò)Battistoni等人的研究(Ind. Eng. Chem. Res.,2003,4:509-515 )，在意大利的Ancona大學(xué)4吏用專利(Battistoni,P., ItalianPatentNo.NR99A000018,1999)方法控制器，其解釋了 ORP和DO 信號(hào)以在小型延長(zhǎng)通氣廢水處理工廠中控制通氣。所述文件的權(quán)利要求在 于控制器使用氨彎曲(ammoniaelbow)的DO檢測(cè)以控制通氣循環(huán)長(zhǎng)度。
由于沒(méi)有自:DO傳感器校準(zhǔn)，實(shí)時(shí)DO測(cè)量可能是不準(zhǔn):的，因此將整 個(gè)方法的有效性限制到僅僅是DO傳感器被手動(dòng)校準(zhǔn)的那些情況。由于沒(méi) 有實(shí)時(shí)氣流控制，它將是不可靠的，如果系統(tǒng)的DO可以被保持在已知特 定范圍內(nèi)(如同在本發(fā)明中)以連貫的檢測(cè)DO分布圖中的氨彎曲以確保 完全的硝化作用和處理。因此，結(jié)果顯示完全硝化作用(氨的去除)是矛 盾的。
其他公司，例如位于澳大利亞的Ondeo Services已經(jīng)使技術(shù)商業(yè)化， 其應(yīng)用其他傳感器參數(shù)的用途。Ondeo Services OGAR( Optimized manaGement of Aeration by Redox )方法控制技術(shù)^f吏用氧化還原電位(ORP) 控制硝化作用(氨到硝酸鹽的轉(zhuǎn)變)并控制通氣長(zhǎng)度。發(fā)明概述
本發(fā)明包括利用了高級(jí)處理控制的改善的SBR廢水處理系統(tǒng)。高級(jí) 處理控制允許SBR處理方法不^l完成有機(jī)碳和懸浮固體的去除，還增強(qiáng) 生物營(yíng)養(yǎng)素的去除。此外，它提供了顯著改善的能量效率。本發(fā)明使用用 于優(yōu)化廢水處理的需氧處理階段長(zhǎng)度和氣流控制的"實(shí)時(shí)"處理控制法。獨(dú) 特的DO傳感器校準(zhǔn)方法有助于高等級(jí)的精確和準(zhǔn)確。
根據(jù)發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，提供一種用于序批式反應(yīng)器的用于控制帶 有至少兩個(gè)循環(huán)的廢水處理循環(huán)的需氧階段的系統(tǒng)，其包括用于容納待處 理的廢水的槽，位于槽中用于將空氣引入待處理的廢水中的空氣鼓風(fēng)機(jī)， 位于槽內(nèi)用于測(cè)量待處理的廢水中的溶解氧濃度的至少一個(gè)傳感器，用于 控制空氣鼓風(fēng)機(jī)將空氣引入待處理的廢水中的時(shí)間長(zhǎng)度的控制裝置，以及 用于保持每次通過(guò)空氣鼓風(fēng)機(jī)被51入到待處理的廢水中的空氣體積在恒 定水平的保持裝置。
本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施方案中，控制空氣鼓風(fēng)機(jī)引入空氣的時(shí)間長(zhǎng)度的 控制裝置包括可編程邏輯控制器，其用于從至少一個(gè)傳感器在預(yù)設(shè)的時(shí)間 間隔測(cè)定待處理的廢水中的溶解氧濃度，用于測(cè)定表示待處理的廢水的溶 解氧濃度的曲線的斜率變化何時(shí)超過(guò)預(yù)設(shè)的設(shè)定點(diǎn)數(shù)值，以及用于當(dāng)預(yù)設(shè) 的設(shè)定點(diǎn)數(shù)值到達(dá)時(shí)停止空氣鼓風(fēng)機(jī)。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，用于保持通過(guò)空氣鼓風(fēng)機(jī)每次被引入的 空氣體積在恒定水平的保持裝置包括可編程邏輯控制器，其用于從至少一 個(gè)傳感器測(cè)定來(lái)自之前的廢水處理循環(huán)的需氧階,殳期間待處理的廢水中 的平均溶解氧濃度，以及用于將平均溶解氧濃度輸入到比例積分微分算法 (proportional integral derivative algorithm)中以確定當(dāng)前廢水處理循環(huán)的 需氧階段期間每次通過(guò)空氣鼓風(fēng)機(jī)要被引入的空氣體積。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供了用于序批式反應(yīng)器的用于控制帶有 至少兩個(gè)循環(huán)的廢水處理循環(huán)的需氧階段的方法，其包括如下步驟以待 處理的廢水填充槽；通過(guò)空氣鼓風(fēng)機(jī)將空氣引入到待處理的廢水中；將每 次通過(guò)所述空氣鼓風(fēng)機(jī)被引入到待處理的廢水中的空氣體積保持在恒定 水平；使用至少一個(gè)傳感器在預(yù)定時(shí)間間隔測(cè)定待處理的廢水中的溶解氧 濃度；使用所述至少一個(gè)傳感器測(cè)定廢水中的平均溶解氧濃度；通過(guò)輸入
之前的廢水處理循環(huán)的需氧階段期間的待處理的廢水中的溶解氧的平均 濃度，確定每次通過(guò)空氣鼓風(fēng)機(jī)將被引入的空氣體積，通過(guò)輸入溶解氧的 所述平均濃度到比例積分微分算法中以確定當(dāng)前廢水處理循環(huán)的需氧階
段期間每次通過(guò)空氣鼓風(fēng)機(jī)將被引入的空氣體積；當(dāng)表示待處理的廢水中 的溶解氧濃度的曲線的斜率變化超過(guò)預(yù)定的設(shè)定點(diǎn)數(shù)值時(shí)，停止通過(guò)空氣 鼓風(fēng)機(jī)的空氣引入；以及從槽釋放已被處理的廢水。
仍舊是本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施方案，這里還提供校準(zhǔn)第一傳感器和第 二傳感器的步驟，其中校準(zhǔn)第一傳感器和第二傳感器的步驟包括如下步 驟當(dāng)?shù)谝粋鞲衅鞅┞队诳諝鈺r(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)空氣氧校準(zhǔn)值校準(zhǔn)第一傳感器， 及后續(xù)處理循環(huán)的需氧階段期間，當(dāng)兩個(gè)傳感器都被浸沒(méi)于待處理的廢水 中時(shí)，將第二傳感器校準(zhǔn)到第一傳感器。
前述僅被當(dāng)作廣泛的概述以及發(fā)明的僅僅一些方面。不能意圖為限定 發(fā)明的限制或條件。發(fā)明的其他方面通過(guò)參考優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明和 權(quán)利要求書將會(huì)更加清楚。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
發(fā)明的這些和其他特征從參考附圖的以下說(shuō)明書將變得更加明顯，且 其中


圖1是根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的圖示；以及
圖2是說(shuō)明了從本發(fā)明的使用超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的能量節(jié)約圖表。 優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明
根據(jù)發(fā)明的改良SBR廢水處理系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方案大致被圖解于圖l中。
設(shè)備
填充階段期間，將被處理的廢水被置于具有高水位7和低水位8的槽 1中。高水位7被置于槽l在該處是處于最大容量的高度。槽l被傾注(即 澄清液被去除)之后，水處于低水位8。槽l裝配有入口 9,通過(guò)其廢水 進(jìn)入槽l，以及出口 10,通過(guò)其流出液離開(kāi)槽l。上部DO傳感器浮動(dòng)開(kāi)關(guān)4安裝于槽1中監(jiān)控槽1中廢水的水平。低水平浮動(dòng)開(kāi)關(guān)11、高水平浮 動(dòng)開(kāi)關(guān)12、下部DO傳感器2、上部DO傳感器3也被安裝于槽1中。填 充期間當(dāng)水到上部DO傳感器浮動(dòng)開(kāi)關(guān)4時(shí)，信號(hào)^^皮傳遞到可編程邏輯控 制器13(PLC)，即該水位高于上部DO傳感器3。下部DO傳感器2和 上部DO傳感器3適于感受環(huán)境水或空氣中的溶解氧水平。下部DO傳感 器2被安裝于槽1中低水位8之下，同時(shí)上部DO傳感器3被安裝于槽1 中的低水位8和高水位7之間?？諝夥稚⑵?被安裝于槽1底部附近并被 連接到空氣鼓風(fēng)機(jī)5。PLC 13裝配有數(shù)據(jù)輸入模塊14、模擬輸入模塊15、和模擬輸出模塊 16。下部DO傳感器2和上部DO傳感器3被連接到模擬輸入模塊15。上 部DO傳感器浮動(dòng)開(kāi)關(guān)4、低水平浮動(dòng)開(kāi)關(guān)ll和高水平浮動(dòng)開(kāi)關(guān)12被連 接到數(shù)據(jù)輸入模塊14?？諝夤娘L(fēng)機(jī)5被連接到鼓風(fēng)機(jī)速度控制器17，其 又被連接到模擬輸出模塊16。
方法的搡作
廢水通過(guò)入口 9進(jìn)入槽1直到廢水水平達(dá)到高水位9 (如由高水平浮 動(dòng)開(kāi)關(guān)12檢測(cè)到的)或是廢水供給用盡(當(dāng)PLC 13中預(yù)先設(shè)定的定時(shí)器 終止時(shí))。 一旦槽1已經(jīng)被將要處理的廢水充滿，如果操作人員已經(jīng)使缺 氧階段的選項(xiàng)在PLC 13中能夠啟動(dòng)，可選的缺氧處理階段開(kāi)始。在這個(gè) 任選的缺氧階段期間，廢水不被通氣。缺氧階段(如果存在)完成之后， 需氧處理階段開(kāi)始。需氧階段期間，來(lái)自空氣鼓風(fēng)機(jī)5的空氣被吹氣通過(guò) 空氣分散器6進(jìn)入槽1中的廢水。由空氣鼓風(fēng)機(jī)5輸出的空氣量通過(guò)鼓風(fēng) 機(jī)速度控制器17控制，根據(jù)由PLC 13通過(guò)模擬輸出模塊16傳遞到它的 信號(hào)。
處理周期的需氧階段的長(zhǎng)度如下被控制。根據(jù)來(lái)自下部DO傳感器2 和上部DO傳感器3的讀數(shù)，槽1中的DO水平通過(guò)PLC 13被連續(xù)監(jiān)控。 從如下兩個(gè)傳感器，DO水平被計(jì)算。如果通過(guò)PLC13在傳感器上沒(méi)有檢 測(cè)到誤差，DO水平通過(guò)來(lái)自下部DO傳感器2和上部DO傳感器3的平 均DO讀數(shù)而被計(jì)算。如果需氧階段期間，上部DO傳感器3保持在空氣 中(即在水位之上)，如通過(guò)上部DO傳感器浮動(dòng)開(kāi)關(guān)4測(cè)定的，DO水 平將僅從下部DO傳感器2計(jì)算。如果諸如超范圍信號(hào)等誤差從一個(gè)傳感器被測(cè)定，DO水平將根據(jù)另一個(gè)傳感器。被安裝于PLC13中的應(yīng)用軟件 計(jì)算在可配置時(shí)間間隔的DO曲線的斜率變化。這個(gè)斜率變化通過(guò)測(cè)量?jī)?個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔的斜率并從第二個(gè)時(shí)間間隔的斜率減去第一時(shí)間間隔的 斜率而被計(jì)算。時(shí)間間隔長(zhǎng)度通過(guò)系統(tǒng)安裝人員被設(shè)置于在PLC 13中， 并可以從5分鐘到30分鐘的范圍內(nèi)變化。這個(gè)長(zhǎng)度可以根據(jù)需要被調(diào)整。 當(dāng)斜率變化超過(guò)可配置設(shè)置點(diǎn)的數(shù)值，達(dá)到DO曲線中的彎曲點(diǎn)，其對(duì)應(yīng) 于氨的硝化反應(yīng)的結(jié)束。此時(shí)，所有的氨都已經(jīng)轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。對(duì)于大多 數(shù)廢水類型，在此之前一段時(shí)間，BOD早已被處理到可能的完全程度。 這個(gè)設(shè)置點(diǎn)數(shù)值通過(guò)系統(tǒng)安裝人員而被配置并可以隨后通過(guò)系統(tǒng)維護(hù)人 員根據(jù)系統(tǒng)性能而調(diào)整。于是需氧階段完成，并且來(lái)自空氣鼓風(fēng)機(jī)5的空 氣通過(guò)從PLC 13的模擬輸出模塊16到鼓風(fēng)機(jī)速度控制器17的信號(hào)被關(guān) 掉。
需氧處理期間的氣流速度(例如，每次被引入的空氣體積)被控制如 下。需氧階^a期間，DO水平通過(guò)PLC13每分鐘取樣一次，并根據(jù)這些樣 本計(jì)算連續(xù)的平均DO數(shù)值。需氧階段結(jié)束時(shí)，所得到的平均DO,與配 置的DO設(shè)定點(diǎn)數(shù)值一起被輸入到PLC 13中的比例積分微分(PID)算法 中，所述PLC13^皮設(shè)計(jì)為運(yùn)行單獨(dú)迭代。PID算法是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公式， 其被嵌入到PLC 13和許多其他控制系統(tǒng)中用于閉環(huán)控制。系統(tǒng)啟動(dòng)之前， 每個(gè)PID執(zhí)行不同，由于通過(guò)系統(tǒng)工程師執(zhí)行的PID控制參數(shù)的調(diào)整。PID 算法計(jì)算被用于設(shè)置氣流速度的新輸出數(shù)值，用于需氧處理階段的下一個(gè) 周期。這個(gè)過(guò)程每個(gè)需氧階段重復(fù)一次。PLC 13通過(guò)將數(shù)值從模擬輸出 模塊16輸出到鼓風(fēng)機(jī)速度控制器17設(shè)置氣流速度。
通氣階段之間中的每個(gè)處理循環(huán)期間，空氣流速僅被調(diào)整一次。這種 每循環(huán)或周期一次(once-per-cycle)的氣流速度控制對(duì)于實(shí)時(shí)控制法是必 要的，由于它允許氣流速度控制操作，而不干擾DO曲線彎曲點(diǎn)的檢測(cè)。 相反的，如果在需氧階段期間，空氣流速將被調(diào)整以達(dá)到DO設(shè)置點(diǎn)(如 同在常規(guī)DO控制中的)，由氣流變化引發(fā)的DO曲線中的彎曲點(diǎn)將錯(cuò)誤 的觸發(fā)硝化作用結(jié)束的^^測(cè)并過(guò)早終止需氧循環(huán)。在SBR的情況中，這 種氣流控制的循環(huán)方法改善了常規(guī)的DO控制，由于它利用了包括活性污 泥系統(tǒng)的生物學(xué)系統(tǒng)的自然趨勢(shì)，以自行調(diào)節(jié)或成為與它們的環(huán)境自我平 衡的，并依次"控制，，DO。于是這使監(jiān)控系統(tǒng)能夠啟動(dòng)，并且使操作人員 能夠在處理過(guò)程期間清楚的觀察重要的生物學(xué)誘導(dǎo)的變化，而沒(méi)有來(lái)自控 制系統(tǒng)的干擾。
一些系統(tǒng)中，不存在氣流或DO的自控控制。這種情況下，硝化作用 結(jié)束的檢測(cè)變得困難或不可能，因?yàn)镈O彎曲點(diǎn)的數(shù)值受到DO水平和增 長(zhǎng)率(斜率)的影響。因此，循環(huán)氣流控制對(duì)于實(shí)時(shí)通氣階段控制的可靠
操作是必要的。
完成需氧循環(huán)后，沉降階段開(kāi)始，其允許污泥沉降。這個(gè)階段期間沒(méi) 有通氣。沉降階段繼續(xù)直到PLC 13中預(yù)先設(shè)置的定時(shí)器終止。該預(yù)先設(shè) 置的定時(shí)器的數(shù)值由安裝人員設(shè)定并可以由操作人員修改，且可以處于 15分鐘至4小時(shí)的范圍內(nèi)。
沉降階段之后，出口 IO打開(kāi)，允許被澄清的流出液從槽1排出。所 述排放繼續(xù)直到水位到達(dá)低水位8,如通過(guò)低水平浮動(dòng)開(kāi)關(guān)11測(cè)定的。 此時(shí)，出口10被關(guān)閉，且所述處理周期從填充階段開(kāi)始被重復(fù)。
排出的流出液以低懸浮固體、低BOD、低營(yíng)養(yǎng)素濃度(包括氨、硝 酸鹽、總氮和含磷的)、減少的氣味、和減少的渾濁度為特征。
傳感器校準(zhǔn)
DO傳感和信號(hào)解釋是發(fā)明的中心部分；同樣，對(duì)于實(shí)時(shí)通氣階段長(zhǎng) 度控制和循環(huán)氣流速度控制二者，DO傳感器校準(zhǔn)對(duì)于確保精確測(cè)量和一 致性是必要的。
下部DO傳感器2和上部DO傳感器3如以上所述被放置以便提供適 當(dāng)?shù)南到y(tǒng)校準(zhǔn)。上部DO傳感器浮動(dòng)開(kāi)關(guān)4確保填充階段之后上部DO傳 感器3被浸沒(méi)。當(dāng)已被處理的廢水通過(guò)出口 IO被釋放時(shí)，上部DO傳感 器3被暴露于空氣。上部DO傳感器3已經(jīng)被暴露于空氣之后，沉降至少 IO分鐘的一段時(shí)間的過(guò)程中，空氣溫度被在相同位置的溫度傳感器取得， 且上部DO傳感器3的校準(zhǔn)使用來(lái)自儲(chǔ)存于PLC 13中的表格的標(biāo)準(zhǔn)空氣 氧校準(zhǔn)值而被檢測(cè)。軟件校準(zhǔn)值被測(cè)定以根據(jù)空氣氧讀數(shù)和空氣氧校準(zhǔn)值 再次校準(zhǔn)上部傳感器。軟件校準(zhǔn)因子取決于空氣氧校準(zhǔn)值除以通過(guò)從上部 DO傳感器3測(cè)量的表觀空氣氧數(shù)值。下一個(gè)需氧階段期間，上部DO傳 感器3的讀數(shù)與下部DO傳感器2的讀數(shù)相比較，如果必要下部傳感器在 PLC 13的軟件中被再次校準(zhǔn)，如此兩個(gè)傳感器提供相同讀數(shù)。當(dāng)比較兩
個(gè)傳感器時(shí)，如果DO讀數(shù)的差大于設(shè)定范圍，PLC13發(fā)出警告指示操作 和維護(hù)人員存在傳感器的校準(zhǔn)問(wèn)題，以及可能需要維修。所述范圍由安裝 人員配置，可以由維護(hù)人員調(diào)整，且可以在比較時(shí)較高的傳感器讀數(shù)的5 %到30%的范圍內(nèi)。
使用通氣階段長(zhǎng)度的實(shí)時(shí)控制，減少能量消耗。與定時(shí)控制相反的使 用實(shí)時(shí)控制的能源節(jié)省的典型實(shí)施例在圖2中被示出。
這種能源節(jié)省主要通過(guò)三種機(jī)制完成。第一，僅當(dāng)被需要時(shí)通氣才被 使用，因?yàn)楫?dāng)廢水已經(jīng)完全被處理的時(shí)候，實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)終止需氧處理階 段。相反的，常規(guī)SBR使用根據(jù)操作人員估算的預(yù)先設(shè)置的需氧循環(huán)時(shí) 間；這種定時(shí)通氣階段不改變或不對(duì)可變化負(fù)載反應(yīng)。結(jié)果，當(dāng)流出液廢 水BOD和營(yíng)養(yǎng)素濃度較低時(shí)，常規(guī)SBR過(guò)度通氣并浪費(fèi)能源。相反的， 使用實(shí)時(shí)控制；流出液負(fù)載變化越大，潛在的能量節(jié)約越多。
第二，通過(guò)使用循環(huán)流速控制，溶解氧(DO)濃度被保持為比常規(guī) 系統(tǒng)中的濃度低(通常在0.7到1.0mg/L的范圍內(nèi))，并且當(dāng)氧的需要下 降時(shí)被防止過(guò)度升高。較低的總DO濃度導(dǎo)致較高的氧轉(zhuǎn)化效率，減少所 需要的氧(以及因此的能量)輸入量。
第三，通過(guò)反硝化作用法，以及發(fā)生在需氧階段期間的同步硝化和反 硝化作用(SND)期間，通過(guò)通氣引入的氧是"循環(huán)的"。通常，SND不發(fā) 生在經(jīng)常是過(guò)度通氣的大多數(shù)的SBR系統(tǒng)。SND期間，氨被硝化為亞硝 酸鹽/硝酸鹽，且亞硝酸鹽/硝酸鹽被反硝化為含氮?dú)怏w，從廢水中去除氮。 通過(guò)有機(jī)化合物的氧化作用中的污泥，被結(jié)合于氨到亞硝酸鹽/硝酸鹽的 硝化作用中的氧可以被再次利用，因?yàn)橄跛猁}類可以代替氧作為電子受 體，減少對(duì)于通過(guò)通氣添加的氧的需要。
根據(jù)處理性能，結(jié)合了循環(huán)氣流速度控制的實(shí)時(shí)通氣階段控制提供了 處理反應(yīng)器內(nèi)的生物學(xué)條件的精細(xì)控制，通過(guò)使需氧處理階段的長(zhǎng)度的優(yōu) 化以避免污泥的不足通氣和過(guò)度通氣，并允許污泥自行調(diào)節(jié)以使代謝潛力 達(dá)到最大。這保持了從一個(gè)循環(huán)到下一個(gè)的一致條件，甚至在可變負(fù)載期 間，允許污泥的一致性的執(zhí)行并保持營(yíng)養(yǎng)素去除效率沒(méi)有破壞。營(yíng)養(yǎng)素去 除性能有利的與大的、更復(fù)雜的和更加昂貴的其他BNR系統(tǒng)比較。流出 液的氨濃度實(shí)質(zhì)上是零，由于氨的硝化作用反應(yīng)完成的檢測(cè)。 將被所屬領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到的在于優(yōu)選的和選擇性的實(shí)施方案已 經(jīng)更詳細(xì)的被描述，但還在于某些修改可以被實(shí)施而不偏離發(fā)明的原理。
權(quán)利要求
1.一種用于序批式反應(yīng)器的、用于控制帶有至少兩個(gè)循環(huán)的廢水處理循環(huán)的需氧階段的系統(tǒng)，包括槽，其用于容納待處理的廢水，空氣鼓風(fēng)機(jī)，其位于所述槽中用于將空氣引入所述待處理的廢水中，至少一個(gè)傳感器，位于所述槽內(nèi)用于測(cè)量所述待處理的廢水中的溶解氧濃度，控制裝置，用于控制所述空氣鼓風(fēng)機(jī)將空氣引入所述待處理的廢水中的時(shí)間長(zhǎng)度，及保持裝置，用于保持通過(guò)所述空氣鼓風(fēng)機(jī)每次被引入到所述待處理的廢水中的空氣體積在恒定水平。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中控制所述空氣鼓風(fēng)機(jī)引入空氣的所 述時(shí)間長(zhǎng)度的所述控制裝置包括可編程邏輯控制器，其用于從所述至少一 個(gè)傳感器在預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔測(cè)定所述待處理的廢水中的所述溶解氧濃度， 用于測(cè)定表示所述待處理的廢水的所述溶解氧濃度的曲線的斜率變化何 時(shí)超過(guò)預(yù)設(shè)的設(shè)定點(diǎn)數(shù)值，以及用于當(dāng)所述預(yù)設(shè)的設(shè)定點(diǎn)數(shù)值到達(dá)時(shí)停止 所述空氣鼓風(fēng)機(jī)。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中用于保持通過(guò)所述空氣鼓風(fēng)機(jī)每次 被引入的所述空氣體積在恒定水平的所述保持裝置包括可編程邏輯控制 器，其用于從所述至少一個(gè)傳感器測(cè)定來(lái)自之前的廢水處理循環(huán)的需氧階 段期間所述待處理的廢水中的平均溶解氧濃度，以及用于將所述平均溶解 氧濃度輸入到比例積分微分算法中以確定當(dāng)前廢水處理循環(huán)的需氧階段 期間通過(guò)所述空氣鼓風(fēng)機(jī)每次要被引入的空氣體積。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)傳感器包括第一傳感 器和第二傳感器，其中所述第一傳感器位于所述第二傳感器之上。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，還包括位于所述槽中的上部浮動(dòng)開(kāi)關(guān)和 位于所述槽中的下部浮動(dòng)開(kāi)關(guān)，其中所述上部浮動(dòng)開(kāi)關(guān)位于所述第一傳感 器之上，所述第一傳感器位于所述下部浮動(dòng)開(kāi)關(guān)之上，以及所述下部浮動(dòng) 開(kāi)關(guān)位于所述第二傳感器之上。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述槽中的待處理的廢水的水平 升高到所述上部浮動(dòng)開(kāi)關(guān)的水平之上時(shí)，所述上部浮動(dòng)開(kāi)關(guān)被斷開(kāi)，以及 當(dāng)所述槽中的待處理的廢水的水平下降到所述下部浮動(dòng)開(kāi)關(guān)的水平以下 的時(shí)候，所述下部浮動(dòng)開(kāi)關(guān)被斷開(kāi)。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述上部浮動(dòng)開(kāi)關(guān)被斷開(kāi)時(shí)，所 述槽適合于停止允許待處理的廢水進(jìn)入。
8. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述下部浮動(dòng)開(kāi)關(guān)被斷開(kāi)時(shí)，所 述槽適合于停止允許處理后的廢水出去。
9. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其還包括位于所述槽中的與所述第 一傳 感器在相同垂直水平的傳感器浮動(dòng)開(kāi)關(guān)，其中當(dāng)所述槽中待處理的廢水的 水平降到所述傳感器浮動(dòng)開(kāi)關(guān)的水平以下的時(shí)候，所述傳感器浮動(dòng)開(kāi)關(guān)適 合于被斷開(kāi)。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二傳感器是可校準(zhǔn)的。
11. 一種用于序批式反應(yīng)器的、用于控制帶有至少兩個(gè)循環(huán)的廢水處 理循環(huán)的需氧階段的方法，其包括如下步驟用待處理的廢水填充槽；通過(guò)空氣鼓風(fēng)機(jī)將空氣引入到所述待處理的廢水中；保持通過(guò)所述空氣鼓風(fēng)機(jī)每次被引入到所述待處理的廢水中的空氣 體積在恒定水平；使用至少一個(gè)傳感器在預(yù)定時(shí)間間隔測(cè)定所述待處理的廢水中的溶 解氧濃度；使用所述至少一個(gè)傳感器測(cè)定所述待處理的廢水中的溶解氧的平均 濃度；通過(guò)輸入之前的廢水處理循環(huán)的需氧階段期間的所述待處理的廢水 中的溶解氧的平均濃度，確定每次通過(guò)所迷空氣鼓風(fēng)機(jī)將被引入的空氣體 積，通過(guò)輸入所述溶解氧的平均濃度到比例積分微分算法中以確定當(dāng)前廢 水處理循環(huán)的需氧階段期間的每次通過(guò)所述空氣鼓風(fēng)機(jī)將被引入的空氣體積；當(dāng)表示所述待處理的廢水中的溶解氧濃度的曲線斜率的變化超過(guò)預(yù) 定的設(shè)定點(diǎn)數(shù)值時(shí)，停止通過(guò)所述空氣鼓風(fēng)機(jī)的所述空氣引入，以及從所述槽釋;^文已被處理的廢水。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中用待處理的廢水填充所述槽的所述步驟繼續(xù)直到所述槽中的廢水水平升高到位于所述槽中的上部浮動(dòng)開(kāi) 關(guān)的水平以上。
13. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中從所述槽釋放所述已被處理的廢 水的所述步驟持續(xù)直到所述槽中的廢水水平下降到位于所述槽中的下部 浮動(dòng)開(kāi)關(guān)的水平以下。
14. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中在預(yù)定時(shí)間間隔測(cè)定所述待處理 的廢水中的所述溶解氧濃度的所述步驟使用第一傳感器和第二傳感器，其 中所述第一傳感器位于所述槽中和所述第二傳感器之上。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，還包括校準(zhǔn)所述第一傳感器和所述第 二傳感器的步驟，其中校準(zhǔn)所述第一傳感器和所述第二傳感器的所述步驟 包括如下所述步驟當(dāng)所述第一傳感器暴露于空氣時(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)空氣氧校準(zhǔn)值校準(zhǔn)所述第 一傳感器，及在后續(xù)處理循環(huán)的需氧階段期間，當(dāng)兩個(gè)傳感器都被浸沒(méi)于待處理的 廢水中時(shí)，將所述第二傳感器校準(zhǔn)到所述第一傳感器。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中當(dāng)所述槽中的待處理的廢水的水 平下降到位于所述槽中的與所述第 一傳感器在相同水平的傳感器浮空開(kāi) 關(guān)的水平之下時(shí)，校準(zhǔn)所述第一傳感器的所述步驟發(fā)生。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括當(dāng)所述第一傳感器和所述第二 傳感器之間的校準(zhǔn)的差在預(yù)定范圍之外時(shí)發(fā)送警告的步驟。
全文摘要
一種用于在序批式反應(yīng)器中控制廢水處理循環(huán)的需氧階段的系統(tǒng)，包括槽、空氣鼓風(fēng)機(jī)、至少一個(gè)用于測(cè)量所述槽中的溶解氧濃度的傳感器，及用于控制所述空氣鼓風(fēng)機(jī)將空氣引入所述廢水中的時(shí)間長(zhǎng)度以及使通過(guò)空氣鼓風(fēng)機(jī)每次被引入的空氣體積保持恒定水平的裝置?？諝夤娘L(fēng)機(jī)引入空氣的時(shí)間長(zhǎng)度取決于表示廢水中溶解氧濃度的曲線的斜率變化。每次通過(guò)空氣鼓風(fēng)機(jī)將被引入的空氣體積根據(jù)前一個(gè)廢水處理循環(huán)的溶解氧的平均濃度而被確定。
文檔編號(hào)C02F3/12GK101337734SQ200710123578
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2007年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月3日
發(fā)明者劉加邦, 卓偉倫, 巴德·弗里沙, 彼得·道格, 黃華亮 申請(qǐng)人:環(huán)訊國(guó)際科技有限公司