專利名稱：Sbr法短程硝化生物脫氮工藝模糊控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種廢水處理裝置，特別是間歇式活性污泥廢水生物脫氮的處理裝置。
背景技術(shù)：
SBR法是間歇式活性污泥水處理法的通用簡稱，它的處理裝置由SBR反應(yīng)池連接進水管、出水管和排泥管，只有一個反應(yīng)池，占地面積小，是一種常規(guī)的活性污泥法廢水處理工藝。短程硝化污水生物脫氮技術(shù)是當(dāng)今水污染控制領(lǐng)域中的一個重要研究方向，已引起世界各國的普遍關(guān)注，它的處理裝置由反應(yīng)池和攪拌機組成。由于現(xiàn)有的污水處理工藝和裝置的運行由手動控制，曝氣時間和攪拌時間不能自動控制常常引起工藝模糊控制器運行不穩(wěn)定，對于城市污水、含氮工業(yè)廢水，總氮的去除率僅在10％～30％之間，出水中還含有大量的氮和磷。隨著地表水體“富營養(yǎng)化”現(xiàn)象的日益突出，污水處理裝置的智能化和自動控制迫在眉睫。
技術(shù)內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種SBR法短程硝化生物脫氮工藝模糊控制器，解決現(xiàn)有污水處理裝置的運行由手動控制、運行不穩(wěn)定和氮、磷的去除率低的問題。
本實用新型的技術(shù)方案這種SBR法短程硝化生物脫氮工藝模糊控制器，由SBR反應(yīng)池連接進水管、出水管和排泥管，其特征在于其出水管與潷水器連接，在SBR反應(yīng)池內(nèi)置有溶解氧濃度DO、氧化還原電位ORP傳感器和pH值傳感器，上述傳感器經(jīng)導(dǎo)線與DO測定儀、ORP測定儀和pH測量計連接后與計算機的數(shù)據(jù)信號輸入接口連接，計算機的數(shù)據(jù)信號輸出接口，經(jīng)導(dǎo)線連接執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)的進水繼電器、出水繼電器、曝氣繼電器、投藥計量泵繼電器、投加碳源計量泵繼電器、攪拌機繼電器經(jīng)接口分別與進水閥門、出水閥門、曝氣器進氣閥門、投藥計量泵、投加碳源計量泵和攪拌機電連接。
有益效果本實用新型結(jié)合了SBR間歇式活性污泥水處理裝置和短程硝化污水生物脫氮裝置的特點，實現(xiàn)了自動控制，并且運行穩(wěn)定、氮、磷的去除率高，可以實時控制生物脫氮工藝的曝氣時間和攪拌時間，實現(xiàn)對硝化和反硝化時間的控制，控制反應(yīng)體系內(nèi)穩(wěn)定的亞硝酸鹽積累，從而使硝化類型持久穩(wěn)定在短程硝化上。本實用新型的工藝方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下列優(yōu)點(1)、可以采用模糊控制系統(tǒng)控制生物脫氮過程中的好氧曝氣和缺氧攪拌時間，從根本上解決了曝氣或攪拌時間不足所引起的硝化或反硝化不完全和曝氣或攪拌時間過長所帶來的運行成本提高和能源浪費的問題。并且能夠根據(jù)原水水質(zhì)水量的變化，實時控制各個生化反應(yīng)所需投加的藥劑量、反應(yīng)時間，實現(xiàn)智能化的控制，保證出水水質(zhì)的前提下優(yōu)化節(jié)能。
(2)、適時控制曝氣和攪拌時間，避免了短程硝化已完成，仍繼續(xù)曝氣的過度曝氣現(xiàn)象的發(fā)生，不為硝酸鹽菌在亞硝酸鹽積累條件下提供充足的溶解氧，使反應(yīng)池內(nèi)硝化產(chǎn)生的亞硝酸鹽氮及時經(jīng)缺氧攪拌還原為氮氣，不為硝酸菌提供生長所需的底物，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(tǒng)全程硝化轉(zhuǎn)化的可能性，使短程硝化類型更穩(wěn)定、持久。
(3)、本實用新型可采用SBR工藝，使有機物和含氮化合物在一個反應(yīng)池內(nèi)得到去除，減少了缺氧池和沉淀池等處理構(gòu)筑物，從而降低了基建投資和整個工藝的占地面積。
(4)、采用短程硝化生物脫氮工藝，因而它節(jié)省了好氧階段供氧量25％左右；節(jié)約反硝化所需碳源40％左右；減少污泥生成量；減少硝化過程的投堿量；縮短反應(yīng)時間，相應(yīng)地減少了反應(yīng)池容積30％～40％左右。
(5)、可以應(yīng)用模糊控制系統(tǒng)使污水處理工藝操作方便，費用低、耐沖擊負(fù)荷強，不易發(fā)生污泥膨脹。
以某食品加工企業(yè)排放的實際豆制品廢水(pH＝4～5，COD＝10000～15000mg/L，TN＝500～600mg/L)的稀釋液為原水。所選擇的SBR反應(yīng)池有效容積38L，反應(yīng)池內(nèi)混合液的COD濃度維持在400～800mg/L，NH4+-N濃度在65～75mg/L，反應(yīng)池內(nèi)初始MLSS在3-5～4-0g-L-1，曝氣量恒定在0-6m3/h，泥齡維持在50d左右，反應(yīng)溫度25℃。經(jīng)實施模糊控制后，在好氧曝氣階段亞硝酸鹽累計率(NO2--N/NOx--N)始終維持在96％以上，為典型的短程硝化類型；反應(yīng)池最終出水中COD、氨氮和總氮的去除率始終保持在90％，99％和92％以上。
本實用新型可廣泛應(yīng)用于中小城鎮(zhèn)城市污水或有機物、氮素含量變化較大的工業(yè)廢水的處理，特別適用于已采用SBR工藝的污水處理廠或準(zhǔn)備采用SBR工藝的污水處理廠。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是SBR法短程硝化生物脫氮工藝的示意圖。
圖中，1-進水管、2-出水管、3-排泥管、4-進水繼電器、5-出水繼電器、6-曝氣繼電器、7-投藥計量泵繼電器、8-投加碳源計量泵繼電器、9-攪拌機繼電器、10-DO傳感器、11-ORP傳感器、12-pH傳感器、13-信號輸出接口、14-曝氣器、15-攪拌機、16-投藥計量泵、17-碳源投加計量泵、18-pH測量計、19-ORP測定儀、20-DO測定儀、21-信號輸入接口、22-信號輸出接口、23-計算機、24-執(zhí)行機構(gòu)、25-SBR反應(yīng)池、26-潷水器。
具體實施方式
這種SBR法短程硝化生物脫氮工藝模糊控制器的實施例參見圖1，它由SBR反應(yīng)池25連接進水管1、出水管2和排泥管3，在SBR反應(yīng)池內(nèi)置有溶解氧濃度DO傳感器10、氧化還原電位ORP傳感器11和pH值傳感器12，上述傳感器經(jīng)導(dǎo)線與DO測定儀20、ORP測定儀19和pH測量計18連接后與計算機23的數(shù)據(jù)信號輸入接口21連接，計算機的數(shù)據(jù)信號輸出接口22，經(jīng)導(dǎo)線連接執(zhí)行機構(gòu)24，執(zhí)行機構(gòu)的進水繼電器4經(jīng)接口與進水管1的閥門電連接，出水繼電器5經(jīng)接口與潷水器的閥門電連接，曝氣繼電器6經(jīng)接口與曝氣器14的進氣閥門電連接，投藥計量泵繼電器7經(jīng)接口與投藥計量泵16電連接，投加碳源計量泵繼電器8經(jīng)接口與投加碳源計量泵17電連接，攪拌機繼電器9經(jīng)接口與攪拌機15電連接。
本實用新型的傳感器、測定儀、計算機、繼電器、計量泵等部件均可采用已有成型產(chǎn)品。潷水器26可以自制，也可以參照已有中國專利ZL02121083.7的結(jié)構(gòu)制作。
本實用新型模糊控制方法如下在污水處理系統(tǒng)中放置三種傳感器，采集氧化還原電位(ORP)，溶解氧濃度(DO)和pH值的信號，作為SBR法脫氮過程的被控制變量；將采集的ORP、DO和pH值信號經(jīng)變送器輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換元件A/D，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；將數(shù)字信號輸入計算機，經(jīng)過控制量偏差的計算、模糊化計算、與事先輸入的模糊控制規(guī)則比較、應(yīng)用zadeh和Mamdani的模糊控制(FuzzyControl)系統(tǒng)、模糊集合理論和模糊推算法進行模糊控制推理、經(jīng)非模糊化計算后，得到模糊控制變量；再將模糊控制變量經(jīng)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換元件D/A轉(zhuǎn)換成控制信號；控制信號控制執(zhí)行機構(gòu)，直接控制污水處理脫氮過程的曝氣量、藥劑投加和反應(yīng)時間。
本實用新型應(yīng)用的運行步驟參見圖2首先待處理廢水在模糊控制調(diào)節(jié)下進入SBR反應(yīng)池，使沉淀在反應(yīng)池底部的活性污泥沸騰起來，與原水充分混合，當(dāng)反應(yīng)池被注滿或到達指定液位后停止注水，進入第II步驟。
在第II步驟，打開鼓風(fēng)機進行曝氣，并且控制曝氣量為0-6m3/h，由鼓風(fēng)機提供的壓縮空氣由進氣管進入曝氣器，以微小氣泡的形式向活性污泥混合液高效供氧，并且使污水和活性污泥充分接觸，目的在于利用活性污泥中的微生物對有機污染物進行降解和完成含氮化合物的短程硝化作用。整個過程由模糊控制系統(tǒng)實施控制，主要根據(jù)反應(yīng)池內(nèi)所安置的DO、ORP和pH傳感器在有機物降解和短程硝化過程中所表現(xiàn)出的特征點來間接獲取反應(yīng)池內(nèi)的有機物降解情況和短程硝化情況，再通過計算機對所獲取的數(shù)據(jù)進行處理，最終達到對曝氣時間的控制，當(dāng)計算機得到表征短程硝化完成的信號后，馬上向鼓風(fēng)機下達停止曝氣的指令，避免因長時間曝氣使短程硝化向傳統(tǒng)全程硝化轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的發(fā)生，然后系統(tǒng)進入第III道步驟。
當(dāng)步驟II結(jié)束時，系統(tǒng)進入缺氧反硝化階段，即第III步驟，首先根據(jù)步驟II獲得的數(shù)據(jù)由計算機預(yù)測反應(yīng)體系內(nèi)的亞硝酸鹽氮濃度，并向碳源投加計量泵發(fā)送指令，使投加的碳源量剛好滿足反硝化所需要的量，避免投加過多碳源所造成的反硝化出水中有機物含量超標(biāo)。碳源投加計量泵投加碳源的同時，開啟攪拌電機，使在曝氣階段生成的亞硝酸鹽氮經(jīng)反硝化菌作用轉(zhuǎn)化為氮氣，實現(xiàn)對總氮的去除，攪拌時間的控制仍采用ORP和pH作為實時控制參數(shù)的模糊控制。
當(dāng)攪拌步驟結(jié)束時，靜止沉淀階段開始，進入第IV步驟，由計算機控制沉淀時間。
沉淀步驟結(jié)束后，排水步驟啟動，進入第V步驟。排水由潷水器根據(jù)計算機中的時間工藝模糊控制器完成。
排水結(jié)束到下一個周期開始定義為閑置期，即第VI步驟。閑置期的時間長短不固定，根據(jù)實際污水水質(zhì)和水量而隨時調(diào)整。
整個系統(tǒng)由計算機控制順次重復(fù)進水、曝氣、攪拌、沉淀、排水和閑置6個步驟，使整個系統(tǒng)始終處于好氧、缺氧、厭氧交替的狀態(tài)，間歇進水和出水，并在每個周期結(jié)束時經(jīng)由排泥管和排泥閥定期排放剩余的活性污泥。
權(quán)利要求1.一種SBR法短程硝化生物脫氮工藝模糊控制器，由SBR反應(yīng)池連接進水管、出水管和排泥管，其特征在于其出水管與潷水器連接，在SBR反應(yīng)池內(nèi)置有溶解氧濃度DO、氧化還原電位ORP傳感器和pH值傳感器，上述傳感器經(jīng)導(dǎo)線與DO測定儀、ORP測定儀和pH測量計連接后與計算機的數(shù)據(jù)信號輸入接口連接，計算機的數(shù)據(jù)信號輸出接口，經(jīng)導(dǎo)線連接執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)的進水繼電器、出水繼電器、曝氣繼電器、投藥計量泵繼電器、投加碳源計量泵繼電器、攪拌機繼電器經(jīng)接口分別與進水閥門、出水閥門、曝氣器進氣閥門、投藥計量泵、投加碳源計量泵和攪拌機電連接。
專利摘要本實用新型涉及的是一種SBR法短程硝化生物脫氮工藝模糊控制器，由SBR反應(yīng)池連接進水管、出水管和排泥管，其出水管與潷水器連接，在SBR反應(yīng)池內(nèi)置有溶解氧濃度DO、氧化還原電位ORP傳感器和pH值傳感器，上述傳感器經(jīng)導(dǎo)線與DO測定儀、ORP測定儀和pH測量計連接后與計算機的數(shù)據(jù)信號輸入接口連接，計算機的數(shù)據(jù)信號輸出接口，經(jīng)導(dǎo)線連接執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)的進水繼電器、出水繼電器、曝氣繼電器、投藥計量泵繼電器、投加碳源計量泵繼電器、攪拌機繼電器經(jīng)接口分別與進水閥門、出水閥門、曝氣器進氣閥門、投藥計量泵、投加碳源計量泵和攪拌機電連接。具有脫氮效率高、自控運行成本低、運行穩(wěn)定和不易發(fā)生污泥膨脹等優(yōu)點。
文檔編號C02F3/12GK2701857SQ20042004780
公開日2005年5月25日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者彭永臻, 高大文, 王淑瑩 申請人:彭永臻