專利名稱：一種低溫條件下實現(xiàn)短程深度脫氮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含氮廢水生物處理工藝的實現(xiàn)方法，尤其是能夠 在低溫條件下實現(xiàn)短程深度脫氮工藝的方法，適用于寒冷地區(qū)的含氮 工業(yè)廢水處理和i成鎮(zhèn)污水深度處理。
技術(shù)背景隨著工農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展，我國加快了對水環(huán)境治理的步伐，污水 處理率有了較大提高，然而緩流水體富營養(yǎng)問題不僅沒有解決，而且 有曰益嚴(yán)重的趨勢。水體中的限制性營養(yǎng)物質(zhì)一一氮、磷，是造成水 體富營養(yǎng)化的主要原因。生物硝化反硝化是目前普遍采用的污水脫氮 方法。傳統(tǒng)硝化作用分兩步進(jìn)行。首先，氨氧化菌(A0B)將氨氮轉(zhuǎn) 化為亞硝酸鹽；而后，由亞硝酸氧化菌(N0B)將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝 酸鹽。反硝化作用是在缺氧及存在有機碳源的條件下，由反硝化菌將 亞硝酸鹽及硝酸鹽還原為氮氣。但當(dāng)處理低C/N比廢水(如某些以居 民生活污水為主的城市污水)時，由于碳源不足或水溫波動等原因， 脫氮效率較低。溫度是活性污泥生長的重要生態(tài)因子，在一定溫度范圍內(nèi)，活性 污泥微生物的活性與溫度成正比關(guān)系。大部分微生物隨著溫度的降低 活性減弱，對于污水生物脫氮系統(tǒng)，最佳溫度在25-35。C范圍內(nèi)，在 10-25。C范圍內(nèi)可以進(jìn)行反應(yīng)，但速率較慢，低于5t:脫氮反應(yīng)難于 進(jìn)行。城市污水處理系統(tǒng)的溫度一般在15-26。C左右，即使在寒冷的 北方地區(qū)一般也不會低于8°C。但是較低的溫度卻對實現(xiàn)短程生物脫 氮極為不利。短程生物脫氮技術(shù)是將生物硝化過程控制在氨氧化階 段，而后直接進(jìn)行反硝化，不但節(jié)省了 N(V-N進(jìn)一步曝氣氧化所需的能源，而且也節(jié)省了反硝化N0,-N過程所需的碳源。實現(xiàn)短程硝化反 硝化對于提高脫氮效率、節(jié)省能源和碳源具有重要的意義。目前國際 上普遍認(rèn)為實現(xiàn)短程生物脫氮的最佳溫度在30-33°C，最低的實現(xiàn)溫 度也不應(yīng)低于18°C。對于城市污水處理系統(tǒng)，尤其是北方地區(qū)的城 市污水廠如何實現(xiàn)中低溫(11-25°C )短程深度脫氮具有重要的意義。SBR工藝是間歇式活性污泥法污水處理工藝的簡稱，它的處理裝 置只有一個SBR反應(yīng)池，進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水等步驟均在此反應(yīng) 池中進(jìn)行，是一種常規(guī)的活性污泥法污水處理工藝。SBR工藝具有運 行方式靈活、可控性好等優(yōu)點，因此是研究短程深度脫氮實現(xiàn)方法及 穩(wěn)定性問題的最佳工藝。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，而提供一種低溫條件 下實現(xiàn)短程深度脫氮的方法。本發(fā)明所提供的方法分為三個階段，在溫度為25。C的條件下， 通過采用實時控制的方法實現(xiàn)短程深度脫氮，同時通過排泥逐步淘汰 亞硝酸氧化細(xì)菌，優(yōu)化反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的微生物種群結(jié)構(gòu)，然后緩慢降溫， 最終實現(xiàn)低溫條件下的短程深度脫氮，具體步驟如下(如圖1所示)1)短程深度脫氮啟動階段I進(jìn)水根據(jù)進(jìn)水量確定進(jìn)水時間，并通過控制器對計時器進(jìn) 行設(shè)定，啟動進(jìn)水泵將待處理的廢水注入SBR反應(yīng)器，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè) 定的時間后，關(guān)閉進(jìn)水泵和進(jìn)水閥門，進(jìn)入第II道工序；II曝氣打開進(jìn)氣閥門，啟動鼓風(fēng)機，對反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行曝氣， 系統(tǒng)同時開始計時，當(dāng)曝氣時間大于30min后，開始通過pH傳感器 采集pH值信號，采集的pH值電流信號經(jīng)變送器輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 A/D,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，將數(shù)字信號輸入過程實時控制器，經(jīng)過濾波和求導(dǎo)計算，當(dāng)滿足pH值一階導(dǎo)數(shù)由負(fù)變正并保持10min時，或當(dāng) 曝氣時間超過480min,仍沒有出現(xiàn)變化點時表征硝化過程結(jié)束，將 輸出信號經(jīng)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換成電流信號，傳達(dá)至控制執(zhí)行機 構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)關(guān)閉鼓風(fēng)機及進(jìn)氣閥，停止曝氣；氨氧化反應(yīng)是一個產(chǎn)酸的反應(yīng)，在反應(yīng)過程中pH值會一直下降， 當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時產(chǎn)酸停止，由于C02被大量吹脫，pH值會由下降變?yōu)樯?升，根據(jù)以上特征點，停止曝氣，由于亞硝酸氧化菌必須在氨氧化細(xì) 菌產(chǎn)生亞硝酸鹽后方可生長，因此，如果在氨氮剛好氧化完成時或之 前停止曝氣，亞硝酸鹽將有所累積，應(yīng)用實時控制策略，既可以保證 氨氮被完全氧化，又防止了亞硝酸鹽的進(jìn)一步氧化。III投加外加碳源反硝化根據(jù)經(jīng)驗確定需要投加碳源的量，設(shè) 定碳源投加泵的開啟時間，開啟碳源投加管上的閥門和碳源投加泵， 達(dá)到設(shè)定的時間后關(guān)閉碳源投加泵和碳源投加管上的閥門，投加碳源 的同時開啟攪拌器，當(dāng)攪拌時間大于10min后，開始通過pH傳感器 采集pH值信號，并作為反硝化反應(yīng)過程的實時控制參數(shù)輸入控制器， 并通過數(shù)據(jù)采集卡實時將所獲得的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)接嬎銠C進(jìn)行處理， 最終達(dá)到對攪拌時間的控制，當(dāng)pH —階導(dǎo)數(shù)由正變負(fù)，且保持10min 時，或當(dāng)攪拌時間超過24(kin,仍沒有出現(xiàn)變化點時，控制器得到 表征反硝化完成的信號，關(guān)閉攪拌器；反硝化過程由于不斷產(chǎn)生堿度，所以pH值會持續(xù)上升，當(dāng)反硝 化結(jié)束時，由于進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵產(chǎn)酸階段，所以pH值出現(xiàn)由上升變?yōu)?下降的特征點，根據(jù)以上特征點判斷反硝化反應(yīng)結(jié)束，停止攪拌。IV沉淀根據(jù)經(jīng)^r確定沉淀的時間，并由過程實時控制系統(tǒng)中 的時間控制器進(jìn)行計時，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的沉淀時間后，進(jìn)入第V道 排水工序；V排水設(shè)定排水時間為10min，出水閥門打開，將處理后的 水經(jīng)出水管排到反應(yīng)器外，排水結(jié)束后，關(guān)閉出水管上的閥門；VI排泥根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定排泥泵的運行時間，在過程實時控制系 統(tǒng)調(diào)節(jié)下，開啟排泥泵，排泥量為系統(tǒng)總污泥量的1/15，保證系統(tǒng) 的污泥平均停留時間是15天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉 排泥泵；VII閑置排泥結(jié)束到下一個周期開始定義為閑置期，當(dāng)達(dá)到預(yù) 先設(shè)定的閑置時間后，系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)設(shè)定 值，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，則系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng)自動 循環(huán)從工序I開始；當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)后，系統(tǒng) 停止運行，預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)為90-95個周期，系統(tǒng)的亞硝化率(亞 硝化率=_搬2--w_xH)()% )達(dá)到95%-98%時，短程深度脫氮啟動階段結(jié)束；在此階段，步驟I至VII的反應(yīng)溫度控制在25°C; 2 )穩(wěn)定階段I進(jìn)水同短程深度脫氮啟動階段中的工序I ; II曝氣同短程深度脫氮啟動階段中的工序II; III投加外加碳源反硝化同短程深度脫氮啟動階段中的工序m; IV沉淀同短程深度脫氮啟動階段中的工序IV;V排水同短程深度脫氮啟動階段中的工序V;VI排泥根據(jù)經(jīng)驗排泥泵的運行時間，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié) 下，開啟排泥泵，排泥量為系統(tǒng)總污泥量的1/12，保證系統(tǒng)的污泥 平均停留時間是12天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵；VII閑置當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閑置時間后，系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，則系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng)自動循環(huán)從工序I開始；當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的整個反 應(yīng)的循環(huán)次數(shù)后，系統(tǒng)停止運行，預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)為60-65個周期；在此階段，步驟I至VII的反應(yīng)溫度控制在25。C; 3)降溫階段I進(jìn)水將系統(tǒng)的運行溫度降低至22°C，啟動進(jìn)水泵將待處理 的廢水注入SBR反應(yīng)器，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的時間后，關(guān)閉進(jìn)水泵和進(jìn) 水閥門，進(jìn)入第II道工序；II曝氣同穩(wěn)定階段中的工序II;III投加外加碳源反灘化同穩(wěn)定階段中的工序III;IV沉淀同穩(wěn)定階段中的工序IV;V排水同穩(wěn)定階段中的工序V;VI排泥根據(jù)經(jīng)驗排泥泵的運行時間，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié) 下，開啟排泥泵，排泥量為系統(tǒng)總污泥量的1/15,保證系統(tǒng)的污泥 平均停留時間是15天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵；VII閑置當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閑置時間后，系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的工 序I至工序VII的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，則 系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng)自動循環(huán)從工序I開始，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的 整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)后，系統(tǒng)停止運行,預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)為30-35 個周期；V1H進(jìn)水將系統(tǒng)的運行溫度降低至18°C,啟動進(jìn)水泵將待處理 的廢水注入SBR反應(yīng)器，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的時間后，關(guān)閉進(jìn)水泵和進(jìn) 水閥門，進(jìn)入下一道工序；IX曝氣同穩(wěn)定階段中的工序II;X投加外碳源反硝化同穩(wěn)定階段中的工序III; XI沉淀同穩(wěn)定階_險中的工序IV; XII排水同穩(wěn)定階段中的工序V;XIII排泥根據(jù)經(jīng)驗排泥泵的運行時間，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào) 節(jié)下，開啟排泥泵，排泥量為系統(tǒng)總污泥量的1/18,保證系統(tǒng)的污 泥平均停留時間是18天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵；XIV閑置當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閑置時間后，系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的 工序VH1至工序XIV的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，則系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng)自動循環(huán)從工序vin開始；當(dāng)達(dá)到預(yù)先 設(shè)定的整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)后，系統(tǒng)停止運行，預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)為30-35個周期；xv進(jìn)水將系統(tǒng)的運行溫度降低至irc,啟動進(jìn)水泵將待處理的廢水注入SBR反應(yīng)器，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的時間后，關(guān)閉進(jìn)水泵和 進(jìn)水閥門，進(jìn)入下一道工序；X VI曝氣同穩(wěn)定階段中的工序II;X VII投加外加碳源反硝化同穩(wěn)定階段中的工序III;XVIH沉淀同穩(wěn)定階段中的工序IV;X IX排水同穩(wěn)定階段中的工序V;XX排泥根據(jù)經(jīng)驗排泥泵的運行時間，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào) 節(jié)下，開啟排泥泵，排泥量為系統(tǒng)總污泥量的1/20，保證系統(tǒng)的污 泥平均停留時間是20天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵；X X I閑置當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閑置時間后，系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定 的工序X V至工序X X的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，則系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng)自動循環(huán)從工序XV開始；當(dāng)達(dá)到 預(yù)先設(shè)定的整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)后，系統(tǒng)停止運行。 本發(fā)明具有以下有益效果1) 本發(fā)明克服了低溫條件對于短程深度脫氮的不利影響，可以 在11-35。C的溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)定的短程深度脫氮，為短程深度脫氮 進(jìn)一步在大型污水處理廠的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。對于北京及北京以 南的大部分城市來說，城市污水處理廠冬季的水溫一般不會低于io-irc，污水處理系統(tǒng)溫度低于irc的天氣在一年中總和不會超過20天。也就是說本發(fā)明提供的方法能使SBR法短程深度脫氮工藝在 以上地區(qū)的冬季穩(wěn)定運行。2) 脫氮效果好,出水氨氮小于1 mg/L、總氮小于5mg/L， 2002 年國家頒布的排污標(biāo)準(zhǔn)中，對城鎮(zhèn)污水最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)為出水氨氮 小于5mg/L、總氮小于15mg/L,本發(fā)明的出水氨氮和總氮遠(yuǎn)低于國 家頒布的排污標(biāo)準(zhǔn)。3) 節(jié)能降耗效果好，短程硝化反硝化技術(shù)能夠節(jié)約25%的曝氣 能耗和40%的外加碳源費用。4) 自動化水平高，基于普通傳感器的實時控制策略，可靈活控 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反應(yīng)不完全和曝氣或攪拌時間過長所帶來 的運行成本的提高和能源的浪費。5) 主體裝置采用的是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。6) 整個工藝由過程實時控制系統(tǒng)完成，具有管理操作方便，費 用低、耐沖擊負(fù)荷強和不易發(fā)生污泥膨脹。7)本發(fā)明可廣泛應(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、本發(fā)明短程深度脫氮工藝的實時控制流程圖。圖2、本發(fā)明低溫條件下短程深度脫氮工藝三個階段的運行溫度圖。圖3、本發(fā)明低溫條件下短程深度脫氮工藝三個階段的運行效果圖。以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實施方式
實施例1)短程深度脫氮啟動階段，按以下工序運行90個周期以某大學(xué)家屬區(qū)排放的實際生活污水作為實驗對象 (pH=6. 5-7. 8, COD-260-350 mg/L, TN=75-80mg/L )。所選擇的SBR 反應(yīng)器有效容積15L,每周期處理水量為12L，反應(yīng)器內(nèi)混合液的COD 濃度維持在200-300mg/L， NH4+-N濃度在55-60mg/L,在短程深度脫 氮啟動階段，通過溫控裝置控制反應(yīng)溫度25°C，外加碳源采用濃度 為95°/。乙醇。每個周期的具體操作過程如下I進(jìn)水應(yīng)用有效容積15L的SBR反應(yīng)器，首先打開進(jìn)水閥門， 啟動進(jìn)水泵將待處理的廢水注入SBR反應(yīng)器，啟動攪拌器，通過過程 實時控制系統(tǒng)設(shè)定進(jìn)水時間為20分鐘，進(jìn)水泵的流量為0. 6L/min, 進(jìn)水20分鐘后約進(jìn)水12L,關(guān)閉進(jìn)水泵、攪拌器和進(jìn)水閥門，進(jìn)滿 水后，反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度為3.5 g.1/1,進(jìn)入第II道工序；II曝氣打開進(jìn)氣閥門，啟動鼓風(fēng)機，初始曝氣量設(shè)定為0.6mVh,對反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行曝氣，由鼓風(fēng)機提供的壓縮空氣由進(jìn)氣管進(jìn)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^^觸；當(dāng)曝氣時間大于30min后，開始通過pH傳感 器采集pH值信號，pH的范圍為0 ~ 14,分別對應(yīng)4 ~ 20mA電流信號， 將采集的PH值電流信號經(jīng)變送器輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D,轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號，并再通過數(shù)據(jù)采集卡實時將所獲得的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)接嬎?機進(jìn)行濾波和求導(dǎo)處理，當(dāng)滿足pH值一階導(dǎo)數(shù)由負(fù)變正，并保持 10min時，表征硝化過程結(jié)束，關(guān)閉鼓風(fēng)機及進(jìn)氣閥，停止曝氣，進(jìn) 入下一工序；III外加碳源反硝化設(shè)定乙醇的投量為1.5ml，開啟碳源投加管 上的閥門和乙醇投加泵，投加乙醇1. 5ml后關(guān)閉碳源投加泵和碳源投 加管上的閥門，投加碳源的同時開啟攪拌器，當(dāng)攪拌時間大于10min 后，開始通過pH傳感器采集pH值信號，并通過數(shù)據(jù)采集卡實時將所 獲得的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)接嬎銠C進(jìn)行處理，最終達(dá)到對攪拌時間的控 制，當(dāng)pH—階導(dǎo)數(shù)由正變負(fù)，且保持10min時，控制器得到表征反 硝化完成的信號，關(guān)閉攪拌器，進(jìn)入第IV道工序；IV沉淀由過程實時控制系統(tǒng)中的時間控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的 沉淀時間為l小時，此時進(jìn)水閥門、進(jìn)氣閥門、排水閥門和排泥閥門 均關(guān)閉；V排水設(shè)定排水時間為10min，出水閥門打開，處理后的水 在重力的作用下，經(jīng)出水管排到反應(yīng)器外；排水結(jié)束后，關(guān)閉出水管 上的閥門；VI排泥系統(tǒng)內(nèi)的總污泥量為52. 5g (總污泥量-污泥濃度x污 泥體積)，在啟動短程深度脫氮階段，控制污泥平均停留時間為15d, 所以每周期排泥量為總污泥量的1/15，即3. 5g;排水后，經(jīng)過沉淀壓縮的污泥濃度由3. 5g/L升高至21g/L，因此需排泥160tnl;排泥泵 的流量是40mL/rain,設(shè)定排泥泵的運行時間為4tnin,在過程實時控 制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，開啟排泥泵，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排 泥泵；VII閑置排泥結(jié)束到下一個周期開始定義為閑置期；預(yù)先設(shè)定 閑置時間為lh，閑置時間達(dá)到lh后，系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的整個反應(yīng) 的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到90次，則系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng)自 動循環(huán)從工序I開始；當(dāng)達(dá)到90次后，系統(tǒng)停止運行。2) 穩(wěn)定階段，運行60個周期本階段運行的初始條件與短程深度脫氮啟動階段相同，操作工序 I至V也完全相同，所不同的是第VI道工序。穩(wěn)定階段控制污泥平均停留時間為12d，所以每周期排泥量為總 污泥量的1/12,即4. 375g。排水后，經(jīng)過沉淀壓縮的污泥濃度由 3. 5g/L升高至21g/L。因此需排泥200ml。排泥泵的流量是40mL/min, 設(shè)定排泥泵的運行時間為5min，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，開啟 排泥泵，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵。穩(wěn)定階段的閑置時間設(shè)定為lh，之后系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的整個 反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到60次，則系統(tǒng)由過程實時控制系 統(tǒng)自動循環(huán)〃t人工序I開始；當(dāng)達(dá)到60次后，系統(tǒng)停止運行。3) 降溫階段，運行103個周期，降溫過程如圖2所示。①在其他初始條件與短程深度脫氮啟動階段相同的情況下，溫 度由25X:降為22。C后，運行33個周期。操作工序I至V也完全相同。 所不同的是第VI道工序?？刂莆勰嗥骄Ａ魰r間為15d,每周期排泥量為總污泥量的 1/15,即3. 5g。排水后，經(jīng)過沉淀壓縮的污泥濃度由3. 5g/L升高至21g/L。因此需排泥160ml。排泥泵的流量是40mL/min,設(shè)定排泥泵 的運行時間為4min，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，開啟排泥泵，當(dāng) 達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵。此階段的閑置時間設(shè)定為lh,之后系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的整個反 應(yīng)的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到33次，則系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng) 自動循環(huán)從工序I開始；當(dāng)達(dá)到33次后，系統(tǒng)停止運行。② 在其它初始條件不變的情況下，溫度由22。C降為18。C后，運 行30個周期。操作工序I至V也完全相同。所不同的是第VI道工序。控制污泥平均停留時間為18d,每周期排泥量為總污泥量的 1/18,即2. 92g。排水后，經(jīng)過沉淀壓縮的污泥濃度由3. 5g/L升高 至21g/L。因此需排泥140ml。排泥泵的流量是40mL/min,設(shè)定排泥 泵的運行時間為3. 5min，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，開啟排泥泵， 當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵。此階段的閑置時間設(shè)定為lh,之后系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的整個反 應(yīng)的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到30次，則系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng) 自動循環(huán)從工序I開始；當(dāng)達(dá)到30次后，系統(tǒng)停止運行。③ 在其它初始條件不變的情況下，溫度由ls。c降為irc后，運行40個周期。操作工序I至V也完全相同。所不同的是第VI道工序。 控制污泥平均停留時間為20d,每周期排泥量為總污泥量的 1/20,即2. 635g。排水后，經(jīng)過沉淀壓縮的污泥濃度由3. 5g/L升高 至21g/L。因此需排泥120ml。排泥泵的流量是40mL/min,設(shè)定排泥 泵的運行時間為3tnin，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，開啟排泥泵， 當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵。此階段的閑置時間設(shè)定為lh，之后系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的整個反 應(yīng)的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到40次，則系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng)自動循環(huán)從工序I開始；當(dāng)達(dá)到40次后，系統(tǒng)停止運行。運行結(jié)果如圖3所示，253個周期的運行結(jié)果，系統(tǒng)出水中總氮 小于5 mg/L，遠(yuǎn)低于國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)所要求的總氮濃度。同時系 統(tǒng)的亞硝化率可在溫度11-25。C范圍內(nèi)保持在95%以上，達(dá)到了良好 的短程深度脫氮效果。
權(quán)利要求
1. 一種低溫條件下實現(xiàn)短程深度脫氮的方法，其特征在于，包括短程深度脫氮啟動階段、穩(wěn)定階段和降溫階段，具體包括以下步驟1)短程深度脫氮啟動階段I進(jìn)水根據(jù)進(jìn)水量確定進(jìn)水時間，并通過控制器對計時器進(jìn)行設(shè)定，啟動進(jìn)水泵將待處理的廢水注入SBR反應(yīng)器，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的時間后，關(guān)閉進(jìn)水泵和進(jìn)水閥門，進(jìn)入第II道工序；II曝氣打開進(jìn)氣閥門，啟動鼓風(fēng)機，對反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行曝氣，系統(tǒng)同時開始計時，當(dāng)曝氣時間大于30min后，開始通過pH傳感器采集pH值信號，采集的pH值電流信號經(jīng)變送器輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，將數(shù)字信號輸入過程實時控制器，經(jīng)過濾波和求導(dǎo)計算，當(dāng)滿足pH值一階導(dǎo)數(shù)由負(fù)變正并保持10min時，或當(dāng)曝氣時間超過480min，仍沒有出現(xiàn)變化點時表征硝化過程結(jié)束，將輸出信號經(jīng)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換成電流信號，傳達(dá)至控制執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)關(guān)閉鼓風(fēng)機及進(jìn)氣閥，停止曝氣；III投加外加碳源反硝化根據(jù)經(jīng)驗確定需要投加碳源的量，設(shè)定碳源投加泵的開啟時間，開啟碳源投加管上的閥門和碳源投加泵，達(dá)到設(shè)定的時間后關(guān)閉碳源投加泵和碳源投加管上的閥門，投加碳源的同時開啟攪拌器，當(dāng)攪拌時間大于10min后，開始通過pH傳感器采集pH值信號，并作為反硝化反應(yīng)過程的實時控制參數(shù)輸入控制器，并通過數(shù)據(jù)采集卡實時將所獲得的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)接嬎銠C進(jìn)行處理，最終達(dá)到對攪拌時間的控制，當(dāng)pH一階導(dǎo)數(shù)由正變負(fù)，且保持10min時，或當(dāng)攪拌時間超過240min，仍沒有出現(xiàn)變化點時，控制器得到表征反硝化完成的信號，關(guān)閉攪拌器；IV沉淀根據(jù)經(jīng)驗確定沉淀的時間，并由過程實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進(jìn)行計時，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的沉淀時間后，進(jìn)入第V道排水工序；V排水設(shè)定排水時間為10min，出水閥門打開，將處理后的水經(jīng)出水管排到反應(yīng)器外，排水結(jié)束后，關(guān)閉出水管上的閥門；VI排泥根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定排泥泵的運行時間，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，開啟排泥泵，排泥量為系統(tǒng)總污泥量的1/15，保證系統(tǒng)的污泥平均停留時間是15天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵；VII閑置排泥結(jié)束到下一個周期開始定義為閑置期，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閑置時間后，系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，則系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng)自動循環(huán)從工序I開始；當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)后，系統(tǒng)停止運行，預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)為90-95個周期；在此階段，步驟I至VII的反應(yīng)溫度控制在25℃；2)穩(wěn)定階段I進(jìn)水同短程深度脫氮啟動階段中的工序I；II曝氣同短程深度脫氮啟動階段中的工序II；III投加外加碳源反硝化同短程深度脫氮啟動階段中的工序III；IV沉淀同短程深度脫氮啟動階段中的工序IV；V排水同短程深度脫氮啟動階段中的工序V；VI排泥根據(jù)經(jīng)驗排泥泵的運行時間，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，開啟排泥泵，排泥量為系統(tǒng)總污泥量的1/12，保證系統(tǒng)的污泥平均停留時間是12天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵；VII閑置當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閑置時間后，系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，則系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng)自動循環(huán)從工序I開始；當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)后，系統(tǒng)停止運行，預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)為60-65個周期；在此階段，步驟I至VII的反應(yīng)溫度控制在25℃；3)降溫階段I進(jìn)水將系統(tǒng)的運行溫度降低至22℃，啟動進(jìn)水泵將待處理的廢水注入SBR反應(yīng)器，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的時間后，關(guān)閉進(jìn)水泵和進(jìn)水閥門，進(jìn)入第II道工序；II曝氣同穩(wěn)定階段中的工序II；III投加外加碳源反硝化同穩(wěn)定階段中的工序III；IV沉淀同穩(wěn)定階段中的工序IV；V排水同穩(wěn)定階段中的工序V；VI排泥根據(jù)經(jīng)驗排泥泵的運行時間，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，開啟排泥泵，排泥量為系統(tǒng)總污泥量的1/15，保證系統(tǒng)的污泥平均停留時間是15天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵；VII閑置當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閑置時間后，系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的工序I至工序VII的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，則系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng)自動循環(huán)從工序I開始，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)后，系統(tǒng)停止運行，預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)為30-35個周期；VIII進(jìn)水將系統(tǒng)的運行溫度降低至18℃，啟動進(jìn)水泵將待處理的廢水注入SBR反應(yīng)器，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的時間后，關(guān)閉進(jìn)水泵和進(jìn)水閥門，進(jìn)入下一道工序；IX曝氣同穩(wěn)定階段中的工序II；X投加外碳源反硝化同穩(wěn)定階段中的工序III；XI沉淀同穩(wěn)定階段中的工序IV；XII排水同穩(wěn)定階段中的工序V；XIII排泥根據(jù)經(jīng)驗排泥泵的運行時間，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，開啟排泥泵，排泥量為系統(tǒng)總污泥量的1/18，保證系統(tǒng)的污泥平均停留時間是18天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵；XIV閑置當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閑置時間后，系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的工序VIII至工序XIV的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，則系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng)自動循環(huán)從工序VIII開始；當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)后，系統(tǒng)停止運行，預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)為30-35個周期；XV進(jìn)水將系統(tǒng)的運行溫度降低至11℃，啟動進(jìn)水泵將待處理的廢水注入SBR反應(yīng)器，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的時間后，關(guān)閉進(jìn)水泵和進(jìn)水閥門，進(jìn)入下一道工序；XVI曝氣同穩(wěn)定階段中的工序II；XVII投加外加碳源反硝化同穩(wěn)定階段中的工序III；XVIII沉淀同穩(wěn)定階段中的工序IV；XIX排水同穩(wěn)定階段中的工序V；XX排泥根據(jù)經(jīng)驗排泥泵的運行時間，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，開啟排泥泵，排泥量為系統(tǒng)總污泥量的1/20，保證系統(tǒng)的污泥平均停留時間是20天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵；XXI閑置當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閑置時間后，系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的工序XV至工序XX的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，則系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng)自動循環(huán)從工序XV開始；當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)后，系統(tǒng)停止運行。
2 )穩(wěn)定階段I進(jìn)水同短程深度脫氮啟動階段中的工序I ; II曝氣同短程深度脫氮啟動階段中的工序II; m投加外加碳源反硝化同短程深度脫氮啟動階段中的工序III; IV沉淀同短程深度脫氮啟動階段中的工序IV;V排水同短程深度脫氮啟動階段中的工序V;VI排泥根據(jù)經(jīng)驗排泥泵的運行時間，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié) 下，開啟排泥泵，排泥量為系統(tǒng)總污泥量的1/12,保證系統(tǒng)的污泥 平均停留時間是12天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵；VII閑置當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閑置時間后，系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的整 個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，則系統(tǒng)由 過程實時控制系統(tǒng)自動循環(huán)從工序I開始；當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)后，系統(tǒng)停止運行，預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)為60-65個周 期；在此階段，步驟I至VII的反應(yīng)溫度控制在25°C; 3)降溫階段I進(jìn)水將系統(tǒng)的運行溫度降低至22°C,啟動進(jìn)水泵將待處理 的廢水注入SBR反應(yīng)器，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的時間后，關(guān)閉進(jìn)水泵和進(jìn) 水閥門，進(jìn)入第II道工序；II曝氣同穩(wěn)定階段中的工序II;ffl投加外加碳源反硝化同穩(wěn)定階段中的工序in;IV沉淀同穩(wěn)定階段中的工序IV;V排水同穩(wěn)定階段中的工序V;VI排泥根據(jù)經(jīng)驗排泥泵的運行時間，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié) 下，開啟排泥泵，排泥量為系統(tǒng)總污泥量的1/15,保證系統(tǒng)的污泥 平均停留時間是15天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵；VII閑置當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閑置時間后，系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的工 序I至工序VII的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，則 系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng)自動循環(huán)從工序I開始，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的 整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)后，系統(tǒng)停止運行,預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)為30-35 個周期；VH1進(jìn)水將系統(tǒng)的運行溫度降低至18°C,啟動進(jìn)水泵將待處理 的廢水注入SBR反應(yīng)器，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的時間后，關(guān)閉進(jìn)水泵和進(jìn) 水閥門，進(jìn)入下一道工序；IX曝氣同穩(wěn)定階段中的工序II;X投加外碳源反硝化同穩(wěn)定階段中的工序III;XI沉淀同穩(wěn)定階段中的工序IV;xn排水同穩(wěn)定階段中的工序V;xm排泥根據(jù)經(jīng)驗排泥泵的運行時間，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，開啟排泥泵，排泥量為系統(tǒng)總污泥量的1/18，保證系統(tǒng)的污 泥平均停留時間是18天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵；xiv閑置當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閑置時間后，系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定的 工序viii至工序x iv的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，則系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng)自動循環(huán)從工序vh開始；當(dāng)達(dá)到預(yù)先 設(shè)定的整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)后，系統(tǒng)停止運行，預(yù)先設(shè)定的循環(huán)次數(shù) 為30-35個周期；xv進(jìn)水將系統(tǒng)的運行溫度降低至irc,啟動進(jìn)水泵將待處理的廢水注入SBR反應(yīng)器，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的時間后，關(guān)閉進(jìn)水泵和 進(jìn)水閥門，進(jìn)入下一道工序；X VI曝氣同穩(wěn)定階^:中的工序II;X VII投加外加碳源反硝化同穩(wěn)定階段中的工序ffl;X vni沉淀同穩(wěn)定階段中的工序IV;X IX排水同穩(wěn)定階段中的工序V;X X排泥根據(jù)經(jīng)驗排泥泵的運行時間，在過程實時控制系統(tǒng)調(diào) 節(jié)下，開啟排泥泵，排泥量為系統(tǒng)總污泥量的1/20,保證系統(tǒng)的污 泥平均停留時間是20天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時間后，關(guān)閉排泥泵；XX I閑置當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閑置時間后，系統(tǒng)讀取預(yù)先設(shè)定 的工序X V至工序X X的循環(huán)次數(shù)設(shè)定值，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的循環(huán) 次數(shù)，則系統(tǒng)由過程實時控制系統(tǒng)自動循環(huán)從工序XV開始；當(dāng)達(dá)到 預(yù)先設(shè)定的整個反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)后，系統(tǒng)停止運行。
全文摘要
一種低溫條件下實現(xiàn)短程深度脫氮的方法涉及一種含氮廢水生物處理工藝的實現(xiàn)方法?，F(xiàn)有短程深度脫氮工藝無法在低溫條件下運行。本發(fā)明包括短程深度脫氮啟動、穩(wěn)定和降溫階段，分別包括進(jìn)水、曝氣、反硝化、沉淀、排水、排泥和閑置步驟；短程深度脫氮啟動階段系統(tǒng)溫度為25度，污泥平均停留15天，運行90-95個周期；穩(wěn)定階段系統(tǒng)溫度為25度，污泥平均停留12天，運行60-65個周期；降溫階段調(diào)整系統(tǒng)溫度為22度，污泥停留15天，運行30-35個周期，再將溫度調(diào)到18度，污泥停留18天，運行30-35個周期后，可將溫度調(diào)到11度，污泥停留20天。本發(fā)明脫氮效果好、節(jié)能降耗、自動化水平高，同時可在低溫條件下穩(wěn)定運行。
文檔編號C02F3/30GK101264979SQ200810104989
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者江 常, 彭永臻, 李凌云, 慶 楊, 甘一萍 申請人:北京工業(yè)大學(xué)