專利名稱：一種生物抑制性實時監(jiān)控預警裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及污水生物處理領域，特別涉及一種硝化/反硝化過程生物抑制性實時監(jiān)控預警裝置。
背景技術：
在我國，小規(guī)模/短期性工業(yè)廢水未經(jīng)處理并入市政污水管網(wǎng)的現(xiàn)象較普遍，增大了有毒有害物質(zhì)進入城市生活污水處理廠的可能性。有毒有害物質(zhì)會抑制活性污泥中微生物的活性，造成生物處理過程不穩(wěn)定，乃至失效。因此，有效預警異常的外源條件對污水生物處理系統(tǒng)的沖擊顯得十分必要。長期以來，國內(nèi)許多污水處理廠都是通過對常規(guī)進出水水質(zhì)和污泥理化指標(如進出水pH、COD、BOD5和活性污泥的MLSS、SV%、SVI等)的監(jiān)測以及菌膠團鏡檢等來監(jiān)控和評價污水處理系統(tǒng)中活性污泥的生長狀況，但越來越多的研究表明，以上幾種參數(shù)均不能及時、準確地反映污泥的活性，往往在發(fā)現(xiàn)上述指標異常時，整個生物系統(tǒng)的運行效能往往已大幅下降。這是因為當來水水質(zhì)發(fā)生變化或含有毒有害物質(zhì)濃度較大時，污泥中的微生物易處于休眠狀態(tài)，其活性也隨之下降，但此種情況用菌群總數(shù)、SVI、MLSS、MLVSS等難以及時地反映出來，比如菌膠團形成以后不易計數(shù)，顯微鏡觀察不出微生物的活性狀況；SVI只反映污泥的松散程度和凝聚沉降性能的變化；MLVSS既不能區(qū)分開微生物細胞的死活，也不能區(qū)分開生物量和惰性揮發(fā)性固體，且測定需花費時間較長。因此建立快捷、準確、實用的污泥活性的檢測方法具有重要意義。20世紀40年代初已開發(fā)出實用氧化還原電位(ORP)監(jiān)測電極，并開始應用于污水生物處理中曝氣量的控制。然而，當開發(fā)出有效的溶解氧(DO)傳感器后，操作員對ORP監(jiān)控失去了興趣，因為ORP作為一個反映系統(tǒng)中氧化還原環(huán)境的變量，其監(jiān)測結(jié)果相對難以合理解釋。直到最近生物脫氮工藝受到人們的關注后，鑒于DO傳感器在生物脫氮工藝的缺氧區(qū)無法發(fā)揮作用，難以為硝化/反硝化過程提供有效的過程信息，人們才對ORP的研究和應用又產(chǎn)生了興趣，越來越多的生物脫氮工藝將ORP納入其優(yōu)化運行的過程控制參數(shù)，但將ORP作為污泥活性的評價指標，并應用于預警有毒有害物質(zhì)對生物系統(tǒng)的沖擊負荷的研究還未見報道。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種生物抑制性實時監(jiān)控預警方法及其裝置，以生物脫氮過程中活性污泥ORP的變化為評價指標，及時預警硝化細菌(或反硝化細菌)因有毒有害物質(zhì)的沖擊負荷造成的活性下降甚至喪失，從而有效保障具有生物脫氮功能的生物處理過程穩(wěn)定運行。一種生物抑制性實時監(jiān)控預警裝置，主要包括進水泵，缺氧反應器，好氧反應器， 出水槽，流量計，混合液回流泵，磁力攪拌器，空氣壓縮機，轉(zhuǎn)子流量計、空氣調(diào)節(jié)閥、砂頭曝氣器，ORP傳感器，ORP在線分析儀，實時監(jiān)控預警系統(tǒng)。[0007]所述進水泵與主體生物反應器相連接，主體生物反應器由缺氧反應器、好氧反應器和出水槽組成，其特征在于缺氧反應器與好氧反應器通過隔板分離，隔板底部開孔連通兩反應器，出水以溢流方式流入出水槽，出水槽底部有混合液回流管，將好氧反應器混合液通過混合液回流泵回流至缺氧反應器前端；所述缺氧反應器底部設有磁力攪拌器，以實現(xiàn)活性污泥與污水的充分接觸；所述好氧反應器底部設有砂頭曝氣器，其中空氣壓縮機通過轉(zhuǎn)子流量計，空氣調(diào)節(jié)閥與砂頭曝氣器相連；所述流量計安裝在主體生物反應器的出水管上，控制主體生物反應器的流量；所述ORP傳感器安裝在缺氧反應器進口處，缺氧反應器出口處，好氧反應器出水槽處，分別與ORP在線分析儀相連接，所述ORP在線分析儀與實時監(jiān)控預警系統(tǒng)相連接，將ORP數(shù)據(jù)傳輸給實時監(jiān)控預警系統(tǒng)的計算機。實施生物抑制性實時監(jiān)控預警的方法，包括以下步驟a、取現(xiàn)場污水處理廠生物脫氮工藝缺氧池混合液至裝置缺氧反應器，取現(xiàn)場污水處理廠生物脫氮工藝好氧池混合液至裝置好氧反應器；b、測定裝置缺氧反應器混合液的懸浮固體濃度和裝置好氧反應器混合液的懸浮固體濃度；C、開啟進水泵不斷接入現(xiàn)場生物處理系統(tǒng)的進水，通過調(diào)節(jié)流量計，控制流量在0. 4^0. 6L/min之間，缺氧反應器的停留時間為lOmin，好氧反應器的停留時間為30min ； 開啟混合液回流泵，混合液回流比為100%;開啟磁力攪拌器和空氣壓縮機，并維持缺氧反應器 DO 在 0. 2^0. 5mg/L,好氧反應器 DO 在 1. 2^2. 5mg/L ；d、待裝置連續(xù)運行達到穩(wěn)定后，開啟3個ORP在線分析儀連續(xù)記錄運行過程中的缺氧池進口處ORP1，缺氧池出口處為ORP2，好氧池出水槽為ORP3 ；e、將所測得3組ORP數(shù)值傳輸給實時監(jiān)控預警系統(tǒng)，連續(xù)計算出硝化反應的ORP 變化速率和反硝化反應的ORP變化速率，并與設定值比較，計算阻害率，其中硝化反應ORP 變化速率的設定值為0. 045mv/ (mgMLSS -h)，反硝化反應ORP變化速率的設定值為0. 07mv/ (mgMLSS · h)；f、當持續(xù)有N>50個硝化反應或反硝化反應的阻害率達到5%以上時，發(fā)出“進水有毒有害物質(zhì)達到生物活性阻害濃度”的預警信號；當持續(xù)有N>50個硝化反應或反硝化反應的阻害率達到50%以上時，發(fā)出“進水有毒有害物質(zhì)達到生物活性半數(shù)抑制濃度”的預警信號。將實際污水處理廠進水泵入上述裝置，并取實際污水處理廠活性污泥于上述裝置內(nèi)，模擬實際污水處理廠連續(xù)運行上述裝置，待系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，開啟ORP在線分析儀將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳輸給實時監(jiān)控預警系統(tǒng)的計算機，分別計算出硝化反應(或反硝化反應)的 ORP變化速率，計算公式為式中，ORPIJORP2-ORP在線分析儀測定的數(shù)據(jù)，當計算硝化反應ORP變化速率時，分別為缺氧池出口處和好氧池出口處的ORP數(shù)值，當計算反硝化ORP變化速率時，分別為缺氧池進口處和缺氧池出口處的ORP數(shù)值；[0019]T一好氧(或缺氧)反應器停留時間，h ；MLSS—好氧(或缺氧)反應器混合液懸浮固體濃度，mg/L ；A—好氧(或缺氧)反應器體積，L0將得到的硝化反應(或反硝化反應)的ORP變化速率與設定值Vtl比較，計算出相應的阻害率α 式中，Vtl—設定值，為微生物活性未受到抑制時的ORP變化速率，對于一般的不含生物抑制性物質(zhì)的生活污水，可認為其堿度充足，當進水COD維持在25(T330mg/L，進水NH3-N維持在3(T40mg/L時，進水溫度和pH對ORP的影響可以忽略，此時，硝化反應ORP的升高速率 V0x 為 0. 033 0. 056mv/ (mgMLSS · h)，反硝化反應 ORP 的降低速率 V0f 為 0. 065 0. 074mv/ (mgMLSS · h)ο當持續(xù)有N個硝化反應(或反硝化反應)的阻害率達到5%以上時，發(fā)出“進水有毒有害物質(zhì)達到生物活性阻害濃度”的預警信號；當持續(xù)有N個硝化反應(或反硝化反應)的阻害率達到50%以上時，發(fā)出“進水有毒有害物質(zhì)達到生物活性半數(shù)抑制濃度”的預警信號。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點1采用ORP的變化為評價指標，結(jié)合實時監(jiān)控預警系統(tǒng)，自動化程度高，能夠?qū)崟r、快捷地反映硝化/反硝化體系的運行效果；2可以根據(jù)不同污水處理廠A2/0工藝的運行差異調(diào)節(jié)污泥濃度，缺/好氧反應器的容積比，水力停留時間，混合液回流比，曝氣量等參數(shù)，實現(xiàn)對現(xiàn)場情況的真實模擬；3直接接入污水處理廠實際A2/0工藝進水，獨立于污水處理廠實際A2/0反應池， 應用時不會改變原有工藝結(jié)構(gòu)。

圖1為本實用新型裝置結(jié)構(gòu)圖圖1中，1-進水泵，2-缺氧反應器，3-好氧反應器，4-出水槽，5-流量計，6-混合液回流泵，7-磁力攪拌器，8-空氣壓縮機，9-轉(zhuǎn)子流量計、10-空氣調(diào)節(jié)閥、11-砂頭曝氣器， 12-0RP傳感器，13-0RP在線分析儀，14-實時監(jiān)控預警系統(tǒng)。圖中水線表示--表示信號傳輸?shù)臄?shù)據(jù)線---------。
具體實施方式
結(jié)合圖1對本實用新型及其具體實施方式
作進一步詳細說明。如圖1所示，一種生物抑制性實時監(jiān)控預警裝置，所述進水泵1與主體生物反應器相連接，主體生物反應器有效容積20L，由缺氧反應器2 (5L)、好氧反應器3 (15L)和出水槽4 (2L)組成，缺氧反應器2與好氧反應器3通過隔板分離，隔板底部開孔連通兩反應器， 出水以溢流方式流入出水槽4，出水槽4底部有混合液回流管，將好氧反應器3混合液通過混合液回流泵6回流至缺氧反應器2前端；底部設有磁力攪拌器7，以實現(xiàn)活性污泥與污水的充分接觸；底部設有砂頭曝氣器11，其中空氣壓縮機8通過轉(zhuǎn)子流量計9，空氣調(diào)節(jié)閥10與砂頭曝氣器11相連；所述流量計5安裝在主體生物反應器的出水管上，控制主體生物反應器的流量；所述ORP傳感器12安裝在缺氧反應器進口處，缺氧反應器出口處，好氧反應器出水槽處，分別與ORP在線分析儀13相連接，所述ORP在線分析儀13與實時監(jiān)控預警系統(tǒng) 14相連接，將ORP數(shù)據(jù)傳輸給實時監(jiān)控預警系統(tǒng)14的計算機。一種生物抑制性實時監(jiān)控預警方法，操作流程如下1取現(xiàn)場污水處理廠生物脫氮工藝缺氧池混合液至裝置缺氧反應器，取現(xiàn)場污水處理廠生物脫氮工藝好氧池混合液至裝置好氧反應器；2測定裝置缺氧反應器混合液的懸浮固體濃度和裝置好氧反應器混合液的懸浮固體濃度；3開啟進水泵不斷接入現(xiàn)場生物處理系統(tǒng)的進水，通過調(diào)節(jié)流量計，控制流量在(0.4、.6)L/min之間，缺氧反應器的停留時間為lOmin，好氧反應器的停留時間為 30min;開啟混合液回流泵，混合液回流比為100%;開啟磁力攪拌器和空氣壓縮機，并維持缺氧反應器DO在0. 2 0. 5mg/L,好氧反應器DO在1. 2 2. 5mg/L ；4待裝置連續(xù)運行達到穩(wěn)定后，開啟3個ORP在線分析儀連續(xù)記錄運行過程中的缺氧池進口處ORP1，缺氧池出口處為ORP2，好氧池出水槽為ORP3 ；5將所測得3組ORP數(shù)值傳輸給實時監(jiān)控預警系統(tǒng)，連續(xù)計算出硝化反應的ORP 變化速率和反硝化反應的ORP變化速率，并與設定值比較，計算阻害率，其中硝化反應ORP 變化速率的設定值為0. 045mv/ (mgMLSS -h)，反硝化反應ORP變化速率的設定值為0. 07mv/ (mgMLSS · h)；將實際污水處理廠進水泵入上述裝置，并取實際污水處理廠活性污泥于上述裝置內(nèi)，模擬實際污水處理廠連續(xù)運行上述裝置，待系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，開啟ORP在線分析儀將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳輸給實時監(jiān)控預警系統(tǒng)的計算機，分別計算出硝化反應(或反硝化反應)的 ORP變化速率，計算公式為式中，ORPijORP2-ORP在線分析儀測定的數(shù)據(jù)，當計算硝化反應ORP變化速率時，分別為缺氧池出口處和好氧池出口處的ORP數(shù)值，當計算反硝化ORP變化速率時，分別為缺氧池進口處和缺氧池出口處的ORP數(shù)值；T一好氧(或缺氧)反應器停留時間，h ；MLSS—好氧(或缺氧)反應器混合液懸浮固體濃度，mg/L ；A—好氧(或缺氧)反應器體積，L0將得到的硝化反應(或反硝化反應)的ORP變化速率與設定值Vtl比較，計算出相應的阻害率α 式中，Vtl—設定值，為微生物活性未受到抑制時的ORP變化速率，對于一般的不含生物抑制性物質(zhì)的生活污水，可認為其堿度充足，當進水COD維持在25(T330mg/L，進水NH3-N維持在3(T40mg/L時，進水溫度和pH對ORP的影響可以忽略，此時，硝化反應ORP的升高速率 V0x 為 0. 033 0. 056mv/ (mgMLSS · h)，反硝化反應 ORP 的降低速率 V0f 為 0. 065 0. 074mv/ (mgMLSS · h)ο 6、當持續(xù)有N個硝化反應(或反硝化反應)的阻害率達到5%以上時，發(fā)出“進水有毒有害物質(zhì)達到生物活性阻害濃度”的預警信號；當持續(xù)有N個硝化反應(或反硝化反應) 的阻害率達到50%以上時，發(fā)出“進水有毒有害物質(zhì)達到生物活性半數(shù)抑制濃度”的預警信號。
權(quán)利要求1. 一種生物抑制性實時監(jiān)控預警裝置，其包括進水泵、缺氧反應器、好氧反應器和出水槽，按水流方向依次為進水泵、缺氧反應器、好氧反應器和出水槽；其中缺氧反應器與好氧反應器通過隔板分離，并隔板底部開孔連通，出水以溢流方式流入出水槽，出水槽底部設有混合液回流管，將混合液通過混合液回流泵回流至缺氧反應器前端；缺氧反應器底部設有磁力攪拌器；好氧反應器底部設有砂頭曝氣器，其中空氣壓縮機依次通過轉(zhuǎn)子流量計、空氣調(diào)節(jié)閥與砂頭曝氣器相連；所述流量計安裝在主體生物反應器的出水管上；其特征在于在缺氧反應器進口處、缺氧反應器出口處和好氧反應器出水槽處分別設有ORP傳感器，其分別與ORP在線分析儀相連接，所述ORP在線分析儀與實時監(jiān)控預警系統(tǒng)相連接，將ORP數(shù)據(jù)傳輸給實時監(jiān)控預警系統(tǒng)的計算機。
專利摘要本實用新型公開了一種生物抑制性實時監(jiān)控預警其裝置，實時監(jiān)控預警裝置主要由進水泵，缺氧反應器，好氧反應器，出水槽，流量計，混合液回流泵，磁力攪拌器，空氣壓縮機，轉(zhuǎn)子流量計、空氣調(diào)節(jié)閥、砂頭曝氣器，ORP傳感器，ORP在線分析儀，實時監(jiān)控預警系統(tǒng)構(gòu)成。在線采集缺氧反應器進口，缺氧反應器出口，好氧反應器出水槽的ORP數(shù)據(jù)，通過實時監(jiān)控預警系統(tǒng)計算硝化/反硝化過程中ORP的變化速率，并與設定值比較，實現(xiàn)及時預警硝化細菌(或反硝化細菌)因有毒有害物質(zhì)的沖擊負荷造成的活性下降甚至喪失，從而有效保障具有生物脫氮功能的生物處理過程穩(wěn)定運行。
文檔編號C02F3/30GK202033867SQ20112013065
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者嚴小飛, 劉志剛, 李軼, 虞靜靜, 馬天 申請人:河海大學