專利名稱：一種早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生化法污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制方法和裝置。
背景技術(shù)：
2009年，我國有6M座城市，3. 5億城市人口，城市垃圾清運量有1. 67億噸，生活垃圾年平均增長率為3%。垃圾處理設(shè)施的變化也很大。09年我國總的垃圾處理量為1. 19 億噸，其中填埋占80%，焚燒20%，堆肥2%。從中可以看出填埋是城市垃圾處理的主要方式，填埋適合我國國情，是一種有效且低費用的城市垃圾處理方式，但是填埋會產(chǎn)生大量的垃圾滲濾液。垃圾滲濾液的水質(zhì)相對于傳統(tǒng)的城市生活污水復(fù)雜，屬于高濃度有機廢水，全國滲濾液污染排放量約占年總排放量的1. 6%。，以化學(xué)耗氧量核算卻占到5. 27%。所以如果對滲濾液處理不當(dāng)會對填埋場周邊環(huán)境帶來嚴重的危害，同時威脅填埋場周邊居民的健康。早期城市垃圾滲濾液成分非常復(fù)雜，通常富含有機物和氨氮，同時富含有毒有害的重金屬離子，表觀呈黑褐色。相對于城市生活污水來講，城市垃圾滲濾液的生物處理一直以來是一個難題。之前有些研究認為，城市垃圾滲濾液中的高濃度氨氮和重金屬離子會抑制微生物的正常代謝，同時生物脫氮一般都需要投加大量的外碳源，增加了運行費用，但是使用反滲透的技術(shù)同樣會帶來處理費用高昂的問題。傳統(tǒng)工藝處理早期垃圾滲濾液具有一定的脫氮和去除可降解有機物的效果，但是其運行過程的可控性差，且無法實現(xiàn)不外加碳源情況下TN去除率在90%以上，傳統(tǒng)ASBR的運行周期趨于固定，攪拌時間過長造成電力浪費，攪拌時間過短造成反應(yīng)不完全；傳統(tǒng)SBR 的運行方式也很難達到TN的深度去除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制方法，包括Al，根據(jù)ASBR反應(yīng)器的進水量，確定進水時間，并在計算機中設(shè)定進水時間，由實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，系統(tǒng)啟動后，ASBR進水泵和ASBR進水管閥門自動開啟，將原水注入ASBR反應(yīng)器中，當(dāng)達到設(shè)定時間后，ASBR進水泵和ASBR進水管閥門自動關(guān)閉，進水結(jié)束；A2，進水結(jié)束后，攪拌器ASBK自動開啟，ASBR反應(yīng)器在攪拌過程中進入?yún)捬跸^程，厭氧消化進程由在線PH傳感器SBK監(jiān)控，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，當(dāng)過程控制器得到表征厭氧消化完成的信號后，攪拌器ASBK自動關(guān)閉；A3，在計算機中設(shè)定沉淀時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，當(dāng)達到預(yù)定的沉淀時間后，根據(jù)計算機中設(shè)定的排水時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，系統(tǒng)自動開啟ASBR出水管閥門，處理后的水經(jīng)ASBR出水管進入中間水箱，達到的設(shè)定的排水時間后ASBR出水管閥門自動關(guān)閉；A4，排水結(jié)束后，根據(jù)計算機中設(shè)定的閑置時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，當(dāng)達到設(shè)定的閑置時間后系統(tǒng)自動進入下一個周期的Al ；Bi，調(diào)節(jié)中間水箱中滲濾液C0D/NH/-N，設(shè)定中間水箱的原滲濾液進水量，在計算機中設(shè)定原滲濾液進水時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，ASBR進水管閥門自動關(guān)閉，旁通管閥門自動開啟，ASBR進水泵自動開啟，原水通過旁通管注入中間水箱， 達到設(shè)定的進水時間后旁通管閥門自動關(guān)閉，ASBR進水泵自動關(guān)閉，此時中間水箱中滲濾液的C0D/NH/-N在3 4 ；B2，脈沖SBR的進水方式為三次等量進水，根據(jù)其進水量，確定脈沖進水時間，并在計算機中設(shè)定每次進水時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，系統(tǒng)啟動后， 脈沖SBR進水泵自動開啟，脈沖SBR進水管閥門自動開啟，中間水箱中的滲濾液通過脈沖 SBR進水管進入脈沖SBR，當(dāng)達到設(shè)定時間后脈沖SBR進水泵自動關(guān)閉，脈沖SBR進水管閥門自動關(guān)閉，進水結(jié)束；B3，攪拌器SBK自動開啟，脈沖SBR在攪拌階段利用第一次進水中的有機物將上周期殘留的Ν0χ_-Ν還原為N2，設(shè)定計算機中攪拌時間為30min，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，當(dāng)達到攪拌時間后攪拌器SBK自動關(guān)閉；B4,空氣壓縮機自動開啟，空氣經(jīng)過曝氣管和曝氣頭擴撒到脈沖SBR中，進入好氧硝化階段，PH傳感器sbk、D0傳感器sbk、0RP傳感器SBK分別監(jiān)測水中的pH值、溶解氧濃度DO 和氧化還原電位0RP，通過pH測定儀SBK、DO測定儀SBK、ORP測定儀SBK將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計算機當(dāng)中，數(shù)據(jù)作為曝氣好氧硝化的實時控制參數(shù)；將數(shù)字信號輸入過程控制器，通過濾波處理及計算，得出過程實時控制變量，并通過控制策略對得出的實時控制變量進行對比，當(dāng)滿足好氧硝化結(jié)束條件時，結(jié)束好氧硝化過程，空氣壓縮機自動關(guān)閉，曝氣停止，系統(tǒng)設(shè)定脈沖次數(shù)為3，未達到脈沖次數(shù)時，執(zhí)行B5 ；達到脈沖次數(shù)時，執(zhí)行B6 ；B5，進水時間與第一次進水相同，脈沖SBR進水泵自動開啟，脈沖SBR進水管閥門自動開啟，中間水箱中的滲濾液通過脈沖SBR進水管進入脈沖SBR，當(dāng)達到設(shè)定的時間后脈沖SBR進水泵自動關(guān)閉，脈沖SBR進水管閥門自動關(guān)閉，攪拌器SBK自動開啟，攪拌過程中脈沖SBR進入缺氧反硝化階段，反硝化進程有在線ORP、pH傳感器監(jiān)控，并通過pH測定儀SBK、 ORP測定儀SBK將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計算機中，處理后的數(shù)據(jù)作為缺氧反硝化的實時控制參數(shù)；對缺氧反硝化起到實時控制的目的，當(dāng)過程控制器得到表征第一缺氧反硝化結(jié)束的信號后，攪拌器SBK自動關(guān)閉，并返回B4;B6，攪拌器SBK自動開啟，脈沖SBR進入內(nèi)源反硝化階段，反硝化進程ORP、pH在線傳感器監(jiān)控，并通過PH測定儀SBK、ORP測定儀SBK將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計算機當(dāng)中， 處理后的數(shù)據(jù)作為內(nèi)源反硝化的實時控制參數(shù)；對內(nèi)源反硝化起到實時控制的目的，當(dāng)過程控制器得到表征第二缺氧反硝化結(jié)束的信號后，攪拌器SBK自動關(guān)閉；B7，在計算機中設(shè)定沉淀時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時直到沉淀完成；B8，在計算機中設(shè)定排水時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，系統(tǒng)自動開啟脈沖SBR出水管閥門，處理后的水經(jīng)脈沖SBR出水管排出反應(yīng)器外，達到設(shè)定的排水時間后脈沖SBR出水管閥門自動關(guān)閉；
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B9，排水結(jié)束后，根據(jù)計算機總設(shè)定的閑置時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，當(dāng)達到預(yù)定閑置時間后系統(tǒng)自動進入下一個周期的Bi。進一步地，所述表征厭氧消化完成的條件為pH(t+lh)小于等于pH(t)，且攪拌時間t大于12h。進一步地，所述好氧硝化結(jié)束的條件為pH —階導(dǎo)數(shù)由負變正，且曝氣時間t大于 1. 5h,0RP 一階導(dǎo)數(shù)小于0. 4mv/min,且曝氣時間t大于濁、和/或DO大于％ig/L，且曝氣時間t大于2h。進一步地，所述第一缺氧反硝化結(jié)束的條件為pH —階導(dǎo)數(shù)由正變負，且攪拌時間t大于0. ^!、和/或ORP的一階導(dǎo)數(shù)由大于_25mv/min突變?yōu)樾∮赺30mv/min，且攪拌時間t大于0. 5h。進一步地，所述第二缺氧反硝化結(jié)束的條件為pH —階導(dǎo)數(shù)由正變負，且攪拌時間t大于4h、和/或ORP的一階導(dǎo)數(shù)由大于-5mV/min突變?yōu)樾∮?30mV/min，且攪拌時間 t大于4h。進一步地，所述ASBR反應(yīng)器的進水量為ASBR反應(yīng)器有效體積和排水比的乘積。本發(fā)明還提供了一種早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制裝置，具體的，進水池 (1)連接ASBR進水管(4) ；ASBR反應(yīng)器(2)連接ASBR進水管(4)、ASBR出水管(6)和排氣管(11) ；ASBR進水管(4)連接ASBR進水泵(3)和ASBR進水閥門(5) ；ASBR出水管(6)連接ASBR出水閥門(8)；排氣管(11)連接堿液吸收裝置(12)、濕式氣體流量計(13)和氣體收集裝置(14)沖間水箱(15)連接ASBR出水管(6)、旁通管(16)和脈沖SBR進水管(20)； 旁通管(16)連接ASBR進水泵(3)和旁通管閥門(17)；脈沖SBR進水管(20)連接脈沖SBR 進水泵(19)和脈沖SBR進水管閥門(21)；脈沖SBR(IS)連接脈沖SBR進水管(20)、曝氣管 (26)和脈沖SBR出水管(29)；曝氣管(26)連接空氣壓縮機(25)和曝氣頭(27)；脈沖SBR 出水管(29)連接脈沖SBR出水管閥門(28)；ASBR(2)內(nèi)部設(shè)有攪拌器ASBK(7)和pH傳感器ASBK(10)；脈沖SBR內(nèi)部設(shè)有攪拌器 smi(30)、pH 傳感器 sm^24)、DO 傳感器 sbJ22)和 ORP 傳感器 sbJ23) ；pH 傳感器 ASBK (10)、pH 傳感器SBK (24)、DO傳感器SBK (22)、ORP傳感器SBK (23)經(jīng)數(shù)據(jù)線分別與pH測定儀ASBK (9)、pH 測定儀sbk(31)、DO測定儀sbk(32)、ORP測定儀SBK(33)連接后與計算機(34)的數(shù)據(jù)信號輸入接口(36 39)連接，計算機(34)通過數(shù)據(jù)信號輸出接口與過程控制器GO)連接，過程控制器的ASBR進水泵繼電器(42)、ASBR進水管閥門繼電器(43)、攪拌器ASBK繼電器(44)、 ASBR出水管閥門繼電器(45)、旁通管閥門繼電器(46)、脈沖SBR進水泵繼電器(47)、脈沖 SBR進水管閥門繼電器(48)、空氣壓縮機繼電器(49)、脈沖SBR出水管閥門繼電器(50)、攪拌器SBK繼電器(51)分別與ASBR進水泵(3)、ASBR進水管閥門(5)、攪拌器ASBK(7)、ASBR出水管閥門(8)、旁通管閥門(17)、脈沖SBR進水泵(19)、脈沖SBR進水管閥門(21)、空氣壓縮機(25)、脈沖SBR出水管閥門(沘)、攪拌器sbk(30)連接。綜上，本發(fā)明提供的一種早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制方法和裝置，以實際城市垃圾滲濾液為對象，ASBR在處理早期垃圾滲濾液是具有污泥產(chǎn)量小、負荷高、運行簡便、能耗低等優(yōu)點，同時ASBR能將滲濾液中難降解大分子有機物轉(zhuǎn)化成為易降解有機物， 有助于有機物的深度去除。脈沖SBR主要的作用是深度脫氮，在脈沖進水和實時控制曝氣和攪拌的情況下充分利用了原水碳源和污泥內(nèi)碳源，節(jié)省費用；ASBR厭氧消化過程通過在線PH傳感器實時控制，準確判斷終點，防止過度攪拌造成能源浪費；脈沖SBR好氧硝化和缺氧反硝化過程通過在線D0、pH和ORP值傳感器實時控制，精確判斷各階段反應(yīng)終點，節(jié)省反應(yīng)時間和能源。


圖1是本發(fā)明的一種早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制方法中Al A4的流程示意圖；圖2是本發(fā)明的一種早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制方法中Bl B9的流程示意圖；圖3是本發(fā)明的一種早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明具體實施方式
中ASBR運行過程中典型的pH變化規(guī)律示意圖；圖5是本發(fā)明具體實施方式
中脈沖SBR運行過程中典型的pH、ORP變化規(guī)律示意圖；圖6是本發(fā)明具體實施方式
中脈沖SBR的運行工序示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。參照圖1所示為一種早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制方法中Al A4的流程示意圖，具體包括Al，根據(jù)ASBR反應(yīng)器的進水量，確定進水時間，并在計算機中設(shè)定進水時間，由實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，系統(tǒng)啟動后，ASBR進水泵和ASBR進水管閥門自動開啟，將原水注入ASBR反應(yīng)器中，當(dāng)達到設(shè)定時間后，ASBR進水泵和ASBR進水管閥門自動關(guān)閉，進水結(jié)束；A2，進水結(jié)束后，攪拌器ASBK自動開啟，ASBR反應(yīng)器在攪拌過程中進入?yún)捬跸^程，厭氧消化進程由在線PH傳感器SBK監(jiān)控，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，當(dāng)過程控制器得到表征厭氧消化完成的信號后，攪拌器ASBK自動關(guān)閉；上述表征厭氧消化完成的條件為pH(t+lh)小于等于pH(t)，且攪拌時間t大于 12h。A3，在計算機中設(shè)定沉淀時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，當(dāng)達到預(yù)定的沉淀時間后，根據(jù)計算機中設(shè)定的排水時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，系統(tǒng)自動開啟ASBR出水管閥門，處理后的水經(jīng)ASBR出水管進入中間水箱，達到的設(shè)定的排水時間后ASBR出水管閥門自動關(guān)閉；A4，排水結(jié)束后，根據(jù)計算機中設(shè)定的閑置時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，當(dāng)達到設(shè)定的閑置時間后系統(tǒng)自動進入下一個周期的Al ；參見圖2 —種早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制方法中Bl B9的流程示意圖，具體包括Bi，調(diào)節(jié)中間水箱中滲濾液C0D/NH/-N，設(shè)定中間水箱的原滲濾液進水量，在計算機中設(shè)定原滲濾液進水時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，ASBR進水管閥門自動關(guān)閉，旁通管閥門自動開啟，ASBR進水泵自動開啟，原水通過旁通管注入中間水箱，達到設(shè)定的進水時間后旁通管閥門自動關(guān)閉，ASBR進水泵自動關(guān)閉，此時中間水箱中滲濾液的C0D/NH/-N在3 4 ；B2，脈沖SBR的進水方式為三次等量進水，根據(jù)其進水量，確定脈沖進水時間，并在計算機中設(shè)定每次進水時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，系統(tǒng)啟動后， 脈沖SBR進水泵自動開啟，脈沖SBR進水管閥門自動開啟，中間水箱中的滲濾液通過脈沖 SBR進水管進入脈沖SBR，當(dāng)達到設(shè)定時間后脈沖SBR進水泵自動關(guān)閉，脈沖SBR進水管閥門自動關(guān)閉，進水結(jié)束；B3，攪拌器SBK自動開啟，脈沖SBR在攪拌階段利用第一次進水中的有機物將上周期殘留的Ν0χ_-Ν還原為N2，設(shè)定計算機中攪拌時間為30min，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，當(dāng)達到攪拌時間后攪拌器SBK自動關(guān)閉；B4，空氣壓縮機自動開啟，空氣經(jīng)過曝氣管和曝氣頭擴撒到脈沖SBR中，進入好氧硝化階段，PH傳感器sbk、D0傳感器sbk、0RP傳感器SBK分別監(jiān)測水中的pH值、溶解氧濃度DO 和氧化還原電位0RP，通過pH測定儀SBK、DO測定儀SBK、ORP測定儀SBK將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計算機當(dāng)中，數(shù)據(jù)作為曝氣好氧硝化的實時控制參數(shù)；將數(shù)字信號輸入過程控制器，通過濾波處理及計算，得出過程實時控制變量，并通過控制策略對得出的實時控制變量進行對比，當(dāng)滿足好氧硝化結(jié)束條件時，結(jié)束好氧硝化過程，空氣壓縮機自動關(guān)閉，曝氣停止，系統(tǒng)設(shè)定脈沖次數(shù)為3，未達到脈沖次數(shù)時，執(zhí)行B5 ；達到脈沖次數(shù)時，執(zhí)行B6 ；當(dāng)控制變量滿足以下三個條件中的任意一條，好氧硝化結(jié)束①pH —階導(dǎo)數(shù)由負變正，且曝氣時間t大于1. 5h②ORP —階導(dǎo)數(shù)小于0. 4mv/min,且曝氣時間t大于濁③DO 大于％ig/L，且曝氣時間t大于池；B5，進水時間與第一次進水相同，脈沖SBR進水泵自動開啟，脈沖SBR進水管閥門自動開啟，中間水箱中的滲濾液通過脈沖SBR進水管進入脈沖SBR，當(dāng)達到設(shè)定的時間后脈沖SBR進水泵自動關(guān)閉，脈沖SBR進水管閥門自動關(guān)閉，攪拌器SBK自動開啟，攪拌過程中脈沖SBR進入缺氧反硝化階段，反硝化進程有在線ORP、pH傳感器監(jiān)控，并通過pH測定儀SBK、 ORP測定儀SBK將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計算機中，處理后的數(shù)據(jù)作為缺氧反硝化的實時控制參數(shù)；對缺氧反硝化起到實時控制的目的，當(dāng)過程控制器得到表征第一缺氧反硝化結(jié)束的信號后，攪拌器SBK自動關(guān)閉，并返回B4;上述表征第一缺氧反硝化結(jié)束的條件為兩個條件中的任意一條，①pH —階導(dǎo)數(shù)由正變負，且攪拌時間t大于0. 5h②ORP的一階導(dǎo)數(shù)由大于-25mV/min突變?yōu)樾∮赺30mv/ min,且攪拌時間t大于0. 5h。B6，攪拌器SBK自動開啟，脈沖SBR進入內(nèi)源反硝化階段，反硝化進程ORP、pH在線傳感器監(jiān)控，并通過PH測定儀SBK、ORP測定儀SBK將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計算機當(dāng)中， 處理后的數(shù)據(jù)作為內(nèi)源反硝化的實時控制參數(shù)；對內(nèi)源反硝化起到實時控制的目的，當(dāng)過程控制器得到表征第二缺氧反硝化結(jié)束的信號后，攪拌器SBK自動關(guān)閉；上述表征第二缺氧反硝化結(jié)束的條件為兩個條件中的任意一條，①pH —階導(dǎo)數(shù)由正變負，且攪拌時間t大于4h②ORP的一階導(dǎo)數(shù)由大于-5mV/min突變?yōu)樾∮?30mV/min， 且攪拌時間t大于4h ；B7，在計算機中設(shè)定沉淀時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時直到沉淀完成；
B8，在計算機中設(shè)定排水時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，系統(tǒng)自動開啟脈沖SBR出水管閥門，處理后的水經(jīng)脈沖SBR出水管排出反應(yīng)器外，達到設(shè)定的排水時間后脈沖SBR出水管閥門自動關(guān)閉；B9，排水結(jié)束后，根據(jù)計算機總設(shè)定的閑置時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，當(dāng)達到預(yù)定閑置時間后系統(tǒng)自動進入下一個周期的Bi。參照圖3，示出了本發(fā)明所述的一種早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，進水池(1)連接ASBR進水管(4) ；ASBR反應(yīng)器(2)連接ASBR進水管
(4)、ASBR出水管(6)、排氣管(11)；ASBR進水管(4)連接ASBR進水泵(3)、ASBR進水閥門
(5)；ASBR出水管(6)連接ASBR出水閥門(8)；排氣管(11)連接堿液吸收裝置(12)、濕式氣體流量計(13)、氣體收集裝置(14)；中間水箱(15)連接ASBR出水管(6)、旁通管(16)、 脈沖SBR進水管(20)；旁通管(16)連接ASBR進水泵(3)、旁通管閥門(17)；脈沖SBR進水管(20)連接脈沖SBR進水泵(19)、脈沖SBR進水管閥門(21)；脈沖SBR(IS)連接脈沖SBR 進水管(20)、曝氣管( )、脈沖SBR出水管09)；曝氣管06)連接空氣壓縮機(25)、曝氣頭(27)；脈沖SBR出水管(29)連接脈沖SBR出水管閥門(28)；ASBR(2)內(nèi)部設(shè)有攪拌器ASBK(7)、pH傳感器ASBK(10)；脈沖SBR內(nèi)部設(shè)有攪拌器 SBE (30)、pH 傳感器 SBK (24)、DO 傳感器 SBK (22)、ORP 傳感器 SBK (23)；pH傳感器細(10)、pH傳感器SBE (24)、DO傳感器SBE (22)、ORP傳感器SBE (23)經(jīng)數(shù)據(jù)線分別于PH測定儀細(9)、pH測定儀哪(31)、D0測定儀哪(32)、0RP測定儀SBE(33)連接后與計算機(34)的數(shù)據(jù)信號輸入接口(36 39)連接，計算機(34)通過數(shù)據(jù)信號輸出接口與過程控制器GO)連接，過程控制器的ASBR進水泵繼電器02)、ASBR進水管閥門繼電器(43)、攪拌器_繼電器(44)、ASBR出水管閥門繼電器(45)、旁通管閥門繼電器(46)、脈沖SBR進水泵繼電器(47)、脈沖SBR進水管閥門繼電器(48)、空氣壓縮機繼電器(49)、脈沖SBR出水管閥門繼電器(50)、攪拌器SBK繼電器(51)分別與ASBR進水泵(3)、ASBR進水管閥門(5)、攪拌器_(7)、ASBR出水管閥門(8)、旁通管閥門(17)、脈沖SBR進水泵(19)、 脈沖SBR進水管閥門(21)、空氣壓縮機(25)、脈沖SBR出水管閥門( )、攪拌器SBK(30)連接。下面結(jié)合具體的實例對本發(fā)明中所述的方案作進一步介紹以某垃圾填埋場的實際垃圾滲濾液為研究對象，實驗結(jié)果表明經(jīng)過79天的連續(xù)運行，獲得了穩(wěn)定的工藝性能參數(shù)設(shè)定=ASBR 1進水時間為IOmin, III沉淀時間為lh, IV排水時間為IOmin, V 閑置時間為Ih ；II攪拌時間通過在線pH傳感器實時監(jiān)測，pH變化規(guī)律具體可參見圖4，過程控制器得到表征厭氧消化完成的信號后，攪拌停止；脈沖SBR I調(diào)節(jié)中間水箱(15)中滲濾液C0D/NH/-N的原滲濾液進水時間為1 2min，II進水的每次進水時間為3min，III攪拌時間為30min，VII沉淀時間為lh，VIII排水時間為lOmin，IX閑置時間為lh，IV曝氣時間通過在線pH傳感器SBK、DO傳感器SBK、ORP 傳感器SBK實時監(jiān)測，待過程控制器得到表征好氧硝化結(jié)束的信號后，曝氣停止，V加中間水箱滲濾液攪拌時間由在線PH測定儀SBK、ORP測定儀SBK實時監(jiān)測，待過程控制器得到表征缺氧反硝化結(jié)束的信號后，攪拌停止，VI內(nèi)源反硝化時間由在線pH測定儀SBK、ORP測定儀 SBK實時監(jiān)測，待過程控制器得到表征內(nèi)源反硝化結(jié)束的信號后，攪拌停止，具體的，脈沖SBR 運行過程中典型的pH、0RP變化規(guī)律示意圖參見圖5，圖6給出的脈沖SBR的運行工序示意圖。ASBR 性能ASBR 排水比為 0. 5，運行溫度為!35°C，MLVSS :8000士500mg/L，污泥齡 (SRT)無限長，在進水COD在6500士 1000mg/L時，出水COD保持在1100士 100mg/L，去除率在 80 + 5%, ASBR 運行負荷為 3. 25士0. 5kgC0D/m3 · d, COD 去除負荷為 2. 7士0. 5kgC0D/m3 · d。 進水的TN為700 士 300mg/L，出水TN變化不大。SBR性能SBR運行周期不固定(小于M小時)，排水比為0. 3，運行溫度為27°C， MLVSS :7000 士 500mg/L，在進水 COD 在 1800 ;3500mg/L 情況下，出水 COD 在 430 890mg/ L,去除率在65 83% ；進水TN在433 10(Mmg/L情況下，出水TN在4. 3 34. 6mg/L,去除率在92 98%。 系統(tǒng)的性能系統(tǒng)進水COD在6500 士 1000mg/L，出水COD在430 890mg/L，去除率 81 97% ；進水的TN為700 士 300mg/L，出水TN在4. 3 34. 6mg/L，去除率在96 99%， 在不加外碳源的情況下實現(xiàn)了總氮的深度去除，出水總氮達到生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(GB16889-200 》TN排放標(biāo)準。進一步的，本發(fā)明的技術(shù)原理具體為ASBR和脈沖SBR聯(lián)合去除早期垃圾滲濾液中有機物和總氮的工藝構(gòu)成控制原理， 其特征在于ASBR反應(yīng)器中厭氧消化過程中pH變化趨勢出現(xiàn)變化；脈沖SBR反應(yīng)器中好氧硝化和缺氧反硝化過程pH、DO、ORP會出現(xiàn)相應(yīng)的變化點來指示反應(yīng)的進程，具體原理如下當(dāng)原滲濾液進入ASBR反應(yīng)器，啟動攪拌器ASBK，厭氧去除原滲濾液中的有機物，厭氧去除有機物主要經(jīng)過3個過程水解酸化-產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸-產(chǎn)甲烷；水解酸化階段滲濾液中的有機物被水解酸化為揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，同時產(chǎn)生的VFA與滲濾液中的堿度反應(yīng)產(chǎn)生C02，CO2分壓增高，滲濾液中H2CO3含量增高，反應(yīng)器中的pH下降，但是此階段一般在開始反應(yīng)后池內(nèi)結(jié)束，而后的產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)甲烷菌過程會產(chǎn)生碳酸氫鹽堿度，使pH回升，當(dāng) COD降解完成后，反應(yīng)器中會產(chǎn)生類似污泥發(fā)酵的作用，促使pH上漲停止甚至下降，如圖4 所示，根據(jù)以上的變化規(guī)律，我們可以比較準確控制厭氧消化的終點，停止攪拌，節(jié)省能源。當(dāng)脈沖SBR的空氣壓縮機自動開啟，開始曝氣，好氧去除滲濾液中的有機物，然后將滲濾液中的NH4+-N氧化為NOx--N,即進行硝化反應(yīng)。反應(yīng)器內(nèi)的活性污泥利用空氣壓縮機鼓入的氧氣氧化滲濾液中的有機物和NH4+-N，有機物首先被好氧異養(yǎng)菌降解，而后當(dāng)NH4+-N 被硝化細菌完全氧化后，滲濾液中的溶解氧將不會被微生物所利用，所以DO會出現(xiàn)躍升現(xiàn)象，滲濾液中的NOx--N也不再會增加。硝化反應(yīng)是一個產(chǎn)酸的反應(yīng)，會中和滲濾液中的堿度導(dǎo)致PH下降，當(dāng)硝化反應(yīng)結(jié)束時產(chǎn)酸停止，此時(X)2被大量吹脫，PH值由下降變?yōu)樯仙?，出現(xiàn)特征點1，如圖5所示。采用實時控制可以精確操控曝氣時間，避免過度曝氣而浪費能源。加中間水箱滲濾液攪拌，中間水箱滲濾液的C0D/NH/-N在4左右，滿足反硝化的需求。反硝化過程中反硝化細菌利用有機物為電子供體，NOx--N為電子受體，將NOx--N還原為 N2,是脈沖SBR反應(yīng)器中的氧化態(tài)物質(zhì)不斷減少，因此ORP值會不斷下降，反硝化結(jié)束后，脈沖SBR處于厭氧狀態(tài)，ORP下降速率加快，出現(xiàn)特征點2，如圖5所示。反硝化過程會不斷產(chǎn)生堿度，PH不斷上升，放反硝化結(jié)束以后，脈沖SBR進入?yún)捬醢l(fā)酵產(chǎn)酸階段，所以pH值會有上升變?yōu)橄陆?，出現(xiàn)特征點3，如圖5所示。根據(jù)以上的特征點可以準確判斷反硝化反應(yīng)的進程，反硝化結(jié)束時，停止攪拌，節(jié)省過度攪拌造成的能源浪費。
11
本發(fā)明的方案在實際應(yīng)用中所體現(xiàn)的優(yōu)點包括采用ASBR聯(lián)合脈沖SBR的方式處理早期垃圾滲濾液，SBR為理想推流式反應(yīng)器，反應(yīng)推動力較大，同時防止污泥膨脹，耐沖擊負荷高。脈沖SBR采用等量進水結(jié)合實時控制攪拌曝氣的運行方式，第一次等量進水中的碳源用于上周期殘留NOx--N反硝化作用；第二次等量進水中的碳源作為第一次等量進水中硝化產(chǎn)生的NOx--N反硝化作用；第三次等量進水中的碳源作為第二次等量進水中硝化產(chǎn)生的NCV-N反硝化作用，所以脈沖SBR至少利用了進水中2/3的碳源進行了反硝化脫氮，大幅增大了對原水中碳源的利用效率。脈沖SBR采用等量進水結(jié)合實時控制攪拌曝氣的運行方式，第二次和第三次進水后首先進行缺氧反硝化，在去除污水中NOx--N的同時產(chǎn)生了堿度，為隨后的好氧硝化奠定了基礎(chǔ)，避免了外加堿度的必要。脈沖SBR運行一直保持較高的污泥濃度，由于第三次等量進水好氧硝化后產(chǎn)生的NOx--N已經(jīng)沒有可利用的原滲濾液中的碳源，此時較高的污泥濃度為第三次等量進水好氧硝化后產(chǎn)生的Ν0χ_-Ν提供了充足的微生物內(nèi)碳源，內(nèi)碳源的利用完全解決了外加碳源的問題，節(jié)省了大量運行成本。脈沖SBR第一次等量進水后，由于缺氧攪拌反硝化后進水中的肯定有富余的有機物，所以緊接著好氧曝氣首先進行的肯定是好氧異養(yǎng)菌去除有機物的階段，由于好氧異養(yǎng)菌世代周期較短，所以污泥濃度肯定會有一定程度的增加；第三次等量進水后，最后利用內(nèi)碳源進行反硝化肯定會造成細菌自身水解而產(chǎn)生可利用的碳源，有一定的污泥減量的效果，所以污泥濃度可相對保持一個穩(wěn)態(tài)，減少污泥外排量。脈沖SBR等量分三次進水，每一次等量進水后都會通過好氧硝化把水中的NH/-N氧化為NOx--N,按排水比0. 3算，這樣SBR 反應(yīng)器中的最大NH/-N濃度只為一次進水NH4+-N濃度的5/12，這大幅度降低了游離氨(FA) 對硝化反硝化細菌抑制的可能性。ASBR厭氧消化過程通過在線pH傳感器實時控制，準確判斷終點，避免了傳統(tǒng)的固定周期ASBR運行狀態(tài)下，COD去除不完全和過度攪拌造成能源浪費的現(xiàn)象。脈沖SBR好氧硝化和缺氧反硝化過程通過在線DO、pH和ORP值傳感器實時控制，精確判斷各階段反應(yīng)終點，節(jié)省反應(yīng)時間和能源。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、 耐沖擊負荷和不易放生污泥膨脹。本發(fā)明所述的方案可廣泛用于城市垃圾滲濾液生物處理、焦化廢水生物處理和制藥廢水生物處理等等。以上對本發(fā)明所提供的一種早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制方法和裝置進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1. 一種早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制方法，包括Al，根據(jù)ASBR反應(yīng)器的進水量，確定進水時間，并在計算機中設(shè)定進水時間，由實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，系統(tǒng)啟動后，ASBR進水泵和ASBR進水管閥門自動開啟， 將原水注入ASBR反應(yīng)器中，當(dāng)達到設(shè)定時間后，ASBR進水泵和ASBR進水管閥門自動關(guān)閉， 進水結(jié)束；A2，進水結(jié)束后，攪拌器ASBK自動開啟，ASBR反應(yīng)器在攪拌過程中進入?yún)捬跸^程，厭氧消化進程由在線PH傳感器SBK監(jiān)控，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，當(dāng)過程控制器得到表征厭氧消化完成的信號后，攪拌自動關(guān)閉；A3，在計算機中設(shè)定沉淀時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，當(dāng)達到預(yù)定的沉淀時間后，根據(jù)計算機中設(shè)定的排水時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，系統(tǒng)自動開啟ASBR出水管閥門，處理后的水經(jīng)ASBR出水管進入中間水箱，達到的設(shè)定的排水時間后ASBR出水管閥門自動關(guān)閉；A4，排水結(jié)束后，根據(jù)計算機中設(shè)定的閑置時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，當(dāng)達到設(shè)定的閑置時間后系統(tǒng)自動進入下一個周期的Al ；Bi，調(diào)節(jié)中間水箱中滲濾液C0D/NH/-N，設(shè)定中間水箱的原滲濾液進水量，在計算機中設(shè)定原滲濾液進水時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，ASBR進水管閥門自動關(guān)閉，旁通管閥門自動開啟，ASBR進水泵自動開啟，原水通過旁通管注入中間水箱，達到設(shè)定的進水時間后旁通管閥門自動關(guān)閉，ASBR進水泵自動關(guān)閉，此時中間水箱中滲濾液的 C0D/NH/-N 在 3 4 ；B2，脈沖SBR的進水方式為三次等量進水，根據(jù)其進水量，確定脈沖進水時間，并在計算機中設(shè)定每次進水時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，系統(tǒng)啟動后，脈沖 SBR進水泵自動開啟，脈沖SBR進水管閥門自動開啟，中間水箱中的滲濾液通過脈沖SBR進水管進入脈沖SBR，當(dāng)達到設(shè)定時間后脈沖SBR進水泵自動關(guān)閉，脈沖SBR進水管閥門自動關(guān)閉，進水結(jié)束；B3，攪拌器SBR自動開啟，脈沖SBR在攪拌階段利用第一次進水中的有機物將上周期殘留的Ν0χ_-Ν還原為N2，設(shè)定計算機中攪拌時間為30min，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，當(dāng)達到攪拌時間后攪拌器SBK自動關(guān)閉；B4,空氣壓縮機自動開啟，空氣經(jīng)過曝氣管和曝氣頭擴撒到脈沖SBR中，進入好氧硝化階段，PH傳感器sbk、D0傳感器sbk、0RP傳感器SBK分別監(jiān)測水中的pH值、溶解氧濃度DO和氧化還原電位0RP，通過pH測定儀SBK、DO測定儀SBK、ORP測定儀SBK將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計算機當(dāng)中，數(shù)據(jù)作為曝氣好氧硝化的實時控制參數(shù)；將數(shù)字信號輸入過程控制器，通過濾波處理及計算，得出過程實時控制變量，并通過控制策略對得出的實時控制變量進行對比，當(dāng)滿足好氧硝化結(jié)束條件時，結(jié)束好氧硝化過程，空氣壓縮機自動關(guān)閉，曝氣停止，系統(tǒng)設(shè)定脈沖次數(shù)為3，未達到脈沖次數(shù)時，執(zhí)行B5 ；達到脈沖次數(shù)時，執(zhí)行B6 ；B5,進水時間與第一次進水相同，脈沖SBR進水泵自動開啟，脈沖SBR進水管閥門自動開啟，中間水箱中的滲濾液通過脈沖SBR進水管進入脈沖SBR，當(dāng)達到設(shè)定的時間后脈沖 SBR進水泵自動關(guān)閉，脈沖SBR進水管閥門自動關(guān)閉，攪拌器SBK自動開啟，攪拌過程中脈沖 SBR進入缺氧反硝化階段，反硝化進程有在線0RP、pH傳感器監(jiān)控，并通過pH測定儀SBK、0RP 測定儀SBK將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計算機中，處理后的數(shù)據(jù)作為缺氧反硝化的實時控制參數(shù)；對缺氧反硝化起到實時控制的目的，當(dāng)過程控制器得到表征第一缺氧反硝化結(jié)束的信號后，攪拌器SBK自動關(guān)閉，并返回B4;B6，攪拌器SBK自動開啟，脈沖SBR進入內(nèi)源反硝化階段，反硝化進程ORP、pH在線傳感器監(jiān)控，并通過PH測定儀SBK、ORP測定儀SBK將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計算機當(dāng)中，處理后的數(shù)據(jù)作為內(nèi)源反硝化的實時控制參數(shù)；對內(nèi)源反硝化起到實時控制的目的，當(dāng)過程控制器得到表征第二缺氧反硝化結(jié)束的信號后，攪拌器SBK自動關(guān)閉；B7，在計算機中設(shè)定沉淀時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時直到沉淀完成；B8，在計算機中設(shè)定排水時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，系統(tǒng)自動開啟脈沖SBR出水管閥門，處理后的水經(jīng)脈沖SBR出水管排出反應(yīng)器外，達到設(shè)定的排水時間后脈沖SBR出水管閥門自動關(guān)閉；B9，排水結(jié)束后，根據(jù)計算機總設(shè)定的閑置時間，通過實時控制系統(tǒng)中的時間控制器進行計時，當(dāng)達到預(yù)定閑置時間后系統(tǒng)自動進入下一個周期的Bi。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于所述表征厭氧消化完成的條件為pH(t+lh)小于等于pH(t)，且攪拌時間t大于12h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于所述好氧硝化結(jié)束的條件為PH—階導(dǎo)數(shù)由負變正，且曝氣時間t大于1. 5h,0RP 一階導(dǎo)數(shù)小于0. 4mv/min,且曝氣時間t大于2h、和/或DO大于4mg/L,且曝氣時間t大于濁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于所述第一缺氧反硝化結(jié)束的條件為PH—階導(dǎo)數(shù)由正變負，且攪拌時間t大于0.證、和 /或ORP的一階導(dǎo)數(shù)由大于_25mv/min突變?yōu)樾∮赺30mv/min，且攪拌時間t大于0.證。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于所述第二缺氧反硝化結(jié)束的條件為PH—階導(dǎo)數(shù)由正變負，且攪拌時間t大于4h、和/ 或ORP的一階導(dǎo)數(shù)由大于-5mV/min突變?yōu)樾∮?30mV/min，且攪拌時間t大于4h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于所述ASBR反應(yīng)器的進水量為ASBR反應(yīng)器有效體積和排水比的乘積。
7.一種早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制裝置，其特征在于進水池(1)連接ASBR 進水管(4) ；ASBR反應(yīng)器(2)連接ASBR進水管(4)、ASBR出水管(6)和排氣管(11) ；ASBR 進水管⑷連接ASBR進水泵(3)和ASBR進水閥門(5) ；ASBR出水管(6)連接ASBR出水閥門(8)；排氣管(11)連接堿液吸收裝置(12)、濕式氣體流量計(13)和氣體收集裝置(14)； 中間水箱(15)連接ASBR出水管(6)、旁通管(16)和脈沖SBR進水管(20)；旁通管(16)連接ASBR進水泵(3)和旁通管閥門(17)；脈沖SBR進水管(20)連接脈沖SBR進水泵(19) 和脈沖SBR進水管閥門(21)；脈沖SBR(IS)連接脈沖SBR進水管(20)、曝氣管(26)和脈沖 SBR出水管(29)；曝氣管(26)連接空氣壓縮機(25)和曝氣頭(27)；脈沖SBR出水管(29) 連接脈沖SBR出水管閥門(28)；ASBR(2)內(nèi)部設(shè)有攪拌器4·(7)和pH傳感器ASBK(10)；脈沖SBR內(nèi)部設(shè)有攪拌器 smi(30)、pH 傳感器 sm^24)、DO 傳感器 sbJ22)和 ORP 傳感器 sbJ23) ；pH 傳感器 ASBK (10)、pH 傳感器SBK (24)、DO傳感器SBK (22)、ORP傳感器SBK (23)經(jīng)數(shù)據(jù)線分別與pH測定儀ASBK (9)、pH 測定儀sbk(31)、DO測定儀sbk(32)、ORP測定儀SBK(33)連接后與計算機(34)的數(shù)據(jù)信號輸入接口(36 39)連接，計算機(34)通過數(shù)據(jù)信號輸出接口與過程控制器GO)連接，過程控制器的ASBR進水泵繼電器(42)、ASBR進水管閥門繼電器(43)、攪拌器ASBK繼電器(44)、 ASBR出水管閥門繼電器(45)、旁通管閥門繼電器(46)、脈沖SBR進水泵繼電器(47)、脈沖 SBR進水管閥門繼電器(48)、空氣壓縮機繼電器(49)、脈沖SBR出水管閥門繼電器(50)、攪拌器SBK繼電器(51)分別與ASBR進水泵(3)、ASBR進水管閥門(5)、攪拌器ASBK(7)、ASBR出水管閥門(8)、旁通管閥門(17)、脈沖SBR進水泵(19)、脈沖SBR進水管閥門(21)、空氣壓縮機(25)、脈沖SBR出水管閥門(沘)、攪拌器sbk(30)連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制方法和裝置，屬于生化法污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，ASBR反應(yīng)器通過實時pH監(jiān)測，準確判斷厭氧消化終點；中間水箱加入原滲濾液調(diào)節(jié)COD/NH4+-N為3～4作為脈沖SBR進水，脈沖SBR采用三次等量進水聯(lián)合間歇攪拌和曝氣的運行方式，充分利用原水中碳源和污泥內(nèi)碳源，好氧硝化通過實時DO、pH和ORP監(jiān)測，控制曝氣時間，反硝化通過實時pH和ORP監(jiān)測，控制攪拌時間，本發(fā)明提供的早期垃圾滲濾液生物處理工藝的控制方法和裝置，能夠準確控制厭氧消化和缺氧反硝化攪拌時間，好氧硝化曝氣時間，具有節(jié)省能耗、縮短反應(yīng)時間、不投加外碳源、TN去除率高和污泥減量等優(yōu)點。
文檔編號C02F3/30GK102502965SQ20111038634
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者彭永臻, 朱如龍, 王凱, 王淑瑩 申請人:北京工業(yè)大學(xué)