A/o工藝短程硝化反硝化汙水處理控制系統及其在線控制方法
2023-05-03 15:41:06
專利名稱：A/o工藝短程硝化反硝化汙水處理控制系統及其在線控制方法
技術領域：
本發明屬於一種汙水生物處理控制系統及其在線控制方法。
(二)、背景技術汙水生物脫氮技術是當今水汙染控制領域中的一個重要研究方向，已引起世界各國的普遍關注。採用常規的二級處理活性汙泥工藝，總氮去除率僅在10％～30％之間。因此，對於城市汙水、含氮工業廢水，採用常規的活性汙泥法處理，出水中還會含有大量的氮和磷，隨著地表水體「富營養化」現象的日益突出，促使人們對常規活性汙泥工藝進行改造，以提高氮、磷的去除率。最具有代表性的就是A/O法、A2/O法等工藝，其中，A/O工藝是缺氧/好氧(Anoxic/Oxic)生物脫氮工藝的簡稱，該工藝雖然在廢水脫氮除磷方面起到了一定作用，但同時也暴露出一些問題，普遍存在著流程長、能耗高、脫氮效率低、處理成本高等弱點。因此，研究開發高效、低能耗的生物脫氮工藝和裝置已成為當前水處理界重要的研究課題。
生物脫氮過程主要由兩段工藝共同完成，即通過硝化作用將氨氮轉化為硝酸鹽氮，再通過反硝化作用將硝酸鹽氮轉化為氮氣從水中逸出。在硝化階段，氨氮被轉化成硝酸鹽是由兩類獨立的細菌催化完成的兩個不同反應，首先由亞硝酸菌(Nitrosomonas)將氨氮轉化為亞硝酸鹽(NO2-)，然後由硝酸菌(Nitrobacter)將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽(NO3-)。傳統生物脫氮過程中硝化作用的最終產物是硝酸鹽，反硝化作用以NO3-為電子受體。實際上，從氮的微生物轉化過程來看，氨氮被氧化為硝酸鹽氮是由兩類獨立的細菌催化完成的兩個不同反應，應該可以分開。對於反硝化菌，無論是亞硝酸鹽還是硝酸鹽均可以作為最終受氫體，因而整個生物脫氮過程也可以經NH4+→NO2-→N2這樣的途徑完成，人們把經此途徑進行脫氮的技術定義為短程硝化反硝化生物脫氮工藝。從反應歷程來看，短程硝化-反硝化比全程硝化-反硝化減少兩步，因而從理論上可節省好氧階段供氧量25％左右；節約反硝化所需碳源40％左右；減少汙泥生成量；減少硝化過程的投鹼量；縮短反應時間，相應地減少反應器容積30％～40％左右。因此，該工藝對於實際工程應用具有重要意義。
但是，到目前為止，國內外對短程硝化反硝化的研究大部分基於間歇運行工藝-SBR法，且具有採用小試試驗裝置、處理模擬廢水、間歇運行的特點，通過控制溫度、pH、DO、游離氨濃度等因素可以很容易地實現短程硝化反硝化反應。然而關於連續流運行系統短程硝化反硝化的研究很少，由於影響因素較多，一般很難實現短程硝化反硝化。因此對處理實際生活汙水A/O中試系統的短程硝化反硝化的研究當前國內外還未見其報導。另外NO2-的積累很不穩定，硝酸菌能夠迅速地將NO2-轉化為NO3-，因此，造成已經實現的短程硝化脫氮工藝又恢復為全程硝化過程。
(三)、發明內容本發明的目的是提供一種A/O工藝短程硝化反硝化汙水處理控制系統及其在線控制方法，要解決A/O工藝實現系統短程硝化反硝化、維持NO2-積累率穩定、實現系統優化運行、在線控制的問題；並解決傳統生物脫氮工藝由於碳源缺乏引起的汙水脫氮效果不穩定、脫氮率較低的問題。
本發明的技術方案這種A/O工藝短程硝化反硝化汙水處理控制系統，包括缺氧池、好氧池和二沉池，其特徵在於其缺氧池分成至少兩個下部相通的格室，好氧池分成至少五個上下交錯相通的格室，缺氧池內有攪拌器，並與進水管、水箱和進水泵連通，好氧池內設有曝氣器，二沉池與出水管連通，二沉池底部連接剩餘汙泥排泥管和汙泥回流管，汙泥回流管與缺氧池入口連通，其間連接汙泥回流泵，好氧池出口與缺氧池入口之間連接內循環回流管和內循環回流泵，在缺氧池內設置氧化還原電位傳感器，即ORP傳感器，在好氧池內設置溶解氧濃度傳感器，即DO傳感器和pH傳感器；向內循環控制器輸入ORP設定值和由ORP傳感器檢測的測定值，由內循環控制器將ORP設定值與ORP測定值相比較，根據比較得到的差值向內循環回流泵輸出相應的內循環控制變量，動態控制系統的內循環回流量；DO傳感器和pH傳感器向曝氣量控制器輸入DO濃度值和pH測定值，由曝氣量控制器將DO設定值與DO濃度值相比較，並將pH設定值與pH測定值相比較，根據比較得到的差值向控制曝氣量的鼓風機輸入曝氣量相應控制信息，動態控制系統的曝氣量。
內循環控制器和曝氣量控制器為單片機或計算機，包括輸入鍵盤和模擬數字轉換器；用於存儲上述ORP、DO、pH檢測值和設定值的存儲器；用於將採集上述ORP、DO、pH測定值與ORP、DO、pH設定值進行比較的比較器；計算控制量偏差的微處理器；經數字模擬轉換器向內循環回流泵和控制曝氣量的鼓風機輸出控制信號的信號輸出裝置。
這種A/O工藝短程硝化反硝化汙水處理在線控制方法，其特徵在於有以下三個步驟(1)、在常溫下以生活汙水為處理對象，在好氧池中設置DO傳感器和pH傳感器，在缺氧池中設置ORP傳感器，檢測各階段生物化學反應過程中的DO、pH和ORP變化率，以及與硝化/反硝化反應之間的定量關係，包括DO濃度、pH值在好氧區的變化規律同硝化類型和硝化程度間的關係、缺氧區最後格室ORP值和硝酸氮濃度間的關係；(2)、根據上述檢測結果，找出DO濃度控制範圍、維持NO2-最大程度積累pH值的控制範圍以及內循環回流量控制ORP值的控制範圍，建立A/O工藝曝氣量和內循環回流量的優化控制設定值；(3)、將上述設定值輸入到A/O工藝短程硝化反硝化汙水處理控制系統的內循環控制器和曝氣量控制器中，根據設定值與測定值相比較得出的差值，向內循環回流泵輸出相應的內循環控制變量，動態控制系統的內循環回流量，向控制曝氣量的鼓風機輸入曝氣量相應控制信息，動態控制系統的曝氣量。
在步驟(2)中，曝氣量維持好氧區低DO濃度，控制為0.3-0.6mg/L。
在步驟(2)中，缺氧池出水ORP設定值維持在-120--130mV之間。
發明與傳統技術相比的有益效果本發明對DO濃度和曝氣量的控制(即根據原水水質水量的變化來調節和控制，在保證出水氨氮滿足排放標準的前提下、實現NO2-積累的穩定性，並節省能耗)是工藝實現短程硝化反硝化、系統高效穩定運行的關鍵所在。本發明針對不同生活汙水水質，在常溫條件下，選擇能夠在線檢測、響應時間短、精確度較高的DO和pH傳感器，通過在線測定好氧區各格室DO濃度和pH值的變化規律，從而明確有機物降解、硝化反應的進程，另外明確不同DO濃度和硝化反應類型、同步硝化反硝化現象的關係，從而對曝氣量進行精確控制，來解決A/O工藝短程硝化反硝化實現困難，NO2-積累不穩定的問題。本發明經大量試驗研究，獲得了DO濃度的控制範圍，DO、pH變化規律和硝化程度、硝化類型具有較好的相關性。為了實現傳統脫氮過程快速轉化為短程硝化反硝化運行方式，建立了A/O工藝短程硝化反硝化過程強化系統，從而全速啟動短程硝化反硝化過程。
另外， 解決了內循環回流量不足導致系統反硝化不充分，脫氮效率降低；以及內循環回流量過量，導致進水碳源被消耗，內循環回流運行費用增加的問題，實現了內循環回流量的優化和控制。
本發明克服了傳統脫氮技術缺乏穩定優化運行和不能在線控制的缺陷，實現了短程硝化反硝化生物脫氮的穩定運行和在線控制，在A/O工藝中試裝置中處理實際生活汙水條件下，通過控制DO濃度實現了短程硝化反硝化反應；實時控制曝氣量能夠在常溫下維持系統亞硝酸鹽積累率穩定。通過動態控制內循環回流量維持缺氧區末端的ORP值處於優化控制範圍，可以實現反硝化反應的優化控制。該方法不僅能夠控制反應體系內穩定的亞硝酸鹽積累，使硝化類型穩定在短程硝化上，而且具有工藝簡單、運行費用低、管理靈活、脫氮效率高、外投碳源少等優點。本發明實現A/O工藝短程硝化反硝化後，在反硝化階段可以節約40％的碳源，因此當進水碳源一定時，採用短程硝化反硝化工藝可以明顯提高系統脫氮率，可一定程度上解決傳統工藝反硝化碳源不足的問題，特別適用於低C/N比城市生活汙水的處理。
另外通過控制內循環回流量可以充分保證缺氧池的反硝化環境，避免內循環回流量不足，從而無法發揮缺氧區的反硝化潛力，導致硝酸氮去除下降、出水氮濃度超標排放的可能。另外避免內循環回流量過量時增加系統運行費用以及增加回流液中溶解氧含量，氧作為電子受體將消耗一部分碳源，並破壞系統的缺氧環境。
控制低DO濃度A/O工藝不但實現了短程硝化反硝化，獲得較好的硝化效果，另外相對於全程硝化可以節約15～25％的曝氣量。另外低DO濃度下好氧區還可以實現同步硝化反硝化現象，從而進一步提高系統脫氮率、降低運行費用。
適時控制曝氣量，避免過度曝氣(短程硝化已完成，仍繼續曝氣)現象的發生，不為硝酸菌在亞硝酸鹽積累條件下提供充足的溶解氧，使反應器內硝化產生的亞硝酸鹽氮回流到缺氧區還原為氮氣，不為硝酸菌提供生長的環境，從根本上抑制硝酸菌的生長。因此，從根本上減小了短程硝化向傳統全程硝化轉化的可能性，使短程硝化類型更穩定、持久。
採用ORP、DO和pH傳感器不僅能在線檢測、響應時間短、而且精度高、便於與作為內循環控制器和曝氣量控制器的計算機接口。由於A/O工藝是我國城市汙水處理廠應用最廣泛的生物脫氮工藝，因此，A/O工藝短程硝化反硝化實現和維持技術及其中試控制系統的應用，可根據原水水質水量的變化實時控制曝氣量和內循環回流量， 避免傳統脫氮技術存在的缺點，不僅能提高A/O工藝的運行穩定性、減少曝氣能耗、提高脫氮效率，而且對進一步實現其它生物脫氮工藝的短程硝化反應過程控制也有重要的理論意義與應用價值。
本發明在常溫下應用A/O工藝中試試驗裝置處理實際生活汙水，控制反應器內低DO濃度， 基於DO和pH在線測定信息，動態控制系統曝氣量和內循環回流量，可實現穩定的短程硝化反硝化反應，亞硝酸氮平均積累率在85％以上，氨氮去除率可達95％，在進水COD/TN比(2.9)較低的情況下，總氮去除率可達72％以上，相對於傳統的全程硝化反硝化脫氮理論，曝氣量可以節約2O％，總氮去除率可提高15％。
圖1是本發明的控制系統結構示意圖；圖2是缺氧池出水硝態氮濃度和ORP值的關係的曲線圖；圖3是亞硝酸鹽積累率和DO濃度的關係的曲線圖4是硝化反應未完成時氮化合物在好氧池的變化規律的曲線圖；圖5是硝化反應未完成時DO和pH在好氧池的變化規律的曲線圖；圖6是硝化反應在好氧區最後格室完成時氮化合物在好氧區的變化規律的曲線圖；圖7是硝化反應在好氧區最後格室完成時DO和pH在好氧區的變化規律的曲線圖；圖8是硝化反應提前完全時三氮濃度沿反應器推流方向典型變化規律的曲線圖；圖9是硝化反應提前完全時DO、pH沿反應器推流方向典型變化規律的曲線圖；圖10是動態進水氨氮負荷短程硝化反硝化實現和維持技術及其控制系統的處理效果的曲線圖。
1-缺氧池、2-好氧池、3-ORP傳感器、4-內循環控制器、5-DO傳感器、6-pH傳感器、7-曝氣量控制器、8-曝氣器、9-鼓風機、10-水箱、11-進水管、12-進水泵、13-攪拌器、14-二沉池、15-出水管、16-剩餘汙泥管、17-汙泥回流管、18-內循環回流管、19-內循環回流泵、20-汙泥回流泵。
具體實施方式
實施例本發明的工作過程參見圖1，首先待處理生活汙水從水箱10由進水泵12控制進入缺氧池1，同時回流汙泥由二沉池14通過回流汙泥泵20回流到缺氧池1，在缺氧池由攪拌器13把活性汙泥攪拌起來，並和好氧池末端回流來的硝化液，以硝態氮(主要以亞硝酸氮為主)為電子受體、有機碳源為電子供體，通過反硝化菌的作用，進行反硝化反應。然後高氨氮汙水進入好氧池2，進行有機物的繼續降解和氨氮的硝化反應，利用DO傳感器5、pH傳感器6和ORP傳感器3實時在線監測好氧區的DO濃度、pH值以及缺氧區末端的ORP值，並輸入內循環控制器4和曝氣量控制器7，由內循環控制器4將ORP設定值與ORP測定值相比較，根據比較得到的差值向內循環回流泵輸出相應的內循環控制變量，動態控制系統的內循環回流量；由曝氣量控制器將DO設定值與DO濃度值相比較，並將pH設定值與pH測定值相比較，根據比較得到的差值向控制曝氣量的鼓風機輸入曝氣量相應控制信息，動態控制系統的曝氣量。
內循環控制器和曝氣量控制器為單片機或計算機，包括輸入鍵盤和模擬數字轉換器；用於存儲上述ORP、DO、pH檢測值和設定值的存儲器；用於將採集上述ORP、DO、pH測定值與ORP、DO、pH設定值進行比較的比較器；計算控制量偏差的微處理器；經數字模擬轉換器向內循環回流泵和控制曝氣量的鼓風機輸出控制信號的信號輸出裝置。
在該實施例中，工作容積為300L，共有八個格室(每個格室體積為37.5L)，其中前兩個格室缺氧運行，後六個格室好氧運行，反應器內部有許多插槽可以根據需要改變反應器的格室數。圖中缺氧區兩格室安裝有ORP傳感器，後面六個好氧格室安裝有六套DO和pH在線傳感器，當然可以安裝一套DO和pH在線傳感器，但需改變DO和pH的測定位置，獲得好氧區不同格室的DO和pH值，並觀察好氧區沿反應器推流方向上DO濃度和pH值的變化規律。
內循環控制器4根據ORP測定值和ORP設定值之間的偏差來調節內循環回流量。內循環回流量的控制可以根據圖2缺氧區出水硝態氮濃度和ORP值的相關性，來獲取ORP的控制範圍以及最優設定值，從而調節內循環回流量維持ORP值處於設定的控制範圍或最優設定值。
如圖2，可知缺氧區最後格室硝態氮濃度和該格室的ORP值之間具有較好的相關性，當硝態氮濃度升高時，對應的ORP值也較高；當缺氧區末端硝酸氮濃度降低時，ORP值也隨之降低。因此可以通過ORP值大小動態指示系統內循環回流量是否充足，從而做出是否增加或是否降低內循環回流量的判斷。試驗獲得缺氧區最後格室ORP值的最優控制範圍為-130～-120mV，最優設定值設定為-125mV。基於上述ORP設定值可以實現內循環回流量的優化控制，當ORP測定值低於-125mV時，增大內循環回流量；而當ORP測定值大於-125mV時，降低內循環回流量。
實現短程硝化反硝化DO濃度的確定圖3是亞硝酸鹽積累率和DO濃度的關係，由圖可知長時間維持DO濃度在O.3-0.7mg/L(平均值為O.5mg/L)之間時實現了亞硝酸氮的積累，並且亞硝酸氮積累率最後維持在較高的水平，這說明了A/O工藝成功實現了短程硝化反硝化反應，然後提高DO濃度，10天左右的高DO運行，破壞了系統短程硝化反應，亞硝酸氮積累率迅速下降。再次重現短程硝化反硝化，仍需維持低DO濃度運行30天左右。主要基於低DO濃度下，亞硝酸菌的比增值速率比硝酸菌大2.2-2.4倍，通過反應不斷抑制或淘洗系統中的硝酸菌，使亞硝酸菌逐漸積累起來，最終導致亞硝酸菌的量和活性遠遠大於硝酸菌，至此，硝化產物主要以亞硝酸鹽氮為主。
維持短程硝化反硝化曝氣量的控制曝氣量控制器7根據DO濃度和pH值的變化信息來確定曝氣量是否充足，從而相應對曝氣量進行控制，試驗中發現即使維持低DO濃度可以實現短程硝化反硝化反應，但發現亞硝酸氮的積累率極其不穩定，這說明低DO濃度並不能有效維持短程硝化反硝化，還需對其進行控制。研究發現為了獲取A/O工藝穩定較高的NO2-積累率，需要根據pH的變化規律來指示系統的運行狀態，從而進行曝氣量的調節。DO和pH的變化規律共分為以下三種情況，分別對應著硝化反應未完成、硝化反應在好氧區最後格室完成或即將完成、硝化反應提前完成三種運行狀態。
圖4是硝化沒有完成的運行狀態。由圖可知出水氨氮濃度較高，硝化沒有完成，出水硝態氮以亞硝酸氮為主，亞硝酸鹽積累率高達93％。由於硝化反應一直進行，pH值一直以較快的速率下降，並且pH下降速率基本相等。反應過程中DO濃度基本維持在低DO水平(0.4-0.6mg/L)，沒有明顯變化，上述信息都表明系統硝化反應沒有完成。
圖5是硝化反應在好氧區最後格室完成時的運行狀態，由圖可知硝化反應基本在好氧區最後格室完成，硝酸氮濃度在反應器內很低，小於0.5mg/L，系統的亞硝酸氮積累率很高(96％)。由於硝化反應沒有完成，在前面好氧格室DO濃度基本維持0.5mg/L左右，當硝化反應即將完成時，才在好氧區最後格室稍微提高。pH值在好氧區逐漸下降，起初在前面的好氧格室下降速率較快， 在後面的好氧格室，由於氨氮濃度降低，可以發現pH值降低速率明顯減小。由此可知這種運行狀況幾乎可以滿足所有的優點，首先出水水質較好，出水氨氮濃度滿足排放標準；亞硝酸氮積累率很高(大於＞90％)；硝化反應正好在氨氮基本完全轉化為亞硝酸氮時停止，避免了亞硝酸氮繼續氧化，因此可以節約曝氣量；另外這種狀態對應的在線信息明顯、易於測定，pH值下降速率由開始的快速下降轉變為緩慢下降，下降速率降低了至少5倍。
圖6是硝化反應提前完全時的運行狀態，由圖可知在好氧區四格室已實現完全硝化。沿反應器推流方向上，氨氮濃度逐漸降低。由於硝化反應在好氧區四格室完成，所以在好氧區五格室和六格室，生成的亞硝酸氮繼續氧化為硝酸氮，亞硝酸濃度逐漸降低，而硝酸氮濃度逐漸升高。當硝化反應沒有完成時，可以發現DO濃度維持在0.5-0.7mg/L，當硝化完成時DO濃度明顯突躍(ΔDO＞1mg/L)。在硝化過程中pH首先下降，當硝化反應完成時，pH值上升，因此在pH曲線上產生一個拐點，該拐點稱為「氨氮谷點」。控制曝氣量維持好氧區低DO濃度，一般為0.3-0.6mg/L。
由此可知這種運行狀況對應的亞硝酸氮積累率最低，並導致能耗浪費。為了有效節約運行費用，需要合理控制上述兩個特徵點出現的位置，使其儘可能在反應器後面格室出現，這樣一方面保證硝化反應的完成，另一方面也可有效節約曝氣能耗。
由以上三種情況可知，好氧區DO濃度和pH值信息對應著硝化反應進行的程度以及是否維持較高的亞硝酸氮積累率。調節曝氣量維持系統的pH值信息滿足由初期的快速下降變為緩慢下降(以下降速率降低5倍作為定量信息)這一重要特徵，可以實現曝氣量的優化控制，從而維持穩定的亞硝酸氮積累率。
A/O工藝短程硝化反硝化過程的強化技術A、啟動初期盡保持較高的供氣量，同時也要維持好氧區各格室的DO濃度低於1.0mg/L，並逐漸降低好氧區的DO濃度。一方面避免啟動初期從高DO濃度變為低DO濃度時系統硝化效果太差，出水氨氮濃度過高的情況；另一方面低DO濃度運行可一定程度抑制亞硝酸氮氧化菌，逐漸實現短程硝化反硝化。
B、採用在線過程控制，即使在低DO下，也要避免硝化反應完成後繼續曝氣，導致亞硝酸繼續氧化為硝酸氮。
應用實施例應用圖1所示A/O工藝中試試驗模型，維持進水COD濃度為250mg/L，好氧區DO濃度控制在0.5mg/L左右，內循環回流比為2，汙泥回流比為0.5，進水量為30L/h，動態改變進水氨氮濃度，應用上述在線控制策略，研究了動態進水負荷下系統的處理效果。如圖10是應用在線控制策略所對應的出水氨氮、硝酸氮和亞硝酸氮濃度， 以及氨氮和TN去除率和亞硝酸氮積累率。由圖可知採用短程硝化反硝化實現和維持技術及其控制系統後，儘管進水氨氮濃度具有較大的波動性，但系統出水氨氮濃度波動很小，基本實現完全硝化，出水氨氮濃度僅為0～1mg/L，由於控制硝化反應在好氧區最後格室完成，因此獲得了較高的亞硝酸氮積累率，平均值為95％。另外在進水C/N較低的情況下獲得了72％的總氮去除率，相對於全程硝化反硝化過程，出水總氮去除率提高15％，供氣量可以降低20％。由此可知基於pH值下降速率的控制策略是可行的，不但可以維持穩定高效的亞硝酸氮積累率，而且可以提高總氮去除率，節約運行費用。
為了獲得穩定的亞硝酸氮積累率，不但維持好氧區低DO濃度，還需避免硝化反應的提前完成，也就避免好氧區DO濃度發生突躍。
為了獲得穩定的亞硝酸氮積累率，可基於好氧區pH值下降速率由快變緩(下降5倍)這一信息來控制曝氣量，從而實現亞硝酸氮最大程度的積累，維持系統短程硝化反硝化的穩定，避免亞硝酸氮繼續氧化為硝酸氮。
基於缺氧區出水硝酸氮濃度和ORP值具有較好的相關性，通過控制缺氧區出水ORP值維持在-120--130mV之間可以實現內循環回流量和反硝化反應的最優控制。
建立一個強化A/O工藝短程硝化反硝化反應進程的優化控制系統，從而快速啟動系統短程硝化反硝化，減少從全程硝化向短程硝化過渡的時間。
本發明的技術路線與試驗方案可分為以下三個步驟(1)以生活汙水為處理對象，通過大量的試驗研究，在進水水質不同條件下，明確在有機物降解、硝化、反硝化等生物化學反應過程中DO、pH和ORP變化規律，以及與硝化/反硝化反應之間的定量關係(如DO濃度、pH值在好氧區的變化規律同硝化類型和硝化程度間的關係、缺氧區最後格室ORP值和硝酸氮濃度間的關係)，作為A/O工藝過程控制以及實現和維持短程硝化反硝化的理論基礎。
(2)根據上述試驗結果，確定短程硝化實現的控制因素，以及DO濃度控制範圍、維持NO2-最大程度積累pH值的變化規律以及內循環回流量控制ORP值的控制範圍，建立A/O工藝曝氣量和內循環回流量的優化控制集合。
(3)研製一套試驗裝置，對曝氣量和內循環回流量的優化控制、以及A/O工藝短程硝化反硝化反應的可行性與可靠性進行系統的模擬試驗驗證，並反覆修改與完善。從而實現A/O工藝短程硝化反硝化的優化控制，並維持穩定的NO2-積累率。
權利要求
1.一種A/O工藝短程硝化反硝化汙水處理控制系統，包括缺氧池、好氧池和二沉池，其特徵在於其缺氧池分成至少兩個下部相通的格室，好氧池分成至少五個上下交錯相通的格室，缺氧池內有攪拌器，並與進水管、水箱和進水泵連通，好氧池內設有曝氣器，二沉池與出水管連通，二沉池底部連接剩餘汙泥排泥管和汙泥回流管，汙泥回流管與缺氧池入口連通，其間連接汙泥回流泵，好氧池出口與缺氧池入口之間連接內循環回流管和內循環回流泵，在缺氧池內設置氧化還原電位傳感器，即ORP傳感器，在好氧池內設置溶解氧濃度傳感器，即DO傳感器和pH傳感器；向內循環控制器輸入ORP設定值和由ORP傳感器檢測的測定值，由內循環控制器將ORP設定值與ORP測定值相比較，根據比較得到的差值向內循環回流泵輸出相應的內循環控制變量，動態控制系統的內循環回流量；DO傳感器和pH傳感器向曝氣量控制器輸入DO濃度值和pH測定值，由曝氣量控制器將DO設定值與DO濃度值相比較，並將pH設定值與pH測定值相比較，根據比較得到的差值向控制曝氣量的鼓風機輸入曝氣量相應控制信息，動態控制系統的曝氣量；上述內循環控制器和曝氣量控制器為單片機或計算機，包括輸入鍵盤和模擬數字轉換器；用於存儲上述ORP、DO、pH檢測值和設定值的存儲器；用於將採集上述ORP、DO、pH測定值與ORP、DO、pH設定值進行比較的比較器；計算控制量偏差的微處理器；經數字模擬轉換器向內循環回流泵和控制曝氣量的鼓風機輸出控制信號的信號輸出裝置。
2.一種A/O工藝短程硝化反硝化汙水處理在線控制方法，其特徵在於有以下三個步驟(1)、在常溫下以生活汙水為處理對象，在好氧池中設置DO傳感器和pH傳感器，在缺氧池中設置ORP傳感器，檢測各階段生物化學反應過程中的DO、pH和ORP變化率，以及與硝化/反硝化反應之間的定量關係，包括DO濃度、pH值在好氧區的變化規律同硝化類型和硝化程度間的關係、缺氧區最後格室ORP值和硝酸氮濃度間的關係；(2)、根據上述檢測結果，找出DO濃度控制範圍、維持NO2-最大程度積累pH值的控制範圍以及內循環回流量控制ORP值的控制範圍，建立A/O工藝曝氣量和內循環回流量的優化控制設定值；(3)、將上述設定值輸入到A/O工藝短程硝化反硝化汙水處理控制系統的內循環控制器和曝氣量控制器中，根據設定值與測定值相比較得出的差值，向內循環回流泵輸出相應的內循環控制變量，動態控制系統的內循環回流量，向控制曝氣量的鼓風機輸入曝氣量相應控制信息，動態控制系統的曝氣量。
3.根據權利要求3所述的A/O工藝短程硝化反硝化汙水處理在線控制方法，其特徵在於在步驟(2)中，曝氣量維持好氧區低DO濃度，控制為0.3-0.6mg/L。
4.根據權利要求3所述的A/O工藝短程硝化反硝化汙水處理在線控制方法，其特徵在於在步驟(2)中，缺氧池出水ORP設定值維持在-120--130mV之間。
全文摘要
一種A/O工藝短程硝化反硝化汙水處理控制系統及其在線控制方法，在常溫下以生活汙水為處理對象，在好氧池中設置DO傳感器和pH傳感器，在缺氧池中設置ORP傳感器，內循環控制器動態控制系統的內循環回流量，曝氣量控制器動態控制系統的曝氣量。可實現A/O工藝穩定的短程硝化反硝化反應，能根據進水水質和出水要求靈活地改變曝氣量和內循環回流量，並能準確地把握硝化反應、反硝化反應進行的程度，本發明將短程硝化脫氮工藝與A/O法相結合，使得設計出的生活汙水短程硝化生物脫氮工藝和方法具有脫氮效率高、工藝簡單、運行成本低、運行管理靈活、耐衝擊負荷強、佔地面積少和不易發生汙泥膨脹等優點。
文檔編號C02F3/30GK1837091SQ20061020035
公開日2006年9月27日 申請日期2006年4月17日 優先權日2006年4月17日
發明者彭永臻, 馬勇, 王淑瑩 申請人:彭永臻