專利名稱：一種A²/O氧化溝工藝運(yùn)行控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種aVo氧化溝工藝運(yùn)行 控制方法。
背景技術(shù)：
近年來，污水處理廠的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)正在逐步提高，而污水處理廠 的投資和運(yùn)行成本也日益得到廣泛關(guān)注，因此對(duì)污水處理廠的污水處理 方式進(jìn)行優(yōu)化控制已經(jīng)勢(shì)在必行。目前污水處理廠對(duì)其污水處理方式采
用的控制方法主要有如下幾種1、采用設(shè)計(jì)手冊(cè)中推薦的控制參數(shù)進(jìn) 行控制；2、采用曝氣池中的do (溶解氧濃度)作為控制參數(shù)對(duì)曝氣量 進(jìn)行控制；3、根據(jù)實(shí)際進(jìn)水負(fù)荷控制曝氣量。
對(duì)于第一種控制方法，由于現(xiàn)有的污水處理廠大多設(shè)計(jì)負(fù)荷偏高， 或者實(shí)際運(yùn)行過程中處理水量較小，或者污水處理廠的大部分運(yùn)行時(shí)間 中污水中的實(shí)際污染物濃度小于設(shè)計(jì)值，因此若采用第一種控制方法， 也即根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)中推薦的控制參數(shù)對(duì)污水處理廠進(jìn)行控制，必然會(huì)帶 來能耗較高，同時(shí)tn (總氮含量)去除率較低，污泥老化以及出水ss (懸浮固體濃度)較高等問題。
對(duì)于第二種控制方法，其對(duì)于采用氧化溝工藝的污水處理廠并不合 適，因?yàn)樵谘趸瘻瞎に囍?，不同位置的d0是不相同的，而且由于進(jìn)水 情況比較復(fù)雜，同一地點(diǎn)不同時(shí)間的d0也是不同的，所以采用設(shè)計(jì)手 冊(cè)中給定的d0的范圍對(duì)采用氧化溝工藝的污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行 控制，并不完全適用。
對(duì)于第三種控制方法，其本來是一種比較理想的方法，但是由于污 水處理廠的來水情況比較復(fù)雜，后一時(shí)間段的水量和水質(zhì)均難以預(yù)測(cè)， 尤其是水質(zhì)的檢測(cè)存在滯后性，所以根據(jù)實(shí)際進(jìn)水負(fù)荷對(duì)污水處理廠進(jìn) 行控制在實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種A70氧化溝工藝運(yùn)行控制方法，其能夠顯著降低氧化溝運(yùn)行中的能耗，易于控制且脫氮除磷效果較好。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案 一種A70氧化溝工藝運(yùn)行控制方法，污水依次流經(jīng)厭氧池、缺氧池以及氧化溝曝氣池，最終進(jìn)入二沉池經(jīng)泥水分離排出上清液，所述的氧化溝曝氣池采用間歇曝氣方式。
傳統(tǒng)的氧化溝曝氣池采用連續(xù)曝氣方式，且氧化溝中的水流流態(tài)為完全混合式，因此傳統(tǒng)的氧化溝曝氣池中的反應(yīng)效率較低。由上述技術(shù)方案可知，由于本發(fā)明在氧化溝曝氣池中采用間歇曝氣方式，不但易于控制，還大大提高了氧化溝中的反應(yīng)效率和基質(zhì)濃度，從而提高了硝化階段的硝化效率和氧利用效率，也提高了反硝化效率，同時(shí)降低了氧氣的消耗，由此極大地降低了氧化溝的能耗。


圖1是典型的A70氧化溝工藝流程圖2是采用本發(fā)明中的控制方法運(yùn)行前后的能耗對(duì)比示意圖。
具體實(shí)施例方式
未經(jīng)處理的污水中，含氮化合物存在的主要形式為(l)有機(jī)氮，如蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素、胺類化合物和氨基化合物類；(2)氨態(tài)氮(NH:,、NH/)， 一般以前者為主。
傳統(tǒng)生物脫氮是在二級(jí)生物處理中將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮的基礎(chǔ)上，通過硝化菌的作用，將氨氮通過硝化作用轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮，然后再利用反硝化菌將硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)獠⑨尫诺酱髿庵校瑥亩_(dá)到從廢水中脫氮的目的，因此生物脫氮主要為三種反應(yīng)，即氨化反應(yīng)，硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)。
下面分別對(duì)這三種反應(yīng)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹
(一)氨化反應(yīng)
有機(jī)氮化合物，在氨化細(xì)菌的作用下，將有機(jī)氮化合物脫氨基轉(zhuǎn)化
4為NH3，以氨基酸為例，其反應(yīng)式為(l):
i CfflV/f2O90//+。2氨化《 〉i G(9(9// + Q92 +冊(cè)3 (1)
氨化作用無論是在好氧還是在厭氧條件下，在酸性、中性還是在堿性條件下均能夠進(jìn)行，只是作用的微生物的種類和作用的強(qiáng)弱不一。(二)硝化反應(yīng)
在硝化菌的作用下，氨態(tài)氮進(jìn)一步氧化，分兩階段進(jìn)行，首先在亞硝化菌的作用下，氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮。反應(yīng)式為(2):
層4+ +|(92亞硝化菌> MV + 2/T + //20 + (242.68 351.46)L7 (2)
隨后，亞硝酸在硝化菌的作用下，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，其反應(yīng)式為(3):
MV + 0.5(92硝化齒>iV(93_+(64.43 ~ 86.19)/^/ (3)硝化反應(yīng)的總反應(yīng)式為(4):
M/4+ + 2。2——>M93- + 2/T + //2(9 + (307.1 ~ 438.9)AJ (4)不考慮細(xì)胞合成，硝化過程所需要的堿度可通過式(5)計(jì)算
A7/4+ + 2//C<93- + 202——iV(V + 2C6>2 + 3//20 + (307.1 ~ 438.9)AJ (5)
從硝化反應(yīng)總反應(yīng)式可以看出，硝化作用需要大量的氧，同時(shí)消耗一定的堿度，會(huì)導(dǎo)致環(huán)境中pH值下降。
考慮細(xì)胞的合成利用一部分NH4+，則氨氮硝化過程用式(6)表示
M/4+ +0.098CO2 +1.863Q ~>0.0196Cy/77VQ2 +0.98Aq— +1.98/T +0.0941//2(9 (6)
根據(jù)公式(6)可知，轉(zhuǎn)化每克氨氮，需要利用4. 25克氧氣，合成0. 16克的新細(xì)胞，需要消耗7.07克堿度，同時(shí)利用0.08克無機(jī)碳源合成新細(xì)胞。
(三)反硝化反應(yīng)反硝化反應(yīng)是指硝酸鹽和亞硝酸鹽在反硝化菌的作用下被還原為氣態(tài)氮和氧化亞氮的過程。大多數(shù)反硝化菌是異養(yǎng)的兼性厭氧細(xì)菌，它能利用各種各樣的有機(jī)物作為反硝化作用的電子供體，從而反硝化作用
既能夠?qū)⑾醯蛠喯醯€原為氮?dú)?，進(jìn)行脫氮；又能夠氧化分解廢水中的有機(jī)物進(jìn)行脫碳，反應(yīng)式如(7):
5C(有機(jī)碳)+2/^(9 + 4MV——> 2 W2 ++ 5C02 (7)
綜上所述，傳統(tǒng)生物脫氮一般主要包括硝化過程和反硝化過程兩個(gè)階段，由于硝化作用和反硝化作用分別由硝化菌和反硝化菌來完成，而且上述兩類細(xì)菌對(duì)于環(huán)境條件的要求是不同的，因此硝化過程和反硝化過程無法同時(shí)進(jìn)行。所述的硝化菌為好氧自養(yǎng)菌，硝化反應(yīng)在B0D5較低的好氧條件下才能夠順利進(jìn)行，而反硝化菌為兼性厭氧異養(yǎng)菌，只能以有機(jī)物為作為碳源，所以只能在有一定有機(jī)物濃度且在缺氧的環(huán)境下方可順利進(jìn)行。在上述思想指導(dǎo)下的生物脫氮工藝，大多將缺氧區(qū)與好氧區(qū)分開，形成分級(jí)的硝化一反硝化工藝，創(chuàng)造硝化菌和反硝化菌生長的適宜環(huán)境條件，以便硝化作用和反硝化作用均能夠獨(dú)立進(jìn)行。
城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)對(duì)城市污水處理廠出水中的氨氮和總氮排放提出了較高的要求，其中一級(jí)A規(guī)定出水氨氮小于5mg/L，總氮小于15mg/L。氨氮的達(dá)標(biāo)往往比較容易，通過延時(shí)曝氣或增大曝氣量即可實(shí)現(xiàn)完全硝化譜?？偟倪_(dá)標(biāo)則相對(duì)不易，部分污水中碳氮含量比較低而造成反硝化過程中碳源不足，而且污水處理中除磷也需要消耗部分碳源，因此致使總氮去除率較低；同時(shí)若好氧區(qū)過量曝氣，則也會(huì)造成碳源不足，從而導(dǎo)致總氮去除效率不高。
如圖1所示， 一種A70氧化溝工藝運(yùn)行控制方法，污水依次流經(jīng)厭氧池10、缺氧池20以及氧化溝曝氣池30，最終進(jìn)入二沉池40經(jīng)泥水分離排出上清液，所述的氧化溝曝氣池30采用間歇曝氣方式。
由上述可知，由于本發(fā)明在氧化溝曝氣池30中采用間歇曝氣方式，因此大大提高了氧化溝中的反應(yīng)效率和基質(zhì)濃度，從而提高了硝化階段的硝化效率和氧利用效率，也提高了反硝化效率，同時(shí)降低了氧氣的消 耗，由此極大地降低了氧化溝的能耗。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述的間歇曝氣方式包括如下兩個(gè)過程
(1) 硝化過程開啟氧化溝曝氣池30中的曝氣設(shè)備，向曝氣池中 供氧，進(jìn)行有機(jī)物降解和有機(jī)氮的氨化作用，氨氮的硝化作用以及聚磷
菌的吸磷作用，當(dāng)氨氮含量降低至〈1.5mg/L時(shí)，則關(guān)閉曝氣裝置，硝 化階段結(jié)束；
(2) 反硝化過程開啟氧化溝曝氣池30中的推流器，使氧化溝內(nèi)
的活性污泥處于流動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)氧化溝中的氨氮含量升高，硝態(tài)氮?jiǎng)t被
還原為氮?dú)舛档?，?dāng)氨氮含量升高至〉3mg/L時(shí)，則開啟曝氣裝置， 反硝化階段結(jié)束；
所述的硝化過程與反硝化過程在氧化溝曝氣池30中交替進(jìn)行。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案，在硝化過程中，當(dāng)氨氮含量降低至 《lmg/L時(shí)，關(guān)閉曝氣裝置，硝化階段結(jié)束；在反硝化過程中，當(dāng)氨氮 含量升高至》4mg/L時(shí)，則開啟曝氣裝置，反硝化階段終止。
由上所述，本發(fā)明根據(jù)氧化溝曝氣池30中氨氮(NH/-N)的濃度控 制硝化過程和反硝化過程中曝氣裝置的啟閉。與傳統(tǒng)的連續(xù)曝氣方式相 比，該方法極大地緩解了氧化溝曝氣池30中反應(yīng)效率較低的缺陷。在 曝氣階段，本發(fā)明提高了曝氣階段的基質(zhì)濃度，從而提高了硝化階段的 硝化效率和氧的利用效率，降低了對(duì)氧的消耗；同時(shí)本發(fā)明有效地利用 了氧化溝的較大的緩沖能力，充分利用了化合態(tài)氧""NO「N，提高了反 硝化效率；而在停止曝氣階段，化合態(tài)氧作為電子受體氧化了有機(jī)物， 降低了曝氣階段的需氧量。
本發(fā)明的控制方式還使一部分反硝化反應(yīng)在曝氣池中進(jìn)行，反硝化 過程產(chǎn)生的堿度補(bǔ)償了硝化過程所需的一半的堿度，減少了硝化過程對(duì) 堿度的需求；同時(shí)在反硝化過程中，經(jīng)缺氧池20處理后的污水仍然不 斷地流至氧化溝曝氣池30中，也即一部分碳源在反硝化過程直接進(jìn)入曝氣池，該過程中由于氧化溝曝氣池30維持在缺氧狀態(tài)，這部分碳源 作為反硝化碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)，由此節(jié)約了反硝化過程所需的碳源， 因此本發(fā)明的控制方式對(duì)低碳氮比的城市污水的處理更具有適應(yīng)性。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述的污水在厭氧池10、缺氧池20以及 氧化溝曝氣池30的水力停留時(shí)間分別為0. 6 1. Oh、1. 2 2. 0h以及8 llh。
在上述停留時(shí)間內(nèi)，本發(fā)明的脫氮除磷效果較好，出水水質(zhì)也較為 穩(wěn)定。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述的污水在厭氧池10、缺氧池 20以及氧化溝曝氣池30的水力停留時(shí)間分別為0. 7 0. 9h、 1. 5 1. 8h 以及9 10h，這樣可以獲得更好的處理效果，且節(jié)能降耗的效果也較為 顯著。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述的二沉池40中的活性污泥的回流比 為50 70%，其余活性污泥排出系統(tǒng)，這樣可以獲得較佳的處理效果， 且有利于節(jié)能降耗。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的介紹
合肥市某氧化溝工藝污水處理廠，進(jìn)水COD、氨氮和總磷的范圍分 別為157 320mg/L， 15. 6 27. Omg/L和1. 7 5. lmg/L，平均為235mg/L， 21mg/L和3.3mg/L。厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和氧化溝設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間(HRT) 分別為0.8h、 1.5h和9.6h，回流比為50-70%。污水和回流污泥連續(xù)進(jìn) 入?yún)捬醭刂?，聚磷菌在厭氧區(qū)進(jìn)行釋磷反應(yīng)；然后進(jìn)入缺氧區(qū)進(jìn)行反硝 化反應(yīng)；隨后進(jìn)入曝氣池，在曝氣池中根據(jù)需要控制為好氧硝化過程和 缺氧反硝化過程；好氧過程主要進(jìn)行的反應(yīng)有有機(jī)物氧化反應(yīng)，硝化 反應(yīng)和聚磷菌的吸磷反應(yīng)；缺氧反硝化過程進(jìn)行的主要反應(yīng)為反硝化反 應(yīng)。
在曝氣池中的曝氣裝置采用間歇曝氣的控制方式，間歇曝氣包括硝 化階段和反硝化兩個(gè)階段。硝化階段開啟曝氣設(shè)備，向廢水中供氧，進(jìn)行有機(jī)物降解和有機(jī)氮的氨化作用，氨氮的硝化作用和聚磷菌的吸磷
作用，當(dāng)氨氮降低至lmg/L以下時(shí)，則認(rèn)為硝化階段接近結(jié)束，關(guān)閉曝 氣裝置；隨后進(jìn)入反硝化階段開啟推流器，使氧化溝內(nèi)的活性污泥處 于流動(dòng)狀態(tài)，該階段氨氮升高，硝態(tài)氮?jiǎng)t被還原為氮?dú)舛档?，?dāng)氨氮 升高至4mg/L時(shí)，則開啟曝氣裝置，反硝化階段終止。如此在氧化溝中 交替進(jìn)行好氧硝化階段和缺氧反硝化階段，連續(xù)進(jìn)、出水，同時(shí)排放剩 余污泥。
采用本發(fā)明技術(shù)前一個(gè)月，該水廠出水C0D， NH4+-N， TP (總磷) 平均濃度為42mg/L， 1. 0mg/L和1. 3mg/L，平均去除率為82%， 96%和61%， 每噸水的電耗為0. 30KW h/m3。
采用本發(fā)明中的間歇曝氣控制方法運(yùn)行后一個(gè)多月，出水C0D， NH4+-N， TP的平均濃度分別為39mg/L， 1. 7mg/L和0. 8mg/L，平均去除 率分別為83°/。， 92%和76.0%，每噸水的電耗為O. 22KW'h/m3，較之改造 前每噸水的電耗降低了 26.7。/。，改造前后污水處理廠運(yùn)行的電單耗如附 圖2所示。
因此本發(fā)明較好地實(shí)現(xiàn)了 A70氧化溝工藝污水處理廠的節(jié)能降耗 問題，并且實(shí)現(xiàn)了處理水質(zhì)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)(GB18918-2002 —級(jí)B)。
權(quán)利要求
1、一種A2/O氧化溝工藝運(yùn)行控制方法，其特征在于污水依次流經(jīng)厭氧池、缺氧池以及氧化溝曝氣池，最終進(jìn)入二沉池經(jīng)泥水分離排出上清液，所述的氧化溝曝氣池采用間歇曝氣方式。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的A70氧化溝工藝運(yùn)行控制方法，其特征在于所述的污水在厭氧池、缺氧池以及氧化溝曝氣池的水力停留時(shí)間分別為O. 6 1.0h、 1.2 2. 0h以及8 llh。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的A70氧化溝工藝運(yùn)行控制方法，其特征在于所述的二沉池中的活性污泥的回流比為50 70%，其余活性污泥排出系統(tǒng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的A70氧化溝工藝運(yùn)行控制方法，其特征在于所述的間歇曝氣方式包括如下兩個(gè)過程(1) 硝化過程開啟氧化溝曝氣池中的曝氣設(shè)備，向曝氣池中供氧，進(jìn)行有機(jī)物降解和有機(jī)氮的氨化作用，氨氮的硝化作用以及聚磷菌的吸磷作用，當(dāng)氨氮含量降低至〈1.5mg/L時(shí)，則關(guān)閉曝氣裝置，硝化階段結(jié)束；(2) 反硝化過程開啟氧化溝曝氣池中的推流器，使氧化溝內(nèi)的活性污泥處于流動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)氧化溝中的氨氮含量升高，硝態(tài)氮?jiǎng)t被還原為氮?dú)舛档?，?dāng)氨氮含量升高至〉3mg/L時(shí)，則開啟曝氣裝置，反硝化階段結(jié)束；所述的硝化過程與反硝化過程在氧化溝曝氣池中交替進(jìn)行。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的A2/0氧化溝工藝運(yùn)行控制方法，其特征在于所述的污水在厭氧池、缺氧池以及氧化溝曝氣池的水力停留時(shí)間分別為O. 7 0. 9h、 1.5 1.8h以及9 10h。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的A70氧化溝工藝運(yùn)行控制方法，其特征在于在硝化過程中，當(dāng)氨氮含量降低至《lmg/L時(shí)，關(guān)閉曝氣裝置，硝化階段結(jié)束；在反硝化過程中，當(dāng)氨氮含量升高至^4mg/L時(shí)，則開啟曝氣裝置，反硝化階段終止。
全文摘要
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種A²/O氧化溝工藝運(yùn)行控制方法。本發(fā)明中的污水依次流經(jīng)厭氧池、缺氧池以及氧化溝曝氣池，最終進(jìn)入二沉池經(jīng)泥水分離排出上清液，所述的氧化溝曝氣池采用間歇曝氣方式。傳統(tǒng)的氧化溝曝氣池采用連續(xù)曝氣方式，且氧化溝中的水流流態(tài)為完全混合式，因此傳統(tǒng)的氧化溝曝氣池中的反應(yīng)效率較低。由上述技術(shù)方案可知，由于本發(fā)明在氧化溝曝氣池中采用間歇曝氣方式，不但易于控制，還大大提高了氧化溝中的反應(yīng)效率和基質(zhì)濃度，從而提高了硝化階段的硝化效率和氧利用效率，也提高了反硝化效率，同時(shí)降低了氧氣的消耗，由此極大地降低了氧化溝的能耗。
文檔編號(hào)C02F3/30GK101456626SQ200810246100
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者侯紅勛, 彭永臻, 朱甲華, 淦 王, 王穎哲, 謝榮煥 申請(qǐng)人:安徽國禎環(huán)保節(jié)能科技股份有限公司