專利名稱：處理低C/N污水好氧生物膜A²O工藝的實時控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于污水處理領域，具體涉及一種處理低C/N污水好氧生物膜A2O工藝的實時控制裝置。
背景技術：
氮磷等營養(yǎng)元素的過量排放是導致水體“富營養(yǎng)化”的重要原因，它給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活構成了嚴重威脅。Yo作為最簡單的同步脫氮除磷工藝，具有構造簡單、HRT短、 設計運行經(jīng)驗成熟、控制復雜性小和不易產(chǎn)生污泥膨脹等一系列優(yōu)點，是我國城市污水廠的主體工藝。然而，AM中的硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有機負荷、泥齡以及碳源需求上的矛盾，很難單一的生化系統(tǒng)中同時獲得脫氮除磷的良好效果，阻礙著生物脫氮除磷技術的應用。碳源是影響污水處理比較重要的因素之一，而我國城市污水最明顯的特征就是低C/ N，這就要求將低C/N的生活污水進行深度的脫氮除磷。幾乎所有的同步脫氮除磷工藝都是單污泥系統(tǒng)即硝化細菌、反硝化細菌和聚磷菌等不同生理習性微生物生活在同一個微生物環(huán)境中。對環(huán)境要求不相同的微生物生活在一起，無法保證它們能夠在各自最適宜的環(huán)境下成長，這必定會影響處理效果。最明顯的是聚磷菌和硝化細菌對污泥齡的不同要求使得脫氮和除磷形成對立的矛盾，往往成為單污泥系統(tǒng)同步脫氮除磷的效率不穩(wěn)定、達標率低的主要原因。針對A2O工藝所存在的缺陷，提出了處理低C/N污水好氧生物膜A2O工藝的實時控制裝置，該工藝將生物填料放入到好氧段，其主要目的是有效的完成硝化作用。

實用新型內容本實用新型的目的是要提供一種處理低C/N污水好氧生物膜A2O (Floated aerobicbiofilm A2O system)工藝的實時控制裝置，解決低C/N生活污水的深度脫氮除磷技術。本實用新型的機理為原水分兩列同時進入預缺氧區(qū)和厭氧區(qū)，在預缺氧區(qū)，原水中的TOC被來自二沉池的回流污泥中的反硝化菌利用，反硝化菌以TOC為電子供體，以硝酸鹽氮為電子受體，發(fā)生反硝化作用，硝酸鹽氮轉化為氮氣，為污泥在厭氧區(qū)充分釋磷提供條件；在厭氧區(qū)，聚磷菌利用原水中的揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)合成內碳源PHAs并貯存于體內， 同時釋放大量的磷；混合液進入缺氧區(qū)，同時進入的還有來自好氧區(qū)末端的硝化液，反硝化菌以硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮為電子受體，以TOC為電子受體，反硝化脫氮；DPAOs以硝酸鹽和亞硝鹽氮為電子受體，以PHAs為電子供體反硝化除磷，實現(xiàn)了 “一碳兩用”，節(jié)省了 50% 的TOC ；混合液進入好氧區(qū)，好氧區(qū)的主要功能是好氧生物膜上的硝化菌將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮、去除剩余的磷和剩余的TOC ；好氧區(qū)出水混合液進入二沉池進行泥水分離。本實用新型的技術方案處理低C/N城市污水的好氧生物膜A2O工藝的實時控制裝置由原水箱1、A2O反應器2、二沉池3、出水箱4、DO儀5、在線測試儀6、計算機7和過程
3控制器8構成。原水箱1經(jīng)蠕動泵9分兩列與預缺氧區(qū)11和厭氧區(qū)12連接，厭氧區(qū)12與缺氧區(qū)13連接，缺氧區(qū)13與好氧區(qū)14連接，好氧區(qū)14混合液出口端通過蠕動泵9與缺氧區(qū)13連接，好氧區(qū)14與二沉池3連接，二沉池3底部污泥出口端經(jīng)蠕動泵9與預缺氧區(qū)11 連接，剩余污泥從污泥排放口 16排放；實時控制系統(tǒng)由DO儀5、在線測試儀(測試出水箱中氨氮濃度、亞硝態(tài)氮濃度、硝態(tài)氮濃度、PO〗_ - P濃度和TOC濃度)、計算機7和過程控制器8構成；出水箱4中安裝有在線測儀，DO儀和在線測試儀與計算機7連接，計算機7與過程控制器8連接，過程控制系器8與蠕動泵9及氣泵10連接。好氧生物膜旁流YO工藝的實時控制方法，包括以下步驟1)原水經(jīng)蠕動泵9從原水箱1分兩列分別泵入AM反應器2的預缺氧區(qū)11和厭氧區(qū)12，同時進入到預缺氧區(qū)11的還有來自二沉池3的回流污泥，在預缺氧區(qū)反硝化菌將回流污泥中攜帶的硝態(tài)氮去除，以免影響厭氧區(qū)的釋磷作用，其進入到預缺氧區(qū)11和厭氧區(qū)12的旁流比例由實時控制系統(tǒng)調整(旁流比例為1 9或2 8或3 7)。在厭氧區(qū) 12，聚磷菌吸收原水中的有機物，并以PHAs的形式貯存在其生物體內，同時釋放大量的磷。2)厭氧區(qū)12的混合液進入缺氧區(qū)13，同時進入缺氧區(qū)13的還有來自好氧區(qū)14 末端的硝化液，在此階段完成的是反硝化作用及缺氧吸磷作用。3)缺氧區(qū)13的混合液隨后進入好氧區(qū)14，此階段的主要作用是硝化作用，以及進一步吸收缺氧區(qū)沒有吸完剩余的磷，同時去除2% 5%的有機物。4)來自好氧區(qū)14的混合液進入二沉池3，實現(xiàn)混合液的泥水分離，上清液排放。5)在線測試儀6分別在線采集出水箱4中的氨氮濃度、亞硝酸氮濃度、硝態(tài)氮濃度、PO〗_ - P濃度及TOC濃度，通過計算機7控制過程控制器8，調整氣泵10的曝氣量及蠕動泵9的回流比5. 1)在線測試儀6在線采集出水箱4中的氨氮濃度，通過計算機7控制過程控制器8，調整氣泵10的曝氣量；當氨氮濃度> Img -Γ1時，加大曝氣量，使好氧區(qū)14末端中DO 為2. 0 3. Omg · L-1，當氨氮濃度彡0. Img · L-1時，減少曝氣量為1. 0 2. Omg · L-1 ；5. 2)在線測試儀6在線采集出水箱4中的亞硝酸氮濃度，通過計算機7控制過程控制器8，調整氣泵10的曝氣量；當亞硝酸氮濃度> 0. 5mg ·廠1時，加大曝氣量，使好氧區(qū) 14末端中DO為2. 0 3. Omg · L—1，當亞硝酸氮濃度彡0. 5mg · L—1時，減少曝氣量為1. 0 2. Omg · L-1 ；5. 3)在線測試儀6在線采集出水箱4中的硝態(tài)氮濃度，通過計算機7控制過程控制器8，調整蠕動泵9的硝化液回流比，當硝態(tài)氮濃度> 13mg -Γ1時，加大回流比為300% 400%，當硝態(tài)氮濃度彡6. Omg · L—1時，減少回流比100% 200% ；5. 4)在線測試儀6在線采集出水箱4中的Ρ0/—-Ρ濃度，通過計算機7控制過程控制器8，調整蠕動泵9，當Ρ043_-Ρ濃度彡l.Omg · L—1時，旁流比由1 9加大到2 8，當 Ρ043_-Ρ濃度彡0. Img · L—1時，使旁流比由3 7減小到2 8。本實用新型處理低C/N污水好氧生物膜A2O工藝的實時控制裝置，同現(xiàn)有深度脫氮除磷技術相比，具有下列優(yōu)點1)該工藝的硝化作用主要在生物填料上完成，除磷則靠活性污泥系統(tǒng)，解決了硝化細菌和聚磷菌對污泥齡要求不同的矛盾，使他們各自在最佳的環(huán)境中生長，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。[0019]2)工藝的前置反硝化構造為反硝化除磷提供了條件，解決了低C/N污水處理過程中碳源缺乏的技術性難題，最大限度地節(jié)省T0C，在保證處理水質的前提下，減少了運行成本。3)旁流比的構造設計保證了回流污泥中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮在預缺氧區(qū)得到有效去除，為聚磷菌在厭氧區(qū)的充分釋磷提供了絕對的厭氧環(huán)境。4)在處理低C/N的生活污水時，A2O工藝可以給反硝化除磷菌提供一個適宜的環(huán)境，反硝化除磷將是系統(tǒng)除磷的主要形式，可以節(jié)省T0C。5)傳統(tǒng)A2O工藝需要很長的好氧區(qū)來進行硝化作用，其主要考慮到硝化細菌的世代時間較長，而該工藝的硝化作用主要在好氧區(qū)中的生物填料上進行，從而減少了好氧區(qū)的長度，減少了曝氣量，降低了能耗。6)在線測試儀在線監(jiān)測出水箱中的氨氮濃度，在保證出水氨氮達標的前提下，實時調整曝氣量，減少了曝氣能耗；同時也可借助DO儀在線監(jiān)測出好氧區(qū)末端的DO濃度，實時調整曝氣量，進一步優(yōu)化了實時控制策略。7)在線測試儀在線監(jiān)測出水箱中硝態(tài)氮、亞硝酸氮濃度，在保證出水滿足排放標準的前提下，實時調整硝化液回流比，避免浪費能源。8)在線測試儀在線監(jiān)測出水箱中PO〗_ - P濃度，在出水PO〗_ - P濃度滿足排放標準的條件下，實時控制硝化液回流比及旁流比，節(jié)約了能源。9)實時控制系統(tǒng)結構簡單，自動化程度高，管理維護方便，勞動強度低，為城市污水處理廠的升級改造提供了方向。本實用新型的有益效果采用處理低C/N污水好氧生物膜A2O工藝的實時控制裝置，能夠解決A2O工藝中聚磷菌和硝化細菌污泥齡矛盾的問題。將填料置于AM工藝的好氧區(qū)，硝化細菌可以附著在生物填料上，從而可以有效的延長硝化細菌的污泥齡，進而提高硝化率。同時可以減少好氧區(qū)的停留時間即減少好氧區(qū)的長度。本實用新型處理低C/N污水好氧生物膜AM工藝的實時控制裝置可以廣泛的應用于大、中、小城市的生活污水處理，以及對舊水廠的改造和優(yōu)化升級有一定的參考價值，以及低C/N條件下污水的深度脫氮除磷提供了有效的理論依據(jù)。

圖1是處理低C/N污水好氧生物膜A2O工藝的實時控制裝置示意圖；圖1中1-進水箱；2-A20系統(tǒng)；3- 二沉池；4-出水箱；5_D0儀；6-在線測試儀； 7-計算機；8-過程控制器；9-蠕動泵；10-氣泵；11-預缺氧區(qū)；12-厭氧區(qū)；13-缺氧區(qū)1 ； 14-好氧區(qū)；15-攪拌器；16-剩余污泥排放口 ；17-活性生物填料。
具體實施方式
結合圖1，詳細說明本實用新型的運行程序一種處理低C/N污水好氧生物膜YO工藝的實時控制裝置由原水箱1、好氧生物膜 A2O反應器2、二沉池3、出水箱4、D0儀5、在線測試儀6、計算機7和過程控制器8構成。原水箱1經(jīng)蠕動泵9分兩列與預缺氧區(qū)11和厭氧區(qū)12連接，厭氧區(qū)12與缺氧區(qū)13連接，缺氧區(qū)13與好氧區(qū)14連接，好氧區(qū)14出口端通過蠕動泵9與缺氧區(qū)13連接，好氧區(qū)14與二沉池3連接，二沉池3底部污泥出口端經(jīng)蠕動泵9與預缺氧區(qū)11連接，剩余污泥從污泥排放口 16排放；實時控制系統(tǒng)由DO儀5、在線測試儀6 (測試出水箱中氨氮濃度、亞硝態(tài)氮濃度、硝態(tài)氮濃度、PO〗_ - P濃度和TOC濃度)、計算機7和過程控制器8構成；出水箱4中安裝有在線測試儀，DO儀和在線測試儀與計算機7連接，計算機7與過程控制器8連接，過程控制器8與蠕動泵9及氣泵10連接。好氧生物膜YO工藝的實時控制方法，包括以下步驟1)原水經(jīng)蠕動泵9從原水箱1分兩列分別泵入AM反應器2的預缺氧區(qū)11和厭氧區(qū)12，同時進入到預缺氧區(qū)11的還有來自二沉池3的回流污泥，在預缺氧區(qū)，反硝化菌將回流污泥中攜帶的硝態(tài)氮去除，以免影響厭氧區(qū)的釋磷作用，其進入到預缺氧區(qū)11和厭氧區(qū)12的旁流比例由實時控制系統(tǒng)調整(旁流比為1 9或2 8或3 7)。在厭氧區(qū) 12，聚磷菌吸收原水中的T0C，并以PHAs的形式貯存在其生物體內，同時釋放大量的磷。2)厭氧區(qū)12的混合液進入缺氧區(qū)13，同時進入缺氧區(qū)13的還有來自好氧區(qū)14 末端的硝化液，在此階段完成的是反硝化作用及缺氧吸磷作用。3)缺氧區(qū)13的混合液隨后進入的好氧區(qū)14，此階段的主要作用是硝化作用，以及進一步吸收缺氧區(qū)沒有吸完剩余的磷，同時去除2% 5%的有機物。4)來自好氧區(qū)14工藝段的混合液進入二沉池3，實現(xiàn)混合液的泥水分離，上清液排放。5)在線測試儀6在線采集出水箱4中的氨氮濃度，通過計算機7控制過程控制器 8，調整氣泵10的曝氣量；當氨氮濃度> Img · Γ1時，加大曝氣量，使好氧區(qū)14末端DO為 2. 0 3. Omg · L—1，當氨氮濃度彡0. Img · L-1時，減少曝氣量，使DO為1. 0 2. Omg · L-1 ；6)在線測試儀6在線采集出水箱4中的亞硝酸氮濃度，通過計算機7控制過程控制器8，調整氣泵10的曝氣量；當亞硝酸氮濃度> 0. 5mg · Γ1時，加大曝氣量，使好氧區(qū)14 末端DO為2. 0 3. Omg化―1，當亞硝酸氮濃度彡0. 5mg化―1時，減少曝氣量，使DO為1. 0 2. Omg · L-1 ；7)在線測試儀6在線采集出水箱4中的硝態(tài)氮濃度，通過計算機7控制過程控制器8，調整蠕動泵9的硝化液回流比，當硝態(tài)氮濃度彡13mg · Γ1時，加大回流比為300% 400%，當硝態(tài)氮濃度彡6. Omg · L—1時，減少回流比100% 200% ；8)在線測試儀6在線采集出水箱4中的PO〗_ -P濃度，通過計算機7控制過程控制器8，調整蠕動泵9，當PO〗_ -P濃度彡l.Omg · L—1時，旁流比由1 9加大到2 8，當 PO4 - P濃度彡0. Img · L-1時，旁流比由3 7減小到2 8。以某大學教工住宅小區(qū)排放的實際生活污水作為試驗對象(pH = 6. 4 7. 5，TOC =60 110mg/L,氨氮濃度=50 75mg/L, PO' _ P=5 7 mg/L，平均 C/N 比 3. 8)。A2O 由 9個格室構成，總有效容積是30. 5L，第一個格室是預缺氧區(qū)，隨后的2個是厭氧區(qū)，厭氧區(qū)后面是2個缺氧區(qū)，剩余的4個是好氧區(qū)，即預缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)的容積比是 1:2:2:4。A2O的進水平均溫度15. 2°C，進水量是3.8L/h，DO控制在;3mg/L，相應的 HRT為》i，MLSS約為4000mg/L左右，SRT為15d，硝化液回流200%，污泥回流100%。最終出水中TOC ( 15mg/L、TN(氨氮+硝酸鹽氮+亞硝酸鹽氮)(15mg/L, PO' _ P彡0.5 mg/L 達到國家一級(A)排放標準。
權利要求1. 一種處理低C/N污水好氧生物膜A2O工藝的實時控制裝置，包括原水箱(1)、A2O反應器O)、二沉池(3)和實時控制系統(tǒng)，其特征在于，原水箱(1)經(jīng)蠕動泵(9)分兩列與預缺氧區(qū)(11)和厭氧區(qū)(1 連接，厭氧區(qū)(1 與缺氧區(qū)(1 連接，缺氧區(qū)(1 與好氧區(qū) (14)連接，好氧區(qū)(14)混合液出口端通過蠕動泵(9)與缺氧區(qū)(1 連接，好氧區(qū)(14)與二沉池⑶連接，二沉池(3)底部污泥出口端經(jīng)蠕動泵(9)與預缺氧區(qū)(11)連接，剩余污泥從污泥排放口(16)排放；所述的實時控制系統(tǒng)由DO儀(5)、在線測試儀(6)，計算機(7) 和過程控制器(8)構成，其中在線測試儀安裝在出水箱內，DO儀(5)和在線測試系統(tǒng) (6)與計算機(7)連接，計算機(7)與過程控制器(8)連接，過程控制器(8)與蠕動泵(9) 及氣泵(10)連接。
專利摘要本實用新型公開了處理低C/N污水好氧生物膜A2O工藝的實時控制裝置。好氧生物膜A2O工藝的實時控制裝置由原水箱(1)、好氧生物膜A2O反應器(2)、二沉池(3)、DO儀(5)、在線測試儀(6)、計算機(7)和過程控制器(8)構成；原水箱(1)經(jīng)蠕動泵(9)分兩列與預缺氧區(qū)(11)和厭氧區(qū)(12)連接，厭氧區(qū)(12)與缺氧區(qū)(13)連接，缺氧區(qū)(13)與好氧區(qū)(14)連接，好氧區(qū)(14)混合液出口端通過蠕動泵(9)與缺氧區(qū)(13)連接，好氧區(qū)(14)與二沉池(3)連接，二沉池(3)底部污泥出口端經(jīng)蠕動泵(9)與預缺氧區(qū)(11)連接，剩余污泥從污泥排放口(16)排放。本實用新型能夠解決A2O工藝中聚磷菌和硝化細菌污泥齡矛盾的問題。
文檔編號G05B19/418GK201962122SQ201120028828
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權日2011年1月27日
發(fā)明者彭永臻, 李欣, 王建華, 王淑瑩, 陳永志, 霍明昕 申請人:北京工業(yè)大學