CN107555599A - 一种处理垃圾沥滤液的短程硝化反硝化sbr反应系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理垃圾沥滤液的短程硝化反硝化SBR反应系统，包括反应器、保温装置、搅拌装置、曝气装置、传感器、污水驱动装置、分析仪和控制器，所述搅拌装置的动力输出端伸入反应器内，所述保温装置设于反应器上；所述曝气装置的出气口伸入所述反应器内，所述传感器设于所述反应器内，且所述分析仪与所述传感器电连接而对反应器内的反应条件进行检测。本发明还公开一种控制方法。本发明通过自动化检测控制，对系统搅拌速度、曝气量和温度进行调整，根据检测到的数据随时使反应器内形成连续好氧，或连续缺氧，以及好氧和缺氧交替的反应条件，提高脱氮效率，整个反应系统全自动控制，降低了劳动强度，提高了工作的效率。

Description

一种处理垃圾沥滤液的短程硝化反硝化SBR反应系统及其控 制方法

技术领域

本发明属于垃圾处理技术领域，尤其是指一种处理垃圾沥滤液的短程硝化反硝化SBR反应系统及其控制方法。

背景技术

随着人类社会的发展和人口的急剧增长，污废水排放量和生活垃圾的产量逐年增加。在垃圾处理技术中，垃圾焚烧发电作为处理生活垃圾的一种方式，在焚烧垃圾前需对垃圾进行堆酵处理以沥出水分而提高热值。在堆酵过程中，会产生大量垃圾沥滤液，该沥滤液的有机物和氨氮含量高，在排入水体后，容易造成水体富营养化。因此，为了处理垃圾堆酵产生的污水，基于SBR的短程硝化反硝化的污水处理装置和工艺被人们开发和运用。

基于SBR的短程硝化反硝化作为一种以间歇曝气方式运行的活性污泥处理污水的工艺，可通过控制反应条件在反应器内形成好氧或缺氧环境，为微生物脱氮提供有利环境，以对沥滤液的有机物和氨氮进行生物反应处理。短程硝化反硝化是通过控制反应条件将NH₄ ⁺-N氧化为NO₂ ^--N，并避免其进一步转化为NO₃—N，随后NO₂—N反硝化生成N₂形成完整脱氮过程。但是，现有的SBR反应装置结构简单，只能通过人工进行检测和操作控制反应的条件(供气量、反应时间和温度等)，不能智能且准确地对系统的反应条件进行实时监测和控制，劳动强度大，且降低了反应处理的效果和效率。

发明内容

本发明的目的在于解决现有SBR反应装置存在结构简单，只能通过人工进行检测和操作控制反应的条件，不能智能且准确地对系统的反应条件进行实时监测和控制而导致劳动强度大和反应处理的效率低的问题，提供一种全自动控制、智能化高和工作的效率高的处理垃圾沥滤液的短程硝化反硝化SBR反应系统及其控制方法。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种处理垃圾沥滤液的短程硝化反硝化SBR反应系统，包括反应器、保温装置、搅拌装置、曝气装置、传感器、污水驱动装置、分析仪和控制器，所述污水驱动装置的进出水口伸入所述反应器内而将污水泵入或泵出反应器，所述搅拌装置的动力输出端伸入反应器内，所述保温装置的热量输出端与反应器接触；所述曝气装置的出气口伸入所述反应器内，所述传感器设于所述反应器内，且所述分析仪与所述传感器电连接而对反应器内的反应条件进行检测；所述保温装置、搅拌装置、曝气装置、污水驱动装置和分析仪与所述控制器电连接。

所述反应器上盖合有密封盖，所述密封盖上开有若干通孔，所述搅拌装置的动力输出端、曝气装置的出气口、污水驱动装置的进出水口和分析仪通过通孔与所述传感器电连接，所述搅拌装置的动力输出端、曝气装置的出气口、污水驱动装置的进出水口和分析仪与所述盖体密封连接；所述密封盖上开有集气口，所述集气口与气相色谱连接而检测N₂O的浓度，所述控制器接收所述气相色谱检测的N₂O浓度数据。

所述保温装置包括保温套、水箱、加热器和第一水泵，所述保温套设于反应器外层，且所述保温套与反应器之间具有容纳空间；所述保温套上开有水孔，所述水箱通过管道、第一水泵与所述水孔连通，形成水循环保温结构；所述加热器设于所述保温套上，且加热器与所述控制器电连接。

所述搅拌装置包括电机、搅拌轴和叶片，所述搅拌轴的一端伸入反应器内，且固定安装有所述叶片，所述搅拌轴的另一端与所述电机的输出轴固定连接；所述电机与所述控制器电连接。

所述曝气装置包括曝气泵、流量计和曝气接头，所述曝气泵与管道的一端连接，管道的另一端伸入所述反应器内且安装有所述；所述流量计串接于管道上，所述曝气泵与所述控制器电连接。

所述污水驱动装置包括集水箱和蠕动泵，所述蠕动泵的一端通过管道与所述集水箱连通，蠕动泵的另一端伸入所述反应器内，所述蠕动泵与所述控制器电连接。

一种处理垃圾沥滤液的硝化反硝化SBR控制方法，包括以下步骤：

1)控制器控制保温装置、搅拌装置、曝气装置、传感器、污水驱动装置和分析仪开始工作；

2)控制器控制电机均速工作，然后控制器通过分析仪对反应器内的溶解氧数据进行检测；若溶解氧高于设定值，控制器控制曝气泵降低转速；若溶解氧低于设定，控制器控制曝气泵提高转速；

控制器通过分析仪对反应器内的PH值进行检测，当出现PH值上升时，控制器控制电机降低转速且控制蠕动泵停止工作，并且控制器控制保温装置保温在28至30度；

控制器通过气相色谱检测反应器内N₂O浓度，若N₂O浓度高于设定值，控制器控制保温装置降低反应器的温度，如果N₂O浓度低于设定值，控制器控制保温装置升高反应器的温度。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、本发明采用控制器通过分析仪自动且实时地对反应器内的反应条进行检测，并根据检测到的数据控制搅拌装置、曝气装置、污水驱动装置和保温装置的工作状态，通过实时的自动化检测控制，可快速地对系统搅拌速度、曝气量和温度进行调整，根据检测到的数据随时使反应器内形成连续好氧，或连续缺氧，以及好氧和缺氧交替的反应条件，使反应器内的硝化反硝化的进程具有更好的效果，提高脱氮效率，整个反应系统全自动控制，降低了劳动强度，提高了工作的效率。

2、本发明的控制器通过传感器和气相色谱检测反应器内的反应条件，获得数据后，控制器控制加热器是否对水箱内的水进行加热，由于水具有较好的保温特性，水填充于反应器的保温套上，从而对反应器进行快速加热或降低的作用。

3、本发明的密封盖将反应器密封，使得内部气体只能通过集气口流出而被收集，并通过气相色谱对收集到的气体中的N₂O浓度进行检测。根据检测到N₂O浓度的数据，控制器控制保温装置升高或降低反应器的温度，提高脱氮的效率，在保证反应器内的短程硝化反硝化具有良好的效果和效率的基础上，减少N₂O的产生量，从而降低排放到在大气中的气体的N₂O含量，更加绿色环保。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明处理垃圾沥滤液的短程硝化反硝化SBR反应系统的结构示意图；

图2是本发明处理垃圾沥滤液的短程硝化反硝化SBR反应系统的密封盖的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参照图1，本实施例涉及SBR反应系统，包括反应器1、保温装置2、搅拌装置3、曝气装置4、传感器5、污水驱动装置6、分析仪7和控制器8，所述污水驱动装置6的进出水口伸入所述反应器1内而将污水泵入或泵出反应器1，所述搅拌装置3的动力输出端伸入反应器1内，所述保温装置2的热量输出端与反应器1接触；所述曝气装置4的出气口伸入所述反应器1内，所述传感器5设于所述反应器1内，且所述分析仪7与所述传感器5电连接而对反应器1内的反应条件进行检测；所述保温装置2、搅拌装置3、曝气装置4、污水驱动装置6和分析仪7与所述控制器8电连接。所述控制器8为PLC或单片机。所述传感器包括用于检测反应器内的PH值的PH传感器，用于检测反应器内的溶解氧的浓度的溶解氧传感器，以及用于检测反应器内的温度的温度传感器。

该系统采用控制器8通过分析仪7自动且实时地对反应器1内的反应条进行检测，并根据检测到的数据控制搅拌装置3、曝气装置4、污水驱动装置6和保温装置2的工作状态，通过实时的自动化检测控制，可快速地对系统搅拌速度、曝气量和温度进行调整，根据检测到的数据随时使反应器1内形成连续好氧，或连续缺氧，以及好氧和缺氧交替的反应条件，使反应器1内的硝化反硝化的进程具有更好的效果和效率，提高脱氮效率，整个反应系统全自动控制，降低了劳动强度，提高了工作的效率。

如图1和图2所示，所述反应器1上盖合有密封盖11，所述密封盖11上开有若干通孔12，所述搅拌装置3的动力输出端、曝气装置4的出气口、污水驱动装置6的进出水口和分析仪7通过通孔12与所述传感器5电连接，所述搅拌装置3的动力输出端、曝气装置4的出气口、污水驱动装置6的进出水口和分析仪7与所述盖体密封连接；所述密封盖11上开有集气口13，所述集气口13与气相色谱连接而检测N₂O浓度，所述控制器8接收所述气相色谱检测的N₂O浓度数据。密封盖11将反应器1密封，使得内部气体只能通过集气口13流出而被收集，并通过气相色谱对收集到的气体中的N₂O浓度进行检测。根据检测到N2O浓度的数据，控制器8控制保温装置2升高或降低反应器1的温度，在保证反应器1内的短程硝化反硝化具有良好的效果和效率的基础上，减少N₂O的产生量，从而降低排放到在大气中的气体的N₂O含量，更加绿色环保。

所述保温装置2包括保温套21、水箱22、加热器和第一水泵23，所述保温套21设于反应器1外层，且所述保温套21与反应器1之间具有容纳空间；所述保温套21上开有水孔，所述水箱22通过管道、第一水泵23与所述水孔连通，形成水循环保温结构；所述加热器设于所述保温套21上，且加热器与所述控制器8电连接。控制器8通过传感器和气相色谱检测反应器1内的反应条件的数据后，控制器8控制加热器是否对水箱22内的水进行加热，以及控制器8是否控制第一水泵23工作，使第一水泵23工作将水箱22内的水泵出后经一个水孔流入保温套21内，再从另一个水孔重新流回保温套21，形成水循环保温回路。由于水具有较好的保温特性，水流入保温套21后，水填充于反应器1的外层上，从而对反应器1进行快速加热或降低的作用。

所述搅拌装置3包括电机31、搅拌轴32和叶片33，所述搅拌轴32的一端伸入反应器1内，且固定安装有所述叶片33，所述搅拌轴32的另一端与所述电机31的输出轴固定连接；所述电机31与所述控制器8电连接。控制器8通过传感器5检测反应器1内的反应条件的数据后，控制器8控制电机31的工作状态，降低或提高电机31的转速，使叶片33的搅拌状态能与反应器1内的反应条件相适应，从而提高脱氮的效率。

所述曝气装置4包括曝气泵41、流量计42和曝气接头43，所述曝气泵41与管道的一端连接，管道的另一端伸入所述反应器1内且安装有所述曝气接头43；所述流量计42串接于管道上，所述曝气泵41与所述控制器8电连接。控制器8通过传感器5检测反应器1内的反应条件的数据后，控制器8控制曝气泵41的工作状态，提高或降低曝气泵41的转速，使反应器1内形成好氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧的交替反应条件，为反应器1内的微生物及时且准确地提供最合适的反应条件，提高脱氮的效率。

所述污水驱动装置6包括集水箱61和蠕动泵62，所述蠕动泵62的一端通过管道与所述集水箱61连通，蠕动泵的另一端伸入所述反应器1内，所述蠕动泵62与所述控制器8电连接。在工作前，控制器8控制蠕动泵62将集水箱61内的污水泵入反应器1内。当污水被处理后，控制器8控制蠕动泵62将反应器1内的污水泵出并排出到外部环境中，然后再次将集水箱61内的污水泵入反应器1内，重新对污水进行处理，实现污水的循环处理。

本实施例还提供一种处理垃圾沥滤液的硝化反硝化SBR控制方法，包括以下步骤：

1)控制器8控制保温装置2、搅拌装置3、曝气装置4、传感器5、污水驱动装置6和分析仪7开始工作；

2)控制器8控制电机31均速工作，然后控制器8通过分析仪7对反应器1内的溶解氧数据进行检测；若溶解氧高于设定值，控制器8控制曝气泵41降低转速；若溶解氧低于设定，控制器8控制曝气泵41提高转速；

控制器8通过分析仪7对反应器1内的PH值进行检测，当出现PH值上升时，控制器8控制电机31降低转速且控制曝气泵41停止工作，并且控制器8控制保温装置2保温在28至30度；

控制器8通过气相色谱检测反应器1内N₂O浓度，若N₂O浓度高于设定值，控制器8控制保温装置2降低反应器1的温度，如果N₂O浓度低于设定值，控制器8控制保温装置2升高反应器1的温度。

具体的，控制器8控制电机31的转速为3r/s，溶解氧的设定值为0.5±1mg/L，同时控制器8控制保温装置2工作，使反应器1内温度保持在29±1℃。控制器8通过分析仪7对反应器1内的溶解氧进行实时检测，若溶解氧高于设定值，控制曝气泵41降低转速，以提高流入反应器1内的空气流量；若溶解氧低于设定值，控制曝气泵41提高转速；以降低流入反应器1内的空气流量。

由于短程硝化过程会消耗碱度，导致反应器1内PH下降，而短程硝化反应完成后，继续曝气会使系统CO₂被吹脱，PH开始上升，PH处于最低处这个点称为“氨谷”，可以将“氨谷”看成是短程硝化反应的终点，当出现PH值上升时，控制器8控制电机31降低转速到1r/s，且控制曝气泵41停止工作，使系统处于缺氧状态，避免继续曝气使NO₂ ^--N进一步转化为NO₃ ^--N，同时系统开始进行反硝化。

由于短程硝化过程中会产生温室气体N₂O，为减少N₂O气体的产生，可通过所述集气口13进行集气，集到的气体通过气相色谱进行分析，得到N₂O的浓度数据，若N₂O浓度高于设定值，控制器8控制保温装置2降低反应器1的温度，如果N₂O浓度低于设定值，控制器8控制保温装置2升高反应器1的温度。反应器的温度不局限于29±1℃，以最大化地降低N₂O的产量。

该方法通过分析仪7和气相色谱自动且实时地对反应器1内的反应条进行检测，并根据检测到的数据控制搅拌装置3、曝气装置4、污水驱动装置6和保温装置2的工作状态，而对系统搅拌速度、曝气量和温度进行调整，根据检测到的数据随时使反应器1内形成连续好氧，或连续缺氧，以及好氧和缺氧交替的反应条件，使反应器1内的硝化反硝化具有更好的效果和效率，提高脱氮效率。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种处理垃圾沥滤液的短程硝化反硝化SBR反应系统，其特征在于，包括反应器、保温装置、搅拌装置、曝气装置、传感器、污水驱动装置、分析仪和控制器，所述污水驱动装置的进出水口伸入所述反应器内而将污水泵入或泵出反应器，所述搅拌装置的动力输出端伸入反应器内，所述保温装置的热量输出端与反应器接触；所述曝气装置的出气口伸入所述反应器内，所述传感器设于所述反应器内，且所述分析仪与所述传感器电连接而对反应器内的反应条件进行检测；所述保温装置、搅拌装置、曝气装置、污水驱动装置和分析仪与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种处理垃圾沥滤液的短程硝化反硝化SBR反应系统，其特征在于，所述反应器上盖合有密封盖，所述密封盖上开有若干通孔，所述搅拌装置的动力输出端、曝气装置的出气口、污水驱动装置的进出水口和分析仪通过通孔与所述传感器电连接，所述搅拌装置的动力输出端、曝气装置的出气口、污水驱动装置的进出水口和分析仪与所述盖体密封连接；所述密封盖上开有集气口，所述集气口与气相色谱连接而检测N₂O的浓度，所述控制器接收所述气相色谱检测的N₂O浓度数据。

3.根据权利要求1所述的一种处理垃圾沥滤液的短程硝化反硝化SBR反应系统，其特征在于，所述保温装置包括保温套、水箱、加热器和第一水泵，所述保温套设于反应器外层，且所述保温套与反应器之间具有容纳空间；所述保温套上开有水孔，所述水箱通过管道、第一水泵与所述水孔连通，形成水循环保温结构；所述加热器所述水箱上，且加热器与所述控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的一种处理垃圾沥滤液的短程硝化反硝化SBR反应系统，其特征在于，所述搅拌装置包括电机、搅拌轴和叶片，所述搅拌轴的一端伸入反应器内，且固定安装有所述叶片，所述搅拌轴的另一端与所述电机的输出轴固定连接；所述电机与所述控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的一种处理垃圾沥滤液的短程硝化反硝化SBR反应系统，其特征在于，所述曝气装置包括曝气泵、流量计和曝气接头，所述曝气泵与管道的一端连接，管道的另一端伸入所述反应器内且安装有所述曝气接头；所述流量计串接于管道上，所述曝气泵与所述控制器电连接。

6.根据权利要求1所述的一种处理垃圾沥滤液的短程硝化反硝化SBR反应系统，其特征在于，所述污水驱动装置包括集水箱和蠕动泵，所述蠕动泵的一端通过管道与所述集水箱连通，蠕动泵的另一端伸入所述反应器内，所述蠕动泵与所述控制器电连接。

7.一种处理垃圾沥滤液的硝化反硝化SBR控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)控制器控制保温装置、搅拌装置、曝气装置、传感器、污水驱动装置和分析仪开始工作；

2)控制器控制电机均速工作，然后控制器通过分析仪对反应器内的溶解氧数据进行检测；若溶解氧高于设定值，控制器控制曝气泵降低转速；若溶解氧低于设定，控制器控制曝气泵提高转速；

控制器通过分析仪对反应器内的PH值进行检测，当出现PH值上升时，控制器控制电机降低转速且控制蠕动泵停止工作，并且控制器控制保温装置保温在28至30度；

控制器通过气相色谱检测反应器内N₂O浓度，若N₂O浓度高于设定值，控制器控制保温装置降低反应器的温度，如果N₂O浓度低于设定值，控制器控制保温装置升高反应器的温度。