本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種判斷sbr(序批式生物反應(yīng)器)亞硝化進(jìn)程的方法，尤其是一種采用液相n2o濃度在線檢測(cè)儀判斷sbr工藝亞硝化進(jìn)程的方法。

背景技術(shù)：

短程硝化反硝化生物脫氮工藝是將硝化過(guò)程控制在no2^-階段，隨后提供碳源進(jìn)行反硝化。和傳統(tǒng)的全程硝化反硝化工藝相比，該工藝省去了由no2^-氧化為no3^-和由no3^-還原為no2^-的兩個(gè)多余過(guò)程，從而在理論上可節(jié)省25％的o2和40％的反硝化碳源(以ch3oh為反硝化碳源計(jì))。除此之外，該工藝還具有污泥生成量小、反應(yīng)器容積小和占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。短程硝化反硝化工藝是目前生物脫氮領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但由于工程實(shí)際應(yīng)用中難以將nh4⁺-n的氧化控制在no2^--n階段，即實(shí)現(xiàn)亞硝化的積累，目前的研究大多仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。因此，運(yùn)用sbr反應(yīng)器實(shí)時(shí)控制的優(yōu)點(diǎn)和短程硝化反硝化工藝結(jié)合，研究亞硝化的實(shí)現(xiàn)、維持和控制問(wèn)題，無(wú)疑具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。其研究成果將為sbr短程脫氮工藝的工程應(yīng)用和實(shí)時(shí)控制提供技術(shù)支持。

n2o是一種溫室氣體，在亞硝化過(guò)程中，n2o主要由不完全氨氧化和氨氧化細(xì)菌(aob)的反硝化作用產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，短程硝化過(guò)程隨著氨的氧化和亞硝態(tài)氮的積累會(huì)出現(xiàn)液相n2o濃度的升高和再降低的變化規(guī)律，且升高和降低的過(guò)程近似呈現(xiàn)對(duì)稱性，液相n2o濃度曲線特征能夠間接反映氨氧化的進(jìn)程。因此，可通過(guò)對(duì)液相n2o濃度的在線監(jiān)測(cè)，以實(shí)時(shí)判斷溶液中nh4⁺-n氧化反應(yīng)程度。目前，關(guān)于亞硝化過(guò)程中n2o的產(chǎn)生的研究甚多，但都未提及n2o可作為控制參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)亞硝化工藝的實(shí)時(shí)控制這一技術(shù)。

污水處理工程的一個(gè)顯著發(fā)展趨勢(shì)是工藝運(yùn)行由經(jīng)驗(yàn)判斷走向定量分析，將在線傳感器與plc(可編程邏輯控制器)應(yīng)用于各種污水處理過(guò)程中，來(lái)確定工藝參數(shù)和優(yōu)化運(yùn)行方案。目前普遍采用的控制參數(shù)有ph、do和orp。若采用n2o作為實(shí)時(shí)控制參數(shù)對(duì)亞硝化過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，則可拓寬n2o在線檢測(cè)系統(tǒng)在污水處理工程中的適用范圍，并為污水亞硝化反應(yīng)器的實(shí)時(shí)控制提供了一個(gè)實(shí)時(shí)觀測(cè)性強(qiáng)和可量化的新型控制參數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種采用液相n2o濃度在線檢測(cè)儀判斷sbr亞硝化進(jìn)程的方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明采用液相n2o濃度在線檢測(cè)儀判斷sbr工藝亞硝化進(jìn)程的方法為：通過(guò)在線監(jiān)測(cè)低氧氨氧化過(guò)程中液相n2o的濃度曲線，依據(jù)曲線特征判斷亞硝化反應(yīng)完成的時(shí)間。

進(jìn)一步，在曝氣條件下，當(dāng)n2o的濃度經(jīng)歷先上升后下降直至下降到接近開(kāi)始上升時(shí)的最低點(diǎn)時(shí)，即此點(diǎn)作為亞硝化完成的判斷點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)溶液中亞硝態(tài)氮濃度最高，從而實(shí)現(xiàn)亞硝態(tài)氮的積累和對(duì)sbr亞硝化過(guò)程的精準(zhǔn)控制；如果曝氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，即超過(guò)該點(diǎn)后繼續(xù)曝氣，則會(huì)導(dǎo)致亞硝態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，使得亞硝酸鹽的累積率降低。

進(jìn)一步，氨的亞硝化過(guò)程總是伴隨n2o的先升高和后降低，當(dāng)n2o接近最低點(diǎn)時(shí)，由此判斷亞硝化反應(yīng)完成的時(shí)間點(diǎn)，以達(dá)到對(duì)亞硝化反應(yīng)的精準(zhǔn)控制，防止亞硝酸鹽被進(jìn)一步氧化為硝酸鹽，實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽的最大累積。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明提出的亞硝化工藝控制參數(shù)完全不同于現(xiàn)有技術(shù)，為短程硝化工藝的研究和實(shí)際工程應(yīng)用提供了一種有益的方法。

(2)本發(fā)明與傳統(tǒng)控制參數(shù)相比，n2o作為控制亞硝化完成的參數(shù)的優(yōu)勢(shì)為：在線監(jiān)測(cè)的n2o曲線能間接反映氨氧化的進(jìn)程，且可根據(jù)曲線特征預(yù)測(cè)氨氧化完成所需時(shí)間。

(3)本發(fā)明拓寬了n2o在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在污水處理工程的適用范圍，其即可監(jiān)測(cè)溫室氣體的排放，也可輔助工藝運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明氨氧化過(guò)程n2o產(chǎn)生途徑及用于監(jiān)控亞硝化進(jìn)程示意；

圖2為sbr活性污泥反應(yīng)器亞硝化階段液相n2o濃度及相關(guān)參數(shù)變化曲線；

圖3為sbr生物膜反應(yīng)器亞硝化階段液相n2o濃度及相關(guān)參數(shù)變化曲線，其中(a)和(b)為兩種氨濃度進(jìn)水時(shí)各參數(shù)變化過(guò)程曲線。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1：本發(fā)明采用液相n2o濃度在線檢測(cè)儀判斷sbr工藝亞硝化進(jìn)程的方法，是通過(guò)在線監(jiān)測(cè)低氧氨氧化過(guò)程中液相n2o的濃度曲線，依據(jù)曲線特征判斷亞硝化反應(yīng)完成的時(shí)間。具體為：在曝氣條件下，當(dāng)n2o的濃度經(jīng)歷先上升后下降直至下降到接近開(kāi)始上升時(shí)的最低點(diǎn)時(shí)，即此點(diǎn)作為亞硝化完成的判斷點(diǎn)(停止曝氣的時(shí)間點(diǎn))。該點(diǎn)對(duì)應(yīng)溶液中亞硝態(tài)氮濃度最高，從而實(shí)現(xiàn)亞硝態(tài)氮的積累和對(duì)sbr亞硝化過(guò)程的精準(zhǔn)控制。如果曝氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(超過(guò)該點(diǎn)后繼續(xù)曝氣)則會(huì)導(dǎo)致亞硝態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，使得亞硝酸鹽的累積率降低。氨的亞硝化過(guò)程總是伴隨n2o的先升高和后降低，當(dāng)n2o接近最低點(diǎn)時(shí)，可以由此判斷亞硝化反應(yīng)完成的時(shí)間點(diǎn)，以達(dá)到對(duì)亞硝化反應(yīng)的精準(zhǔn)控制，防止亞硝酸鹽被進(jìn)一步氧化為硝酸鹽，實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽的最大累積。

以下結(jié)合附圖2和圖3，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋說(shuō)明：

在氨氧化過(guò)程中，當(dāng)溶液中累積一定量的no2^-后，反應(yīng)器中開(kāi)始產(chǎn)生n2o，在一定的曝氣量下，當(dāng)n2o的產(chǎn)生速率大于曝氣等外界條件引起的溶解態(tài)n2o的逸出速率后，溶解態(tài)n2o濃度開(kāi)始逐漸上升，氨以一定的氧化速率逐漸降低，當(dāng)氨濃度降低到某一濃度后，n2o的產(chǎn)生量也會(huì)隨之降低，即隨著氨氧化的進(jìn)行，溶解態(tài)n2o會(huì)出現(xiàn)明顯上升、之后再下降的趨勢(shì)。綜上，可依據(jù)在線監(jiān)測(cè)溶解態(tài)n2o的曲線來(lái)判斷氨氧化反應(yīng)的進(jìn)程，從而選擇合適的曝氣時(shí)間，將氨氧化控制在亞硝化階段。

根據(jù)利用液相n2o濃度作為控制參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)室sbr亞硝化反應(yīng)器氨氧化進(jìn)程判斷的結(jié)果可知，隨著氨氧化反應(yīng)的進(jìn)行，在線監(jiān)測(cè)的液相n2o確實(shí)出現(xiàn)了明顯的上升下降趨勢(shì)，且出現(xiàn)的波峰基本對(duì)稱。通過(guò)定時(shí)監(jiān)測(cè)溶液中的氨濃度發(fā)現(xiàn)：當(dāng)n2o下降到開(kāi)始上升時(shí)的最低點(diǎn)時(shí)，溶液中氨濃度已降低到2mg/l以下，即此點(diǎn)可作為亞硝化完成的判斷點(diǎn)，同時(shí)，溶液中ph和溶解氧在此點(diǎn)快速上升，可知n2o、ph和溶解氧作為控制參數(shù)得到的結(jié)果一致。由于n2o波峰曲線的對(duì)稱性，當(dāng)觀測(cè)到溶液中n2o上升到峰值時(shí)即可提前推測(cè)氨氧化結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)，即n2o作為控制參數(shù)具有前瞻性，優(yōu)于依據(jù)ph和溶解氧的突變以判斷亞硝化完成。

溶液中氨濃度直接影響著n2o的產(chǎn)生，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)n2o濃度變化可以更清楚直接的探視氨氧化反應(yīng)進(jìn)程。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用液相N2O濃度在線檢測(cè)儀判斷SBR工藝亞硝化進(jìn)程的方法，該方法通過(guò)在線監(jiān)測(cè)氨氧化過(guò)程中液相N2O的濃度曲線，依據(jù)曲線特征判斷亞硝化反應(yīng)完成的時(shí)間。本發(fā)明提出了采用N2O作為亞硝化控制參數(shù)的一種新技術(shù)，比傳統(tǒng)的亞硝化控制技術(shù)相比，該技術(shù)以更清晰和直觀的方式實(shí)時(shí)觀測(cè)亞硝化反應(yīng)的進(jìn)程。

技術(shù)研發(fā)人員：趙劍強(qiáng);葛光環(huán);陳瑩;楊文娟;胡博;李曉玲;吳沛;劉珺
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長(zhǎng)安大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.29
技術(shù)公布日：2017.09.29