專利名稱：低溫條件下sbr法短程深度脫氮的快速啟動(dòng)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快速啟動(dòng)方法，尤其是能夠在低溫條件 下快速啟動(dòng)短程深度脫氮工藝的方法，適用于寒冷地區(qū)含氮工業(yè)廢水處理和生活污水深度處理。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和環(huán)保認(rèn)識(shí)的提高，我國在水污染治理方面投入大量的人力 和物力，但是水體富營養(yǎng)化的現(xiàn)狀不僅沒有改善，而且有日益惡化的趨勢。水體中的氮、磷 超標(biāo)是引起水體富營養(yǎng)化的主要原因。生物硝化反硝化是目前最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的污水脫氮方 法。傳統(tǒng)脫氮工藝分為硝化和反硝化兩個(gè)過程，其中硝化過程分兩步進(jìn)行，第一步是氨氧化 菌(AOB)將氨氮氧化為亞硝酸鹽；第二步是亞硝酸鹽氧化菌(NOB)將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸 鹽；反硝化過程是在缺氧和存在有機(jī)碳源條件下，反硝化菌將硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮 氣。短程生物脫氮技術(shù)是一項(xiàng)非常有前景的生物脫氮技術(shù)，該技術(shù)核心內(nèi)容就是將傳統(tǒng)生 物硝化反應(yīng)控制在第一步氨氧化階段，而后直接進(jìn)行反硝化反應(yīng)。相對傳統(tǒng)生物脫氮工藝 來說，短程生物脫氮工藝不但節(jié)省了 25%的供氧量，而且節(jié)省了 40%的有機(jī)碳源。短程生 物脫氮工藝的實(shí)現(xiàn)有利于提高脫氮性能、節(jié)能降耗。作為活性污泥生長的影響因子，溫度是生物脫氮工藝的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)。在一定溫 度范圍內(nèi)，活性污泥微生物的活性與溫度成正相關(guān)關(guān)系。一般來說，隨著溫度的降低，微生 物活性減弱，對于污水生物處理脫氮系統(tǒng)，硝化菌進(jìn)行硝化反應(yīng)的溫度范圍為5 35°C，其 中最佳溫度范圍為25 35°C。城市污水處理廠的水溫一般在11 28°C左右，即使在北方 地區(qū)污水處理廠冬季的水溫也不會(huì)低于10°C?，F(xiàn)有的研究表明較低的溫度對短程生物脫氮 的維持和穩(wěn)定極為不利，在低溫條件下啟動(dòng)短程生物脫氮更是難以實(shí)現(xiàn)。目前國際上普遍 認(rèn)為實(shí)現(xiàn)短程生物脫氮的最佳溫度在30 33°C，最低的啟動(dòng)溫度也不應(yīng)低于20°C?，F(xiàn)今的城市污水處理廠在冬季低溫或者溫度波動(dòng)的條件下經(jīng)常出現(xiàn)脫氮性能變 差甚至發(fā)生硝化作用完全受抑制的情況。城市污水處理廠在冬季低溫條件下維持穩(wěn)定的硝 化性能都是存在很大的困難，更不用說在低溫條件下成功啟動(dòng)短程脫氮工藝。北方寒冷地 區(qū)冬季持續(xù)時(shí)間相對較長，城市污水處理廠長時(shí)間處于低溫(10 17°C)條件下，因此如何 在低溫條件下快速啟動(dòng)短程深度脫氮具有重要的應(yīng)用前景和理論意義。特別是對新建的污 水處理廠來說，如果啟動(dòng)調(diào)試階段處于水溫低的條件，那么低溫對污水處理廠成功啟動(dòng)是 一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。SBR工藝又稱為間歇式活性污泥法，是一種常規(guī)的應(yīng)用廣泛的活性污泥法生物處 理工藝。SBR工藝具有運(yùn)行方式靈活、可控性好等優(yōu)點(diǎn)，因此是研究短程深度脫氮快速啟動(dòng) 和維持的最佳工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決低溫條件下難于實(shí)現(xiàn)短程硝化工藝的難題，提供一種低溫條件下快速啟動(dòng)SBR短程深度脫氮工藝的方法。
本發(fā)明所提供的方法通過采用實(shí)時(shí)控制的方法快速啟動(dòng)SBR短程深度脫氮工藝， 同時(shí)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)微生物種群結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)低溫條件 下短程深度脫氮的快速啟動(dòng)。本發(fā)明采用的裝置包括反應(yīng)器系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)(見圖1)；反應(yīng)器系統(tǒng)依次包括水箱1、水泵2、SBR反應(yīng)器4、加藥泵8、加藥桶18、鼓風(fēng)機(jī)6、 曝氣頭7、攪拌器5、潷水器9;自動(dòng)控制系統(tǒng)包括溶解氧傳感器15、PH傳感器16、溫度傳感器17、數(shù)據(jù)采集裝置 12、可編程實(shí)時(shí)控制器13、變頻器11和計(jì)算機(jī)14，數(shù)據(jù)采集裝置12采集的信號(hào)，通過數(shù)據(jù) 總線輸入到可編程實(shí)時(shí)控制器13中進(jìn)行處理，由可編程實(shí)時(shí)控制器13發(fā)出的控制指令通 過輸出總線控制鼓風(fēng)機(jī)6 ；變頻器11連接溶解氧傳感器15、鼓風(fēng)機(jī)6和數(shù)據(jù)采集裝置12，， 數(shù)據(jù)采集裝置連接可編程實(shí)時(shí)控制器13 ；可編程實(shí)時(shí)控制器13連接計(jì)算機(jī)14 ；其特征在于，包括以下步驟(如圖2所示)I進(jìn)水根據(jù)進(jìn)水量和水泵的流量計(jì)算具體進(jìn)水時(shí)間，并通過可編程實(shí)時(shí)控制器 (PLC)對定時(shí)器進(jìn)行設(shè)定具體的進(jìn)水時(shí)間，啟動(dòng)進(jìn)水泵將廢水加入SBR反應(yīng)器，啟動(dòng)進(jìn)水泵 的同時(shí)開啟攪拌器，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的進(jìn)水時(shí)間后，關(guān)閉進(jìn)水泵，進(jìn)入下一步工序；II曝氣鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，變頻器控制曝氣階段溶解氧恒定在2. 0 4. Omg/L范圍內(nèi)。 曝氣階段攪拌器一直開啟以保證污水和活性污泥的充分接觸。鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的同時(shí)系統(tǒng)開始 曝氣階段計(jì)時(shí)，并開始通過變頻器采集頻率信號(hào)，采集的頻率信號(hào)通過數(shù)據(jù)總線輸入模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)輸入可編程實(shí)時(shí)控制器，當(dāng)曝氣時(shí)間大于60 分鐘后，頻率數(shù)字信號(hào)經(jīng)過濾波之后，系統(tǒng)開始對其進(jìn)行求導(dǎo)計(jì)算，當(dāng)頻率f值的一階導(dǎo)數(shù) 小于-1并保持5分鐘時(shí)，意味著硝化反應(yīng)結(jié)束，然后可編程實(shí)時(shí)控制器輸出信號(hào)經(jīng)數(shù)字模 擬轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，傳達(dá)至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)，停止曝氣；變頻控制溶解氧條件下，溶解氧濃度在曝氣階段維持恒定，此時(shí)微生物的耗氧量 與鼓風(fēng)機(jī)的供氧量處于一個(gè)相對平衡的狀態(tài)。鼓風(fēng)機(jī)的頻率在一定程度上指示著供氧量的 大小，而微生物的耗氧量代表著微生物的耗氧速率。鼓風(fēng)機(jī)的頻率與微生物的耗氧速率之 間存在對應(yīng)的線性關(guān)系，頻率能夠作為微生物耗氧速率的間接指示參數(shù)。一般來說，微生物 耗氧速率曲線在氨氧化終點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的拐點(diǎn)，相應(yīng)地鼓風(fēng)機(jī)的頻率曲線同樣會(huì)出現(xiàn)相應(yīng) 拐點(diǎn)(如圖3所示)。III投加外加碳源反硝化根據(jù)進(jìn)水氨氮濃度確定需要投加的碳源量，設(shè)定加藥泵 的運(yùn)行時(shí)間。啟動(dòng)加藥泵，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后關(guān)閉加藥泵。鼓風(fēng)機(jī)停止之后系統(tǒng)開始攪拌 階段計(jì)時(shí)并開始收集PH傳感器反饋的pH信號(hào)，pH信號(hào)傳輸?shù)娇删幊虒?shí)時(shí)控制器，當(dāng)攪拌時(shí) 間大于5分鐘后，可編程實(shí)時(shí)控制器將所獲得的信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行濾波處理和相應(yīng)地 計(jì)算，當(dāng)PH信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)由正變負(fù)并保持5分鐘時(shí)，意味著反硝化反應(yīng)結(jié)束，計(jì)算機(jī)通過 控制器發(fā)出關(guān)閉攪拌器的指令，最終攪拌器自動(dòng)關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)反硝化階段的實(shí)時(shí)控制；反硝化過程由于不斷產(chǎn)生堿度，液相的pH值會(huì)持續(xù)上升，當(dāng)反硝化反應(yīng)結(jié)束時(shí)， 由于進(jìn)入?yún)捬醴帕纂A段，所以PH值出現(xiàn)由上升變?yōu)橄陆档奶卣鼽c(diǎn)，根據(jù)以上特征點(diǎn)判斷反 硝化反應(yīng)結(jié)束，停止攪拌(如圖3所示)。IV沉淀根據(jù)污泥體積指數(shù)確定沉淀所需時(shí)間，由可編程實(shí)時(shí)控制器進(jìn)行計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的沉淀時(shí)間后，進(jìn)入下一個(gè)工序；V排水設(shè)定潷水時(shí)間為30分鐘，潷水器開始工作，出水閥門打開將處理后的水排 出反應(yīng)器，排水結(jié)束后，關(guān)閉潷水器；VI排泥根據(jù)排泥管的流量設(shè)定排泥泵的運(yùn)行時(shí)間，在可編程實(shí)時(shí)控制器的調(diào)節(jié) 下，開啟排泥泵排泥，排泥量為系統(tǒng)總污泥量的1/30 1/40范圍內(nèi)，保證系統(tǒng)的污泥平均 停留時(shí)間為30 40天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時(shí)間后，關(guān)閉排泥泵。VII閑置排泥結(jié)束后到下一個(gè)周期開始這段時(shí)間定義為閑置期，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定 的閑置時(shí)間后，系統(tǒng)自動(dòng)記錄周期數(shù)并與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行周期數(shù)比較，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定 周期數(shù)(40 60個(gè)周期)，則系統(tǒng)從工序I開始自動(dòng)運(yùn)行；當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的周期后，系統(tǒng)
NCT -N、
停止運(yùn)行，系統(tǒng)的亞硝積累率(亞硝積累率=辦-"2+術(shù)—Ζ1·)達(dá)到鴨以上
時(shí)，短程深度脫氮工藝實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1)本發(fā)明克服了低溫條件對短程深度脫氮啟動(dòng)過程的不利影響，在11-17°C范圍 內(nèi)快速啟動(dòng)短程深度脫氮工藝，為如何在低溫條件下成功啟動(dòng)短程深度脫氮工藝提供技術(shù) 支持。對于我國大部分地區(qū)來說，城市污水處理廠冬季的水溫一般不會(huì)低于10°c。本發(fā)明 能夠使SBR污水處理廠在冬季低溫條件下快速啟動(dòng)短程深度脫氮工藝。2)節(jié)能降耗效果顯著，本發(fā)明采用變頻控制曝氣階段溶解氧濃度，能夠極大地節(jié) 省曝氣階段的運(yùn)行費(fèi)用，此外，短程硝化反硝化工藝相對于傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝能夠節(jié) 省25%的供氧量和40%的外加碳源，進(jìn)一步降低降耗。3)引入鼓風(fēng)機(jī)的頻率參數(shù)作為一種實(shí)時(shí)控制參數(shù)，該參數(shù)信號(hào)不僅響應(yīng)靈敏，費(fèi) 用低廉，而且維護(hù)簡單方便，運(yùn)行穩(wěn)定。4)自動(dòng)化水平高，基于頻率和PH間接過程控制參數(shù)的實(shí)時(shí)控制策略，根據(jù)進(jìn)水水 質(zhì)的波動(dòng)靈活的控制生物脫氮過程中的好氧曝氣和缺氧攪拌時(shí)間，既能夠?qū)崿F(xiàn)完全的硝化 反應(yīng)，又能夠避免過度曝氣對短程硝化性能的負(fù)面影響。


圖1本發(fā)明的裝置示意圖。圖1中，1-蓄水池，2-水泵，3-進(jìn)水管，4-SBR反應(yīng)器，5-攪拌器，6-鼓風(fēng)機(jī)，7-曝 氣圓盤，8-加藥泵，9-潷水器，10-排水管，11-變頻器，12-控制面板，13-可編程實(shí)時(shí)控制 器，14-計(jì)算機(jī)，15-溶解氧傳感器，16-pH傳感器，17-溫度傳感器，18-加藥桶。圖2本發(fā)明短程深度脫氮工藝運(yùn)行的實(shí)時(shí)控制流程圖。圖3本發(fā)明中SBR周期中頻率、pH及一階導(dǎo)數(shù)曲線、氨氮和亞硝態(tài)氮的變化規(guī)律。圖4本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)短程深度脫氮工藝中試SBR運(yùn)行結(jié)果圖。圖5本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)短程深度脫氮工藝小試SBR運(yùn)行結(jié)果圖。以下結(jié) 合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
SBR短程深度脫氮快速啟動(dòng)過程連續(xù)運(yùn)行45個(gè)周期，SRT控制在35天左右，溫度 在11_17°C范圍內(nèi)；以某大學(xué)排放的生活污水為研究對象(pH = 7-7. 8, COD = 160_320mg/L，NH4+_N = 75-90mg/L)。試驗(yàn)裝置采用有效體積為7. Om3的中試SBR反應(yīng)器，每周期處理水量為2. 5m3， 進(jìn)水完成后反應(yīng)器內(nèi)混合液COD濃度維持在120-240mg/L，NH4+-N濃度在20_35mg/L。在 短程深度脫氮工藝的快速啟動(dòng)階段，由于采用的是中試SBR反應(yīng)器，無法采用溫控裝置控 制反應(yīng)溫度，反應(yīng)器溫度只能隨著環(huán)境溫度的變化而變化。快速啟動(dòng)階段的時(shí)間是冬季向 春季過渡的時(shí)間段內(nèi)，這段時(shí)間溫度在11-17°C范圍內(nèi)，而且溫度逐漸緩慢地上升，逐漸從 11°C升到17°C (如圖4所示)。外加碳源采用體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇。每個(gè)周期的具體操 作步驟如下 I進(jìn)水應(yīng)用進(jìn)水泵將生活污水加入到有效體積為7m3的SBR反應(yīng)器，水泵啟動(dòng)的 同時(shí)開啟攪拌器，此時(shí)系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)，預(yù)先設(shè)定的進(jìn)水時(shí)間為15分鐘，進(jìn)水泵流量為167L/ min，當(dāng)水泵加水時(shí)間達(dá)到15分鐘之后，關(guān)閉進(jìn)水泵，進(jìn)水完成之后反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為 2000mg/L，進(jìn)入下一步；II曝氣利用變頻器啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，此時(shí)系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)，預(yù)先設(shè)定溶解氧濃度為2mg/ L，通過變頻控制技術(shù)維持曝氣階段溶解氧恒定在2mg/L左右。鼓風(fēng)機(jī)提供的壓縮空氣通過 曝氣圓盤向活性污泥混合液高效供氧，此階段攪拌器一直開啟，保證污水和活性污泥的充 分混合接觸；當(dāng)曝氣時(shí)間大于60分鐘之后，開始通過變頻器采集頻率信號(hào)，采集的頻率信 號(hào)通過數(shù)據(jù)總線輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)輸入可編程實(shí)時(shí)控 制器(PLC)，經(jīng)過濾波和求導(dǎo)計(jì)算，當(dāng)頻率f值的一階導(dǎo)數(shù)小于-1且保持5分鐘，那么PLC 控制器輸出信號(hào)經(jīng)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，傳達(dá)至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)閉 鼓風(fēng)機(jī)，停止曝氣；III投加外碳源反硝化設(shè)定乙醇的投加量為500ml，設(shè)定加藥泵運(yùn)行時(shí)間為30秒。 啟動(dòng)加藥泵的同時(shí)系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間后關(guān)閉加藥泵。鼓風(fēng)機(jī)停止之后系統(tǒng)開 始收集PH傳感器反饋的PH信號(hào)，并作為反硝化反應(yīng)過程的實(shí)時(shí)控制參數(shù)傳輸?shù)娇删幊虒?shí) 時(shí)控制器，當(dāng)攪拌時(shí)間大于5分鐘后，通過可編程實(shí)時(shí)控制器將所獲得的信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算 機(jī)進(jìn)行濾波處理和相應(yīng)地計(jì)算，當(dāng)PH信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)由正變負(fù)且保持5分鐘時(shí)，計(jì)算機(jī)通 過控制器發(fā)出關(guān)閉攪拌器的指令，最終攪拌器自動(dòng)關(guān)閉，進(jìn)入下一步工序；IV沉淀預(yù)先設(shè)定的沉淀時(shí)間為120分鐘，由可編程實(shí)時(shí)控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測沉淀階段 的持續(xù)時(shí)間，此時(shí)進(jìn)水閥門、進(jìn)氣閥門和排泥閥門均關(guān)閉；當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的沉淀時(shí)間后， 進(jìn)入下一步工序；V排水預(yù)先設(shè)定排水時(shí)間為30分鐘，潷水器開始工作，潷水器的流量為90L/min， 處理后的水經(jīng)潷水器的排水管排出反應(yīng)器；排水結(jié)束后，關(guān)閉潷水器；VI排泥系統(tǒng)內(nèi)的污泥量為14kg(污泥總量=污泥濃度X污泥體積=2g/ LX7000L = 14kg)在快速啟動(dòng)階段，控制污泥平均停留時(shí)間為35天，所以每周期排泥量為 總污泥量的1/35，即400g ；排水后，經(jīng)過沉淀壓縮的污泥濃度由2g/L上升到10g/L，需要排 泥40L ；排泥泵的流量是20L/min，設(shè)定排泥泵的運(yùn)行時(shí)間為2分鐘，在可編程實(shí)時(shí)控制器的 控制下，開啟排泥泵，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時(shí)間后，關(guān)閉排泥泵；VII閑置排泥結(jié)束到下一個(gè)周期開始定義為閑置期；預(yù)先設(shè)定閑置時(shí)間為2h，閑置時(shí)間達(dá)到2h后，系統(tǒng)自動(dòng)記錄周期數(shù)，并與預(yù)先設(shè)定的周期數(shù)相比較，若未達(dá)到45次，則 系統(tǒng)有實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)從工序I開始自動(dòng)循環(huán)；當(dāng)達(dá)到45次之后，系統(tǒng)停止運(yùn)行。本發(fā)明中實(shí)施例1中的裝置參見圖1，由SBR反應(yīng)器4連接進(jìn)水管3、出水管10、曝 氣頭7 ；水箱1通過進(jìn)水管3和進(jìn)水泵2與SBR反應(yīng)器1連接；加藥桶18通過加藥泵8與 SBR反應(yīng)器1連接；出水管10與潷水器9連接；曝氣頭7通過管路與鼓風(fēng)機(jī)6連接；鼓風(fēng)機(jī) 6與變頻器11連接；變頻器11同時(shí)與溶解氧傳感器15、數(shù)據(jù)采集裝置12和鼓風(fēng)機(jī)6連接；
在SBR反應(yīng)器1內(nèi)置有攪拌器5、溶解氧傳感器15、pH傳感器16、溫度傳感器17， 上述傳感器經(jīng)導(dǎo)線分別與數(shù)據(jù)采集裝置12連接，數(shù)據(jù)采集裝置12與可編程實(shí)時(shí)控制器13 連接，可編程實(shí)時(shí)控制器13與計(jì)算機(jī)14相連。運(yùn)行結(jié)果如圖4所示，系統(tǒng)出水總氮小于5mg/L，遠(yuǎn)低于國家污水排放一級A標(biāo)準(zhǔn)。 同時(shí)系統(tǒng)的亞硝化積累率在11_17°C范圍內(nèi)從20%上升到90%以上。本發(fā)明在低溫條件下 能夠?qū)崿F(xiàn)SBR法短程深度脫氮工藝的快速啟動(dòng)。實(shí)施例2SBR短程深度脫氮快速啟動(dòng)過程連續(xù)運(yùn)行55個(gè)周期，SRT控制在30天左右，溫度 在11_17°C范圍內(nèi)；以某大學(xué)家屬區(qū)排放生活污水為研究對象(pH = 7-7. 8，COD = 160_320mg/L， NH4+-N = 75-90mg/L)。試驗(yàn)裝置采用有效體積為IOL的小試SBR反應(yīng)器，每周期處理水量 為4L，進(jìn)水完成后反應(yīng)器內(nèi)混合液COD濃度維持在150-260mg/L，NH4+_N濃度在25_45mg/ L。在短程深度脫氮工藝的快速啟動(dòng)階段，溫度控制在11 17°C范圍內(nèi)。外加碳源采用體 積分?jǐn)?shù)為99. 5%的乙醇。每個(gè)周期的具體操作步驟如下I進(jìn)水應(yīng)用有效容積為IOL的SBR反應(yīng)器，首先打開進(jìn)水閥門，啟動(dòng)進(jìn)水泵將待處 理的廢水加入到SBR反應(yīng)器，水泵啟動(dòng)的同時(shí)開啟攪拌器，此時(shí)系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)，預(yù)先設(shè)定的 進(jìn)水時(shí)間為10分鐘，進(jìn)水泵流量為400mL/min，當(dāng)水泵加水時(shí)間達(dá)到10分鐘之后，關(guān)閉進(jìn)水 泵，進(jìn)水完成之后反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為3000mg/L，進(jìn)入下一步；II曝氣利用變頻器啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，此時(shí)系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)，預(yù)先設(shè)定溶解氧濃度為 3. Omg/L,通過變頻控制技術(shù)維持曝氣階段溶解氧恒定在3. Omg/L左右。鼓風(fēng)機(jī)提供的壓縮 空氣通過曝氣頭向活性污泥混合液高效供氧，此階段攪拌器一直開啟，保證污水和活性污 泥的充分混合接觸；當(dāng)曝氣時(shí)間至少大于60分鐘之后，開始通過變頻器采集頻率信號(hào)，采 集的頻率信號(hào)通過數(shù)據(jù)總線輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)輸入可 編程實(shí)時(shí)控制器(PLC)，經(jīng)過濾波和求導(dǎo)計(jì)算，當(dāng)頻率f值的一階導(dǎo)數(shù)小于-1且保持5分 鐘，那么PLC控制器輸出信號(hào)經(jīng)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，傳達(dá)至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí) 行機(jī)構(gòu)關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)，停止曝氣；III投加外碳源反硝化設(shè)定體積分?jǐn)?shù)為99. 5%乙醇的投加量為1ml，開啟碳源投 加管上的閥門和乙醇投加泵，投加乙醇Iml之后關(guān)閉碳源投加泵和碳源投加管上的閥門， 投加碳源的同時(shí)開啟攪拌器，當(dāng)攪拌時(shí)間大于5分鐘之后，開始采集pH傳感器反饋的pH 信號(hào)，并作為反硝化反應(yīng)過程的實(shí)時(shí)控制參數(shù)傳輸?shù)娇删幊虒?shí)時(shí)控制器，當(dāng)攪拌時(shí)間大于 5分鐘后，通過可編程實(shí)時(shí)控制器將所獲得的信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行濾波處理和相應(yīng)地計(jì) 算，當(dāng)PH信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)由正變負(fù)且保持5分鐘時(shí)，計(jì)算機(jī)通過控制器發(fā)出關(guān)閉攪拌器的 指令，最終攪拌器自動(dòng)關(guān)閉，進(jìn)入下一步工序；
IV沉淀預(yù)先設(shè)定的沉淀時(shí)間為60分鐘，由可編程實(shí)時(shí)控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測沉淀階段 的持續(xù)時(shí)間，此時(shí)進(jìn)水閥門、進(jìn)氣閥門和排泥閥門均關(guān)閉；當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的沉淀時(shí)間后， 進(jìn)入下一步工序； V排水預(yù)先設(shè)定排水時(shí)間為5分鐘，出水閥門打開，處理后的水在重力的作用下， 經(jīng)出水管排出反應(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)的污泥量為30g(污泥總量=污泥濃度X污泥體積=3g/LX IOL =30g)在快速啟動(dòng)階段，控制污泥平均停留時(shí)間為30天，所以每周期排泥量為總污泥量的 1/30，即Ig ；排水后，經(jīng)過沉淀壓縮的污泥濃度由2g/L上升到10g/L，需要排泥IOOmL ；排泥 泵的流量是20mL/min，設(shè)定排泥泵的運(yùn)行時(shí)間為5分鐘，在可編程實(shí)時(shí)控制器的控制下，開 啟排泥泵，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時(shí)間后，關(guān)閉排泥泵；VII閑置排泥結(jié)束到下一個(gè)周期開始定義為閑置期；預(yù)先設(shè)定閑置時(shí)間為2h，閑 置時(shí)間達(dá)到2h后，系統(tǒng)自動(dòng)記錄周期數(shù)，并與預(yù)先設(shè)定的周期數(shù)相比較，若未達(dá)到55次，則 系統(tǒng)有實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)從工序I開始自動(dòng)循環(huán)；當(dāng)達(dá)到55次之后，系統(tǒng)停止運(yùn)行。本發(fā)明中實(shí)施例2中的裝置與實(shí)施例1類似，參見圖1，這里不再贅述。運(yùn)行結(jié)果如圖5所示，SBR系統(tǒng)的亞硝化積累率在11_17°C范圍內(nèi)從0%上升到 90%以上?？梢姳景l(fā)明在低溫條件下能夠?qū)崿F(xiàn)SBR法短程深度脫氮工藝的快速啟動(dòng)。
權(quán)利要求
1.低溫條件下SBR法短程深度脫氮的快速啟動(dòng)方法，裝置包括反應(yīng)器系統(tǒng)和自動(dòng)控制 系統(tǒng)；反應(yīng)器系統(tǒng)依次包括水箱、水泵、SBR反應(yīng)器、加藥泵、曝氣裝置； 自動(dòng)控制系統(tǒng)包括傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置、可編程實(shí)時(shí)控制器、變頻器和計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù) 采集裝置收集的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)總線輸入到可編程實(shí)時(shí)控制器中進(jìn)行處理，由可編程實(shí)時(shí) 控制器發(fā)出的控制指令通過輸出總線控制執(zhí)行設(shè)備；可編程實(shí)時(shí)控制器連接計(jì)算機(jī)；變頻 器連接溶解氧傳感器、鼓風(fēng)機(jī)和可編程實(shí)時(shí)控制器； 其特征在于，包括以下步驟I進(jìn)水根據(jù)進(jìn)水量和水泵的流量計(jì)算具體進(jìn)水時(shí)間，并通過可編程實(shí)時(shí)控制器對定時(shí) 器進(jìn)行設(shè)定具體的進(jìn)水時(shí)間，啟動(dòng)進(jìn)水泵將廢水加入SBR反應(yīng)器，啟動(dòng)進(jìn)水泵的同時(shí)開啟 攪拌器，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的進(jìn)水時(shí)間后，關(guān)閉進(jìn)水泵，進(jìn)入下一步工序；II曝氣鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，變頻器控制曝氣階段溶解氧恒定在2. 0 4. Omg/L范圍內(nèi)；曝氣 階段攪拌器一直開啟以保證污水和活性污泥的充分接觸；鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的同時(shí)開始曝氣階段 計(jì)時(shí)，并開始通過變頻器采集頻率信號(hào)，采集的頻率信號(hào)通過數(shù)據(jù)總線輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換 器A/D，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)輸入可編程實(shí)時(shí)控制器，當(dāng)曝氣至少超過60分鐘之 后，頻率數(shù)字信號(hào)經(jīng)過濾波之后，可編程實(shí)時(shí)控制器開始進(jìn)行求導(dǎo)計(jì)算，當(dāng)頻率f值的一階 導(dǎo)數(shù)小于-1并保持5分鐘時(shí)，意味著硝化反應(yīng)結(jié)束；然后可編程實(shí)時(shí)控制器輸出信號(hào)經(jīng)數(shù) 字模擬轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，傳達(dá)至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)，停止曝氣；III投加外加碳源反硝化根據(jù)進(jìn)水氨氮濃度確定需要投加的碳源量，設(shè)定加藥泵的運(yùn) 行時(shí)間；啟動(dòng)加藥泵，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后關(guān)閉加藥泵；鼓風(fēng)機(jī)停止之后系統(tǒng)開始攪拌階段 計(jì)時(shí)并開始收集PH傳感器反饋的PH信號(hào)，pH信號(hào)傳輸?shù)娇删幊虒?shí)時(shí)控制器，當(dāng)攪拌時(shí)間 大于5分鐘后，可編程實(shí)時(shí)控制器將所獲得的信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行濾波處理和相應(yīng)地計(jì) 算，當(dāng)PH信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)由正變負(fù)并保持5分鐘時(shí)，意味著反硝化反應(yīng)結(jié)束，計(jì)算機(jī)通過控 制器發(fā)出關(guān)閉攪拌器的指令，最終攪拌器自動(dòng)關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)反硝化階段的實(shí)時(shí)控制；IV沉淀根據(jù)污泥體積指數(shù)確定沉淀所需時(shí)間，由可編程實(shí)時(shí)控制器進(jìn)行計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到 預(yù)先設(shè)定的沉淀時(shí)間后，進(jìn)入下一個(gè)工序；V排水設(shè)定潷水時(shí)間為30分鐘，潷水器開始工作，出水閥門打開將處理后的水排出反 應(yīng)器，排水結(jié)束后，關(guān)閉潷水器；VI排泥根據(jù)排泥管的流量設(shè)定排泥泵的運(yùn)行時(shí)間，在可編程實(shí)時(shí)控制器的調(diào)節(jié)下，開 啟排泥泵排泥，排泥量在系統(tǒng)總污泥量的1/30 1/40范圍內(nèi)，保證系統(tǒng)的污泥平均停留時(shí) 間為30 40天，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的排泥時(shí)間后，關(guān)閉排泥泵；VII閑置排泥結(jié)束后到下一個(gè)周期開始這段時(shí)間為閑置期，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閑置時(shí) 間后，系統(tǒng)自動(dòng)記錄周期數(shù)并與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行周期數(shù)比較，若未達(dá)到預(yù)先設(shè)定周期數(shù) 40 60個(gè)周期，則系統(tǒng)從工序I開始自動(dòng)運(yùn)行；當(dāng)達(dá)到40 60個(gè)周期后，系統(tǒng)停止運(yùn)行。
全文摘要
低溫條件下SBR短程深度脫氮工藝快速啟動(dòng)方法涉及一種含氮廢水生物處理工藝的快速啟動(dòng)方法?，F(xiàn)有的短程深度脫氮工藝難以在低溫條件下啟動(dòng)。本發(fā)明中短程深度脫氮的啟動(dòng)階段時(shí)間短，包括進(jìn)水、曝氣、反硝化、沉淀、排水、排泥和閑置步驟；本發(fā)明采用頻率作為曝氣階段過程控制參數(shù)，同時(shí)維持污泥停留時(shí)間在30-40天范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)低溫(11-17攝氏度)條件下SBR短程深度脫氮的快速啟動(dòng)。本發(fā)明脫氮效率高、節(jié)省運(yùn)行成本、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，能夠在低溫條件下快速啟動(dòng)，同時(shí)可在常溫條件下穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)C02F3/30GK102079609SQ201010579890
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者楊培, 王淑瑩, 顧升波 申請人:北京工業(yè)大學(xué)