一種深床反硝化濾池控制氮氣釋放控制方法
2023-05-28 20:49:36
一種深床反硝化濾池控制氮氣釋放控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種應用於汙水處理深床反硝化濾池工藝的氮氣釋放技術，水頭損失總量控制氮氣釋放技術設定氮氣釋放間隔周期內濾床中堆積懸浮物、生物淤泥和氮氣引起的最大水頭損失為固定值ΔHmax，將該值輸入控制系統，當過濾及反硝化過程濾床水頭損失測量參數增至ΔHmax，氮氣釋放啟動，本方案氮氣釋放技術通過濾床截留懸浮物產生的水頭損失經驗曲線或時間控制氣水全反衝，該氮氣釋放技術增加懸浮物和生物淤泥引起水頭損失進行參數修正，動態模擬濾床堆積氮氣再釋放氮氣的過程，準確判斷各個氮氣釋放周期，延長濾池過濾周期，降低濾池氮氣釋放頻率，降低濾池運行的能耗和水耗。
【專利說明】一種深床反硝化濾池控制氮氣釋放控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明應用於汙水處理廠深床反硝化濾池，主要通過優化氮氣釋放技術，提高深 床反硝化濾池使用性能。
【背景技術】
[0002] 汙水處理廠深度處理常採用深床反硝化濾池作為反硝化脫氮和過濾工藝。反硝化 過程，缺氧環境下微生物利用碳源，將硝態氮轉化為氮氣，氮氣分子通過碰撞形成氣泡，佔 據濾料之間間隙，使得濾床水頭損失快速增加，需要定期釋放，恢復濾床過濾能力。
[0003] 深床反硝化濾池氮氣釋放方式為，採用一定強度水反衝濾料層，水流牽引濾床中 氣泡向上移動排出。氮氣釋放水反衝時間大約1-3分鐘。氮氣釋放不改變濾床截留懸浮物 和生物淤泥引起的水頭損失，只消除氮氣堆積引起的水頭損失。
[0004] 氮氣釋放過程的控制方法有：（方法一）相鄰氮氣釋間隔時間稱為氮氣釋放間隔 周期，通常通過經驗設定為固定值，氮氣釋放間隔周期設定，不考慮進水流量變化或硝基氮 濃度變化對氮氣產生量的影響，定時釋放氮氣。（方法二）氮氣堆積負荷總量控制技術用於 氮氣釋放，該技術設定濾床的能夠堆積氮氣的負荷為固定值。氮氣水反衝釋放結束後，開始 累積計算氮氣的產生量，達到設定值，水反衝啟動，釋放氮氣。該技朮忽略懸浮物和生物淤 泥堆積對氮氣堆積的影響，能夠有效控制過濾周期前半期的氮氣釋放，但濾池運行後半期 濾床堆積的懸浮物和生物淤泥將對氮氣在濾床中的堆積負荷影響加劇，後半期的氮氣釋放 無法有效控制。
[0005] 實際應用過程，進水流量降低或進水硝基氮濃度降低時，氮氣產生量減少，氮氣釋 放間隔周期應當延長，氮氣釋放頻率應當降低；流量增加或進水硝基氮濃度增加時，氮氣釋 放頻率也應適當增加。氮氣釋放間隔周期設定為固定值並不能夠因流量或進水硝基氮濃度 變化而調整，造成濾床水頭損失或者過早恢復，增加能耗；或者未能及時恢復，增加能耗， 縮短過濾周期，增加反衝水耗。
[0006] 深床反硝化濾池採用石英砂作為濾料，石英砂濾料空隙率約為42 %，即濾料顆粒 之間空隙體積總和約為濾料堆積體積的42%。懸浮物和生物淤泥在濾床中的堆積體積約 為濾床空隙體積的10 %，計算可知濾床能夠堆積懸浮物和生物淤泥體積約為濾床體積的 4. 2%。濾床能夠堆積最大氮氣量為30克/立方米，計算濾床能夠堆積的氮氣的堆積體積 為濾床體積的2. 3%。隨著濾床堆積懸浮物和生物遊泥濃度的增加，氮氣在濾床中的堆積負 荷也將減少。因此，為有效控制深床反硝化濾池的氮氣釋放應考慮濾床堆積懸浮物和生物 淤泥的影響。
【發明內容】
[0007] 深床反硝化濾池反硝化過程產生氮氣堆積在濾床內，使得濾床水頭損失快速增 力口，影響深床反硝化濾池正常運行，需要在單個過濾周期內多次釋放氮氣。濾床截留的的懸 浮物、反硝化產生的生物淤泥和氮氣共同作用使得濾床水頭損失增加。水頭損失總量控制 氮氣釋放技術設定氮氣釋放間隔周期內濾床中堆積懸浮物、生物淤泥和氮氣引起的最大水 頭損失為固定值△ Hmax，將該值輸入控制系統，當過濾及反硝化過程，濾床水頭損失測量參 數增至AHmax，氮氣釋放啟動。本方案氮氣釋放技術通過濾床截留懸浮物產生的水頭損失 經驗曲線或時間控制氣水全反衝。該方案氮氣釋放技術增加懸浮物和生物淤泥引起水頭損 失進行參數修正，動態模擬濾床堆積氮氣再釋放氮氣的過程，準確判斷各個氮氣釋放周期。 延長濾池過濾周期，降低濾池氮氣釋放頻率，降低濾池運行的能耗和水耗。
[0008] 水頭損失總量控制氮氣釋放技術為新型的氮氣釋放控制技術，實際應用過程，深 床反硝化濾池（5)每格濾池安裝在線水頭損失檢測儀（15)和濾池液位（7)向自動控制系 統（8)實時反饋每格濾池水頭損失信號。設定氮氣釋放間隔周期內濾床中堆積懸浮物、生 物遊泥和氮氣引起的最大水頭損失為固定值△Hmax，輸入控制系統（8)。
[0009] 相鄰氮氣釋放間隔周期內，濾床截留懸浮物、生物淤泥和氮氣共同作用使得在濾 床水頭損失快速增加，如圖2,水頭損失在線檢測儀（15)給控制系統（8)反饋水頭損失測量 值並繪製曲線（1)，當測量水頭損失曲線（1)觸及氮氣釋放水頭損失設定值△Hmax時，氮氣 釋放流程啟動，水反衝脫除濾床中堆積的氮氣，消除氮氣引起的水頭損失，恢復濾池的過濾 及反硝化能力。
[0010] 水頭損失信號在常規濾池應用中參與濾池氣水反衝的啟動控制，而在本發明中水 頭損失信號參與氮氣釋放的啟動控制。濾池的氣水全反衝，通過：(a)時間控制，即設定固 定的濾池過濾周期，累計時間達到設定值，濾池氣水全反衝啟動；(b)如圖3,水頭損失經驗 曲線控制，即根據懸浮物平均去除濃度、硝基氮平均去除濃度和平均濾速，確定濾床截留進 水懸浮物和反硝化產生的生物淤泥共同作用形成的水頭損失經驗曲線（4)，隨著過濾進程， 經驗曲線觸及水頭損失氣水反衝設定值ΛΗ &?Ψ，濾池氣水全反衝流程啟動。
[0011] 本發明將帶來以下有益效果:
[0012] 1.水頭損失總量控制氮氣釋放技術適用於流量和進水硝基氮變化或不變的任何 狀況的實際應用。
[0013] 2.確保每次氮氣釋放發生在正確的時間。
[0014] 3.提高深床反硝化濾池系統運行效率，降低能耗，延長過濾周期。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1水頭損失測量曲線及氮氣釋放控制圖
[0016] 圖2水頭損失測量曲線、氮氣釋放控制和氣水反衝控制圖
[0017] 圖3深床濾池系統
[0018] 圖4氮氣釋放控制流程
[0019] 圖5濾池氣水全反衝流程
[0020] 1-水頭損失測量曲線，2-氮氣釋放最大水頭損失設定值，3-氣水反衝水頭損失最 大值，4-懸浮物和生物淤泥形成的水頭損失經驗曲線，5-深床濾池，6-進水閥，7-排水堰， 8-控制系統，9-排水閥，10-進氣閥，11-風機，12-出水閥，13-反衝水進水閥，14-反衝水 泵，15水頭損失儀。
【具體實施方式】
[0021] 水頭損失總量控制氮氣釋放工藝關鍵控制因素為：(a)水頭損失在線檢測儀表 (15)參與氮氣釋放控制；(b)水頭損失在線檢測儀表15不參與氣水反衝控制，通過計算SS 和生物淤泥的累積量和最大堆積負荷比較來控制氣水反衝。
[0022] 氮氣釋放流程：
[0023] ?水頭損失在線檢測儀表15測量值大於等於設定值，啟動氮氣釋放程序
[0024] ?關閉進水閥6和出水閥12
[0025] ?打開反衝水進水閥13,啟動反衝水泵14
[0026] ?水反衝30-90秒
[0027] ?關閉反衝水泵14和反衝水進水閥13
[0028] ?打開出水閥12
[0029] ?打開進水閥6
[0030] 氣水反衝控制：
[0031] 將深床反硝化濾池系統進水平均懸浮物濃度和出水懸浮物濃度參數輸入控制系 統，將進出水硝基氮濃度參數輸入控制系統，即可獲得本系統進水懸浮物和反硝化產生的 生物淤泥形成的水頭損失經驗曲線（4)，隨著過濾進程，水頭損失經驗曲線的ΛΗ不斷升 高，觸及水頭損失氣水反衝設定值ΔΗ &?Ψ，濾池氣水反衝流程：
[0032] ?關閉進水閥6和出水閥12
[0033] ?打開排水閥9
[0034] ?啟動反衝風機11，打開反衝空氣進氣閥10,空氣反衝90-180秒
[0035] ?啟動反衝水泵14,打開反衝水進水閥13,氣水同時反衝300-600秒
[0036] ?關閉反衝風機11，關閉反衝空氣進氣閥10,單獨水反衝300-600秒
[0037] ?關閉反衝水泵14和反衝水進水閥13
[0038] ?打開出水閥12
[0039] ?關閉排水閥9
[0040] ?打開進水閥6。
【權利要求】
1. 一種深床反硝化濾池控制氮氣釋放控制方法，深床反硝化濾池（5)每格濾池安裝 在線水頭損失檢測儀（15)，向自動控制系統（8)實時反饋每格濾池水頭損失信號。設定 氮氣釋放間隔周期內濾床中堆積懸浮物、生物淤泥和氮氣引起的最大水頭損失為固定值 Λ Hmax，輸入控制系統（8)，水頭損失在線檢測儀（15)給控制系統（8)反饋水頭損失測量值 並繪製曲線（1)，當測量水頭損失曲線（1)觸及氮氣釋放水頭損失設定值△Hmax時，氮氣釋 放流程啟動，濾池的氣水全反衝，通過：(a)時間控制，即設定固定的濾池過濾周期，累計時 間達到設定值，濾池氣水全反衝啟動；(b)如圖3,水頭損失經驗曲線控制，即根據懸浮物平 均去除濃度、硝基氮平均去除濃度和平均濾速，確定濾床截留進水懸浮物和反硝化產生的 生物淤泥共同作用形成的水頭損失經驗曲線（4)，隨著過濾進程，經驗曲線觸及水頭損失氣 水反衝設定值Δ Η 濾池氣水全反衝流程啟動。
2. 根據權利要求1所述一種深床反硝化濾池控制氮氣釋放控制方法中的氮氣釋放流 程的控制步驟： ?水頭損失在線檢測儀表（15)測量值大於等於設定值，啟動氮氣釋放程序 ?關閉進水閥（6)和出水閥（12) ?打開反衝水進水閥（13)，啟動反衝水泵（14) ?水反衝30-90秒 ?關閉反衝水泵（14)和反衝水進水閥（13) ?打開出水閥（12) ?打開進水閥（6)。
3. 根據權利要求1所述一種深床反硝化濾池控制氮氣釋放控制方法中的濾池氣水全 反衝流程的控制步驟： ?關閉進水閥（6)和出水閥（12) ?打開排水閥（9) ?啟動反衝風機（11)，打開反衝空氣進氣閥（10)，空氣反衝90-180秒 ?啟動反衝水泵（14)，打開反衝水進水閥（13)，氣水同時反衝300-600秒 ?關閉反衝風機（11)，關閉反衝空氣進氣閥（10)，單獨水反衝300-600秒 ?關閉反衝水泵（14)和反衝水進水閥（13) ?打開出水閥（12) ?關閉排水閥（9) ?打開進水閥（6)。
【文檔編號】C02F3/28GK104192999SQ201410377835
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月4日 優先權日:2014年8月4日
【發明者】霍祥明, 周國棟, 張效剛, 錢健, 趙錦輝, 翟鵬翔, 宋建峰, 李建華 申請人:江蘇優聯環境發展有限公司