專利名稱：處理低C/N污水好氧生物膜A²O工藝的實(shí)時(shí)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種處理低C/N污水好氧生物膜A2O工藝的實(shí)時(shí)控制裝置。
背景技術(shù)：
氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素的過(guò)量排放是導(dǎo)致水體“富營(yíng)養(yǎng)化”的重要原因，它給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。Yo作為最簡(jiǎn)單的同步脫氮除磷工藝，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、HRT短、 設(shè)計(jì)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)成熟、控制復(fù)雜性小和不易產(chǎn)生污泥膨脹等一系列優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)城市污水廠的主體工藝。然而，AM中的硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有機(jī)負(fù)荷、泥齡以及碳源需求上的矛盾，很難單一的生化系統(tǒng)中同時(shí)獲得脫氮除磷的良好效果，阻礙著生物脫氮除磷技術(shù)的應(yīng)用。碳源是影響污水處理比較重要的因素之一，而我國(guó)城市污水最明顯的特征就是低C/ N，這就要求將低C/N的生活污水進(jìn)行深度的脫氮除磷。幾乎所有的同步脫氮除磷工藝都是單污泥系統(tǒng)即硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌和聚磷菌等不同生理習(xí)性微生物生活在同一個(gè)微生物環(huán)境中。對(duì)環(huán)境要求不相同的微生物生活在一起，無(wú)法保證它們能夠在各自最適宜的環(huán)境下成長(zhǎng)，這必定會(huì)影響處理效果。最明顯的是聚磷菌和硝化細(xì)菌對(duì)污泥齡的不同要求使得脫氮和除磷形成對(duì)立的矛盾，往往成為單污泥系統(tǒng)同步脫氮除磷的效率不穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)率低的主要原因。針對(duì)A2O工藝所存在的缺陷，提出了處理低C/N污水好氧生物膜A2O工藝的實(shí)時(shí)控制裝置，該工藝將生物填料放入到好氧段，其主要目的是有效的完成硝化作用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是要提供一種處理低C/N污水好氧生物膜A2O (Floated aerobicbiofilm A2O system)工藝的實(shí)時(shí)控制裝置，解決低C/N生活污水的深度脫氮除磷技術(shù)。本實(shí)用新型的機(jī)理為原水分兩列同時(shí)進(jìn)入預(yù)缺氧區(qū)和厭氧區(qū)，在預(yù)缺氧區(qū)，原水中的TOC被來(lái)自二沉池的回流污泥中的反硝化菌利用，反硝化菌以TOC為電子供體，以硝酸鹽氮為電子受體，發(fā)生反硝化作用，硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，為污泥在厭氧區(qū)充分釋磷提供條件；在厭氧區(qū)，聚磷菌利用原水中的揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)合成內(nèi)碳源PHAs并貯存于體內(nèi)， 同時(shí)釋放大量的磷；混合液進(jìn)入缺氧區(qū)，同時(shí)進(jìn)入的還有來(lái)自好氧區(qū)末端的硝化液，反硝化菌以硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮為電子受體，以TOC為電子受體，反硝化脫氮；DPAOs以硝酸鹽和亞硝鹽氮為電子受體，以PHAs為電子供體反硝化除磷，實(shí)現(xiàn)了 “一碳兩用”，節(jié)省了 50% 的TOC ；混合液進(jìn)入好氧區(qū)，好氧區(qū)的主要功能是好氧生物膜上的硝化菌將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮、去除剩余的磷和剩余的TOC ；好氧區(qū)出水混合液進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離。本實(shí)用新型的技術(shù)方案處理低C/N城市污水的好氧生物膜A2O工藝的實(shí)時(shí)控制裝置由原水箱1、A2O反應(yīng)器2、二沉池3、出水箱4、DO儀5、在線測(cè)試儀6、計(jì)算機(jī)7和過(guò)程
3控制器8構(gòu)成。原水箱1經(jīng)蠕動(dòng)泵9分兩列與預(yù)缺氧區(qū)11和厭氧區(qū)12連接，厭氧區(qū)12與缺氧區(qū)13連接，缺氧區(qū)13與好氧區(qū)14連接，好氧區(qū)14混合液出口端通過(guò)蠕動(dòng)泵9與缺氧區(qū)13連接，好氧區(qū)14與二沉池3連接，二沉池3底部污泥出口端經(jīng)蠕動(dòng)泵9與預(yù)缺氧區(qū)11 連接，剩余污泥從污泥排放口 16排放；實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)由DO儀5、在線測(cè)試儀(測(cè)試出水箱中氨氮濃度、亞硝態(tài)氮濃度、硝態(tài)氮濃度、PO〗_ - P濃度和TOC濃度)、計(jì)算機(jī)7和過(guò)程控制器8構(gòu)成；出水箱4中安裝有在線測(cè)儀，DO儀和在線測(cè)試儀與計(jì)算機(jī)7連接，計(jì)算機(jī)7與過(guò)程控制器8連接，過(guò)程控制系器8與蠕動(dòng)泵9及氣泵10連接。好氧生物膜旁流YO工藝的實(shí)時(shí)控制方法，包括以下步驟1)原水經(jīng)蠕動(dòng)泵9從原水箱1分兩列分別泵入AM反應(yīng)器2的預(yù)缺氧區(qū)11和厭氧區(qū)12，同時(shí)進(jìn)入到預(yù)缺氧區(qū)11的還有來(lái)自二沉池3的回流污泥，在預(yù)缺氧區(qū)反硝化菌將回流污泥中攜帶的硝態(tài)氮去除，以免影響厭氧區(qū)的釋磷作用，其進(jìn)入到預(yù)缺氧區(qū)11和厭氧區(qū)12的旁流比例由實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)調(diào)整(旁流比例為1 9或2 8或3 7)。在厭氧區(qū) 12，聚磷菌吸收原水中的有機(jī)物，并以PHAs的形式貯存在其生物體內(nèi)，同時(shí)釋放大量的磷。2)厭氧區(qū)12的混合液進(jìn)入缺氧區(qū)13，同時(shí)進(jìn)入缺氧區(qū)13的還有來(lái)自好氧區(qū)14 末端的硝化液，在此階段完成的是反硝化作用及缺氧吸磷作用。3)缺氧區(qū)13的混合液隨后進(jìn)入好氧區(qū)14，此階段的主要作用是硝化作用，以及進(jìn)一步吸收缺氧區(qū)沒(méi)有吸完剩余的磷，同時(shí)去除2% 5%的有機(jī)物。4)來(lái)自好氧區(qū)14的混合液進(jìn)入二沉池3，實(shí)現(xiàn)混合液的泥水分離，上清液排放。5)在線測(cè)試儀6分別在線采集出水箱4中的氨氮濃度、亞硝酸氮濃度、硝態(tài)氮濃度、PO〗_ - P濃度及TOC濃度，通過(guò)計(jì)算機(jī)7控制過(guò)程控制器8，調(diào)整氣泵10的曝氣量及蠕動(dòng)泵9的回流比5. 1)在線測(cè)試儀6在線采集出水箱4中的氨氮濃度，通過(guò)計(jì)算機(jī)7控制過(guò)程控制器8，調(diào)整氣泵10的曝氣量；當(dāng)氨氮濃度> Img -Γ1時(shí)，加大曝氣量，使好氧區(qū)14末端中DO 為2. 0 3. Omg · L-1，當(dāng)氨氮濃度彡0. Img · L-1時(shí)，減少曝氣量為1. 0 2. Omg · L-1 ；5. 2)在線測(cè)試儀6在線采集出水箱4中的亞硝酸氮濃度，通過(guò)計(jì)算機(jī)7控制過(guò)程控制器8，調(diào)整氣泵10的曝氣量；當(dāng)亞硝酸氮濃度> 0. 5mg ·廠1時(shí)，加大曝氣量，使好氧區(qū) 14末端中DO為2. 0 3. Omg · L—1，當(dāng)亞硝酸氮濃度彡0. 5mg · L—1時(shí)，減少曝氣量為1. 0 2. Omg · L-1 ；5. 3)在線測(cè)試儀6在線采集出水箱4中的硝態(tài)氮濃度，通過(guò)計(jì)算機(jī)7控制過(guò)程控制器8，調(diào)整蠕動(dòng)泵9的硝化液回流比，當(dāng)硝態(tài)氮濃度> 13mg -Γ1時(shí)，加大回流比為300% 400%，當(dāng)硝態(tài)氮濃度彡6. Omg · L—1時(shí)，減少回流比100% 200% ；5. 4)在線測(cè)試儀6在線采集出水箱4中的Ρ0/—-Ρ濃度，通過(guò)計(jì)算機(jī)7控制過(guò)程控制器8，調(diào)整蠕動(dòng)泵9，當(dāng)Ρ043_-Ρ濃度彡l.Omg · L—1時(shí)，旁流比由1 9加大到2 8，當(dāng) Ρ043_-Ρ濃度彡0. Img · L—1時(shí)，使旁流比由3 7減小到2 8。本實(shí)用新型處理低C/N污水好氧生物膜A2O工藝的實(shí)時(shí)控制裝置，同現(xiàn)有深度脫氮除磷技術(shù)相比，具有下列優(yōu)點(diǎn)1)該工藝的硝化作用主要在生物填料上完成，除磷則靠活性污泥系統(tǒng)，解決了硝化細(xì)菌和聚磷菌對(duì)污泥齡要求不同的矛盾，使他們各自在最佳的環(huán)境中生長(zhǎng)，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。[0019]2)工藝的前置反硝化構(gòu)造為反硝化除磷提供了條件，解決了低C/N污水處理過(guò)程中碳源缺乏的技術(shù)性難題，最大限度地節(jié)省T0C，在保證處理水質(zhì)的前提下，減少了運(yùn)行成本。3)旁流比的構(gòu)造設(shè)計(jì)保證了回流污泥中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮在預(yù)缺氧區(qū)得到有效去除，為聚磷菌在厭氧區(qū)的充分釋磷提供了絕對(duì)的厭氧環(huán)境。4)在處理低C/N的生活污水時(shí)，A2O工藝可以給反硝化除磷菌提供一個(gè)適宜的環(huán)境，反硝化除磷將是系統(tǒng)除磷的主要形式，可以節(jié)省T0C。5)傳統(tǒng)A2O工藝需要很長(zhǎng)的好氧區(qū)來(lái)進(jìn)行硝化作用，其主要考慮到硝化細(xì)菌的世代時(shí)間較長(zhǎng)，而該工藝的硝化作用主要在好氧區(qū)中的生物填料上進(jìn)行，從而減少了好氧區(qū)的長(zhǎng)度，減少了曝氣量，降低了能耗。6)在線測(cè)試儀在線監(jiān)測(cè)出水箱中的氨氮濃度，在保證出水氨氮達(dá)標(biāo)的前提下，實(shí)時(shí)調(diào)整曝氣量，減少了曝氣能耗；同時(shí)也可借助DO儀在線監(jiān)測(cè)出好氧區(qū)末端的DO濃度，實(shí)時(shí)調(diào)整曝氣量，進(jìn)一步優(yōu)化了實(shí)時(shí)控制策略。7)在線測(cè)試儀在線監(jiān)測(cè)出水箱中硝態(tài)氮、亞硝酸氮濃度，在保證出水滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，實(shí)時(shí)調(diào)整硝化液回流比，避免浪費(fèi)能源。8)在線測(cè)試儀在線監(jiān)測(cè)出水箱中PO〗_ - P濃度，在出水PO〗_ - P濃度滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的條件下，實(shí)時(shí)控制硝化液回流比及旁流比，節(jié)約了能源。9)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，管理維護(hù)方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低，為城市污水處理廠的升級(jí)改造提供了方向。本實(shí)用新型的有益效果采用處理低C/N污水好氧生物膜A2O工藝的實(shí)時(shí)控制裝置，能夠解決A2O工藝中聚磷菌和硝化細(xì)菌污泥齡矛盾的問(wèn)題。將填料置于AM工藝的好氧區(qū)，硝化細(xì)菌可以附著在生物填料上，從而可以有效的延長(zhǎng)硝化細(xì)菌的污泥齡，進(jìn)而提高硝化率。同時(shí)可以減少好氧區(qū)的停留時(shí)間即減少好氧區(qū)的長(zhǎng)度。本實(shí)用新型處理低C/N污水好氧生物膜AM工藝的實(shí)時(shí)控制裝置可以廣泛的應(yīng)用于大、中、小城市的生活污水處理，以及對(duì)舊水廠的改造和優(yōu)化升級(jí)有一定的參考價(jià)值，以及低C/N條件下污水的深度脫氮除磷提供了有效的理論依據(jù)。

圖1是處理低C/N污水好氧生物膜A2O工藝的實(shí)時(shí)控制裝置示意圖；圖1中1-進(jìn)水箱；2-A20系統(tǒng)；3- 二沉池；4-出水箱；5_D0儀；6-在線測(cè)試儀； 7-計(jì)算機(jī)；8-過(guò)程控制器；9-蠕動(dòng)泵；10-氣泵；11-預(yù)缺氧區(qū)；12-厭氧區(qū)；13-缺氧區(qū)1 ； 14-好氧區(qū)；15-攪拌器；16-剩余污泥排放口 ；17-活性生物填料。
具體實(shí)施方式
結(jié)合圖1，詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的運(yùn)行程序一種處理低C/N污水好氧生物膜YO工藝的實(shí)時(shí)控制裝置由原水箱1、好氧生物膜 A2O反應(yīng)器2、二沉池3、出水箱4、D0儀5、在線測(cè)試儀6、計(jì)算機(jī)7和過(guò)程控制器8構(gòu)成。原水箱1經(jīng)蠕動(dòng)泵9分兩列與預(yù)缺氧區(qū)11和厭氧區(qū)12連接，厭氧區(qū)12與缺氧區(qū)13連接，缺氧區(qū)13與好氧區(qū)14連接，好氧區(qū)14出口端通過(guò)蠕動(dòng)泵9與缺氧區(qū)13連接，好氧區(qū)14與二沉池3連接，二沉池3底部污泥出口端經(jīng)蠕動(dòng)泵9與預(yù)缺氧區(qū)11連接，剩余污泥從污泥排放口 16排放；實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)由DO儀5、在線測(cè)試儀6 (測(cè)試出水箱中氨氮濃度、亞硝態(tài)氮濃度、硝態(tài)氮濃度、PO〗_ - P濃度和TOC濃度)、計(jì)算機(jī)7和過(guò)程控制器8構(gòu)成；出水箱4中安裝有在線測(cè)試儀，DO儀和在線測(cè)試儀與計(jì)算機(jī)7連接，計(jì)算機(jī)7與過(guò)程控制器8連接，過(guò)程控制器8與蠕動(dòng)泵9及氣泵10連接。好氧生物膜YO工藝的實(shí)時(shí)控制方法，包括以下步驟1)原水經(jīng)蠕動(dòng)泵9從原水箱1分兩列分別泵入AM反應(yīng)器2的預(yù)缺氧區(qū)11和厭氧區(qū)12，同時(shí)進(jìn)入到預(yù)缺氧區(qū)11的還有來(lái)自二沉池3的回流污泥，在預(yù)缺氧區(qū)，反硝化菌將回流污泥中攜帶的硝態(tài)氮去除，以免影響厭氧區(qū)的釋磷作用，其進(jìn)入到預(yù)缺氧區(qū)11和厭氧區(qū)12的旁流比例由實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)調(diào)整(旁流比為1 9或2 8或3 7)。在厭氧區(qū) 12，聚磷菌吸收原水中的T0C，并以PHAs的形式貯存在其生物體內(nèi)，同時(shí)釋放大量的磷。2)厭氧區(qū)12的混合液進(jìn)入缺氧區(qū)13，同時(shí)進(jìn)入缺氧區(qū)13的還有來(lái)自好氧區(qū)14 末端的硝化液，在此階段完成的是反硝化作用及缺氧吸磷作用。3)缺氧區(qū)13的混合液隨后進(jìn)入的好氧區(qū)14，此階段的主要作用是硝化作用，以及進(jìn)一步吸收缺氧區(qū)沒(méi)有吸完剩余的磷，同時(shí)去除2% 5%的有機(jī)物。4)來(lái)自好氧區(qū)14工藝段的混合液進(jìn)入二沉池3，實(shí)現(xiàn)混合液的泥水分離，上清液排放。5)在線測(cè)試儀6在線采集出水箱4中的氨氮濃度，通過(guò)計(jì)算機(jī)7控制過(guò)程控制器 8，調(diào)整氣泵10的曝氣量；當(dāng)氨氮濃度> Img · Γ1時(shí)，加大曝氣量，使好氧區(qū)14末端DO為 2. 0 3. Omg · L—1，當(dāng)氨氮濃度彡0. Img · L-1時(shí)，減少曝氣量，使DO為1. 0 2. Omg · L-1 ；6)在線測(cè)試儀6在線采集出水箱4中的亞硝酸氮濃度，通過(guò)計(jì)算機(jī)7控制過(guò)程控制器8，調(diào)整氣泵10的曝氣量；當(dāng)亞硝酸氮濃度> 0. 5mg · Γ1時(shí)，加大曝氣量，使好氧區(qū)14 末端DO為2. 0 3. Omg化―1，當(dāng)亞硝酸氮濃度彡0. 5mg化―1時(shí)，減少曝氣量，使DO為1. 0 2. Omg · L-1 ；7)在線測(cè)試儀6在線采集出水箱4中的硝態(tài)氮濃度，通過(guò)計(jì)算機(jī)7控制過(guò)程控制器8，調(diào)整蠕動(dòng)泵9的硝化液回流比，當(dāng)硝態(tài)氮濃度彡13mg · Γ1時(shí)，加大回流比為300% 400%，當(dāng)硝態(tài)氮濃度彡6. Omg · L—1時(shí)，減少回流比100% 200% ；8)在線測(cè)試儀6在線采集出水箱4中的PO〗_ -P濃度，通過(guò)計(jì)算機(jī)7控制過(guò)程控制器8，調(diào)整蠕動(dòng)泵9，當(dāng)PO〗_ -P濃度彡l.Omg · L—1時(shí)，旁流比由1 9加大到2 8，當(dāng) PO4 - P濃度彡0. Img · L-1時(shí)，旁流比由3 7減小到2 8。以某大學(xué)教工住宅小區(qū)排放的實(shí)際生活污水作為試驗(yàn)對(duì)象(pH = 6. 4 7. 5，TOC =60 110mg/L,氨氮濃度=50 75mg/L, PO' _ P=5 7 mg/L，平均 C/N 比 3. 8)。A2O 由 9個(gè)格室構(gòu)成，總有效容積是30. 5L，第一個(gè)格室是預(yù)缺氧區(qū)，隨后的2個(gè)是厭氧區(qū)，厭氧區(qū)后面是2個(gè)缺氧區(qū)，剩余的4個(gè)是好氧區(qū)，即預(yù)缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)的容積比是 1:2:2:4。A2O的進(jìn)水平均溫度15. 2°C，進(jìn)水量是3.8L/h，DO控制在;3mg/L，相應(yīng)的 HRT為》i，MLSS約為4000mg/L左右，SRT為15d，硝化液回流200%，污泥回流100%。最終出水中TOC ( 15mg/L、TN(氨氮+硝酸鹽氮+亞硝酸鹽氮)(15mg/L, PO' _ P彡0.5 mg/L 達(dá)到國(guó)家一級(jí)(A)排放標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求1. 一種處理低C/N污水好氧生物膜A2O工藝的實(shí)時(shí)控制裝置，包括原水箱(1)、A2O反應(yīng)器O)、二沉池(3)和實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于，原水箱(1)經(jīng)蠕動(dòng)泵(9)分兩列與預(yù)缺氧區(qū)(11)和厭氧區(qū)(1 連接，厭氧區(qū)(1 與缺氧區(qū)(1 連接，缺氧區(qū)(1 與好氧區(qū) (14)連接，好氧區(qū)(14)混合液出口端通過(guò)蠕動(dòng)泵(9)與缺氧區(qū)(1 連接，好氧區(qū)(14)與二沉池⑶連接，二沉池(3)底部污泥出口端經(jīng)蠕動(dòng)泵(9)與預(yù)缺氧區(qū)(11)連接，剩余污泥從污泥排放口(16)排放；所述的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)由DO儀(5)、在線測(cè)試儀(6)，計(jì)算機(jī)(7) 和過(guò)程控制器(8)構(gòu)成，其中在線測(cè)試儀安裝在出水箱內(nèi)，DO儀(5)和在線測(cè)試系統(tǒng) (6)與計(jì)算機(jī)(7)連接，計(jì)算機(jī)(7)與過(guò)程控制器(8)連接，過(guò)程控制器(8)與蠕動(dòng)泵(9) 及氣泵(10)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了處理低C/N污水好氧生物膜A2O工藝的實(shí)時(shí)控制裝置。好氧生物膜A2O工藝的實(shí)時(shí)控制裝置由原水箱(1)、好氧生物膜A2O反應(yīng)器(2)、二沉池(3)、DO儀(5)、在線測(cè)試儀(6)、計(jì)算機(jī)(7)和過(guò)程控制器(8)構(gòu)成；原水箱(1)經(jīng)蠕動(dòng)泵(9)分兩列與預(yù)缺氧區(qū)(11)和厭氧區(qū)(12)連接，厭氧區(qū)(12)與缺氧區(qū)(13)連接，缺氧區(qū)(13)與好氧區(qū)(14)連接，好氧區(qū)(14)混合液出口端通過(guò)蠕動(dòng)泵(9)與缺氧區(qū)(13)連接，好氧區(qū)(14)與二沉池(3)連接，二沉池(3)底部污泥出口端經(jīng)蠕動(dòng)泵(9)與預(yù)缺氧區(qū)(11)連接，剩余污泥從污泥排放口(16)排放。本實(shí)用新型能夠解決A2O工藝中聚磷菌和硝化細(xì)菌污泥齡矛盾的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G05B19/418GK201962122SQ201120028828
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者彭永臻, 李欣, 王建華, 王淑瑩, 陳永志, 霍明昕 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)