CN102502965A - 一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制方法和装置，属于生化法污水生物处理技术领域，ASBR反应器通过实时pH监测，准确判断厌氧消化终点；中间水箱加入原渗滤液调节COD/NH₄ ⁺-N为3～4作为脉冲SBR进水，脉冲SBR采用三次等量进水联合间歇搅拌和曝气的运行方式，充分利用原水中碳源和污泥内碳源，好氧硝化通过实时DO、pH和ORP监测，控制曝气时间，反硝化通过实时pH和ORP监测，控制搅拌时间，本发明提供的早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制方法和装置，能够准确控制厌氧消化和缺氧反硝化搅拌时间，好氧硝化曝气时间，具有节省能耗、缩短反应时间、不投加外碳源、TN去除率高和污泥减量等优点。

Description

一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制方法和装置

技术领域

本发明涉及生化法污水生物处理技术领域，尤其涉及一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制方法和装置。

背景技术

2009年，我国有654座城市，3.5亿城市人口，城市垃圾清运量有1.67亿吨，生活垃圾年平均增长率为3％。垃圾处理设施的变化也很大。09年我国总的垃圾处理量为1.19亿吨，其中填埋占80％，焚烧20％，堆肥2％。从中可以看出填埋是城市垃圾处理的主要方式，填埋适合我国国情，是一种有效且低费用的城市垃圾处理方式，但是填埋会产生大量的垃圾渗滤液。垃圾渗滤液的水质相对于传统的城市生活污水复杂，属于高浓度有机废水，全国渗滤液污染排放量约占年总排放量的1.6‰，以化学耗氧量核算却占到5.27％。所以如果对渗滤液处理不当会对填埋场周边环境带来严重的危害，同时威胁填埋场周边居民的健康。

早期城市垃圾渗滤液成分非常复杂，通常富含有机物和氨氮，同时富含有毒有害的重金属离子，表观呈黑褐色。相对于城市生活污水来讲，城市垃圾渗滤液的生物处理一直以来是一个难题。之前有些研究认为，城市垃圾渗滤液中的高浓度氨氮和重金属离子会抑制微生物的正常代谢，同时生物脱氮一般都需要投加大量的外碳源，增加了运行费用，但是使用反渗透的技术同样会带来处理费用高昂的问题。

传统工艺处理早期垃圾渗滤液具有一定的脱氮和去除可降解有机物的效果，但是其运行过程的可控性差，且无法实现不外加碳源情况下TN去除率在90％以上，传统ASBR的运行周期趋于固定，搅拌时间过长造成电力浪费，搅拌时间过短造成反应不完全；传统SBR的运行方式也很难达到TN的深度去除。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制方法，包括：

A1，根据ASBR反应器的进水量，确定进水时间，并在计算机中设定进水时间，由实时控制系统中的时间控制器进行计时，系统启动后，ASBR进水泵和ASBR进水管阀门自动开启，将原水注入ASBR反应器中，当达到设定时间后，ASBR进水泵和ASBR进水管阀门自动关闭，进水结束；

A2，进水结束后，搅拌器_ASBR自动开启，ASBR反应器在搅拌过程中进入厌氧消化过程，厌氧消化进程由在线pH传感器_SBR监控，并通过数据采集卡实时将所获得的数据信息传输到计算机，当过程控制器得到表征厌氧消化完成的信号后，搅拌器_ASBR自动关闭；

A3，在计算机中设定沉淀时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，当达到预定的沉淀时间后，根据计算机中设定的排水时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，系统自动开启ASBR出水管阀门，处理后的水经ASBR出水管进入中间水箱，达到的设定的排水时间后ASBR出水管阀门自动关闭；

A4，排水结束后，根据计算机中设定的闲置时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，当达到设定的闲置时间后系统自动进入下一个周期的A1；

B1，调节中间水箱中渗滤液COD/NH₄ ⁺-N，设定中间水箱的原渗滤液进水量，在计算机中设定原渗滤液进水时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，ASBR进水管阀门自动关闭，旁通管阀门自动开启，ASBR进水泵自动开启，原水通过旁通管注入中间水箱，达到设定的进水时间后旁通管阀门自动关闭，ASBR进水泵自动关闭，此时中间水箱中渗滤液的COD/NH₄ ⁺-N在3～4；

B2，脉冲SBR的进水方式为三次等量进水，根据其进水量，确定脉冲进水时间，并在计算机中设定每次进水时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，系统启动后，脉冲SBR进水泵自动开启，脉冲SBR进水管阀门自动开启，中间水箱中的渗滤液通过脉冲SBR进水管进入脉冲SBR，当达到设定时间后脉冲SBR进水泵自动关闭，脉冲SBR进水管阀门自动关闭，进水结束；

B3，搅拌器_SBR自动开启，脉冲SBR在搅拌阶段利用第一次进水中的有机物将上周期残留的NO_x ^--N还原为N₂，设定计算机中搅拌时间为30min，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，当达到搅拌时间后搅拌器_SBR自动关闭；

B4，空气压缩机自动开启，空气经过曝气管和曝气头扩撒到脉冲SBR中，进入好氧硝化阶段，pH传感器_SBR、DO传感器_SBR、ORP传感器_SBR分别监测水中的pH值、溶解氧浓度DO和氧化还原电位ORP，通过pH测定仪_SBR、DO测定仪_SBR、ORP测定仪_SBR将数据通过数据采集卡输入到计算机当中，数据作为曝气好氧硝化的实时控制参数；将数字信号输入过程控制器，通过滤波处理及计算，得出过程实时控制变量，并通过控制策略对得出的实时控制变量进行对比，当满足好氧硝化结束条件时，结束好氧硝化过程，空气压缩机自动关闭，曝气停止，系统设定脉冲次数为3，未达到脉冲次数时，执行B5；达到脉冲次数时，执行B6；

B5，进水时间与第一次进水相同，脉冲SBR进水泵自动开启，脉冲SBR进水管阀门自动开启，中间水箱中的渗滤液通过脉冲SBR进水管进入脉冲SBR，当达到设定的时间后脉冲SBR进水泵自动关闭，脉冲SBR进水管阀门自动关闭，搅拌器_SBR自动开启，搅拌过程中脉冲SBR进入缺氧反硝化阶段，反硝化进程有在线ORP、pH传感器监控，并通过pH测定仪_SBR、ORP测定仪_SBR将数据通过数据采集卡输入到计算机中，处理后的数据作为缺氧反硝化的实时控制参数；对缺氧反硝化起到实时控制的目的，当过程控制器得到表征第一缺氧反硝化结束的信号后，搅拌器_SBR自动关闭，并返回B4；

B6，搅拌器_SBR自动开启，脉冲SBR进入内源反硝化阶段，反硝化进程ORP、pH在线传感器监控，并通过pH测定仪_SBR、ORP测定仪_SBR将数据通过数据采集卡输入到计算机当中，处理后的数据作为内源反硝化的实时控制参数；对内源反硝化起到实时控制的目的，当过程控制器得到表征第二缺氧反硝化结束的信号后，搅拌器_SBR自动关闭；

B7，在计算机中设定沉淀时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时直到沉淀完成；

B8，在计算机中设定排水时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，系统自动开启脉冲SBR出水管阀门，处理后的水经脉冲SBR出水管排出反应器外，达到设定的排水时间后脉冲SBR出水管阀门自动关闭；

B9，排水结束后，根据计算机总设定的闲置时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，当达到预定闲置时间后系统自动进入下一个周期的B1。

进一步地，所述表征厌氧消化完成的条件为pH(t+1h)小于等于pH(t)，且搅拌时间t大于12h。

进一步地，所述好氧硝化结束的条件为：pH一阶导数由负变正，且曝气时间t大于1.5h、ORP一阶导数小于0.4mv/min，且曝气时间t大于2h、和/或DO大于4mg/L，且曝气时间t大于2h。

进一步地，所述第一缺氧反硝化结束的条件为：pH一阶导数由正变负，且搅拌时间t大于0.5h、和/或ORP的一阶导数由大于-25mv/min突变为小于-30mv/min，且搅拌时间t大于0.5h。

进一步地，所述第二缺氧反硝化结束的条件为：pH一阶导数由正变负，且搅拌时间t大于4h、和/或ORP的一阶导数由大于-5mv/min突变为小于-30mv/min，且搅拌时间t大于4h。

进一步地，所述ASBR反应器的进水量为ASBR反应器有效体积和排水比的乘积。

本发明还提供了一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制装置，具体的，进水池(1)连接ASBR进水管(4)；ASBR反应器(2)连接ASBR进水管(4)、ASBR出水管(6)和排气管(11)；ASBR进水管(4)连接ASBR进水泵(3)和ASBR进水阀门(5)；ASBR出水管(6)连接ASBR出水阀门(8)；排气管(11)连接碱液吸收装置(12)、湿式气体流量计(13)和气体收集装置(14)；中间水箱(15)连接ASBR出水管(6)、旁通管(16)和脉冲SBR进水管(20)；旁通管(16)连接ASBR进水泵(3)和旁通管阀门(17)；脉冲SBR进水管(20)连接脉冲SBR进水泵(19)和脉冲SBR进水管阀门(21)；脉冲SBR(18)连接脉冲SBR进水管(20)、曝气管(26)和脉冲SBR出水管(29)；曝气管(26)连接空气压缩机(25)和曝气头(27)；脉冲SBR出水管(29)连接脉冲SBR出水管阀门(28)；

ASBR(2)内部设有搅拌器_ASBR(7)和pH传感器_ASBR(10)；脉冲SBR内部设有搅拌器_SBR(30)、pH传感器_SBR(24)、DO传感器_SBR(22)和ORP传感器_SBR(23)；pH传感器_ASBR(10)、pH传感器_SBR(24)、DO传感器_SBR(22)、ORP传感器_SBR(23)经数据线分别与pH测定仪_ASBR(9)、pH测定仪_SBR(31)、DO测定仪_SBR(32)、ORP测定仪_SBR(33)连接后与计算机(34)的数据信号输入接口(36～39)连接，计算机(34)通过数据信号输出接口与过程控制器(40)连接，过程控制器的ASBR进水泵继电器(42)、ASBR进水管阀门继电器(43)、搅拌器_ASBR继电器(44)、ASBR出水管阀门继电器(45)、旁通管阀门继电器(46)、脉冲SBR进水泵继电器(47)、脉冲SBR进水管阀门继电器(48)、空气压缩机继电器(49)、脉冲SBR出水管阀门继电器(50)、搅拌器_SBR继电器(51)分别与ASBR进水泵(3)、ASBR进水管阀门(5)、搅拌器_ASBR(7)、ASBR出水管阀门(8)、旁通管阀门(17)、脉冲SBR进水泵(19)、脉冲SBR进水管阀门(21)、空气压缩机(25)、脉冲SBR出水管阀门(28)、搅拌器_SBR(30)连接。

综上，本发明提供的一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制方法和装置，以实际城市垃圾渗滤液为对象，ASBR在处理早期垃圾渗滤液是具有污泥产量小、负荷高、运行简便、能耗低等优点，同时ASBR能将渗滤液中难降解大分子有机物转化成为易降解有机物，有助于有机物的深度去除。脉冲SBR主要的作用是深度脱氮，在脉冲进水和实时控制曝气和搅拌的情况下充分利用了原水碳源和污泥内碳源，节省费用；ASBR厌氧消化过程通过在线pH传感器实时控制，准确判断终点，防止过度搅拌造成能源浪费；脉冲SBR好氧硝化和缺氧反硝化过程通过在线DO、pH和ORP值传感器实时控制，精确判断各阶段反应终点，节省反应时间和能源。

附图说明

图1是本发明的一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制方法中A1～A4的流程示意图；

图2是本发明的一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制方法中B1～B9的流程示意图；

图3是本发明的一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制装置的结构示意图；

图4是本发明具体实施方式中ASBR运行过程中典型的pH变化规律示意图；

图5是本发明具体实施方式中脉冲SBR运行过程中典型的pH、ORP变化规律示意图；

图6是本发明具体实施方式中脉冲SBR的运行工序示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1所示为一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制方法中A1～A4的流程示意图，具体包括：

A1，根据ASBR反应器的进水量，确定进水时间，并在计算机中设定进水时间，由实时控制系统中的时间控制器进行计时，系统启动后，ASBR进水泵和ASBR进水管阀门自动开启，将原水注入ASBR反应器中，当达到设定时间后，ASBR进水泵和ASBR进水管阀门自动关闭，进水结束；

A2，进水结束后，搅拌器_ASBR自动开启，ASBR反应器在搅拌过程中进入厌氧消化过程，厌氧消化进程由在线pH传感器_SBR监控，并通过数据采集卡实时将所获得的数据信息传输到计算机，当过程控制器得到表征厌氧消化完成的信号后，搅拌器_ASBR自动关闭；

上述表征厌氧消化完成的条件为pH(t+1h)小于等于pH(t)，且搅拌时间t大于12h。

A3，在计算机中设定沉淀时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，当达到预定的沉淀时间后，根据计算机中设定的排水时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，系统自动开启ASBR出水管阀门，处理后的水经ASBR出水管进入中间水箱，达到的设定的排水时间后ASBR出水管阀门自动关闭；

A4，排水结束后，根据计算机中设定的闲置时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，当达到设定的闲置时间后系统自动进入下一个周期的A1；

参见图2一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制方法中B1～B9的流程示意图，具体包括：

B1，调节中间水箱中渗滤液COD/NH₄ ⁺-N，设定中间水箱的原渗滤液进水量，在计算机中设定原渗滤液进水时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，ASBR进水管阀门自动关闭，旁通管阀门自动开启，ASBR进水泵自动开启，原水通过旁通管注入中间水箱，达到设定的进水时间后旁通管阀门自动关闭，ASBR进水泵自动关闭，此时中间水箱中渗滤液的COD/NH₄ ⁺-N在3～4；

B2，脉冲SBR的进水方式为三次等量进水，根据其进水量，确定脉冲进水时间，并在计算机中设定每次进水时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，系统启动后，脉冲SBR进水泵自动开启，脉冲SBR进水管阀门自动开启，中间水箱中的渗滤液通过脉冲SBR进水管进入脉冲SBR，当达到设定时间后脉冲SBR进水泵自动关闭，脉冲SBR进水管阀门自动关闭，进水结束；

B3，搅拌器_SBR自动开启，脉冲SBR在搅拌阶段利用第一次进水中的有机物将上周期残留的NO_x ^--N还原为N₂，设定计算机中搅拌时间为30min，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，当达到搅拌时间后搅拌器_SBR自动关闭；

B4，空气压缩机自动开启，空气经过曝气管和曝气头扩撒到脉冲SBR中，进入好氧硝化阶段，pH传感器_SBR、DO传感器_SBR、ORP传感器_SBR分别监测水中的pH值、溶解氧浓度DO和氧化还原电位ORP，通过pH测定仪_SBR、DO测定仪_SBR、ORP测定仪_SBR将数据通过数据采集卡输入到计算机当中，数据作为曝气好氧硝化的实时控制参数；将数字信号输入过程控制器，通过滤波处理及计算，得出过程实时控制变量，并通过控制策略对得出的实时控制变量进行对比，当满足好氧硝化结束条件时，结束好氧硝化过程，空气压缩机自动关闭，曝气停止，系统设定脉冲次数为3，未达到脉冲次数时，执行B5；达到脉冲次数时，执行B6；

当控制变量满足以下三个条件中的任意一条，好氧硝化结束：①pH一阶导数由负变正，且曝气时间t大于1.5h②ORP一阶导数小于0.4mv/min，且曝气时间t大于2h③DO大于4mg/L，且曝气时间t大于2h；

B5，进水时间与第一次进水相同，脉冲SBR进水泵自动开启，脉冲SBR进水管阀门自动开启，中间水箱中的渗滤液通过脉冲SBR进水管进入脉冲SBR，当达到设定的时间后脉冲SBR进水泵自动关闭，脉冲SBR进水管阀门自动关闭，搅拌器_SBR自动开启，搅拌过程中脉冲SBR进入缺氧反硝化阶段，反硝化进程有在线ORP、pH传感器监控，并通过pH测定仪_SBR、ORP测定仪_SBR将数据通过数据采集卡输入到计算机中，处理后的数据作为缺氧反硝化的实时控制参数；对缺氧反硝化起到实时控制的目的，当过程控制器得到表征第一缺氧反硝化结束的信号后，搅拌器_SBR自动关闭，并返回B4；

上述表征第一缺氧反硝化结束的条件为两个条件中的任意一条，①pH一阶导数由正变负，且搅拌时间t大于0.5h②ORP的一阶导数由大于-25mv/min突变为小于-30mv/min，且搅拌时间t大于0.5h。

B6，搅拌器_SBR自动开启，脉冲SBR进入内源反硝化阶段，反硝化进程ORP、pH在线传感器监控，并通过pH测定仪_SBR、ORP测定仪_SBR将数据通过数据采集卡输入到计算机当中，处理后的数据作为内源反硝化的实时控制参数；对内源反硝化起到实时控制的目的，当过程控制器得到表征第二缺氧反硝化结束的信号后，搅拌器_SBR自动关闭；

上述表征第二缺氧反硝化结束的条件为两个条件中的任意一条，①pH一阶导数由正变负，且搅拌时间t大于4h②ORP的一阶导数由大于-5mv/min突变为小于-30mv/min，且搅拌时间t大于4h；

B7，在计算机中设定沉淀时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时直到沉淀完成；

B8，在计算机中设定排水时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，系统自动开启脉冲SBR出水管阀门，处理后的水经脉冲SBR出水管排出反应器外，达到设定的排水时间后脉冲SBR出水管阀门自动关闭；

B9，排水结束后，根据计算机总设定的闲置时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，当达到预定闲置时间后系统自动进入下一个周期的B1。

参照图3，示出了本发明所述的一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制装置的结构示意图，其中，进水池(1)连接ASBR进水管(4)；ASBR反应器(2)连接ASBR进水管(4)、ASBR出水管(6)、排气管(11)；ASBR进水管(4)连接ASBR进水泵(3)、ASBR进水阀门(5)；ASBR出水管(6)连接ASBR出水阀门(8)；排气管(11)连接碱液吸收装置(12)、湿式气体流量计(13)、气体收集装置(14)；中间水箱(15)连接ASBR出水管(6)、旁通管(16)、脉冲SBR进水管(20)；旁通管(16)连接ASBR进水泵(3)、旁通管阀门(17)；脉冲SBR进水管(20)连接脉冲SBR进水泵(19)、脉冲SBR进水管阀门(21)；脉冲SBR(18)连接脉冲SBR进水管(20)、曝气管(26)、脉冲SBR出水管(29)；曝气管(26)连接空气压缩机(25)、曝气头(27)；脉冲SBR出水管(29)连接脉冲SBR出水管阀门(28)；

ASBR(2)内部设有搅拌器_ASBR(7)、pH传感器_ASBR(10)；脉冲SBR内部设有搅拌器_SBR(30)、pH传感器_SBR(24)、DO传感器_SBR(22)、ORP传感器_SBR(23)；

pH传感器_ASBR(10)、pH传感器_SBR(24)、DO传感器_SBR(22)、ORP传感器_SBR(23)经数据线分别于pH测定仪_ASBR(9)、pH测定仪_SBR(31)、DO测定仪_SBR(32)、ORP测定仪_SBR(33)连接后与计算机(34)的数据信号输入接口(36～39)连接，计算机(34)通过数据信号输出接口与过程控制器(40)连接，过程控制器的ASBR进水泵继电器(42)、ASBR进水管阀门继电器(43)、搅拌器_ASBR继电器(44)、ASBR出水管阀门继电器(45)、旁通管阀门继电器(46)、脉冲SBR进水泵继电器(47)、脉冲SBR进水管阀门继电器(48)、空气压缩机继电器(49)、脉冲SBR出水管阀门继电器(50)、搅拌器_SBR继电器(51)分别与ASBR进水泵(3)、ASBR进水管阀门(5)、搅拌器_ASBR(7)、ASBR出水管阀门(8)、旁通管阀门(17)、脉冲SBR进水泵(19)、脉冲SBR进水管阀门(21)、空气压缩机(25)、脉冲SBR出水管阀门(28)、搅拌器_SBR(30)连接。

下面结合具体的实例对本发明中所述的方案作进一步介绍：以某垃圾填埋场的实际垃圾渗滤液为研究对象，实验结果表明：经过79天的连续运行，获得了稳定的工艺性能：

参数设定：ASBR：I进水时间为10min，III沉淀时间为1h，IV排水时间为10min，V闲置时间为1h；II搅拌时间通过在线pH传感器实时监测，pH变化规律具体可参见图4，过程控制器得到表征厌氧消化完成的信号后，搅拌停止；

脉冲SBR：I调节中间水箱(15)中渗滤液COD/NH₄ ⁺-N的原渗滤液进水时间为1～2min，II进水的每次进水时间为3min，III搅拌时间为30min，VII沉淀时间为1h，VIII排水时间为10min，IX闲置时间为1h，IV曝气时间通过在线pH传感器_SBR、DO传感器_SBR、ORP传感器_SBR实时监测，待过程控制器得到表征好氧硝化结束的信号后，曝气停止，V加中间水箱渗滤液搅拌时间由在线pH测定仪_SBR、ORP测定仪_SBR实时监测，待过程控制器得到表征缺氧反硝化结束的信号后，搅拌停止，VI内源反硝化时间由在线pH测定仪_SBR、ORP测定仪_SBR实时监测，待过程控制器得到表征内源反硝化结束的信号后，搅拌停止，具体的，脉冲SBR运行过程中典型的pH、ORP变化规律示意图参见图5，图6给出的脉冲SBR的运行工序示意图。

ASBR性能：ASBR排水比为0.5，运行温度为35℃，MLVSS：8000±500mg/L，污泥龄(SRT)无限长，在进水COD在6500±1000mg/L时，出水COD保持在1100±100mg/L，去除率在80±5％，ASBR运行负荷为3.25±0.5kgCOD/m³·d，COD去除负荷为2.7±0.5kgCOD/m³·d。进水的TN为700±300mg/L，出水TN变化不大。

SBR性能：SBR运行周期不固定(小于24小时)，排水比为0.3，运行温度为27℃，MLVSS：7000±500mg/L，在进水COD在1800～3500mg/L情况下，出水COD在430～890mg/L，去除率在65～83％；进水TN在433～1004mg/L情况下，出水TN在4.3～34.6mg/L，去除率在92～98％。

系统的性能：系统进水COD在6500±1000mg/L，出水COD在430～890mg/L，去除率81～97％；进水的TN为700±300mg/L，出水TN在4.3～34.6mg/L，去除率在96～99％，在不加外碳源的情况下实现了总氮的深度去除，出水总氮达到生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)》TN排放标准。

进一步的，本发明的技术原理具体为：

ASBR和脉冲SBR联合去除早期垃圾渗滤液中有机物和总氮的工艺构成控制原理，其特征在于：ASBR反应器中厌氧消化过程中pH变化趋势出现变化；脉冲SBR反应器中好氧硝化和缺氧反硝化过程pH、DO、ORP会出现相应的变化点来指示反应的进程，具体原理如下：

当原渗滤液进入ASBR反应器，启动搅拌器_ASBR，厌氧去除原渗滤液中的有机物，厌氧去除有机物主要经过3个过程：水解酸化-产氢产乙酸-产甲烷；水解酸化阶段渗滤液中的有机物被水解酸化为挥发性脂肪酸(VFA)，同时产生的VFA与渗滤液中的碱度反应产生CO₂，CO₂分压增高，渗滤液中H₂CO₃含量增高，反应器中的pH下降，但是此阶段一般在开始反应后3h内结束，而后的产甲烷阶段产甲烷菌过程会产生碳酸氢盐碱度，使pH回升，当COD降解完成后，反应器中会产生类似污泥发酵的作用，促使pH上涨停止甚至下降，如图4所示，根据以上的变化规律，我们可以比较准确控制厌氧消化的终点，停止搅拌，节省能源。

当脉冲SBR的空气压缩机自动开启，开始曝气，好氧去除渗滤液中的有机物，然后将渗滤液中的NH₄ ⁺-N氧化为NO_x ^--N，即进行硝化反应。反应器内的活性污泥利用空气压缩机鼓入的氧气氧化渗滤液中的有机物和NH₄ ⁺-N，有机物首先被好氧异养菌降解，而后当NH₄ ⁺-N被硝化细菌完全氧化后，渗滤液中的溶解氧将不会被微生物所利用，所以DO会出现跃升现象，渗滤液中的NO_x ^--N也不再会增加。硝化反应是一个产酸的反应，会中和渗滤液中的碱度导致pH下降，当硝化反应结束时产酸停止，此时CO₂被大量吹脱，pH值由下降变为上升，出现特征点1，如图5所示。采用实时控制可以精确操控曝气时间，避免过度曝气而浪费能源。

加中间水箱渗滤液搅拌，中间水箱渗滤液的COD/NH₄ ⁺-N在4左右，满足反硝化的需求。反硝化过程中反硝化细菌利用有机物为电子供体，NO_x ^--N为电子受体，将NO_x ^--N还原为N₂，是脉冲SBR反应器中的氧化态物质不断减少，因此ORP值会不断下降，反硝化结束后，脉冲SBR处于厌氧状态，ORP下降速率加快，出现特征点2，如图5所示。反硝化过程会不断产生碱度，pH不断上升，放反硝化结束以后，脉冲SBR进入厌氧发酵产酸阶段，所以pH值会有上升变为下降，出现特征点3，如图5所示。根据以上的特征点可以准确判断反硝化反应的进程，反硝化结束时，停止搅拌，节省过度搅拌造成的能源浪费。

本发明的方案在实际应用中所体现的优点包括：采用ASBR联合脉冲SBR的方式处理早期垃圾渗滤液，SBR为理想推流式反应器，反应推动力较大，同时防止污泥膨胀，耐冲击负荷高。脉冲SBR采用等量进水结合实时控制搅拌曝气的运行方式，第一次等量进水中的碳源用于上周期残留NO_X ^--N反硝化作用；第二次等量进水中的碳源作为第一次等量进水中硝化产生的NO_X ^--N反硝化作用；第三次等量进水中的碳源作为第二次等量进水中硝化产生的NO_X ^--N反硝化作用，所以脉冲SBR至少利用了进水中2/3的碳源进行了反硝化脱氮，大幅增大了对原水中碳源的利用效率。

脉冲SBR采用等量进水结合实时控制搅拌曝气的运行方式，第二次和第三次进水后首先进行缺氧反硝化，在去除污水中NO_X ^--N的同时产生了碱度，为随后的好氧硝化奠定了基础，避免了外加碱度的必要。脉冲SBR运行一直保持较高的污泥浓度，由于第三次等量进水好氧硝化后产生的NO_X ^--N已经没有可利用的原渗滤液中的碳源，此时较高的污泥浓度为第三次等量进水好氧硝化后产生的NO_X ^--N提供了充足的微生物内碳源，内碳源的利用完全解决了外加碳源的问题，节省了大量运行成本。

脉冲SBR第一次等量进水后，由于缺氧搅拌反硝化后进水中的肯定有富余的有机物，所以紧接着好氧曝气首先进行的肯定是好氧异养菌去除有机物的阶段，由于好氧异养菌世代周期较短，所以污泥浓度肯定会有一定程度的增加；第三次等量进水后，最后利用内碳源进行反硝化肯定会造成细菌自身水解而产生可利用的碳源，有一定的污泥减量的效果，所以污泥浓度可相对保持一个稳态，减少污泥外排量。脉冲SBR等量分三次进水，每一次等量进水后都会通过好氧硝化把水中的NH₄ ⁺-N氧化为NO_X ^--N，按排水比0.3算，这样SBR反应器中的最大NH₄ ⁺-N浓度只为一次进水NH₄ ⁺-N浓度的5/12，这大幅度降低了游离氨(FA)对硝化反硝化细菌抑制的可能性。

ASBR厌氧消化过程通过在线pH传感器实时控制，准确判断终点，避免了传统的固定周期ASBR运行状态下，COD去除不完全和过度搅拌造成能源浪费的现象。脉冲SBR好氧硝化和缺氧反硝化过程通过在线DO、pH和ORP值传感器实时控制，精确判断各阶段反应终点，节省反应时间和能源。整个工艺由过程实时控制系统完成，具有管理操作方便，费用低、耐冲击负荷和不易放生污泥膨胀。

本发明所述的方案可广泛用于城市垃圾渗滤液生物处理、焦化废水生物处理和制药废水生物处理等等。

以上对本发明所提供的一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制方法，包括：

A1，根据ASBR反应器的进水量，确定进水时间，并在计算机中设定进水时间，由实时控制系统中的时间控制器进行计时，系统启动后，ASBR进水泵和ASBR进水管阀门自动开启，将原水注入ASBR反应器中，当达到设定时间后，ASBR进水泵和ASBR进水管阀门自动关闭，进水结束；

A2，进水结束后，搅拌器_ASBR自动开启，ASBR反应器在搅拌过程中进入厌氧消化过程，厌氧消化进程由在线pH传感器_SBR监控，并通过数据采集卡实时将所获得的数据信息传输到计算机，当过程控制器得到表征厌氧消化完成的信号后，搅拌器_ASBR自动关闭；

A3，在计算机中设定沉淀时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，当达到预定的沉淀时间后，根据计算机中设定的排水时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，系统自动开启ASBR出水管阀门，处理后的水经ASBR出水管进入中间水箱，达到的设定的排水时间后ASBR出水管阀门自动关闭；

A4，排水结束后，根据计算机中设定的闲置时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，当达到设定的闲置时间后系统自动进入下一个周期的A1；

B1，调节中间水箱中渗滤液COD/NH₄ ⁺-N，设定中间水箱的原渗滤液进水量，在计算机中设定原渗滤液进水时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，ASBR进水管阀门自动关闭，旁通管阀门自动开启，ASBR进水泵自动开启，原水通过旁通管注入中间水箱，达到设定的进水时间后旁通管阀门自动关闭，ASBR进水泵自动关闭，此时中间水箱中渗滤液的COD/NH₄ ⁺-N在3～4；

B2，脉冲SBR的进水方式为三次等量进水，根据其进水量，确定脉冲进水时间，并在计算机中设定每次进水时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，系统启动后，脉冲SBR进水泵自动开启，脉冲SBR进水管阀门自动开启，中间水箱中的渗滤液通过脉冲SBR进水管进入脉冲SBR，当达到设定时间后脉冲SBR进水泵自动关闭，脉冲SBR进水管阀门自动关闭，进水结束；

B3，搅拌器SBR自动开启，脉冲SBR在搅拌阶段利用第一次进水中的有机物将上周期残留的NO_x ^--N还原为N₂，设定计算机中搅拌时间为30min，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，当达到搅拌时间后搅拌器_SBR自动关闭；

B4，空气压缩机自动开启，空气经过曝气管和曝气头扩撒到脉冲SBR中，进入好氧硝化阶段，pH传感器_SBR、DO传感器_SBR、ORP传感器_SBR分别监测水中的pH值、溶解氧浓度DO和氧化还原电位ORP，通过pH测定仪_SBR、DO测定仪_SBR、ORP测定仪_SBR将数据通过数据采集卡输入到计算机当中，数据作为曝气好氧硝化的实时控制参数；将数字信号输入过程控制器，通过滤波处理及计算，得出过程实时控制变量，并通过控制策略对得出的实时控制变量进行对比，当满足好氧硝化结束条件时，结束好氧硝化过程，空气压缩机自动关闭，曝气停止，系统设定脉冲次数为3，未达到脉冲次数时，执行B5；达到脉冲次数时，执行B6；

B5，进水时间与第一次进水相同，脉冲SBR进水泵自动开启，脉冲SBR进水管阀门自动开启，中间水箱中的渗滤液通过脉冲SBR进水管进入脉冲SBR，当达到设定的时间后脉冲SBR进水泵自动关闭，脉冲SBR进水管阀门自动关闭，搅拌器_SBR自动开启，搅拌过程中脉冲SBR进入缺氧反硝化阶段，反硝化进程有在线ORP、pH传感器监控，并通过pH测定仪_SBR、ORP测定仪_SBR将数据通过数据采集卡输入到计算机中，处理后的数据作为缺氧反硝化的实时控制参数；对缺氧反硝化起到实时控制的目的，当过程控制器得到表征第一缺氧反硝化结束的信号后，搅拌器_SBR自动关闭，并返回B4；

B6，搅拌器_SBR自动开启，脉冲SBR进入内源反硝化阶段，反硝化进程ORP、pH在线传感器监控，并通过pH测定仪_SBR、ORP测定仪_SBR将数据通过数据采集卡输入到计算机当中，处理后的数据作为内源反硝化的实时控制参数；对内源反硝化起到实时控制的目的，当过程控制器得到表征第二缺氧反硝化结束的信号后，搅拌器_SBR自动关闭；

B7，在计算机中设定沉淀时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时直到沉淀完成；

B8，在计算机中设定排水时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，系统自动开启脉冲SBR出水管阀门，处理后的水经脉冲SBR出水管排出反应器外，达到设定的排水时间后脉冲SBR出水管阀门自动关闭；

B9，排水结束后，根据计算机总设定的闲置时间，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，当达到预定闲置时间后系统自动进入下一个周期的B1。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：

所述表征厌氧消化完成的条件为pH(t+1h)小于等于pH(t)，且搅拌时间t大于12h。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：

所述好氧硝化结束的条件为：pH一阶导数由负变正，且曝气时间t大于1.5h、ORP一阶导数小于0.4mv/min，且曝气时间t大于2h、和/或DO大于4mg/L，且曝气时间t大于2h。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：

所述第一缺氧反硝化结束的条件为：pH一阶导数由正变负，且搅拌时间t大于0.5h、和/或ORP的一阶导数由大于-25mv/min突变为小于-30mv/min，且搅拌时间t大于0.5h。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：

所述第二缺氧反硝化结束的条件为：pH一阶导数由正变负，且搅拌时间t大于4h、和/或ORP的一阶导数由大于-5mv/min突变为小于-30mv/min，且搅拌时间t大于4h。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：

所述ASBR反应器的进水量为ASBR反应器有效体积和排水比的乘积。

7.一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制装置，其特征在于：进水池(1)连接ASBR进水管(4)；ASBR反应器(2)连接ASBR进水管(4)、ASBR出水管(6)和排气管(11)；ASBR进水管(4)连接ASBR进水泵(3)和ASBR进水阀门(5)；ASBR出水管(6)连接ASBR出水阀门(8)；排气管(11)连接碱液吸收装置(12)、湿式气体流量计(13)和气体收集装置(14)；中间水箱(15)连接ASBR出水管(6)、旁通管(16)和脉冲SBR进水管(20)；旁通管(16)连接ASBR进水泵(3)和旁通管阀门(17)；脉冲SBR进水管(20)连接脉冲SBR进水泵(19)和脉冲SBR进水管阀门(21)；脉冲SBR(18)连接脉冲SBR进水管(20)、曝气管(26)和脉冲SBR出水管(29)；曝气管(26)连接空气压缩机(25)和曝气头(27)；脉冲SBR出水管(29)连接脉冲SBR出水管阀门(28)；

ASBR(2)内部设有搅拌器_ASBR(7)和pH传感器_ASBR(10)；脉冲SBR内部设有搅拌器_SBR(30)、pH传感器_SBR(24)、DO传感器_SBR(22)和ORP传感器_SBR(23)；pH传感器_ASBR(10)、pH传感器_SBR(24)、DO传感器_SBR(22)、ORP传感器_SBR(23)经数据线分别与pH测定仪_ASBR(9)、pH测定仪_SBR(31)、DO测定仪_SBR(32)、ORP测定仪_SBR(33)连接后与计算机(34)的数据信号输入接口(36～39)连接，计算机(34)通过数据信号输出接口与过程控制器(40)连接，过程控制器的ASBR进水泵继电器(42)、ASBR进水管阀门继电器(43)、搅拌器_ASBR继电器(44)、ASBR出水管阀门继电器(45)、旁通管阀门继电器(46)、脉冲SBR进水泵继电器(47)、脉冲SBR进水管阀门继电器(48)、空气压缩机继电器(49)、脉冲SBR出水管阀门继电器(50)、搅拌器_SBR继电器(51)分别与ASBR进水泵(3)、ASBR进水管阀门(5)、搅拌器_ASBR(7)、ASBR出水管阀门(8)、旁通管阀门(17)、脉冲SBR进水泵(19)、脉冲SBR进水管阀门(21)、空气压缩机(25)、脉冲SBR出水管阀门(28)、搅拌器_SBR(30)连接。

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