專利名稱：一種強(qiáng)化循環(huán)式活性污泥法脫氮的實(shí)時(shí)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種強(qiáng)化循環(huán)式活性污泥法脫氮性能的實(shí)時(shí)控制方法，屬于SBR法及其變 型工藝污水生物脫氮技術(shù)領(lǐng)域，適用于城市污水深度處理。
背景技術(shù)：
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(gè)重要研究方向，已引起世界各國(guó)的 普遍關(guān)注。由于常規(guī)的活性污泥工藝硝化作用不完全，反硝化作用則幾乎不發(fā)生，總氮的 去除率僅在10% 30%之間。因此，對(duì)于城市污水，若采用常規(guī)的活性污泥法處理，出水中 還含有大量的氮和磷，隨著地表水體"富營(yíng)養(yǎng)化"現(xiàn)象的日益突出，促使人們對(duì)常規(guī)活性污 泥工藝進(jìn)行改造，以提高氮、磷的去除率。最具有代表性的就是A/0法、A2/0法等工藝， 這些工藝在廢水脫氮除磷方面起到了一定作用，但同時(shí)也暴露出一些問(wèn)題。如系統(tǒng)為維持 較高的硝化細(xì)菌的濃度，必須進(jìn)行污泥回流和硝化液回流，增加了運(yùn)行成本和能源消耗， 另一方面，工藝中增加了厭氧和缺氧段的處理構(gòu)筑物，使得整個(gè)工藝的基建投資和占地面 積增加。因此，研究開(kāi)發(fā)高效、低能耗的生物脫氮工藝和裝置已成為當(dāng)前水處理界重要的 研究課題。
生物脫氮過(guò)程主要由兩段工藝共同完成，即通過(guò)硝化作用將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，再 通過(guò)反硝化作用將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈴乃幸莩?。在硝化階段，氨氮被轉(zhuǎn)化成硝酸鹽是 由兩類獨(dú)立的細(xì)菌催化完成的兩個(gè)不同反應(yīng)，首先由亞硝化菌(Nitrosomonas)將氨氮轉(zhuǎn) 化為亞硝酸鹽(N02-)，然后由硝化菌(Nitrobacter)將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽(N03-)。 傳統(tǒng)生物脫氮過(guò)程中硝化作用的最終產(chǎn)物是硝酸鹽，反硝化作用以N03-為電子受體。實(shí) 際上，從氮的微生物轉(zhuǎn)化過(guò)程來(lái)看，氨被氧化為硝酸鹽是由兩類獨(dú)立的細(xì)菌催化完成的兩 個(gè)不同反應(yīng)，應(yīng)該可以分開(kāi)。對(duì)于反硝化菌，無(wú)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(gè)生物脫氮過(guò)程也可以經(jīng)NH4+4N02-—N2這樣的途徑完成，人們把經(jīng) 此途徑進(jìn)行脫氮的技術(shù)定義為短程硝化反硝化生物脫氮工藝。從反應(yīng)歷程來(lái)看，短程硝化 -反硝化比全程硝化-反硝化減少兩步，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(guò)程的投堿量；縮短反應(yīng)時(shí)間，相應(yīng)地 減少了反應(yīng)器容積30% 40%左右。因此，該工藝對(duì)于實(shí)際工程應(yīng)用具有重要意義。 但是，到目前為止，經(jīng)N02-途徑在實(shí)際工程中實(shí)現(xiàn)生物脫氮的成功應(yīng)用并不多見(jiàn)。 其主要原因是影響N02-積累的控制因素比較復(fù)雜，并且硝酸菌能夠迅速地將N02-轉(zhuǎn)化為 N03-,因此，造成已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的短程硝化脫氮工藝又恢復(fù)為全程硝化過(guò)程。
循環(huán)式活性污泥法(CAST)是SBR法的一種變形工藝，在SBR的基礎(chǔ)上增設(shè)一個(gè)生 物選擇器，以期取得抑制絲狀菌污泥膨脹發(fā)生和良好脫氮除磷效果，然而在實(shí)踐中該工藝 的脫氮除磷效果多不理想。
所要解決的技術(shù)問(wèn)題
在現(xiàn)有的CAST工藝中，進(jìn)水-反應(yīng)、沉淀、排水各階段的時(shí)間是固定不變的，例如一 個(gè)典型的運(yùn)行周期包括4個(gè)小時(shí)，其中2小時(shí)為進(jìn)水-曝氣階段，l小時(shí)為沉淀階段，另外 l小時(shí)為排水階段，這樣的運(yùn)行方式是針對(duì)原水的平均水質(zhì)而確定的。而原水水質(zhì)是波動(dòng) 變化并不是固定不變的，顯然這種固定的運(yùn)行方式不是一種優(yōu)化的方式。例如，當(dāng)進(jìn)水中 污染物濃度比平均濃度增高時(shí)，如果2個(gè)小時(shí)的進(jìn)水時(shí)間不變，同時(shí)曝氣量也不變，那么 2個(gè)小時(shí)的曝氣反應(yīng)時(shí)間就不足；同樣，當(dāng)進(jìn)水中污染物濃度降低時(shí)，那么2個(gè)小時(shí)的曝 氣反應(yīng)時(shí)間就過(guò)多而浪費(fèi)。而且，2個(gè)小時(shí)的曝氣反應(yīng)時(shí)間盡管可能滿足硝化反應(yīng)的需要， 但由于沒(méi)有足夠的缺氧反硝化時(shí)間，總氮的去除效率會(huì)受到影響。此外，恒定的好氧曝氣 時(shí)間也不利于實(shí)現(xiàn)短程硝化。因此，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，并保證工藝出水水質(zhì)，需要一種 可根據(jù)原水水質(zhì)調(diào)節(jié)各階段時(shí)間的優(yōu)化運(yùn)行方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明中所述的循環(huán)式活性污泥法脫氮實(shí)時(shí)控制方法，其特征在于 增加缺氧攪拌階段，并采用變時(shí)長(zhǎng)好氧/缺氧的方式運(yùn)行，而控制好氧曝氣和缺氧攪拌 的時(shí)間由實(shí)時(shí)過(guò)程控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，由于短程硝化反硝化具有節(jié)省反應(yīng)時(shí)間、節(jié)省 能源消耗等優(yōu)點(diǎn)，所以該方法不僅提高了處理效率、降低了運(yùn)行成本，而且在進(jìn)水污染物 濃度發(fā)生較大變化時(shí)，由于采用了在線實(shí)時(shí)過(guò)程控制仍能準(zhǔn)確地控制交替好氧/缺氧時(shí)間， 使整個(gè)系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力大大提高。
本發(fā)明提供的裝置包括選擇器2、主反應(yīng)區(qū)4、接入選擇器2的進(jìn)水管1、選擇器內(nèi) 攪拌器3、主反應(yīng)區(qū)4內(nèi)的潷水器8和底部所設(shè)曝氣器7、連接在曝氣器7上的鼓風(fēng)機(jī)6、 連接在潷水器8上的出水管9、將污泥由主反應(yīng)區(qū)4回流至選擇器2的回流污泥泵10以及 排放剩余污泥的排泥管11，其特征在于，還在主反應(yīng)區(qū)4設(shè)有主反應(yīng)區(qū)內(nèi)攪拌器5、實(shí)時(shí) 控制器12，連接實(shí)時(shí)控制器12的pH、 ORP傳感器13;所述的實(shí)時(shí)控制器12包括時(shí)間繼 電器、數(shù)據(jù)采集卡以及計(jì)算機(jī)
本發(fā)明提供的一種強(qiáng)化循環(huán)式活性污泥法脫氮的實(shí)時(shí)控制方法，其特征在于，包括以 下歩驟
1) 進(jìn)水打丌進(jìn)水管1并開(kāi)啟選擇器2內(nèi)攪拌器3，由預(yù)先設(shè)定的時(shí)間控制廢水處理 量，當(dāng)達(dá)到預(yù)定時(shí)間后停止進(jìn)水并停止攪拌器3;進(jìn)水同時(shí)開(kāi)啟污泥回流泵IO，在預(yù)先設(shè) 定的回流量下，污泥由主反應(yīng)區(qū)4末端回流至選擇器2;
2) 進(jìn)水/攪拌實(shí)時(shí)控制器12包括時(shí)間繼電器、數(shù)據(jù)采集卡以及計(jì)算機(jī)；開(kāi)始進(jìn)水的
同時(shí)，實(shí)時(shí)控制器12丌啟攪拌器5的時(shí)間繼電器，進(jìn)行缺氧條件下的反硝化過(guò)程，反硝 化進(jìn)程由pH、 ORP傳感器n監(jiān)控，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡實(shí)時(shí)將所獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī) 實(shí)施攪拌時(shí)間的實(shí)時(shí)控制，當(dāng)pH值曲線上出現(xiàn)極大值，同時(shí)ORP曲線上出現(xiàn)拐點(diǎn)，表明 短程反硝化過(guò)程結(jié)束，此時(shí)斷開(kāi)攪拌器5的時(shí)間繼電器，停止攪拌；
3) 曝氣在實(shí)時(shí)控制器12調(diào)節(jié)下，上一攪拌階段停止后，開(kāi)啟鼓風(fēng)機(jī)6提供的壓縮 空氣進(jìn)入曝氣器7，向主反應(yīng)區(qū)4混合液中供氧，進(jìn)行有機(jī)物的降解和含氮化合物的硝化 作用，整個(gè)過(guò)程由pH、 ORP傳感器13監(jiān)控，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡實(shí)時(shí)將所獲得的數(shù)據(jù)傳輸 到計(jì)算機(jī)實(shí)施曝氣時(shí)間的實(shí)時(shí)控制，通過(guò)監(jiān)測(cè)pH值變化曲線上的極值點(diǎn)來(lái)判斷硝化過(guò)程 是否結(jié)束，當(dāng)pH值曲線上出現(xiàn)極小值時(shí)，表明短程硝化過(guò)程結(jié)束，此時(shí)停止曝氣；
4) 重復(fù)2、 3兩步，直到進(jìn)水階段結(jié)束，并以好氧曝氣階段為反應(yīng)期的結(jié)尾階段；
5) 沉淀最后一個(gè)好氧階段結(jié)束后，由實(shí)時(shí)控制器12中的時(shí)間繼電器根據(jù)預(yù)先設(shè)定 的時(shí)間控制沉淀時(shí)間，此時(shí)進(jìn)水閥門(mén)、進(jìn)氣閥門(mén)、排水閥門(mén)和排泥閥門(mén)均關(guān)閉；此階段污 泥回流仍在進(jìn)行；
6) 排水沉淀階段結(jié)束后，停止污泥回流，在實(shí)時(shí)控制器12調(diào)節(jié)下，無(wú)動(dòng)力式潷水 器8開(kāi)始工作，將處理后水經(jīng)出水管9排出，排水時(shí)間由無(wú)動(dòng)力式潷水器8控制；
7) 閑置在實(shí)時(shí)控制器12調(diào)節(jié)下，整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的所有閥門(mén)、繼電器和計(jì)量泵均 關(guān)閉，反應(yīng)池既不進(jìn)水也不排水，處于待機(jī)狀態(tài)；
8) 系統(tǒng)依次重復(fù)l) 、 2) 、 3) 、 4) 、 5) 、 6) 、 7)各步驟，根據(jù)原水水質(zhì)或水量 變化自動(dòng)調(diào)節(jié)各步驟時(shí)長(zhǎng)，整個(gè)系統(tǒng)交替經(jīng)歷好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)，間歇進(jìn)水和出水， 并排泥管11定期排放剩余污泥.
本發(fā)明設(shè)計(jì)的強(qiáng)化循環(huán)式活性污泥法脫氮性能的實(shí)時(shí)控制方法，包括CAST反應(yīng)器和 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。該裝置主要包括長(zhǎng)方體反應(yīng)池(池體分為兩部分，前端為選擇器，后端為 主反應(yīng)區(qū))，放置在反應(yīng)池主反應(yīng)區(qū)內(nèi)的曝氣器、選擇器及主反應(yīng)區(qū)的攪拌器和DO、 ORP、
pH傳感器，進(jìn)水管，出水管，回流污泥系統(tǒng)，鼓風(fēng)機(jī)，曝氣器，潷水器，實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。 本發(fā)明中所用潷水器為無(wú)動(dòng)力式潷水器，由液面的收水裝置和與之相連的排水裝置及傳動(dòng) 裝置組成。
本發(fā)明的工作原理及過(guò)程
利用微生物對(duì)污水進(jìn)行脫氮處理時(shí)，在硝化過(guò)程中，由于硝化反應(yīng)消耗堿度，因此伴 隨著氨氮的氧化，混合液的pH值逐漸降低，當(dāng)氨氮氧化完畢時(shí)，如果繼續(xù)進(jìn)行曝氣，則 pH值會(huì)轉(zhuǎn)而呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)，表現(xiàn)在pH曲線上就是一個(gè)極小值點(diǎn)("谷點(diǎn)")；在 反硝化過(guò)程中，由于該過(guò)程不斷產(chǎn)生堿度，pH值呈逐漸升高的趨勢(shì)，伴隨著硝態(tài)氮的還原， 使得反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)氧化態(tài)物質(zhì)不斷減少，因此氧化還原電位(ORP)值不斷下降，當(dāng)混合液 內(nèi)礎(chǔ)態(tài)氮還原完畢，也即反硝化過(guò)程結(jié)束時(shí)，pH值升至最高點(diǎn)，如果繼續(xù)缺氧攪拌的環(huán)境， pH值就會(huì)轉(zhuǎn)而下降，ORP值則會(huì)急劇下降，表現(xiàn)在pH值曲線上是一個(gè)極大值("峰點(diǎn)")， 表現(xiàn)在ORP曲線上是一個(gè)("拐點(diǎn)")。那么可以通過(guò)監(jiān)測(cè)污水生物處理過(guò)程中的pH、 ORP變化曲線來(lái)控制不同反應(yīng)條件的時(shí)間長(zhǎng)度，這可以通過(guò)數(shù)學(xué)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)pH值 變化曲線出現(xiàn)極小值點(diǎn)時(shí)，pH值變化曲線的一階導(dǎo)數(shù)為零，并且是由負(fù)值變?yōu)檎?；?dāng) pH值變化曲線出現(xiàn)極大值點(diǎn)時(shí)，pH值變化曲線的一階導(dǎo)數(shù)同樣為零，與前者不同的是此 時(shí)pH值由正值變?yōu)樨?fù)值；而對(duì)于ORP變化曲線來(lái)說(shuō)，當(dāng)反硝化結(jié)束時(shí)，ORP曲線的二階 導(dǎo)數(shù)為零，由正值變?yōu)樨?fù)值。據(jù)此原理，在好氧硝化結(jié)束和缺氧反硝化結(jié)束時(shí)及時(shí)停止曝 氣和攪拌以方便地實(shí)現(xiàn)污水生物脫氮過(guò)程的實(shí)時(shí)控制。
(1) 進(jìn)水同時(shí)開(kāi)啟主反應(yīng)區(qū)攪拌器，進(jìn)行缺氧條件下的反硝化過(guò)程，當(dāng)pH值曲線上 出現(xiàn)極大值且ORP曲線上出現(xiàn)拐點(diǎn)，表明短程反硝化過(guò)程結(jié)束，此時(shí)停止攪拌；
(2) 上一攪拌階段停止后，向混合液中供氧，進(jìn)行有機(jī)物的降解和含氮化合物的硝 化作用，當(dāng)pH值曲線上出現(xiàn)極小值，表明短程硝化過(guò)程結(jié)束，此時(shí)停止曝氣；
(3) 重復(fù)(1) 、 (2)兩步，直到進(jìn)水階段結(jié)束，并以好氧曝氣階段為反應(yīng)期的結(jié) 尾階段。
(4) 反應(yīng)過(guò)程結(jié)束后，下面的過(guò)程與傳統(tǒng)CAST法類似，依次進(jìn)入沉淀、排水、閑 置階段，并以一定的周期依次重復(fù)以上步驟，并定期排放剩余的活性污泥。
發(fā)明的有益效果
本發(fā)明設(shè)計(jì)的強(qiáng)化循環(huán)式活性污泥法脫氮性能的實(shí)時(shí)控制方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有
下列優(yōu)點(diǎn)(1) 采用實(shí)時(shí)控制策略控制生物脫氮過(guò)程中的好氧曝氣和缺氧攪拌時(shí)間，從根本上 解決了曝氣或攪拌時(shí)間不足所引起的硝化或反硝化不完全和曝氣或攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)所帶來(lái) 的運(yùn)行成本的提高和能源的浪費(fèi)。并且能夠根據(jù)原水水質(zhì)水量的變化實(shí)時(shí)控制各個(gè)生化反 應(yīng)所需的好氧曝氣時(shí)間、缺氧攪拌時(shí)間，實(shí)現(xiàn)具有智能化的控制，保證出水水質(zhì)的前提下
優(yōu)化節(jié)能。
(2) 實(shí)時(shí)控制曝氣和攪拌時(shí)間，避免了過(guò)度曝氣(短程硝化已完成，仍繼續(xù)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)器內(nèi)硝化產(chǎn) 生的亞硝酸鹽氮及時(shí)經(jīng)缺氧攪拌還原為氮?dú)?，不為硝酸菌提供生長(zhǎng)所需的底物，從根本上 抑制硝酸菌的生長(zhǎng)。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) 主體裝置采用CAST工藝，使有機(jī)物和含氮化合物在一個(gè)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(gè)工藝的占地面積。
(4) 脫氮方法采用的是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；縮短反應(yīng)時(shí)間，相應(yīng)地減少了反 應(yīng)器容積30% 40%左右。
(5) 整個(gè)工藝由實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)完成，具有管理操作方便，費(fèi)用低、耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)和 不易發(fā)生污泥膨脹的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是強(qiáng)化CAST工藝脫氮的實(shí)時(shí)控制裝置示意1.進(jìn)水管；2.選擇器；3.選擇器內(nèi)攪拌器；4.主反應(yīng)區(qū)；5.主反應(yīng)區(qū)內(nèi)攪拌器；6.鼓 風(fēng)機(jī)；7.曝氣器；8.潷水器；9.出水管；10.回流污泥泵；11.排泥管；12.實(shí)時(shí)控制器；
13.pH、 ORP傳感器
圖2是強(qiáng)化工藝脫氮性能實(shí)時(shí)控制策略示意圖 具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明專利
(1) 進(jìn)水打開(kāi)進(jìn)水管和進(jìn)水泵相連的閥門(mén)并開(kāi)啟選擇器內(nèi)的攪拌器，由預(yù)先設(shè)定 的時(shí)間控制廢水處理量，當(dāng)達(dá)到預(yù)定時(shí)間后關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)并停止選擇器內(nèi)攪拌；進(jìn)水同時(shí) 開(kāi)啟污泥回流泵，在預(yù)先設(shè)定的回流量下，污泥由主反應(yīng)區(qū)末端回流至選擇器；
(2) 進(jìn)水/攪拌(反硝化階段)開(kāi)始進(jìn)水的同時(shí)，實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)開(kāi)啟主反應(yīng)區(qū)攪拌 電機(jī)繼電器，進(jìn)行缺氧條件下的反硝化過(guò)程，此階段主要是為了還原上一周期系統(tǒng)內(nèi)殘留
的硝態(tài)氮，反硝化進(jìn)程由ORP和pH在線傳感器監(jiān)控，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡實(shí)時(shí)將所獲得的 數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)實(shí)施攪拌時(shí)間的實(shí)時(shí)控制，當(dāng)pH值曲線上出現(xiàn)極大值(pH值曲線的一 階導(dǎo)數(shù)由正值變?yōu)樨?fù)值)，同時(shí)ORP曲線上出現(xiàn)拐點(diǎn)(ORP值曲線的二階導(dǎo)數(shù)由正值變 為負(fù)值)，表明短程反硝化過(guò)程結(jié)束，此時(shí)斷開(kāi)攪拌電機(jī)繼電器，停止攪拌；
(3) 曝氣(硝化階段)在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，上一攪拌階段停止后，開(kāi)啟進(jìn)氣 管與曝氣器之間的控制閥門(mén)，由鼓風(fēng)機(jī)提供的壓縮空氣進(jìn)入曝氣器，向混合液中供氧，進(jìn) 行有機(jī)物的降解和含氮化合物的硝化作用，整個(gè)過(guò)程由DO和pH在線傳感器監(jiān)控，并通 過(guò)數(shù)據(jù)采集卡實(shí)時(shí)將所獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)實(shí)施曝氣時(shí)間的實(shí)時(shí)控制，通過(guò)監(jiān)測(cè)pH 值變化曲線上的極值點(diǎn)來(lái)判斷硝化過(guò)程是否結(jié)束，當(dāng)pH值曲線上出現(xiàn)極小值時(shí)，pH值曲 線的一階導(dǎo)數(shù)由負(fù)值變?yōu)檎?，表明短程硝化過(guò)程結(jié)束，此時(shí)關(guān)閉進(jìn)氣管與曝氣器相連的 閥門(mén)，停止曝氣；
(4) 重復(fù)(2) 、 (3)兩步，直到進(jìn)水階段結(jié)束，并以好氧曝氣階段為反應(yīng)期的結(jié)
尾階段。
(5) 沉淀最后一個(gè)好氧階段結(jié)束后，由實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中的時(shí)間控制器根據(jù)預(yù)先設(shè) 定的時(shí)間控制沉淀時(shí)間，此時(shí)進(jìn)水閥門(mén)、進(jìn)氣閥門(mén)、排水閥門(mén)和排泥閥門(mén)均關(guān)閉；此階段
污泥回流仍在進(jìn)行；
(6) 排水沉淀階段結(jié)束后，關(guān)閉污泥回流泵，在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，無(wú)動(dòng)力式 潷水器開(kāi)始工作，將處理后水經(jīng)出水管排到反應(yīng)器外，排水時(shí)間由無(wú)動(dòng)力式漥水器控制；
(7) 閑置在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的所有閥門(mén)、繼電器和計(jì)量泵 均關(guān)閉，反應(yīng)池既不進(jìn)水也不排水，處于待機(jī)狀態(tài)。
(8) 系統(tǒng)依次重復(fù)(1) 、 (2) 、 (3) 、 (4) 、 (5) 、 (6) 、 (7)各歩驟，根 據(jù)原水水質(zhì)或水量變化自動(dòng)調(diào)節(jié)各步驟時(shí)長(zhǎng)，整個(gè)系統(tǒng)交替經(jīng)歷好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)， 間歇進(jìn)水和出水，并定期排放剩余的活性污泥。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于中小城鎮(zhèn)城市污水的處理，特別適用于已采用CAST工藝的污水 處理廠或準(zhǔn)備采用CAST工藝的污水處理廠。首先應(yīng)具備DO、 ORP和pH值在線檢測(cè)設(shè) 備，待系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行之后，觀測(cè)DO、 ORP和pH值在去除有機(jī)物、硝化與反硝化生化反 應(yīng)過(guò)程中的變化規(guī)律，根據(jù)參數(shù)變化的特征規(guī)律，將實(shí)時(shí)控制的軟件、硬件系統(tǒng)與DO、 ORP、 pH值在線檢測(cè)相結(jié)合，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)整某些參數(shù)和控制規(guī)則，例如污泥回 流比可以由20%調(diào)節(jié)至30%、沉淀時(shí)間可由2小時(shí)調(diào)節(jié)至1.5小時(shí)等，以取得理想的出水 水質(zhì)。實(shí)施例
以某大學(xué)家屬區(qū)排放的實(shí)際生活污水作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象(pI^6.5 7.8，COD:260 500mg/L， TN二30 65mg/L)。所選擇的CAST反應(yīng)器有效容積72L，反應(yīng)器內(nèi)混合液的MLSS在3.5 4.0 g丄-l，反應(yīng)溫度25'C。利用強(qiáng)化循環(huán)式法脫氮的實(shí)時(shí)控制裝置，步驟(1)中預(yù)定進(jìn)水時(shí) 間和回流比分別為4小時(shí)和20%，步驟(5)中沉淀時(shí)間為1小時(shí)，最終出水中COD小于 50mg/L、總氮小于5mg/L，遠(yuǎn)低于國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)所要求的總氮濃度。
權(quán)利要求
1、一種強(qiáng)化循環(huán)式活性污泥法脫氮的實(shí)時(shí)控制方法，其特征在于，包括以下步驟1)進(jìn)水打開(kāi)進(jìn)水管(1)并開(kāi)啟選擇器(2)內(nèi)攪拌器(3)，由預(yù)先設(shè)定的時(shí)間控制廢水處理量，當(dāng)達(dá)到預(yù)定時(shí)間后停止進(jìn)水并停止攪拌器(3)；進(jìn)水同時(shí)開(kāi)啟污泥回流泵(10)，在預(yù)先設(shè)定的回流量下，污泥由主反應(yīng)區(qū)(4)末端回流至選擇器(2)；2)進(jìn)水/攪拌實(shí)時(shí)控制器(12)包括時(shí)間繼電器、數(shù)據(jù)采集卡以及計(jì)算機(jī)；開(kāi)始進(jìn)水的同時(shí)，實(shí)時(shí)控制器(12)開(kāi)啟攪拌器(5)的時(shí)間繼電器，進(jìn)行缺氧條件下的反硝化過(guò)程，反硝化進(jìn)程由pH、ORP傳感器(13)監(jiān)控，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡實(shí)時(shí)將所獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)實(shí)施攪拌時(shí)間的實(shí)時(shí)控制，當(dāng)pH值曲線上出現(xiàn)極大值，同時(shí)ORP曲線上出現(xiàn)拐點(diǎn)，表明短程反硝化過(guò)程結(jié)束，此時(shí)斷開(kāi)攪拌器(5)的時(shí)間繼電器，停止攪拌；3)曝氣在實(shí)時(shí)控制器(12)調(diào)節(jié)下，上一攪拌階段停止后，開(kāi)啟鼓風(fēng)機(jī)(6)提供的壓縮空氣進(jìn)入曝氣器(7)，向主反應(yīng)區(qū)(4)混合液中供氧，進(jìn)行有機(jī)物的降解和含氮化合物的硝化作用，整個(gè)過(guò)程由pH、ORP傳感器(13)監(jiān)控，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡實(shí)時(shí)將所獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)實(shí)施曝氣時(shí)間的實(shí)時(shí)控制，通過(guò)監(jiān)測(cè)pH值變化曲線上的極值點(diǎn)來(lái)判斷硝化過(guò)程是否結(jié)束，當(dāng)pH值曲線上出現(xiàn)極小值時(shí)，表明短程硝化過(guò)程結(jié)束，此時(shí)停止曝氣；4)重復(fù)2)、3)兩步，直到進(jìn)水階段結(jié)束，并以好氧曝氣階段為反應(yīng)期的結(jié)尾階段；5)沉淀最后一個(gè)好氧階段結(jié)束后，由實(shí)時(shí)控制器(12)中的時(shí)間繼電器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間控制沉淀時(shí)間，此時(shí)進(jìn)水閥門(mén)、進(jìn)氣閥門(mén)、排水閥門(mén)和排泥閥門(mén)均關(guān)閉；此階段污泥回流仍在進(jìn)行；6)排水沉淀階段結(jié)束后，停止污泥回流，在實(shí)時(shí)控制器(12)調(diào)節(jié)下，無(wú)動(dòng)力式潷水器(8)開(kāi)始工作，將處理后水經(jīng)出水管(9)排出，排水時(shí)間由無(wú)動(dòng)力式潷水器(8)控制；7)閑置在實(shí)時(shí)控制器(12)調(diào)節(jié)下，整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的所有閥門(mén)、繼電器和計(jì)量泵均關(guān)閉，反應(yīng)池既不進(jìn)水也不排水，處于待機(jī)狀態(tài)；8)系統(tǒng)依次重復(fù)1)、2)、3)、4)、5)、6)、7)各步驟，根據(jù)原水水質(zhì)或水量變化自動(dòng)調(diào)節(jié)各步驟時(shí)長(zhǎng)，整個(gè)系統(tǒng)交替經(jīng)歷好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)，間歇進(jìn)水和出水，并排泥管(11)定期排放剩余污泥.
全文摘要
一種強(qiáng)化循環(huán)式活性污泥法脫氮的實(shí)時(shí)控制方法屬于污水生物脫氮領(lǐng)域，適用于城市污水深度處理。循環(huán)式活性污泥法脫氮除磷效果多不理想。本發(fā)明步驟進(jìn)水同時(shí)開(kāi)啟主反應(yīng)區(qū)攪拌器，進(jìn)行缺氧條件下的反硝化過(guò)程，當(dāng)pH值曲線上出現(xiàn)極大值且ORP曲線上出現(xiàn)拐點(diǎn)停止攪拌；上一攪拌階段停止后，向混合液中供氧，進(jìn)行有機(jī)物的降解和含氮化合物的硝化作用，當(dāng)pH值曲線上出現(xiàn)極小值停止曝氣；重復(fù)以上步驟，直到進(jìn)水階段結(jié)束，并以好氧曝氣階段為反應(yīng)期的結(jié)尾階段。下面的過(guò)程與傳統(tǒng)CAST法類似，依次進(jìn)入沉淀、排水、閑置階段，依次重復(fù)所有步驟并定期排放污泥。整個(gè)工藝由實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)完成，操作方便，費(fèi)用低、耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)、不易發(fā)生污泥膨脹。
文檔編號(hào)C02F3/30GK101182074SQ200710177458
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者江 常, 彭永臻, 王少坡, 甘一萍, 娟 馬 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)