CN108640279A - 一种连续流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的实时调控装置及方法 - Google Patents

一种连续流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的实时调控装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108640279A
CN108640279A CN201810517941.0A CN201810517941A CN108640279A CN 108640279 A CN108640279 A CN 108640279A CN 201810517941 A CN201810517941 A CN 201810517941A CN 108640279 A CN108640279 A CN 108640279A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aerobic zone
ammonia nitrogen
blower
continuous flow
aeration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810517941.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108640279B (zh
Inventor
张亮
于静仪
杨慎华
孟庆贺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201810517941.0A priority Critical patent/CN108640279B/zh
Publication of CN108640279A publication Critical patent/CN108640279A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108640279B publication Critical patent/CN108640279B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/302Nitrification and denitrification treatment
    • C02F3/307Nitrification and denitrification treatment characterised by direct conversion of nitrite to molecular nitrogen, e.g. by using the Anammox process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02Aerobic processes
    • C02F3/12Activated sludge processes
    • C02F3/1205Particular type of activated sludge processes
    • C02F3/121Multistep treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02Aerobic processes
    • C02F3/12Activated sludge processes
    • C02F3/1205Particular type of activated sludge processes
    • C02F3/1215Combinations of activated sludge treatment with precipitation, flocculation, coagulation and separation of phosphates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02Aerobic processes
    • C02F3/12Activated sludge processes
    • C02F3/1236Particular type of activated sludge installations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/302Nitrification and denitrification treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/16Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/005Processes using a programmable logic controller [PLC]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/22O2
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Activated Sludge Processes (AREA)

Abstract

一种连续流短程硝化‑厌氧氨氧化工艺的实时调控装置及方法属于城市污水处理与资源化领域。按照从进水端至出水端的顺序,依次设置连续流反应器和沉淀池,同时配备PLC控制系统。反应器分为好氧区Ⅰ、好氧区Ⅱ、好氧区Ⅲ、好氧区Ⅳ。调控装置包括保障系统、调控系统、预警系统。其中,保障系统旨在避免过曝气抑制反应器内厌氧氨氧化菌活性。调控系统分为三级,分别从出水氨氮浓度、好氧区II的氨氮浓度、预测出水氨氮浓度三个层面调节反应器曝气程度及搅拌。结合监测与预测氨氮浓度值,设立负荷预警系统。此装置避免了连续流反应器在短程硝化‑厌氧氨氧化反应中会产生的过曝气现象,达到节省能源,同时实现在进水氨氮浓度波动时的运行稳定性的目的。

Description

一种连续流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的实时调控装置及 方法
技术领域
本发明涉及一种强化连续流短程硝化-厌氧氨氧化稳定运行的调控装置,属于城市污水处理与资源化领域。
背景技术
我国十分重视污水中氮污染物的去除。氮污染物是引起水体富营养化的重要元素,水体中总氮高于0.1mg/L便会可能导致水体富营养化现象的发生。而城市生活污水中氨氮浓度在50-70mg/L,在排入受纳水体前宜充分去除。目前我国污水处理厂多采用连续流工艺处理城市污水,实现氮素污染物的去除需要消耗大量的能量与化学药剂,在节能减排的要求下,污水处理高能耗、高运行成本的问题亟待解决。
传统的硝化反硝化脱氮工艺,主要分为两步。首先,污水中的氨氮经硝化作用转化为硝酸盐氮,然后再通过反硝化作用将硝酸盐氮转化为氮气从水中逸出。而在硝化阶段,氨氮首先由氨氧化菌(AOB)氧化为亚硝酸盐氮,然后在亚硝酸盐氧化菌(NOB)的作用下将亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐氮。
短程硝化-厌氧氨氧化是一种新型的污水脱氮工艺,与常规的硝化反硝化工艺有显著区别。短程硝化的基本原理是将硝化过程控制在亚硝酸盐氮阶段,阻止亚硝酸盐氮的进一步氧化;厌氧氨氧化工艺是在厌氧氨氧化菌的作用下,直接将氨氮和亚硝酸盐氮转换为氮气。
传统生物脱氮途径为:
NH3+2O2+5H+→0.5N2+H2O+OH
短程硝化-厌氧氨氧化途径为
NH3+0.85O2→0.11NO3 +0.44H2+0.14H++1.43H2O ②
由式①②可以得出,脱氮过程理论上可节约57.5%的需氧量;经计算,短程硝化-厌氧氨氧化工艺耦合,可以节省62.5%的曝气能耗。
目前,制约短程硝化-厌氧氨氧化推广应用的瓶颈主要有两个。第一在于短程硝化启动较慢,且不易长期维持。实现短程硝化-厌氧氨氧化工艺稳定运行的关键点在于如何阻止好氧阶段亚硝酸盐氮向硝酸盐氮的进一步转化。第二,该技术目前主要在间歇式活性污泥法(SBR)内成功实现,在连续流反应器中稳定运行的难度较大。原因在于连续流反应器中影响因素较多,难以实现短程硝化-厌氧氨氧化工艺的快速启动,即使实现也只能短期维持,不易长期稳定运行。目前,90%以上的城市污水处理厂采用的工艺为连续流工艺,这也阻碍了短程硝化-厌氧氨氧化工艺在实际污水处理厂中的推广应用。针对连续流短程硝化-厌氧氨氧化稳定运行的瓶颈问题,针对性地开发实时调控装置,对该工艺的优化及推广应用尤为重要。
发明内容
本发明涉及一种维持连续流短程硝化-厌氧氨氧化反应器稳定运行的调控装置。该装置可强化短程硝化-厌氧氨氧化工艺的稳定运行,有效降低污水脱氮处理中曝气能耗高的问题,实现城市污水的高效处理。
本装置特征及实现步骤如下:
进水管(1)与原水实时在线监测探头(19)连接,用于监测进水水量及原水中氨氮浓度,好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅳ(7)分别与一号氨氮实时在线监测探头(20)、二号氨氮实时在线监测探头(21)连接,用于监测连续流反应器好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅳ(7)中水的氨氮浓度,一号溶解氧实时在线监测探头(22)、二号溶解氧实时在线监测探头(23)用于实时监测反应器好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅳ(7)内的溶解氧浓度;一号鼓风机(9)、二号鼓风机(11)、三号鼓风机(13)、五号鼓风机(17)分别对好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)进行曝气,四号鼓风机(15)同时对好氧区Ⅲ(6)和好氧区Ⅳ(7)进行曝气。原水实时在线监测器探头(19)、一号氨氮实时在线监测探头(20)、二号氨氮实时在线监测探头(21)、一号溶解氧实时在线监测探头(22)、二号溶解氧实时在线监测探头(23)传送信号至PLC控制系统(24),经信号处理后产生控制信号,随后将控制信号传送至一号鼓风机(9)、二号鼓风机(11)、三号鼓风机(13)、四号鼓风机(15)、五号鼓风机(17)内的鼓风机变频器,控制鼓风机的启动,从而控制好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)的曝气量和溶解氧。原水进入连续流反应器(2),经一系列反应后,经出水管(29)进入沉淀池(3),沉淀池(3)的上部有装置出水口(30),出水进入下一处理单元硝化反硝化滤池,沉淀池底部设有污泥回流管道(31),浓缩污泥可通过污泥回流泵(18)回流至反应器好氧区Ⅰ(4)。一号电动阀(25)、二号电动阀(26)位于好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅲ(6)中间,用于调整连续流反应器有效容积;三号电动阀(36)、四号电动阀(37)位于好氧区Ⅰ(4)前端,用于极端进水水质水量情况下超越出水,保护装置中厌氧氨氧化污泥。好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)均投加1.5×1.5×1.5cm的聚氨酯填料(38)。
连续流反应器启动及好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)中聚氨酯填料(38)的挂膜过程:将1.5×1.5×1.5cm的0.1mm孔径的聚氨酯填料固定在填料框架(39)上,分别投加至好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)中,填料比为20%。接种短程硝化反硝化和厌氧氨氧化絮体污泥,将进水C/N比调整在0.5-1,连续培养2-3个月,待生物膜上污泥浓度达到1.5-2.5mg/cm3,标志着启动及挂膜过程结束。
运行方式:运行初期,进水水质为配水,氨氮浓度50-70mg/L,C/N为0.5-1。当出水氨氮<5mg/L、总氮<15mg/L后,逐渐增加生活污水的配比直至进水完全为生活污水,连续流反应器成功启动。
生活污水进水为连续进水,原水由进水管(1)进入连续流反应器(2)。分别经过好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)。
各个隔室中水力停留时间为1.5-2h,在每一个隔室内,均同时发生氨氧化反应和厌氧氨氧化反应。氨氧化菌主要存在于絮体中,而厌氧氨氧化菌主要存在于生物膜中。氨氧化菌(AOB)将原水中氨氮氧化为亚硝态氮,厌氧氨氧化菌利用水中剩余氨氮和氨氧化菌(AOB)生成的亚硝态氮为底物,生成氮气和硝氮,从而去除进水中的氮素。各区内均设置机械搅拌,旨在增大反应传质效果,提升反应效率。
附图说明
图1是连续流反应装置结构示意图
图2a是连续流反应器聚氨酯生物膜填料框架结构示意图俯视图
图2b是连续流反应器聚氨酯生物膜填料框架结构示意图主视图
具体实施方式
本装置在短程硝化控制上设计包括保障系统、调控系统和预警系统三部分在内的调控装置,具体安排如下:调控装置第一部分为保障系统,指在PLC控制系统(24)中设置溶解氧浓度范围(0.05-0.5mg/L)作为保障范围。溶解氧过高时会抑制厌氧氨氧化菌活性,同时引起亚硝酸盐氧化菌(NOB)的竞争菌生长,与厌氧氨氧化菌竞争亚硝酸盐,导致厌氧氨氧化菌得不到充足底物而死亡。在连续流反应器调控系统运行的过程中,需通过溶解氧实时在线监测探头(23)实时监测好氧区Ⅳ(7)内溶解氧浓度,保证好氧区Ⅳ(7)内溶解氧浓度处于保障范围(0.05-0.5mg/L)内。当溶解氧浓度超过0.5mg/L限值时,减小三号鼓风机(13)、四号鼓风机(15)、五号鼓风机(17)功率;保障系统旨在避免过曝气对连续流反应器内厌氧氨氧化菌造成抑制。
调控装置第二部分为调控系统,分为三级:氨氮实时在线监测探头(21)实时监测好氧区Ⅳ(7)内氨氮实际浓度[NH4 +-N],作为反馈,根据[NH4 +-N]浓度变化适时调整连续流反应器(2)曝气,此为调控系统的第一级调控系统。第一级调控系统可实时了解连续流反应器内实际氨氮去除效果,并根据处理效果调节连续流反应器反应程度。一级调控系统以[NH4 +-N]为依据,通过PLC系统调整三号鼓风机(13)、四号鼓风机(15)、五号鼓风机(17)中的鼓风机变频器调节反应器好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)内曝气量。
设定[NH4 +-N]阈值,为[4.5,8.5]mg/L。当[NH4 +-N]<4.5mg/L,则PLC控制系统(24)控制三号鼓风机(13)、四号鼓风机(15)、五号鼓风机(17)停止曝气,使好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)形成厌氧或缺氧环境,产生厌氧氨氧化或反硝化反应。防止过曝气的同时依靠反硝化反应去除亚硝态氮,从而抑制亚硝氧化菌(NOB)增长,使连续流反应器维持在短程硝化阶段,节约能源。
当[NH4 +-N]>8.5mg/L,说明连续流反应器内尚存在部分氨氮,短程硝化反应不完全。则在三号鼓风机(13)、五号鼓风机(17)已经开启的情况下,PLC控制系统(24)控制四号鼓风机(15)启动曝气,加大好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)内曝气量,加速氧化氨氮为亚硝态氮。
氨氮实时在线监测探头(20)实时监测好氧区Ⅱ(5)内氨氮实际浓度[NH4 +-N]2,根据此浓度,可了解连续流反应器氨氮变化趋势和污染物去除能力,提前对连续流反应器运行条件进行调整,此为调控系统的第二级调控系统。通过提前测量与计算,可更为精准地根据实际情况调节曝气量,减小第一级调控的延时问题,使出水波动减小,反应器运行更加稳定。第二级调控系统以[NH4 +-N]2为依据,通过PLC控制系统(24)调整一号鼓风机(9)、二号鼓风机(11)中的鼓风机变频器调节反应器好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)内曝气量。
设定[NH4 +-N]2阈值,为[25,35]mg/L。当[NH4 +-N]2<25mg/L,则调整鼓风机(9)、(11)功率,减小对好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)内曝气量,使好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)溶解氧降低,降低氨氧化活性。当[NH4 +-N]2>35mg/L,则调高一号鼓风机(9)、二号鼓风机(11)功率,加大好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)内曝气量,提高氨氧化活性。
PLC控制系统(24)通过氨氮实时在线监测探头(19)连续监测进水管(1)中进水流量及氨氮浓度,同时通过氨氮实时在线监测探头(20)连续监测好氧区Ⅱ(5)中氨氮浓度,每分钟读取一次数据,取最近30min的数据进行模拟计算,认为连续流反应器中每个隔室氨氮去除量一定,经式③、④计算,得好氧区Ⅳ(7)内氨氮预测浓度[NH4 +-N],根据此浓度,进一步稳定连续流反应器运行条件,此为调控系统的第三级调控系统。设定[NH4 +-N]阈值,为[4.5,8.5]mg/L。依据[NH4 +-N]调节连续流反应器曝气量,可以提前对进水水质波动做出反应,脱离“结果导向”思维,从源头进行控制,最大限度保障连续流反应器稳定运行,同时减少能源消耗。[NH4 +-N]计算式如下:
其中,进水管(1)和好氧区Ⅱ(5)氨氮30分钟内平均浓度变化值,即好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)30分钟内平均氨氮去除量,mg/L;
30分钟内第i分钟进水管(1)中氨氮浓度,mg/L;
30分钟内第i分钟好氧区Ⅱ(5)中氨氮浓度,mg/L;
Qi瞬:进水管(1)30分钟内第i分钟进水流量,m3/h;
Q30总:进水管(1)30分钟总流量,m3/h;
根据好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)30分钟内平均氨氮去除量预测的好氧区Ⅳ(7)中氨氮浓度,mg/L;
第31分钟好氧区Ⅱ(5)中氨氮浓度,mg/L;
k:反应器处理变化系数,通常选择1.8;
进水管(1)30分钟平均流量,m3/h;
Q':第31分钟进水管(1)进水流量,m3/h。
若[NH4 +-N]<4.5mg/L,则PLC控制系统(24)控制四号鼓风机(15)、五号鼓风机(17)停止曝气,使好氧区Ⅳ(7)形成厌氧或缺氧环境,产生厌氧氨氧化或反硝化反应。既可以防止过曝气,又可以依靠反硝化反应去除亚硝态氮,从而抑制亚硝氧化菌(NOB)增长,使连续流反应器维持在短程硝化阶段,节约能源。
若[NH4 +-N]>8.5mg/L,说明进水氨氮浓度较高,需调整连续流反应器曝气量,则PLC控制系统(24)控制三号鼓风机(13)、五号鼓风机(17)启动曝气,使好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)内氧化氨氮为亚硝态氮。
调控装置第三部分为预警系统。预警系统是进水氨氮浓度超过了连续流反应器所能调控的限度时候,发生预警信号并实施相关措施。以30分钟为限,若[NH4 +-N]在30分钟内持续大于8.5mg/L,说明进水氨氮浓度异常或连续流反应器内氨氮浓度过高,超过了其所能处理的最大负荷。因此启动氨氮高负荷预警。此时系统核算下一处理单元硝化反硝化滤池氨氮去除负荷,向其发出信号,令其准备处理高氨氮废水;同时PLC控制系统(24)传送信号至控制继电器(34)、控制继电器(35),令三号电动阀(36)打开、四号电动阀(37)关闭,将不能处理的高氨氮废水排出装置,避免过高的氨氮浓度抑制厌氧氨氧化。
若[NH4 +-N]在30分钟内持续小于4.5mg/L,则启动氨氮低负荷预警。PLC控制系统(24)传送信号至三号鼓风机(13)、四号鼓风机(15)、五号鼓风机(17)内鼓风机变频器,停止三号鼓风机(13)、四号鼓风机(15)、五号鼓风机(17)曝气;PLC控制系统(24)传送信号至搅拌器(27)、(28)内搅拌器变速器,令搅拌器(27)、(28)停止工作;同时传送信号至控制继电器(32)、控制继电器(33),令二号电动阀(26)打开、一号电动阀(25)关闭,使连续流反应器参与脱氮反应的有效容积减小一半。此时溶解氧实时在线监测探头(22)实时监测反应器好氧区Ⅱ(5)内的溶解氧浓度,保证好氧区Ⅱ(5)内溶解氧浓度处于保障范围(0.05-0.5mg/L)内。当溶解氧浓度超过0.5mg/L限值时,则减小二号鼓风机(11)功率。
氨氮去除负荷计算公式如下:
式中,NRR:氨氮去除负荷,kg/m3·d;
[NH4 +-N]in:系统进水氨氮浓度,mg/L;
[NH4 +-N]ef:系统出水氨氮浓度,mg/L;
HRT:水力停留时间,h;
V:反应器有效容积,m3
Q:反应器进水流量,m3/h。
由式⑤、⑥可看出,在实际污水处理过程中,进水水量、氨氮浓度都是不可调的,唯一能考虑调整的只有反应容积。为使本装置连续流反应器处理负荷在合理范围内,将其设计为容积可调式,使连续流反应器对水质水量变化的适应范围扩大一倍,保证其稳定运行。此举可避免好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)内过曝气导致溶解氧过高抑制厌氧氨氧化菌活性,同时减少不必要的曝气、搅拌能耗。
氨氮负荷预警解除机制:当[NH4 +-N]恢复在阈值[4.5,8.5]mg/L后,解除氨氮高负荷预警,PLC控制系统(24)传送信号至控制继电器(34)、控制继电器(35),令四号电动阀(37)打开、三号电动阀(36)关闭,仍采用原运行方式继续运行;当[NH4 +-N]恢复在阈值[4.5,8.5]mg/L后,解除氨氮低负荷预警,PLC控制系统(24)传送信号至控制继电器(33)、控制继电器(32),令一号电动阀(25)打开、二号电动阀(26)关闭;同时传送信号至鼓风机(13)、(17)内的鼓风机变频器,令鼓风机(13)、(17)开始曝气;PLC控制系统(24)传送信号至搅拌器(27)、(28)内的搅拌器变速器,令搅拌器(27)、(28)开始工作。预警系统可根据水质水量的变化最大限度地保证连续流反应器稳定运行,同时节约能源,符合实际工业应用稳定、节能的运行思想。
综上,本发明协调了污水脱氮处理中曝气能耗高的问题,节省曝气,节约能源,同时稳定连续流反应器中活性污泥运行条件,维持连续流反应器在进水氨氮浓度波动时的运行稳定性,提升了总氮去除效率。

Claims (2)

1.一种连续流短程硝化-厌氧氨氧化稳定运行的调控装置,其特征在于:按照从进水端至出水端的顺序,依次设置进水管(1)、连续流反应器(2)和沉淀池(3),同时配备PLC控制系统(24);
原水从进水管(1)进入连续流反应器(2),连续流反应器(2)末端设置出水口并通过出水管(29)连接沉淀池(3),沉淀池(3)设置装置出水口(30);沉淀池(3)设置污泥回流管(31),污泥通过污泥回流泵(18)回流至好氧区Ⅰ(4);其中,PLC控制系统(24)由实时在线监测探头、控制继电器(32)、控制继电器(33)、控制继电器(34)和控制继电器(35)组成;一号鼓风机(9)、二号鼓风机(11)、三号鼓风机(13)、五号鼓风机(17)分别对好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)进行曝气,四号鼓风机(15)同时对好氧区Ⅲ(6)和好氧区Ⅳ(7)进行曝气;PLC控制系统(24)接收数据信号,经信号处理后,产生控制信号,然后将控制信号传送给鼓风机内的鼓风机变频器,实现一号鼓风机(9)、二号鼓风机(11)、三号鼓风机(13)、四号鼓风机(15)、五号鼓风机(17)的曝气量控制,同时传送控制信号至搅拌器内的搅拌器变速器,以调控好氧区Ⅲ(6)和好氧区Ⅳ(7)内的搅拌强度;一号电动阀(25)、二号电动阀(26)位于好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅲ(6)中间,用于调整连续流反应器有效容积;三号电动阀(36)、四号电动阀(37)位于好氧区Ⅰ(4)前端;控制系统传送信号给控制继电器(32)、控制继电器(33)、控制继电器(34)和控制继电器(33),实现一号电动阀(25)、二号电动阀(26)、三号电动阀(36)、四号电动阀(37)的开闭;好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)内均投加聚氨酯填料(38),聚氨酯填料(38)固定在填料架(39)上;
连续流反应器(2)分4个隔室,从进水端至出水端依次为好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7),各区内均设有机械搅拌器,内部均投加聚氨酯填料(38),底部均设有曝气盘,各曝气盘经电磁阀门与电磁流量计分别与鼓风机相连;原水经进水管(1)进入连续流反应器(2),依次流经好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7),每区水力停留时间1.5-2h,好氧区I(4)、好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)的曝气由电磁阀门与电磁流量计与鼓风机控制;而随着进水水量及进水管(1)、反应器好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅳ(7)内的氨氮浓度变化,PLC控制系统(24)将调控鼓风机改变好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)、好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)的曝气量;连续流反应器内的溶解氧宜维持在0.05-0.5mg/L;
连续流反应器(2)的混合液经出水管(29)进入沉淀池(3),泥水分离后,上清液由装置出水口(30)排出装置,浓缩的污泥作为回流污泥,通过污泥回流泵(18)回流至好氧区I(4),回流比为100%。
2.应用如权利要求1所述调控装置的方法,其特征在于:
①设置溶解氧浓度范围0.05-0.5mg/L作为保障范围;在连续流反应器运行的过程中,需通过实时在线监测探头实时监测反应器好氧区Ⅳ(7)内的溶解氧浓度,保证好氧区Ⅳ(7)内溶解氧浓度处于保障范围内,当溶解氧浓度超过0.5mg/L限值时,则减小鼓风机功率;保障系统旨在避免过曝气对连续流反应器内厌氧氨氧化菌造成抑制;
②实时在线监测探头(21)实时监测好氧区Ⅳ(7)内氨氮实际浓度[NH4 +-N],作为反馈,根据[NH4 +-N]浓度变化通过PLC控制系统(24)调整反应器好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)内曝气量,此为调控系统的第一级调控系统;设定[NH4 +-N]阈值,为[4.5,8.5]mg/L;当[NH4 +-N]<4.5mg/L,则停止对好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)内曝气,使好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)形成厌氧或缺氧环境,产生厌氧氨氧化或反硝化反应;当[NH4 +-N]>8.5mg/L,增加鼓风机曝气量,并打开四号鼓风机(15)加大好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)内曝气量,加速氧化氨氮为亚硝态氮;
实时在线监测探头(20)实时监测好氧区Ⅱ(5)内氨氮实际浓度[NH4 +-N]2,此为调控系统的第二级调控系统;第二级调控系统以[NH4 +-N]2为依据,通过PLC控制系统(24)调节反应器好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)内曝气量;设定[NH4 +-N]2阈值,为[25,35]mg/L;当[NH4 +-N]2<25mg/L,则调整鼓风机功率,减小对好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)内曝气量,降低好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)溶解氧,降低氨氧化活性;当[NH4 +-N]2>35mg/L,则调高鼓风机功率,加大好氧区Ⅰ(4)、好氧区Ⅱ(5)内曝气量,提高氨氧化活性;
通过连续监测进水流量和进水管(1)、好氧区Ⅱ(5)中氨氮浓度,每分钟进行一次数据读取,取最近30min的数据进行模拟计算,推测出好氧区Ⅳ(7)内氨氮预测浓度[NH4 +-N],此为调控系统的第三级调控系统;设定[NH4 +-N]阈值,为[4.5,8.5]mg/L;根据[NH4 +-N]值,通过PLC控制系统(24)实现连续流反应器曝气量的调节;当[NH4 +-N]<4.5mg/L,则仅开启三号鼓风机(13),关闭好氧区Ⅳ(7)曝气,使好氧区Ⅳ(7)形成厌氧或缺氧环境,产生厌氧氨氧化或反硝化反应;当[NH4 +-N]>8.5mg/L,则打开三号鼓风机(13)、五号鼓风机(17),对好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)进行曝气,继续氧化氨氮为亚硝态氮;
③氨氮高负荷预警:当[NH4 +-N]在30分钟内持续大于8.5mg/L,说明进水氨氮浓度异常或连续流反应器内氨氮浓度过高,超过了连续流反应器所能处理的最大负荷;此时PLC控制系统(24)核算硝化反硝化滤池氨氮去除负荷,向其发出信号,令其准备处理高氨氮废水,并打开三号电动阀(36)、关闭四号电动阀(37),将不能处理的高氨氮废水排出装置,避免过高的氨氮浓度抑制厌氧氨氧化;当[NH4 +-N]恢复在阈值[4.5,8.5]mg/L后,解除氨氮高负荷预警,仍采用原运行方式继续运行;氨氮低负荷预警:当[NH4 +-N]在30分钟内持续小于4.5mg/L,说明连续流反应器内氨氮负荷过低;此时停止好氧区Ⅲ(6)、好氧区Ⅳ(7)内曝气和搅拌工作,并打开二号电动阀(26)、关闭一号电动阀(25),使连续流反应器有效容积减小一半;此时实时在线监测探头(22)实时监测反应器好氧区Ⅱ(5)内的溶解氧浓度,保证好氧区Ⅱ(5)内溶解氧浓度处于保障范围内,当溶解氧浓度超过0.5mg/L限值时,则减小鼓风机(11)功率;当[NH4 +-N]恢复在阈值[4.5,8.5]mg/L后,解除氨氮低负荷预警,仍采用原运行方式继续运行。
CN201810517941.0A 2018-05-25 2018-05-25 一种连续流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的实时调控装置及方法 Active CN108640279B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810517941.0A CN108640279B (zh) 2018-05-25 2018-05-25 一种连续流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的实时调控装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810517941.0A CN108640279B (zh) 2018-05-25 2018-05-25 一种连续流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的实时调控装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108640279A true CN108640279A (zh) 2018-10-12
CN108640279B CN108640279B (zh) 2021-06-11

Family

ID=63758315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810517941.0A Active CN108640279B (zh) 2018-05-25 2018-05-25 一种连续流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的实时调控装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108640279B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110436704A (zh) * 2019-07-26 2019-11-12 北京工业大学 一种基于厌氧氨氧化的城市污水处理升级改造工艺
CN112429917A (zh) * 2020-11-30 2021-03-02 江西亚太科技发展有限公司 一种用于呋喃铵盐生产废水的处理系统及其方法
CN113754048A (zh) * 2021-10-12 2021-12-07 湖南三友环保科技有限公司 一种污水处理节能降耗的运行调控系统及调控方法
CN114133027A (zh) * 2021-10-26 2022-03-04 上海大学 一种实现连续流厌氧氨氧化反应器稳定运行的方法
CN114573108A (zh) * 2022-03-28 2022-06-03 华设设计集团股份有限公司 高速公路服务区模块化污水智慧处理装置及调控方法
CN114716002A (zh) * 2022-03-23 2022-07-08 山西国环环境工程有限公司 完全混合态多级嵌套式a/o生物脱氮系统及控制过程
WO2023123145A1 (zh) * 2021-12-29 2023-07-06 北京工业大学 新型连续流大循环厌氧氨氧化工艺反应装置及实时控制方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003211186A (ja) * 2002-01-25 2003-07-29 Ebara Corp 窒素及びリン含有汚水の処理方法並びに装置
CN101104541A (zh) * 2007-06-28 2008-01-16 北京工业大学 改良型四段进水a/o深度脱氮装置及过程控制方法
CN101616871A (zh) * 2006-12-08 2009-12-30 Otv股份有限公司 通过交替地进行连续和序列曝气的水的生物处理
DE102009060288A1 (de) * 2009-12-23 2011-06-30 Volkswagen AG, 38440 Verfahren zum Betreiben eines Ammoniakspeichersystems eines SCR-Katalysatorsystems sowie Ammoniakspeichersystem
CN102690015A (zh) * 2011-03-24 2012-09-26 中国科学院沈阳自动化研究所 动态多级缺氧/好氧污水处理方法
CN103663674A (zh) * 2013-12-18 2014-03-26 清华大学 一种污水处理厂鼓风曝气过程实时控制装置及控制方法
CN103771582A (zh) * 2013-12-06 2014-05-07 浙江浙大中控信息技术有限公司 污水处理的曝气控制方法
CN103833183A (zh) * 2014-02-24 2014-06-04 中国科学院生态环境研究中心 污水处理系统
EP2354096B1 (en) * 2010-02-08 2014-08-20 Prominent Italiana S.R.L. A method and a plant for reducing sludge produced in a water purification process
CN104003522A (zh) * 2014-06-18 2014-08-27 中国科学院城市环境研究所 一种改进型分段进水多段a/o脱氮工艺及其设计方法
CN104169227A (zh) * 2012-03-09 2014-11-26 美得华水务株式会社 废水处理装置、废水处理方法、废水处理系统、控制装置、控制方法和程序
CN104192955A (zh) * 2014-08-05 2014-12-10 广西大学 一种垃圾渗滤液膜处理工艺中超滤浓缩液的处理方法
CN106277330A (zh) * 2016-10-11 2017-01-04 深圳市中涛环保工程技术有限公司 一种基于氮平衡的污水厂智能控制系统及控制方法
CN106745739A (zh) * 2016-12-22 2017-05-31 北京工业大学 一种基于神经网络模型预测pH变化实现SBR短程硝化的方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003211186A (ja) * 2002-01-25 2003-07-29 Ebara Corp 窒素及びリン含有汚水の処理方法並びに装置
CN101616871A (zh) * 2006-12-08 2009-12-30 Otv股份有限公司 通过交替地进行连续和序列曝气的水的生物处理
CN101104541A (zh) * 2007-06-28 2008-01-16 北京工业大学 改良型四段进水a/o深度脱氮装置及过程控制方法
DE102009060288A1 (de) * 2009-12-23 2011-06-30 Volkswagen AG, 38440 Verfahren zum Betreiben eines Ammoniakspeichersystems eines SCR-Katalysatorsystems sowie Ammoniakspeichersystem
EP2354096B1 (en) * 2010-02-08 2014-08-20 Prominent Italiana S.R.L. A method and a plant for reducing sludge produced in a water purification process
CN102690015A (zh) * 2011-03-24 2012-09-26 中国科学院沈阳自动化研究所 动态多级缺氧/好氧污水处理方法
CN104169227A (zh) * 2012-03-09 2014-11-26 美得华水务株式会社 废水处理装置、废水处理方法、废水处理系统、控制装置、控制方法和程序
CN103771582A (zh) * 2013-12-06 2014-05-07 浙江浙大中控信息技术有限公司 污水处理的曝气控制方法
CN103663674A (zh) * 2013-12-18 2014-03-26 清华大学 一种污水处理厂鼓风曝气过程实时控制装置及控制方法
CN103833183A (zh) * 2014-02-24 2014-06-04 中国科学院生态环境研究中心 污水处理系统
CN104003522A (zh) * 2014-06-18 2014-08-27 中国科学院城市环境研究所 一种改进型分段进水多段a/o脱氮工艺及其设计方法
CN104192955A (zh) * 2014-08-05 2014-12-10 广西大学 一种垃圾渗滤液膜处理工艺中超滤浓缩液的处理方法
CN106277330A (zh) * 2016-10-11 2017-01-04 深圳市中涛环保工程技术有限公司 一种基于氮平衡的污水厂智能控制系统及控制方法
CN106745739A (zh) * 2016-12-22 2017-05-31 北京工业大学 一种基于神经网络模型预测pH变化实现SBR短程硝化的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
葛士建: "连续流分段进水工艺生物脱氮除磷技术分析及优化控制", 《环境科学学报》 *
路豪杰: "黑龙江干流水质评价与预测", 《节水灌溉》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110436704A (zh) * 2019-07-26 2019-11-12 北京工业大学 一种基于厌氧氨氧化的城市污水处理升级改造工艺
CN110436704B (zh) * 2019-07-26 2022-01-07 北京工业大学 一种基于厌氧氨氧化的城市污水处理升级改造工艺
CN112429917A (zh) * 2020-11-30 2021-03-02 江西亚太科技发展有限公司 一种用于呋喃铵盐生产废水的处理系统及其方法
CN113754048A (zh) * 2021-10-12 2021-12-07 湖南三友环保科技有限公司 一种污水处理节能降耗的运行调控系统及调控方法
CN114133027A (zh) * 2021-10-26 2022-03-04 上海大学 一种实现连续流厌氧氨氧化反应器稳定运行的方法
CN114133027B (zh) * 2021-10-26 2023-12-22 上海大学 一种实现连续流厌氧氨氧化反应器稳定运行的方法
WO2023123145A1 (zh) * 2021-12-29 2023-07-06 北京工业大学 新型连续流大循环厌氧氨氧化工艺反应装置及实时控制方法
CN114716002A (zh) * 2022-03-23 2022-07-08 山西国环环境工程有限公司 完全混合态多级嵌套式a/o生物脱氮系统及控制过程
CN114716002B (zh) * 2022-03-23 2023-11-14 山西国环环境工程有限公司 完全混合态多级嵌套式a/o生物脱氮系统及控制过程
CN114573108A (zh) * 2022-03-28 2022-06-03 华设设计集团股份有限公司 高速公路服务区模块化污水智慧处理装置及调控方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108640279B (zh) 2021-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108640279B (zh) 一种连续流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的实时调控装置及方法
KR20150080493A (ko) 폐수 처리에서 질소 제거를 위한 방법 및 장치
CN210595439U (zh) 一种适用于氧化沟生物脱氮的降耗提效的系统
CN107986434B (zh) 一种餐厨厌氧废水半短程硝化反应器及半短程硝化启动方法
CN107487838B (zh) Sbr驯化特殊污泥结构实现低温污水高效除磷的方法及装置
CN112479370A (zh) 一种污水自养脱氮装置和方法
CN111960531A (zh) 一种工艺和自控耦合的污水处理系统及其曝气控制方法
CN114804326B (zh) 短程硝化反硝化反应池高效脱氮除磷控制方法及系统
JP6404999B2 (ja) 有機排水処理装置
CN105481092A (zh) 一种通过监测n2o自动控制的污水处理装置及控制方法
CN110891909B (zh) 废水处理中受控的同时硝化和反硝化
CN212609808U (zh) 一种污水处理系统
JP6158691B2 (ja) 有機排水処理装置、有機排水の処理方法及び有機排水処理装置の制御プログラム
CN107986443B (zh) 一种适用于cod/n波动大的污水的全程自养脱氮方法
CN210163206U (zh) 一种短程生物脱氮除磷系统
CN102001750B (zh) 控制自由氨累积低温下sbr亚硝化-反亚硝化实现方法
CN212403648U (zh) 一种新型碳源投加优化控制装置
WO1986003734A1 (en) Nitrification/denitrification of waste material
JPH0724492A (ja) 活性汚泥循環変法の運転制御方法
CN209853829U (zh) 一种调控菌群结构实现生活污水低氧深度脱氮的装置
CN208762233U (zh) 一种城市污水高效硝化及脱氮系统
Thaure et al. Optimisation of aeration for activated sludge treatment with simultaneous nitrification denitrification
WO2000061503A1 (fr) Systeme de traitement d&#39;eau du sol par boue activee et procede afferent
KR100632796B1 (ko) 하폐수내 유기물, 질소 및 인 동시처리공정의자동제어시스템
Ødegaard et al. Instrumentation, control and automation (ICA) of MBBR plants for nutrient removal in wastewater: ICA of MBBR plants

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant