CN101880111B - A2/o-baf工艺深度脱氮除磷实时控制装置及方法 - Google Patents

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本发明公开了A2/O-BAF工艺深度脱氮除磷实时控制装置及方法。A2/O-BAF实时控制装置,主要由原水水箱(1)、A2/O反应器(2)、二沉池(3)、BAF反应器(4)和实时控制系统(5)构成;实时控制方法为:在线采集出水箱中的氨氮浓度,通过计算机的运算,得到实时控制变量,经过程控制器调整气泵的曝气量;在线采集出水箱中的硝态氮浓度,通过计算机的运算,得到实时控制变量,经过程控制器调整蠕动泵的回流比;在线采集出水箱中的TP浓度,通过计算机的运算,得到实时控制变量,经过程控制器调整蠕动泵的回流比。本发明克服了传统污水生物脱氮除磷工艺的局限性,是处理低C/N污水同步脱氮除磷的最有效方法之一。

Description

a2/o-baf工艺深度脱氮除磷实时控制装置及方法
技术领域
[0001] AVO-BAF工艺深度脱氮除磷实时控制装置及方法,属于活性污泥法污水生物处理系统。
背景技术
[0002] 氮磷等营养元素的过量排放是导致水体“富营养化”的重要原因,它给工农业生产和人民生活构成了严重威胁。A2/0作为最简单的同步脱氮除磷工艺,具有构造简单、HRT短、设计运行经验成熟、控制复杂性小和不易产生污泥膨胀等一系列优点,是我国城镇污水厂的主体工艺。然而,A2/0中的硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有机负荷、泥龄以及碳源需求上的矛盾,很难单一的生化系统中同时获得脱氮除磷的良好效果,阻碍着生物脱氮除磷技术的应用。BAF以其灵活的模块化设计、占地面积小、硝化效果稳定等优点越来越受到人们的青睐。但BAF存在工作周期短,反冲洗频率高,容易发生堵塞现象。另外,我国城镇污水天然存在C/N低,如何提高低C/N水质的处理效果,是摆在水处理工作者面前的一个重大而棘手的难题。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种深度脱氮除磷的实时控制装置及方法。针对传统污水生物脱氮除磷工艺的局限性,AVO-BAF工艺集A2/0和BAF的优势于一体,A2/0的主要功能是除磷及反硝化脱氮;BAF的主要功能是完成硝化,BAF还为A2/0的缺氧区提供充足的电子受体,对反硝化除磷有利,反硝化除磷被认为是处理低C/N污水同步脱氮除磷的最有效方法
之一 O
[0004] 本发明的机理为:污水和回流污泥首先进入A2/0的厌氧区,聚磷菌利用原水中的挥发性脂肪酸(VFAs)合成内碳源PHAs并贮存于体内,同时释放大量的磷;混合液进入缺氧区,同时进入的还有来自BAF的硝化液,反硝化菌以硝酸盐氮为电子受体,以可降解的COD为电子受体,反硝化脱氮,DPAOs以硝酸盐氮为电子受体,以PHAs为电子供体反硝化除磷;混合液进入好氧区,好氧区的主要功能是去除剩余的磷和少量的COD ;混合液进入二沉池进行泥水分离,富含氨氮的上清液进入BAF,在硝化菌的作用下,氨氮被氧化为硝酸盐氮,BAF出水的一部分回流到缺氧区,另一部分排放。
[0005] AVO-BAF深度脱氮除磷实时控制装置,主要由原水水箱⑴、A2/0反应器⑵、二沉池(3)、BAF反应器(4)和实时控制系统(5)构成,其特征在于,原水水箱⑴经蠕动泵(6)与厌氧区(7)连接,厌氧区(7)与缺氧区(8)连接,缺氧区(8)与好氧区(9)连接,好氧区
(9)与二沉池(3)连接,二沉池(3)通过高压泵(10)与BAF(4)连接,BAF(4)通过蠕动泵
(20)与缺氧区⑶连接,二沉池(3)底部污泥出口端 经蠕动泵(19)与厌氧区(7)连接,剩余污泥从污泥排放口(23)排放,实时控制系统(5)由计算机(24)、过程控制器(25)、变频调速器(21)、(22)构成,BAF(4)与出水箱(11)连接,出水箱(11)中安装有DO传感器(12)、氨氮传感器(13)、硝态氮传感器(14)和总磷TP传感器(15),所述传感器与计算机(24)连接,计算机(24)与过程控制器(25)连接,过程控制器(25)与变频调速器(21)、(22)连接;变频调速器(21)与气泵(18)连接,变频调速器(22)与蠕动泵(20)连接。
[0006] AVO-BAF深度脱氮除磷装置实时控制方法,包括以下步骤:
[0007] I)原水由原水水箱(I)通过蠕动泵(6)进入厌氧区(7),同步进入的还有来自二沉池(3)的回流污泥。
[0008] 2)混合液 从厌氧区(7)进入缺氧区⑶,同时进入的还有来自BAF(4)的硝化液。
[0009] 3)混合液从缺氧区(8)经好氧区(9)进入二沉池(3)进行泥水分离,富含氨氮的上清液经高压泵(10)进入BAF (4),回流污泥经蠕动泵(19)回流到厌氧区(7)。
[0010] 4)氨氮传感器(13)在线采集出水箱(11)中的氨氮浓度,通过计算机(24)的运算,得到实时控制变量,经过程控制器(25)控制变频调速器(21),调整气泵(18)的曝气量;当氨氮浓度彡Img.I71时,加大曝气量为0.8〜1.0m3.IT1,当氨氮浓度彡0.1mg.I71时,减少曝气量为0.5〜0.8m3.r1 ;也可借助DO传感器(12),当DO彡6mg.Γ1时,减少曝气量为0.5〜0.8m3.IT1 ;当DO彡4mg.L—1时,增大曝气量为0.8〜1.0m3.IT1。DO传感器(12)和氨氮传感器(13)可单独作为控制变量。
[0011] 5)硝态氮传感器(13)在线采集出水箱(11)中的硝态氮浓度,通过计算机(24)的运算,得到实时控制变量,经过程控制器(25)控制变频调速器(22),调整蠕动泵(20)的回流比,当硝态氮浓度彡13mg.L—1时,加大回流比为300 %〜400 %,当硝态氮浓度彡6.0mg.Γ1时,减少回流比100%〜200%。
[0012] 6) TP传感器(15)在线采集出水箱(11)中的TP浓度,通过计算机(24)的运算,得到实时控制变量,经过程控制器(25)控制的变频调速器(22),调整蠕动泵(20)的回流比,当TP浓度彡l.0mg-Γ1时,加大回流比为200%〜400%,当TP浓度彡0.1mg.Γ1时,减少回流比为100%— 200% ο
[0013] AVO-BAF工艺集A2/0与BAF优势于一体,成功解决了传统生物脱氮除磷工艺中聚磷菌、反硝化菌与硝化菌的竞争性矛盾,通过缩短泥龄,将硝化过程从A2/0中分离出去,让BAF实现硝化;A2/0在短泥龄条件下运行,发挥其除磷和反硝化效果好的优点;BAF在长泥龄条件下运行,不但不影响系统的除磷效果,反而更有利于硝化效果的稳定和高效。A2/O-BAF工艺的前置反硝化构造,对反硝化聚磷菌(DPAOs)的生长及富集提供了有利环境;同时,AVO-BAF工艺在低C/N水质条件下运行,有利于DPAOs成为优势菌种,DPAOs以硝酸盐氮为电子受体,以PHAs为电子供体,在完成反硝化脱氮的同时,也实现了除磷,实现了“一碳两用”,最大限度地缓解了城市污水处理中碳源缺乏的技术难题,同时还可节省30%的曝气量,减少50%的污泥产量,使处理水质稳定地达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级 A 标准。
[0014] 本发明AVO-BAF工艺深度脱氮除磷实时控制装置及方法,同现有深度脱氮除磷技术相比,具有下列优点:
[0015] I)短泥龄的聚磷菌和反硝化菌与长泥龄的硝化菌实现了分离,解决了他们的竞争性矛盾,使他们各自在最佳的环境中生长,有利于系统的稳定。
[0016] 2)工艺的前置反硝化构造为反硝化除磷提供了条件,解决了低C/N污水处理过程中碳源缺乏的技术性难题,最大限度地节省外碳源的投加量,在保证处理水质的前提下,减少了运行成本。[0017] 3)由于A2/0中不存在硝化菌,在理想状态下回流污泥中不含硝酸盐氮,为聚磷菌充分释磷提供了绝对的厌氧环境。
[0018] 4) BAF在A2/0之后,污水中的COD和SS得到去除,有利于硝化菌的生长,同时延长了 BAF的反冲洗周期。
[0019] 5)A2/0的好氧区HRT短,减少了曝气量,降低了能耗。
[0020] 6)氨氮传感器在线监测出水箱中氨氮浓度,在保证出水氨氮达标的前提下,实时调整曝气量,减少了曝气能耗;同时也可借助DO传感器在线监测出水箱中DO浓度,实时调整曝气量,进一步优化了实时控制策略。
[0021] 7)硝态氮传感器在线采集出水箱中硝态氮浓度,在保证出水TN满足排放标准的前提下,实时调整硝化液回流比,避免浪费能源。
[0022] 8) TP传感器在线采集出水箱中TP浓度,在出水TP浓度满足排放标准的条件下,实时控制硝化液回流比,减少了能耗。
[0023] 9)实时控制系统结构简单,自动化程度高,管理维护方便,劳动强度低。
附图说明
[0024] 图1AVO-BAF深度脱氮除磷装置及实时控制方法示意图
[0025] 图1中,1-原水水箱;2-A2/0反应器;3_ 二沉池;4_BAF反应器;5_实时控制系统;6-蠕动泵;7_厌氧区;8_缺氧区;9_好氧区;10-高压泵;11-出水箱;12-D0传感器;13_氨氮传感器;14_硝态氮传感器;15-TP传感器;16_气体流量计;17_气体流量计;18_气泵;19-蠕动泵;20_蠕动泵;21_变频调速器;22_变频调速器;23_剩余污泥排放口 ;24_计算机;25-过程控制器
具体实施方式
[0026] 结合图1,详细说明本发明的运行程序:A2/0-BAF深度脱氮除磷装置及实时控制系统主要由原水水箱⑴、A2/0反应器⑵、二沉池(3)、BAF反应器(4)和实时控制系统(5)构成。
[0027] 1.AVO-BAF深度脱氮除磷装置
[0028] I)原水水箱⑴经蠕动泵(6)与厌氧区(7)连接,厌氧区(7)与缺氧区⑶连接,缺氧区⑶与好氧区(9)连接,好氧区(9)与二沉池(3)连接。
[0029] 2) 二沉池(3)通过高压泵(10)与BAF(4)连接,BAF(4)通过蠕动泵(20)与缺氧区⑶连接。
[0030] 3) 二沉池(3)经蠕动泵(19)与厌氧区(7)连接,剩余污泥从污泥排放口(23)排放。
[0031] 4)BAF(4)与出水箱(11)连接,出水箱(11)中安装有DO传感器(12)、氨氮传感器
(13)、硝态氮传感器(14)和总磷TP传感器(15),所述传感器通过实时控制系统(5)与计算机(24)连接,计算机(24)与控制器(25)连接。
[0032] 5)实时控制系统(5)由计算机(24)、过程控制器(25)、变频调速器(21)、(22)构成,计算机(24)与过程控制器(25)连接,过程控制器(25)与变频调速器(21)、(22)连接;变频调速器(21)与气泵(18)连接,变频调速器(22)与蠕动泵(20)连接。[0033] 2.AVO-BAF深度脱氮除磷装置实时控制方法
[0034] (I)原水由原水水箱⑴经蠕动泵(6)进入厌氧区(7),同步进入的还有来自二沉池⑶的回流污泥。
[0035] (2)混合液从厌氧区(7)进入缺氧区⑶,同时进入的还有来自BAF(4)的硝化液。
[0036] (3)混合液从缺氧区(8)经好氧区(9)进入二沉池(3),富含氨氮的上清液经高压泵(10)进入BAF(4),BAF(4)的出水进入出水箱(11)。
[0037] (4)出水箱(11)中安装有DO传感器(12)、氨氮传感器(13)、硝态氮传感器(14)和总磷TP传感器(15),所述传感器与实时控制系统(5)连接。
[0038] (5)实时控制系统(5)由计算机(24)、过程控制器(25)、变频调速器(21)、(22)构成;变频调速器(21)与气泵(18)连接,变频调速器(22)与蠕动泵(20)连接。
[0039] (6)氨氮传感器(13)在线采集出水箱(11)中的氨氮浓度,通过计算机(24)的运算,得到实时控制变量,经过程控制器(25)控制变频调速器(21),调整气泵(18)的曝气量。当氨氮浓度彡Img.I71时,加大曝气量为0.8〜1.0m3.IT1,当氨氮浓度彡0.1mg.I71时,减少曝气量为0.5〜0.8m3.r1 ;也可借助DO传感器(12),当DO彡6mg.Γ1时,减少曝气量为0.5〜0.8m3.IT1 ;当DO彡4mg.L—1时,增大曝气量为0.8〜1.0m3.IT1。DO传感器(12)和氨氮传感器(13)可单独作为控制变量。
[0040] (7)硝态氮传感器(13)在线采集出水箱(11)中的硝态氮浓度,通过计算机(24)的运,算,得到实时控制变量,经过程控制器(25)控制变频调速器(22),调整蠕动泵(20)的回流比,当硝态氮浓度彡13mg.L—1时,加大回流比为300 %〜400 %,当硝态氮浓度彡6.0mg.Γ1时,减少回流比2 00%〜300% ο
[0041] (8)TP传感器(15 )在线采集出水箱(11)中的TP浓度,通过计算机(24)的运算,得到实时控制变量,经过程控制器(25)控制的变频调速器(22),调整蠕动泵(20)的回流比,当TP浓度> l.0mg.L-1时,加大回流比为200%〜300%,当TP浓度彡0.1mg.L-1时,减少回流比为100%〜200%。
[0042] 以北京某大学教工住宅小区化粪池生活污水为原水,水质特点表I
[0043] 表I进水水质特点
[0044]
Figure CN101880111BD00071
[0045] 试验条件为:A2/0反应器的进水流量为HRT为7.5h (其中厌氧区0.8h,缺氧区5.0h,好氧区1.7h),SRT控制在15d,MLSS为4.0g.L-1,曝气生物滤池DO维持在4〜6mg.ΙΛ HRT 为 0.5h。
[0046] 在硝化液回流比为300%时,出水中NH4+-N、N03--N、TN和TP等技术指标分别为0.2,9.0,9.6和0.1mg.ΐΛ在硝化液回流比为400%时,出水中NH4+_N、N03__N、TN和TP等技术指标分别为0.9、8.2、8.7和0.1mg.L—1,以上出水指标均达到国家一级A标准。

Claims (1)

1.AVo-BAF深度脱氮除磷实时控制方法,其特征在于,AVo-BAF深度脱氮除磷装置及实时控制系统主要由原水水箱⑴、A2/0反应器(2)、二沉池(3)、BAF反应器(4)和实时控制系统(5)构成; AVO-BAF深度脱氮除磷装置: 1)原水水箱⑴经第一蠕动泵(6)与厌氧区(7)连接,厌氧区(7)与缺氧区⑶连接,缺氧区⑶与好氧区(9)连接,好氧区(9)与二沉池(3)连接; 2) 二沉池(3)通过高压泵(10)与BAF反应器(4)连接,BAF反应器(4)通过第二蠕动泵(20)与缺氧区⑶连接; 3) 二沉池(3)经第三蠕动泵(19)与厌氧区(7)连接,剩余污泥从污泥排放口(23)排放; 4)BAF反应器(4)与出水箱(11)连接,出水箱(11)中安装有DO传感器(12)、氨氮传感器(13)、硝态氮传感器(14)和总磷TP传感器(15),上述传感器通过实时控制系统(5)与计算机(24)连接,计算机(24)与过程控制器(25)连接; 5)实时控制系统(5)由计算机(24)、过程控制器(25)、第一变频调速器(21)、第二变频调速器(22)构成,计算机(24)与过程控制器(25)连接,过程控制器(25)与第一变频调速器(21)、第二变频调速器(22)连接;第一变频调速器(21)与气泵(18)连接,第二变频调速器(22)与第二蠕动泵(20)连接; AVO-BAF深度脱氮除磷装置实时控制方法: (1)原水由原水水箱(I)经第一蠕动泵(6)进入厌氧区(7),同步进入的还有来自二沉池⑶的回流污泥; (2)混合液从厌氧区(7)进入缺氧区(8),同时进入的还有来自BAF反应器(4)的硝化液; (3)混合液从缺氧区(8)经好氧区(9)进入二沉池(3),富含氨氮的上清液经高压泵(10)进入BAF反应器(4),BAF反应器(4)的出水进入出水箱(11); (4)出水箱(11)中安装有DO传感器(12)、氨氮传感器(13)、硝态氮传感器(14)和总磷TP传感器(15),上述传感器与实时控制系统(5)连接; (5)实时控制系统(5)由计算机(24)、过程控制器(25)、第一变频调速器(21)、第二变频调速器(22)构成;第一变频调速器(21)与气泵(18)连接,第二变频调速器(22)与第二蠕动泵(20)连接; (6)氨氮传感器(13)在线采集出水箱(11)中的氨氮浓度,通过计算机(24)的运算,得到实时控制变量,经过程控制器(25)控制第一变频调速器(21),调整气泵(18)的曝气量,当氨氮浓度彡Img.I71时,加大曝气量为0.8〜1.0m3.IT1,当氨氮浓度彡0.1mg.I71时,减少曝气量为0.5〜0.8m3.h—1 ;或借助DO传感器(12),当DO彡6mg.L—1时,减少曝气量为0.5〜0.8m3.h_1 ;当DO彡4mg.Γ1时,增大曝气量为0.8〜1.0m3.h-1 ;D0传感器(12)和氨氮传感器(13)单独作为控制变量; (7)硝态氮传感器(14)在线采集出水箱(11)中的硝态氮浓度,通过计算机(24)的运算,得到实时控制变量,经过程控制器(25)控制第二变频调速器(22)、调整第二蠕动泵(20)的回流比,当硝态氮浓度彡13mg.L—1时,加大回流比为300%〜400%,当硝态氮浓度彡6.0mg.Γ1时,减少回流比200%〜300% ;(8)TP传感器(15)在线采集出水箱(11)中的TP浓度,通过计算机(24)的运算,得到实时控制变量,经过程控制器(25)控制的第二变频调速器(22)、调整第二蠕动泵(20)的回流比,当TP浓度≥1.0mg.L-1时,加大回流比为200%〜300%,当TP浓度≤0.1mg.L-1时,减少回流比为1 00%〜200%。
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