一種寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置及過程控制方法
【專利摘要】一種寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置及過程控制方法，它涉及一種脫氮裝置及過程控制系統(tǒng)。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的村鎮(zhèn)污水處理裝置和設(shè)施占地大、投資高、處理效果差和運行費用高的問題。本發(fā)明的流量調(diào)節(jié)池和主體構(gòu)筑物由左至右依次設(shè)置，好氧Ⅰ區(qū)、好氧Ⅱ區(qū)和好氧Ⅲ區(qū)內(nèi)均設(shè)有填料，承托層和固定板由下至上依次水平設(shè)置在出水池的內(nèi)壁上，多個斜板傾斜設(shè)置在承托層和固定板之間，缺氧Ⅲ區(qū)設(shè)置在線ORP傳感器，好氧Ⅲ區(qū)設(shè)置在線DO傳感器，分別采集ORP和DO信號，并將信號經(jīng)PC機處理后送入PLC控制器，PLC控制器的輸出信號直接作用于變頻鼓風(fēng)機和碳源投加泵。本發(fā)明適用于北方寒冷地區(qū)村鎮(zhèn)生活污水的深度處理。
【專利說明】一種寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置及過程控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種脫氮的裝置及使用該裝置的過程控制方法，所屬【技術(shù)領(lǐng)域】為污水深度處理的理論、技術(shù)與方法。適用于北方寒冷地區(qū)村鎮(zhèn)生活污水的深度處理。
【背景技術(shù)】
[0002]富營養(yǎng)化問題是當(dāng)今世界各國面臨的最主要的水污染問題之一，近年來盡管我國城市污水的處理率不斷提高，但是由氮、磷污染引起的水體富營養(yǎng)化問題沒有得到根本的解決，甚至有日益嚴(yán)重的趨勢。我國在2002年新頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中增加了總氮、總磷最高允許排放濃度，同時也對出水氨氮提出了更嚴(yán)格的要求，可見污水處理的主要矛盾已逐漸由有機污染物的去除轉(zhuǎn)變?yōu)榈孜廴疚锏娜コ?。污水中的磷通常可以通過投加混凝劑去除，但由于氮化合物(如NH4+及N03-)的分子量比較小，無法通過投加藥劑去除，氮的去除是污水深度處理的難點和重點，一般只有利用生物脫氮技術(shù)才能徹底去除,且生物脫氮成本較低。
[0003]近年來，隨著農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長，村鎮(zhèn)污水的處理率也逐年上升。村鎮(zhèn)污水的特點是水量小、水量變化大，處理規(guī)模普遍較小，采用大型污水處理廠普遍應(yīng)用的污水處理工藝和設(shè)施，單位水量的投資和運行費用偏高。而目前的村鎮(zhèn)污水處理裝置大多采用簡單的曝氣工藝，僅僅停留在有機物和氨氮的去除上，基本達不到國家相關(guān)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，急需一種占地面積小、基建投資省、效果穩(wěn)定、維護簡單且運行費用低的污水處理工藝技術(shù)與方法。此外，對于寒冷地區(qū)，由于冬季漫長，低溫對污水的生物脫氮的硝化過程造成非常不利的影響，因此，開發(fā)適用于寒冷地區(qū)的生物脫氮工藝和技術(shù)一直是污水處理【技術(shù)領(lǐng)域】的難題。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有的村鎮(zhèn)污水處理裝置和設(shè)施占地大、投資高、處理效果差和運行費用高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的村鎮(zhèn)污水處理裝置和設(shè)施占地大、投資高、處理效果差和運行費用高的問題。進而提供一種寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置及過程控制方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置，它包括脫氮裝置，所述脫氮裝置包括流量調(diào)節(jié)池、主體構(gòu)筑物、第一段進水泵、第二段進水泵、第三段進水泵、第一段好氧區(qū)鼓風(fēng)機、第二段好氧區(qū)鼓風(fēng)機、第三段好氧區(qū)鼓風(fēng)機、多個機械攪拌裝置和多個曝氣管，流量調(diào)節(jié)池和主體構(gòu)筑物由左至右依次設(shè)置，所述主體構(gòu)筑物內(nèi)通過多個隔墻將其分成七個區(qū)域，所述主體構(gòu)筑物內(nèi)的七個區(qū)域由左至右依次為缺氧I區(qū)Al、好氧I區(qū)N1、缺氧II區(qū)A2、好氧II區(qū)N2、缺氧III區(qū)A3、好氧III區(qū)N3和出水池E，第一段進水泵、第二段進水泵和第三段進水泵的一端均與流量調(diào)節(jié)池連接，第一段進水泵、第二段進水泵和第三段進水泵的另一端分別與缺氧I區(qū)Al、缺氧II區(qū)A2和缺氧III區(qū)A3連接，缺氧I區(qū)Al、缺氧II區(qū)A2和缺氧III區(qū)A3中分別設(shè)有一個機械攪拌裝置，好氧I區(qū)N1、好氧II區(qū)N2和好氧III區(qū)N3的下部分別設(shè)有一個曝氣管，第一段好氧區(qū)鼓風(fēng)機、第二段好氧區(qū)鼓風(fēng)機和第三段好氧區(qū)鼓風(fēng)機的一端分別與一個曝氣管連接，所述多段強化脫氮的裝置還包括過程控制系統(tǒng)，所述脫氮裝置還包括填料、集泥槽、多個集泥管、承托層、多個斜板、固定板、出水堰、出水槽、出水管、紫外線消毒裝置、污泥回流泵和排泥泵，好氧I區(qū)N1、好氧II區(qū)N2和好氧III區(qū)N3內(nèi)均設(shè)有填料，集泥槽設(shè)置在出水池E的下端，集泥槽內(nèi)設(shè)有多個集泥管，承托層和固定板由下至上依次水平設(shè)置在出水池E的內(nèi)壁上，多個斜板傾斜設(shè)置在承托層和固定板之間，承托層和固定板將出水池E由上至下依次分隔成出水III區(qū)、沉淀II區(qū)和布水I區(qū)，出水槽設(shè)置在出水區(qū)的上部，出水管的一端穿過主體構(gòu)筑物的外壁與出水槽的下端連接，出水管的另一端延伸至主體構(gòu)筑物外，紫外線消毒裝置設(shè)置在主體構(gòu)筑物外的出水管上，出水堰設(shè)置在出水區(qū)的上部，且出水堰的上沿低于主體構(gòu)筑物的外壁，缺氧I區(qū)Al與出水池E之間設(shè)有污泥回流泵，排泥泵與集泥槽的下端連接，所述過程控制系統(tǒng)包括在線ORP測定儀傳感器、在線ORP測定儀主機、在線DO測定儀傳感器、在線DO測定儀主機、PC機、PLC控制器和碳源投加泵，在線ORP測定儀傳感器和在線DO測定儀傳感器分別設(shè)置在缺氧III區(qū)A3和好氧III區(qū)N3內(nèi)，在線ORP測定儀傳感器和在線DO測定儀傳感器分別通過在線ORP測定儀主機和在線DO測定儀主機與PC機連接，碳源投加泵的一端與缺氧III區(qū)A3連接，PLC控制器分別與PC機、碳源投加泵的另一端、第一段好氧區(qū)鼓風(fēng)機、第二段好氧區(qū)鼓風(fēng)機和第三段好氧區(qū)鼓風(fēng)機的另一端連接。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種采用寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置的過程控制方法，具體步驟如下:
[0008]步驟一:啟動階段；
[0009]主體構(gòu)筑物接種污泥后，首先對污泥進行為期60天的培養(yǎng)馴化，馴化結(jié)束后開始正常運行；
[0010]步驟二:正常連續(xù)運行；
[0011]將第一段好氧區(qū)鼓風(fēng)機、第二段好氧區(qū)鼓風(fēng)機和第三段好氧區(qū)鼓風(fēng)機與曝氣管連接,每臺空壓機的最大出風(fēng)量根據(jù)系統(tǒng)處理水量確定,污泥回流量為進水流量的0.5~1.0倍，原污水經(jīng)過流量調(diào)節(jié)池由第一段進水泵、第二段進水泵和第三段進水泵注入主體構(gòu)筑物內(nèi)；污水在主體構(gòu)筑物內(nèi)的平均水力停留時間8h ( HRT ( 12h ；
[0012]缺氧I區(qū)Al與好氧I區(qū)NI的體積比為VA1/VN1=1/ (2-3)，缺氧II區(qū)A2與好氧II區(qū)N2的體積比為VA2/VN2=l/(2~3)，缺氧III區(qū)A3和好氧III區(qū)N3的體積比為VA3/VN3=l/(2~
3)，出水池E的體積為保證水力停留時間為40min-150min ；
[0013]污水由各段缺氧區(qū)進入各段好氧區(qū)，利用好氧III區(qū)N3末端的在線DO測定儀傳感器上顯示的DO值，并根據(jù)其與氨氮的對應(yīng)關(guān)系，顯示進水氨氮的去除效果；當(dāng)好氧III區(qū)N3末端實測DO值> 2.0mg/L時，調(diào)低變頻鼓風(fēng)機、變頻鼓風(fēng)機、變頻鼓風(fēng)機的轉(zhuǎn)速；當(dāng)監(jiān)測值達到0.8mg/L時，調(diào)高變頻鼓風(fēng)機、變頻鼓風(fēng)機、變頻鼓風(fēng)機的轉(zhuǎn)速；具體調(diào)整方式為:當(dāng)DO值> 3.0mg/L時，變頻鼓風(fēng)機、變頻鼓風(fēng)機、變頻鼓風(fēng)機調(diào)整后的轉(zhuǎn)數(shù)為原轉(zhuǎn)數(shù)的40%~60% ;當(dāng)2.0mg/L≤DO≤3.0mg/L時，變頻鼓風(fēng)機、變頻鼓風(fēng)機、變頻鼓風(fēng)機調(diào)整后的轉(zhuǎn)數(shù)為原轉(zhuǎn)數(shù)的60%~80% ;當(dāng)0.5mg/L≤DO≤0.8mg/L時，變頻鼓風(fēng)機、變頻鼓風(fēng)機、變頻鼓風(fēng)機調(diào)整后的轉(zhuǎn)數(shù)為原轉(zhuǎn)數(shù)140%~160% ;當(dāng)DO ≤ 0.5mg/L時，變頻鼓風(fēng)機、變頻鼓風(fēng)機、變頻鼓風(fēng)機調(diào)整后的轉(zhuǎn)數(shù)為原轉(zhuǎn)數(shù)160%~200% ；
[0014]在缺氧III區(qū)A3，利用在線ORP測定儀傳感器上顯示的ORP豎直及其與硝酸鹽氮的對應(yīng)關(guān)系，反映系統(tǒng)的反硝化性能；當(dāng)缺氧III區(qū)A3末端實測的ORP值≥ -1OOmV時，調(diào)高碳源投加泵的轉(zhuǎn)速；當(dāng)缺氧III區(qū)A3末端實測的ORP值≤ -120mV時，調(diào)低碳源投加泵的轉(zhuǎn)速；具體調(diào)整方式為:當(dāng)ORP值≥-40mV，碳源投加泵調(diào)整后的轉(zhuǎn)速為原轉(zhuǎn)數(shù)的200% ；當(dāng)-1OOmV ≤ ORP ≤ -40mV時，碳源投加泵調(diào)整后的轉(zhuǎn)速為原轉(zhuǎn)數(shù)的120%~200% ；當(dāng)ORP ≤ -200mV,碳源投加泵調(diào)整后的轉(zhuǎn)速為原轉(zhuǎn)數(shù)的40%~60% ；當(dāng)_200mV ≤ ORP ≤ -120mV時，碳源投加泵調(diào)整后的轉(zhuǎn)速為原轉(zhuǎn)數(shù)的60%~80% ；
[0015]若好氧III區(qū)N3末端實測DO值0.8mg/L≤DO值≤2.0mg/L ;缺氧III區(qū)A3末端實測的ORP值-120mV ≤ ORP ≤ -1OOmV,即認(rèn)為達到了預(yù)定的控制目標(biāo)，完成了污水深度脫氮。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果:
[0017]1.本發(fā)明采用多點進水的方式，能夠有效的提高對原水碳源的利用，不僅提高脫氮效果，還能夠節(jié)省外碳源的投加量；脫氮效率提高60-80%，節(jié)省了 30-35%的外碳源。
[0018]2.寒冷地區(qū)冬季氣溫較低時，硝化反應(yīng)速率會降低，從而影響出水水質(zhì)。而好氧區(qū)填加軟質(zhì)聚氨酯泡沫填料，能夠增加反應(yīng)池的污泥儲量，從而有效的提高好氧硝化反應(yīng)的速率，速率提高46%，降低溫度對硝化反應(yīng)的影響，提高出水水質(zhì)。
[0019]3.一體化的裝置構(gòu)造，省去了傳統(tǒng)工藝的二次沉淀池，不僅節(jié)省了三分之一的占地面積，還節(jié)省了 28%的基建投資。
[0020]4.本發(fā)明PLC控制系統(tǒng)的設(shè)置，能夠?qū)崟r根據(jù)系統(tǒng)的出水水質(zhì)，調(diào)整系統(tǒng)的曝氣量和外碳源投加量，不僅能夠保證處理效果，還降低了 20%的運行費用。
[0021]5.本發(fā)明尤其適用于北方寒冷地區(qū)村鎮(zhèn)生活污水的深度處理。
[0022]6.本發(fā)明的PLC控制系統(tǒng)根據(jù)好氧III區(qū)和缺氧III區(qū)采集的DO信號和ORP信號，在線調(diào)整鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)和碳源投加泵轉(zhuǎn)數(shù)，經(jīng)過24h穩(wěn)定運行之后，最終出水氨氮維持在
.0.6~3.2mg/L,總氮維持在5.2~9.7mg/L,遠低于國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)所要求的氨氮濃度(≤5mg/L)和總氮濃度(≤15mg/L)，可達到深度脫氮。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式包括脫氮裝置，所述脫氮裝置包括流量調(diào)節(jié)池1、主體構(gòu)筑物2、第一段進水泵3、第二段進水泵4、第三段進水泵5、第一段好氧區(qū)鼓風(fēng)機10、第二段好氧區(qū)鼓風(fēng)機11、第三段好氧區(qū)鼓風(fēng)機12、多個機械攪拌裝置6和多個曝氣管9，流量調(diào)節(jié)池I和主體構(gòu)筑物2由左至右依次設(shè)置，所述主體構(gòu)筑物2內(nèi)通過多個隔墻將其分成七個區(qū)域，所述主體構(gòu)筑物2內(nèi)的七個區(qū)域由左至右依次為缺氧I區(qū)Al、好氧I區(qū)N1、缺氧II區(qū)A2、好氧II區(qū)N2、缺氧III區(qū)A3、好氧III區(qū)N3和出水池E，第一段進水泵3、第二段進水泵4和第三段進水泵5的一端均與流量調(diào)節(jié)池I連接，第一段進水泵3、第二段進水泵4和第三段進水泵5的另一端分別與缺氧I區(qū)Al、缺氧II區(qū)A2和缺氧III區(qū)A3連接，缺氧I區(qū)Al、缺氧II區(qū)A2和缺氧III區(qū)A3中分別設(shè)有一個機械攪拌裝置6，好氧I區(qū)N1、好氧II區(qū)N2和好氧III區(qū)N3的下部分別設(shè)有一個曝氣管9，第一段好氧區(qū)鼓風(fēng)機10、第二段好氧區(qū)鼓風(fēng)機11和第三段好氧區(qū)鼓風(fēng)機12的一端分別與一個曝氣管9連接，所述多段強化脫氮的裝置還包括過程控制系統(tǒng)，所述脫氮裝置還包括填料7、集泥槽13、多個集泥管14、承托層15、多個斜板16、固定板17、出水堰18、出水槽19、出水管20、紫外線消毒裝置21、污泥回流泵22和排泥泵23，好氧I區(qū)N1、好氧II區(qū)N2和好氧III區(qū)N3內(nèi)均設(shè)有填料7，集泥槽13設(shè)置在出水池E的下端，集泥槽13內(nèi)設(shè)有多個集泥管14，承托層15和固定板17由下至上依次水平設(shè)置在出水池E的內(nèi)壁上，多個斜板16傾斜設(shè)置在承托層15和固定板17之間，承托層15和固定板17將出水池E由上至下依次分隔成出水III區(qū)、沉淀II區(qū)和布水I區(qū)，出水槽19設(shè)置在出水區(qū)的上部，出水管20的一端穿過主體構(gòu)筑物2的外壁與出水槽19的下端連接，出水管20的另一端延伸至主體構(gòu)筑物2外，紫外線消毒裝置21設(shè)置在主體構(gòu)筑物2外的出水管20上，出水堰18設(shè)置在出水區(qū)的上部，且出水堰18的上沿低于主體構(gòu)筑物2的外壁，缺氧I區(qū)Al與出水池E之間設(shè)有污泥回流泵22，排泥泵23與集泥槽13的下端連接，所述過程控制系統(tǒng)包括在線ORP測定儀傳感器24、在線ORP測定儀主機25、在線DO測定儀傳感器26、在線DO測定儀主機27、PC機28、PLC控制器29和碳源投加泵30，在線ORP測定儀傳感器24和在線DO測定儀傳感器26分別設(shè)置在缺氧III區(qū)A3和好氧III區(qū)N3內(nèi)，在線ORP測定儀傳感器24和在線DO測定儀傳感器26分別通過在線ORP測定儀主機25和在線DO測定儀主機27與PC機28連接，碳源投加泵30的一端與缺氧III區(qū)A3連接，PLC控制器29分別與PC機28、碳源投加泵30的另一端、第一段好氧區(qū)鼓風(fēng)機10、第二段好氧區(qū)鼓風(fēng)機11和第三段好氧區(qū)鼓風(fēng)機12的另一端連接。
[0025]本實施方式的沉淀污泥一部分經(jīng)污泥回流泵22返回缺氧I區(qū)Al，污泥回流比為50%-150%，一部分經(jīng)排泥泵23排除；沉淀區(qū)II斜板16布設(shè)在承托層15之上，承托層15布設(shè)在距底面1/4-1/3水深處。
[0026]【具體實施方式】二:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的集泥槽13由多個V字形槽依次設(shè)置，每個V字形槽內(nèi)設(shè)有一個集泥管14。如此設(shè)置，便于集泥。其它組成和連接關(guān)系與【具體實施方式】一相同。
[0027]【具體實施方式】三:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的填料7為聚氨酯泡沫填料。如此設(shè)置，增加系統(tǒng)的污泥儲量，提高硝化效率。其它組成和連接關(guān)系與【具體實施方式】一或二相同。
[0028]【具體實施方式】四:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的聚氨酯泡沫填料為正方形填料，所述填料的長度為2.5-4mm，填料上布滿孔隙，所述孔隙的開孔率為99%_100%，填料的密度為18-40kg/m3 ;填料的孔隙孔徑:5-120ppi。如此設(shè)置，增加系統(tǒng)的污泥儲量，提高硝化效率。其它組成和連接關(guān)系與【具體實施方式】三相同。
[0029]【具體實施方式】五:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的缺氧I區(qū)Al和好氧I區(qū)NI之間的隔墻上部設(shè)有正方形過水口，好氧I區(qū)NI和缺氧II區(qū)A2之間的隔墻下部設(shè)有正方形過水口，缺氧II區(qū)A2與好氧II區(qū)N2之間的隔墻上部設(shè)有正方形過水口，好氧II區(qū)N2與缺氧III區(qū)A3之間的隔墻下部設(shè)有正方形過水口，缺氧III區(qū)A3與好氧III區(qū)N3之間的隔墻上部設(shè)有正方形過水口，好氧III區(qū)N3與出水池E之間的隔墻下部設(shè)有正方形過水口，所述過水口大小，按日最大流量和最小流量，滿足過水流速0.8~2.5m/s。如此設(shè)置，便于污水的一系列反應(yīng)順利進行。其它組成和連接關(guān)系與【具體實施方式】四相同。[0030]【具體實施方式】六:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的脫氮裝置還包括多個防護網(wǎng)8，好氧I區(qū)NI和缺氧II區(qū)A2、好氧II區(qū)N2與缺氧III區(qū)A3和好氧III區(qū)N3與出水池E之間的隔墻下部的過水口處設(shè)有一個防護網(wǎng)8，防護網(wǎng)8的網(wǎng)孔為正方形，邊長小于4_。如此設(shè)置，便于過濾和阻擋污泥進入下一處理過程。其它組成和連接關(guān)系與【具體實施方式】五相同。
[0031]【具體實施方式】七:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的多個斜板16以60°的傾斜角度設(shè)置在承托層15和固定板17之間。如此設(shè)置，便于污泥沉淀。其它組成和連接關(guān)系與【具體實施方式】六相同。
[0032]【具體實施方式】八:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的多個斜板16以向左傾斜60°的角度設(shè)置在承托層15和固定板17之間。如此設(shè)置，便于污泥沉淀，沉淀效果最佳。其它組成和連接關(guān)系與【具體實施方式】七相同。
[0033]【具體實施方式】九:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式采用寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置的過程控制方法，具體步驟如下:
[0034]步驟一:啟動階段；
[0035]主體構(gòu)筑物接種污泥后，首先對污泥進行為期60天的培養(yǎng)馴化，馴化結(jié)束后開始正常運行；
[0036]步驟二:正常連續(xù)運行；
[0037]將第一段好氧區(qū)鼓風(fēng)機10、第二段好氧區(qū)鼓風(fēng)機11和第三段好氧區(qū)鼓風(fēng)機12與曝氣管連接，每臺空壓機的最大出風(fēng)量根據(jù)系統(tǒng)處理水量確定，污泥回流量為進水流量的
0.5~1.0倍，原污水經(jīng)過流量調(diào)節(jié)池I由第一段進水泵3、第二段進水泵4和第三段進水泵5注入主體構(gòu)筑物2內(nèi)；污水在主體構(gòu)筑物2內(nèi)的平均水力停留時間8h ( HRT ( 12h ；
[0038]缺氧I區(qū)Al與好氧I區(qū)NI的體積比為VA1/VN1=1/ (2-3)，缺氧II區(qū)A2與好氧II區(qū)N2的體積比為VA2/VN2=l/(2~3)，缺氧III區(qū)A3和好氧III區(qū)N3的體積比為VA3/VN3=l/(2~
3)，出水池E的體積為保證水力停留時間為40min-150min ；
[0039]污水由各段缺氧區(qū)進入各段好氧區(qū)，利用好氧III區(qū)N3末端的在線DO測定儀傳感器26上顯示的DO值，并根據(jù)其與氨氮的對應(yīng)關(guān)系，顯示進水氨氮的去除效果；當(dāng)好氧III區(qū)N3末端實測DO值≥2.0mg/L時，調(diào)低變頻鼓風(fēng)機10、變頻鼓風(fēng)機11、變頻鼓風(fēng)機12的轉(zhuǎn)速；當(dāng)監(jiān)測值達到0.8mg/L時，調(diào)高變頻鼓風(fēng)機10、變頻鼓風(fēng)機11、變頻鼓風(fēng)機12的轉(zhuǎn)速；具體調(diào)整方式為:當(dāng)DO值≥3.0mg/L時，變頻鼓風(fēng)機10、變頻鼓風(fēng)機11、變頻鼓風(fēng)機12調(diào)整后的轉(zhuǎn)數(shù)為原轉(zhuǎn)數(shù)的40%~60% ；當(dāng)2.0mg/L≤DO≤3.0mg/L時，變頻鼓風(fēng)機10、變頻鼓風(fēng)機11、變頻鼓風(fēng)機12調(diào)整后的轉(zhuǎn)數(shù)為原轉(zhuǎn)數(shù)的60%~80% ;當(dāng)0.5mg/L ≤ DO≤0.8mg/L時，變頻鼓風(fēng)機10、變頻鼓風(fēng)機11、變頻鼓風(fēng)機12調(diào)整后的轉(zhuǎn)數(shù)為原轉(zhuǎn)數(shù)140%~160% ；當(dāng)DO < 0.5mg/L時，變頻鼓風(fēng)機10、變頻鼓風(fēng)機11、變頻鼓風(fēng)機12調(diào)整后的轉(zhuǎn)數(shù)為原轉(zhuǎn)數(shù)160% ~200% ；
[0040]在缺氧III區(qū)A3，利用在線ORP測定儀傳感器24上顯示的ORP豎直及其與硝酸鹽氮的對應(yīng)關(guān)系，反映系統(tǒng)的反硝化性能；當(dāng)缺氧III區(qū)A3末端實測的ORP值> -1OOmV時，調(diào)高碳源投加泵30的轉(zhuǎn)速；當(dāng)缺氧III區(qū)A3末端實測的ORP值≤-120mV時，調(diào)低碳源投加泵30的轉(zhuǎn)速；具體調(diào)整方式為:當(dāng)ORP值≥-40mV，碳源投加泵30調(diào)整后的轉(zhuǎn)速為原轉(zhuǎn)數(shù)的200% ;當(dāng)-1OOmV ≤ ORP ≤ -40mV時，碳源投加泵30調(diào)整后的轉(zhuǎn)速為原轉(zhuǎn)數(shù)的120%~200% ;當(dāng)ORP≤-200mV,碳源投加泵30調(diào)整后的轉(zhuǎn)速為原轉(zhuǎn)數(shù)的40%~60% ；當(dāng)-200mV ( ORP ( -120mV時，碳源投加泵30調(diào)整后的轉(zhuǎn)速為原轉(zhuǎn)數(shù)的60%~80% ；
[0041]若好氧III區(qū)N3末端實測DO值0.8mg/L≤DO值≤2.0mg/L ;缺氧III區(qū)A3末端實測的ORP值-120mV ^ ORP ^ -1OOmV,即認(rèn)為達到了預(yù)定的控制目標(biāo)，完成了污水深度脫氮。
[0042]以某實際生活污水作為實驗對象(C0D=180~260mg/L，TN=24~36mg/L)。系統(tǒng)設(shè)置3臺空壓機，最大出風(fēng)量為8m3/h，最小出風(fēng)量為O。系統(tǒng)設(shè)置3臺進水泵，設(shè)置I臺出水泵。反應(yīng)器啟動后首先進行污泥接種，并進行為期60天的培養(yǎng)馴化，馴化結(jié)束后開始正常實驗。反應(yīng)器日處理水量900L，對應(yīng)的系統(tǒng)平均HRT為8h，各段進水量均為300L/d，反應(yīng)溫度為20°C，污泥回流量為450L/d。系統(tǒng)穩(wěn)定后，將空壓機的出口曝氣量調(diào)整為3m3/h。應(yīng)用本發(fā)明后，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)第三好氧區(qū)和第三缺氧區(qū)采集的DO信號和ORP信號，在線調(diào)整鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)和碳源投加泵轉(zhuǎn)數(shù)，經(jīng)過24h穩(wěn)定運行之后，系統(tǒng)出水氨氮保持在0.5-2.Smg/L，總氮保持在3.6-6.7mg/L，遠低于國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)所要求的氨氮濃度((5mg/L)和總氮濃度((15mg/L) ο
[0043]本發(fā)明在傳統(tǒng)多點進水A/0工藝的各段好氧區(qū)填加軟質(zhì)聚氨酯泡沫填料，用于增加系統(tǒng)的污泥儲量，提高硝化效率。
[0044]本發(fā)明的出水區(qū)與反應(yīng)區(qū)一體構(gòu)建，并設(shè)置斜板用于污泥沉淀，出水區(qū)池底設(shè)置集泥槽，用于收集污泥，可取消傳統(tǒng)工藝設(shè)置的二次沉淀池。
[0045]本發(fā)明在第三段的缺氧區(qū)設(shè)置ORP在線傳感器，輸出信號作用于PLC控制器，PLC控制器以在線采集的ORP信號作為外碳源投加的控制參數(shù)，調(diào)整碳源投加泵的轉(zhuǎn)速，一方面提高反硝化效率，一方面節(jié)省碳源投加量，降低運行費用；
[0046]本發(fā)明在第三段好氧區(qū)設(shè)置DO在線傳感器，輸出信號作用于PLC控制器，PLC控制器以在線采集的DO信號作為曝氣量的控制參數(shù)，調(diào)整鼓風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，提高硝化效果，并降低鼓風(fēng)機運行所需的電量。
[0047]【具體實施方式】十:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的污水的化學(xué)需氧量為150~300mg/L，總氮為20~70mg/L。如此設(shè)置，便于符合寒區(qū)村鎮(zhèn)實際污水的參數(shù)。其它組成和連接關(guān)系與【具體實施方式】九相同。
[0048]本發(fā)明的具體原理如下:
[0049]本發(fā)明的多段強化脫氮的裝置及過程控制系統(tǒng)，原污水分三點分別在缺氧區(qū)進入反應(yīng)器，第一段的缺氧區(qū)進水可為反硝化提供碳源，混合污水進入第一段好氧區(qū)進行硝化反應(yīng)，將污水中的氨氮氧化成硝酸鹽氮，混合污水進入第二段缺氧區(qū)，第二段缺氧區(qū)進水為硝酸鹽氮的反硝化提供碳源，將硝酸鹽氮還原成氮氣從系統(tǒng)中逸出，第二段進水氨氮在第二段好氧區(qū)進行硝化反應(yīng)，被氧化成硝酸鹽氮，混合液再進入第三段缺氧區(qū)，第三段缺氧區(qū)進水為硝酸鹽氮還原成氮氣提供碳源，生成的氮氣從系統(tǒng)中逸出，混合污水進入第三段好氧區(qū)，混合污水在氧氣作用下，可以去除98%以上的氨氮。第三段好氧區(qū)的出水經(jīng)過水口進入出水區(qū)，經(jīng)布水區(qū)，進入出水區(qū)的沉淀區(qū)，流經(jīng)沉淀區(qū)后，經(jīng)出水堰進入出水槽，經(jīng)出水管排出系統(tǒng)；沉淀區(qū)的沉淀污泥沿斜板滑落，并聚集在出水區(qū)的底部集泥槽，經(jīng)集泥管管收集，一部分作為回流污泥返回系統(tǒng)第一段缺氧區(qū)，一部分作為剩余污泥排放。在第三段的缺氧區(qū)設(shè)置ORP在線傳感器，輸出信號作用于PLC控制器，PLC控制器以在線采集的ORP信號作為外碳源投加的控制參數(shù)，調(diào)整碳源投加泵的轉(zhuǎn)速，一方面提高反硝化效率，一方面節(jié)省碳源投加量，降低運行費用；在第三段好氧區(qū)設(shè)置DO在線傳感器，輸出信號作用于PLC控制器，PLC控制器以在線采集的DO信號作為曝氣量的控制參數(shù)，調(diào)整鼓風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，提高硝化效果，并降低鼓風(fēng)機運行所需的電量。
[0050]以上結(jié)構(gòu)上的改進，可以省去二次沉淀池，并保證系統(tǒng)在低溫和較低的運行費用下，達到深度脫氮的目的。[0051]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置，它包括脫氮裝置，所述脫氮裝置包括流量調(diào)節(jié)池(I)、主體構(gòu)筑物(2)、第一段進水泵(3)、第二段進水泵(4)、第三段進水泵(5)、第一段好氧區(qū)鼓風(fēng)機(10)、第二段好氧區(qū)鼓風(fēng)機(11)、第三段好氧區(qū)鼓風(fēng)機(12)、多個機械攪拌裝置(6)和多個曝氣管(9)，流量調(diào)節(jié)池(I)和主體構(gòu)筑物(2)由左至右依次設(shè)置，所述主體構(gòu)筑物(2)內(nèi)通過多個隔墻將其分成七個區(qū)域，所述主體構(gòu)筑物(2)內(nèi)的七個區(qū)域由左至右依次為缺氧I區(qū)(Al)、好氧I區(qū)(NI)、缺氧II區(qū)(A2)、好氧II區(qū)(N2)、缺氧III區(qū)(A3)、好氧III區(qū)(N3)和出水池(E)，第一段進水泵(3)、第二段進水泵(4)和第三段進水泵(5)的一端均與流量調(diào)節(jié)池(I)連接，第一段進水泵(3)、第二段進水泵(4)和第三段進水泵(5)的另一端分別與缺氧I區(qū)(Al)、缺氧II區(qū)(A2)和缺氧III區(qū)(A3)連接，缺氧I區(qū)(Al)、缺氧II區(qū)(A2)和缺氧III區(qū)(A3)中分別設(shè)有一個機械攪拌裝置(6)，好氧I區(qū)(NI)、好氧II區(qū)(N2)和好氧III區(qū)(N3)的下部分別設(shè)有一個曝氣管(9)，第一段好氧區(qū)鼓風(fēng)機(10)、第二段好氧區(qū)鼓風(fēng)機(11)和第三段好氧區(qū)鼓風(fēng)機(12)的一端分別與一個曝氣管(9)連接，其特征在于:所述多段強化脫氮的裝置還包括過程控制系統(tǒng)，所述脫氮裝置還包括填料(7)、集泥槽(13)、多個集泥管(14)、承托層(15)、多個斜板(16)、固定板(17)、出水堰(18)、出水槽(19)、出水管(20)、紫外線消毒裝置(21)、污泥回流泵(22)和排泥泵(23)，好氧I區(qū)(NI)、好氧II區(qū)(N2)和好氧III區(qū)(N3)內(nèi)均設(shè)有填料(7)，集泥槽(13)設(shè)置在出水池(E)的下端，集泥槽(13)內(nèi)設(shè)有多個集泥管(14)，承托層(15)和固定板(17)由下至上依次水平設(shè)置在出水池(E)的內(nèi)壁上，多個斜板(16)傾斜設(shè)置在承托層(15)和固定板(17)之間，承托層(15)和固定板(17)將出水池(E)由上至下依次分隔成出水III區(qū)、沉淀II區(qū)和布水I區(qū)，出水槽(19)設(shè)置在出水區(qū)的上部，出水管(20)的一端穿過主體構(gòu)筑物(2)的外壁與出水槽(19)的下端連接，出水管(20)的另一端延伸至主體構(gòu)筑物(2)外，紫外線消毒裝置(21)設(shè)置在主體構(gòu)筑物(2)外的出水管(20)上，出水堰(18)設(shè)置在出水區(qū)的上部，且出水堰(18)的上沿低于主體構(gòu)筑物(2)的外壁，缺氧I區(qū)(Al)與出水池(E)之間設(shè)有污泥回流泵(22)，排泥泵(23)與集泥槽(13)的下端連接，所述過程控制系統(tǒng)包括在線ORP測定儀傳感器(24)、在線ORP測定儀主機(25 )、在線·DO測定儀傳感器(26 )、在線DO測定儀主機(27 )、PC機(28 )、PLC控制器(29 )和碳源投加泵(30 )，在線ORP測定儀傳感器(24 )和在線DO測定儀傳感器(26 )分別設(shè)置在缺氧III區(qū)(A3)和好氧III區(qū)(N3)內(nèi)，在線ORP測定儀傳感器(24)和在線DO測定儀傳感器(26)分別通過在線ORP測定儀主機(25)和在線DO測定儀主機(27)與PC機(28)連接，碳源投加泵(30)的一端與缺氧III區(qū)(A3)連接，PLC控制器(29)分別與PC機(28)、碳源投加泵(30)的碳源投加泵(30)的另一端、第一段好氧區(qū)鼓風(fēng)機(10)、第二段好氧區(qū)鼓風(fēng)機(11)和第三段好氧區(qū)鼓風(fēng)機(12)的另一端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置，其特征在于:所述集泥槽(13 )由多個V字形槽依次設(shè)置而成，每個V字形槽內(nèi)設(shè)有一個集泥管(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置，其特征在于:所述填料(7)為聚氨酯泡沫填料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置，其特征在于:所述聚氨酯泡沫填料為正方形填料，所述填料的長度為2.5-4mm，填料上布滿孔隙，所述孔隙的開孔率為99%-100%，填料的密度為18-40kg/m3 ;填料的孔隙孔徑:5_120ppi。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置，其特征在于:所述缺氧I區(qū)(Al)和好氧I區(qū)(NI)之間的隔墻上部設(shè)有正方形過水口，好氧I區(qū)(NI)和缺氧II區(qū)(A2)之間的隔墻下部設(shè)有正方形過水口，缺氧II區(qū)(A2)與好氧II區(qū)(N2)之間的隔墻上部設(shè)有正方形過水口，好氧II區(qū)(N2)與缺氧III區(qū)(A3)之間的隔墻下部設(shè)有正方形過水口，缺氧III區(qū)(A3 )與好氧III區(qū)(N3 )之間的隔墻上部設(shè)有正方形過水口，好氧III區(qū)(N3 )與出水池(E)之間的隔墻下部設(shè)有正方形過水口，所述過水口大小，按日最大流量和最小流量，滿足過水流速0.8~2.5m/s。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置，其特征在于:所述脫氮裝置還包括多個防護網(wǎng)(8)，好氧I區(qū)(NI)和缺氧II區(qū)(A2)、好氧II區(qū)(N2)與缺氧III區(qū)(A3)和好氧III區(qū)(N3)與出水池(E)之間的隔墻下部的過水口處設(shè)有一個防護網(wǎng)(8)，防護網(wǎng)(8)的網(wǎng)孔為正方形，邊長小于4mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置，其特征在于:所述多個斜板(16)以60°的傾斜角度設(shè)置在承托層(15)和固定板(17)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置，其特征在于:所述多個斜板(16)以向左傾斜60°的角度設(shè)置在承托層(15)和固定板(17)之間。
9.一種采用權(quán)利要求7所述的一種寒區(qū)村鎮(zhèn)污水多段強化脫氮的裝置的過程控制方法，其特征在于:具體步驟如下: 步驟一:啟動階段； 主體構(gòu)筑物接種污泥后，首先對污泥進行為期60天的培養(yǎng)馴化，馴化結(jié)束后開始正常運行； 步驟二:正常連續(xù)運行； 將第一段好氧區(qū)鼓風(fēng)機(10)、第二段好氧區(qū)鼓風(fēng)機(11)和第三段好氧區(qū)鼓風(fēng)機(12)與曝氣管連接，每臺空壓機的最大出風(fēng)量根據(jù)系統(tǒng)處理水量確定，污泥回流量為進水流量的0.5~1.0倍，原污水經(jīng)過流量調(diào)節(jié)池(I)由第一段進水泵(3)、第二段進水泵(4)和第三段進水泵(5)注入主體構(gòu)筑物(2)內(nèi)；污水在主體構(gòu)筑物(2)內(nèi)的平均水力停留時間8h ( HRT ( 12h ； 缺氧I區(qū)(Al)與好氧I區(qū)(NI)的體積比為VA1/VN1=l/(2-3)，缺氧II區(qū)(A2)與好氧II區(qū)(N2)的體積比為VA2/VN2=l/(2~3)，缺氧III區(qū)(A3)和好氧III區(qū)(N3)的體積比為VA3/VN3=1/(2~3)，出水池(E)的體積為保證水力停留時間為40min-150min ； 污水由各段缺氧區(qū)進入各段好氧區(qū)，利用好氧III區(qū)(N3)末端的在線DO測定儀傳感器(26)上顯示的DO值，并根據(jù)其與氨氮的對應(yīng)關(guān)系，顯示進水氨氮的去除效果；當(dāng)好氧III區(qū)(N3)末端實測DO值≥2.0mg/L時，調(diào)低變頻鼓風(fēng)機(10)、變頻鼓風(fēng)機(11 )、變頻鼓風(fēng)機(12)的轉(zhuǎn)速；當(dāng)監(jiān)測值達到0.8mg/L時，調(diào)高變頻鼓風(fēng)機(10)、變頻鼓風(fēng)機(11)、變頻鼓風(fēng)機(12)的轉(zhuǎn)速；具體調(diào)整方式為:當(dāng)DO值≥3.0mg/L時，變頻鼓風(fēng)機(10)、變頻鼓風(fēng)機(11)、變頻鼓風(fēng)機(12)調(diào)整后的轉(zhuǎn)數(shù)為原轉(zhuǎn)數(shù)的40%~60% ;當(dāng)2.0mg/L≤DO≤3.0mg/L時，變頻鼓風(fēng)機(10)、變頻鼓風(fēng)機(11)、變頻鼓風(fēng)機(12)調(diào)整后的轉(zhuǎn)數(shù)為原轉(zhuǎn)數(shù)的60%~80% ;當(dāng)0.5mg/L≤DO≤0.8mg/L時，變頻鼓風(fēng)機(10)、變頻鼓風(fēng)機(11 )、變頻鼓風(fēng)機(12)調(diào)整后的轉(zhuǎn)數(shù)為原轉(zhuǎn)數(shù)140%~160% ;當(dāng)DO ≤ 0.5mg/L時，變頻鼓風(fēng)機(10)、變頻鼓風(fēng)機(11)、變頻鼓風(fēng)機(12)調(diào)整后的轉(zhuǎn)數(shù)為原轉(zhuǎn)數(shù)160%~200% ； 在缺氧III區(qū)(A3)，利用在線ORP測定儀傳感器(24)上顯示的ORP豎直及其與硝酸鹽氮的對應(yīng)關(guān)系，反映系統(tǒng)的反硝化性能；當(dāng)缺氧III區(qū)(A3)末端實測的ORP值> -1OOmV時，調(diào)高碳源投加泵(30)的轉(zhuǎn)速；當(dāng)缺氧III區(qū)(A3)末端實測的ORP值< _120mV時，調(diào)低碳源投加泵(30)的轉(zhuǎn)速；具體調(diào)整方式為:當(dāng)ORP值≥-40mV，碳源投加泵(30)調(diào)整后的轉(zhuǎn)速為原轉(zhuǎn)數(shù)的200% ;當(dāng)-1OOmV ( ORP ( -40mV時，碳源投加泵(30)調(diào)整后的轉(zhuǎn)速為原轉(zhuǎn)數(shù)的120%~200% ;當(dāng)ORP ( _200mV，碳源投加泵(30)調(diào)整后的轉(zhuǎn)速為原轉(zhuǎn)數(shù)的40%~60% ；當(dāng)-200mV ( ORP ( -120mV時，碳源投加泵(30)調(diào)整后的轉(zhuǎn)速為原轉(zhuǎn)數(shù)的60%~80% ； 若好氧III區(qū)(N3)末端實測DO值0.8mg/L ( DO值≤2.0mg/L ;缺氧III區(qū)(A3)末端實測的ORP值-120mV ^ ORP ^ -1OOmV,即認(rèn)為達到了預(yù)定的控制目標(biāo)，完成了污水深度脫氮。
【文檔編號】C02F9/14GK103708685SQ201410015850
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】王偉, 張鑫, 劉麗娜, 邵純紅 申請人:黑龍江工程學(xué)院