CN109133353A - 适于炼油催化剂废水的短程硝化反硝化生物脱氮控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适于炼油催化剂废水的短程硝化反硝化生物脱氮控制方法，其依据体系内pH及ORP的变化确定硝化阶段的终点，还可以依据体系内pH及ORP的变化确定反硝化阶段的终点，其中硝化阶段终点的判断标准为：pH持续上升，上升速率大于0.05pH/min，且ORP的变化率持续小于0.5mv/min，反硝化阶段终点的判断标准为：pH持续下降，下降速率小于0.1pH/min，且ORP上升速率大于0.3mv/min。本发明能够采用在线检测仪器和PLC实现系统的自动控制，适应于各种污水短程硝化反硝化生物脱氮，特别是炼油催化剂废水等水质波动大、系统监控难度高的场合。

Description

适于炼油催化剂废水的短程硝化反硝化生物脱氮控制方法
技术领域
本发明涉及一种适于炼油催化剂废水的短程硝化反硝化生物脱氮控制方法，属废水处理技术领域。
背景技术
短程硝化反硝化生物脱氮较传统生物脱氮方法有许多优势：硝化阶段节省曝气量、碱度消耗量（动力消耗），反硝化阶段节省碳源投加量，既可节省反应时间，又可节省动力消耗及碳源消耗，节省成本，因此在生物脱氮领域有较好的应用前景。但是，目前短程硝化反硝化生物脱氮主要是通过人为调控运行条件，缺乏科学的判断依据，因此难以充分发挥短程硝化反硝化的优势。
短程硝化反硝化的关键在于抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）活性而使氨氧化细菌（AOB）在处理系统中占优势，NOB和AOB适应的条件是不同，由此使控制不同菌群代谢能力进而控制体系内起主导作用的生化反应成为可能，将体系的生化过程控制在AOB占优势的阶段，一旦运行条件适宜NOB生长，AOB在系统中的主导地位将逐渐消失，使短程硝化向全程硝化转变，因此，需要通过可测数据科学地判断出转变节点。
由于催化剂废水的水质波动大（参见图1），尤其是氨氮浓度的变化，不同氨氮浓度所对应的氨氮去除时间不同，仅仅依靠部分水质下的实验结果或经验难以准确地判断出氨氮去除时间，若在氨氮浓度较低时选择了较长的曝气时间，容易导致曝气过度，引起短程硝化向全程硝化转变。为保证系统能够长期稳定地保持短程硝化，必须引入一种能较好地指导实际运行的工艺调控方法或技术。
申请人研究发现，硝化反硝化反应过程中，氨氮、亚硝酸盐氮及硝酸盐氮浓度的变化与pH及ORP（氧化还原电位）的变化有良好的相关性，由此，为采用可测数据科学地判断短程硝化向全程硝化转变节点提供了可能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种适于炼油催化剂废水的短程硝化反硝化生物脱氮控制方法，以通过可测数据科学地判断短程硝化向全程硝化转变节点，选择科学的硝化终止时间。
本发明的技术方案是：一种适于炼油催化剂废水的短程硝化反硝化生物脱氮控制方法，其依据体系内pH及ORP的变化确定硝化阶段的终点。
硝化阶段终点的判断标准可以为：持续监测硝化阶段体系内的pH及ORP，当在设定的时间间隔内，pH持续上升，上升速率大于0.05pH/min，且ORP的变化率持续小于0.5mv/min时，确定为硝化阶段终点。
还可以依据体系内pH及ORP的变化确定反硝化阶段的终点。
反硝化阶段终点的判断标准可以为：持续监测反硝化阶段体系内的pH及ORP，当在设定的时间间隔内，pH持续下降，下降速率小于0.1pH/min，且ORP有小幅度上升，相应上升速率大于0.3mv/min时，确定为反硝化阶段终点。
优选采用在线检测仪器监测并获得体系内的pH及ORP。
所述在线检测仪器可以为pH检测仪和在线ORP检测仪监测，也可以为能够同时检测pH及ORP的在线水质参数测定仪。
优选采用PLC进行数据处理和系统自动控制，也可以采用其他任意适宜控制装置进行数据处理和系统自动化控制，所述在线pH检测仪和在线ORP检测仪监测的输出接入所述PLC或用于进行数据处理和系统自动化控制的其他控制装置。
用于硝化阶段终点判断的所述设定的时间间隔与用于反硝化阶段终点判断的所述设定的时间间隔可以相同，也可以不同。
用于硝化阶段终点判断的所述设定的时间间隔与用于反硝化阶段终点判断的所述设定的时间间隔通常均可以为15-25min，优选20min。
本发明的有益效果是：通过设定合理的判断标准，根据硝化阶段pH及ORP的变化规律，及时判断硝化反应终点，以便停止曝气，使体系转为反硝化阶段，由此最大程度避免由于过度曝气而引起短程硝化向全程硝化转变，既节省动力消耗，又可稳定保持短程硝化。根据反硝化阶段pH及ORP变化规律判断反硝化是否完全，科学地确定反硝化的终点，以便使体系转为沉降阶段并完成排水，以避免造成不必要的时间浪费，甚至导致体系环境恶化。
本发明能够污水短程硝化反硝化生物脱氮的具体处理过程中，对不同阶段终点进行定量的准确判断，提高了短程硝化反硝化控制的科学性，并可以通过相应的在线检测仪器设施获得用于判断的基础数据，通过PLC（可编程逻辑控制器）适宜的控制装置进行数据处理和系统自动控制，最大程度地缩短了短程生物脱氮系统的运行周期，提高了处理设施的水力负荷，提高处理效率，减少了运行及人工成本，并保证良好的处理效果。
本发明适应于各种污水短程硝化反硝化生物脱氮，特别是炼油催化剂废水等水质波动大、系统监控难度高的场合。
附图说明
图1是涉及催化剂废水水质变化的实测数据表；
图2 是在一个完整的短程硝化反硝化反应周期内实时监测到的ORP及pH变化规律；
图3是与图2对应的实时监测到的短程硝化过程中三氮浓度变化情况。
具体实施方式
本发明采用生化短程硝化反硝工艺进行污水的脱氮，采用SBR反应器和反应方法，该工艺的重点在于硝化阶段和反硝化阶段结束点控制。
本发明结合多功能水质参数测定仪，将短程硝化反硝化生物脱氮过程中pH及ORP的变化规律应用到实际工艺的PLC运行调控中，更稳定地实现并保持短程硝化反硝化生物脱氮。
在硝化过程中，根据在线仪表监测体系（反应器）内的pH及ORP，pH经过下降—稳定—小幅度持续上升三个阶段，在第三阶段，pH在20min内持续上升，其速率大于0.05pH/min，同时ORP处于平台期，变化较小，其速率小于0.5mv/min，此时判定硝化阶段结束。
在反硝化过程中，根据在线仪表监测反应器内的pH及ORP，pH经过上升—稳定—小幅度持续下降三个阶段，在第三阶段，pH在20min内持续下降，其速率小于0.1pH/min，ORP在反硝化阶段内急剧下降，但20min内有小幅度上升，其速率大于0.3mv/min，此时判定反硝化阶段结束。
根据pH及ORP变化规律，通过PLC控制，及时调整运行参数。
反应期阶段，观察pH及ORP变化趋势及规律。通过在线仪表，监测硝化过程中的pH及ORP的变化规律，判断反应器内氨氮去除过程是否反应完全。根据申请人的若干实验，在一个完整硝化反硝化反应周期内，pH及ORP变化规律如图2所示，在反应进行到330min时，氧化还原电位ORP出现“平台期”、pH出现上升趋势（箭头指示处），在此时判断为反应终点，即可进行反硝化。同时，根据图3中氨氮浓度变化情况可以看出，在330min时，氨氮浓度接近于零，说明硝化反应基本结束，若此时再继续曝气，极易引起亚硝态氮向硝态氮的转化，反应类型由短程硝化向全程硝化转变。反应进行到460min时，pH出现下降趋势，ORP出现上升趋势，亚硝态氮和硝态氮浓度接近于零，说明反硝化结束。因此，在短程硝化反硝化过程中，必须根据在线监控的ORP及pH变化规律准确判断硝化及反硝化反应的终点，达到工程化运行的最佳效果。
根据反应器内硝化阶段pH及ORP的变化规律，及时判断硝化反应终点，停止曝气，最大程度避免由于过度曝气而引起短程硝化向全程硝化转变，既节省动力消耗，又可稳定保持短程硝化。同时，根据反硝化阶段pH及ORP变化规律可以判断反硝化是否完全，何时开始沉淀期并完成排水，最大程度地缩短运行周期，提高水处理构筑物的水力负荷，提高处理效率，减少运行及人工成本。
依据图2和图3显示的规律性或曲线特征，也可以依据这些规律性或曲线特征，以其他指标形式或具体判断方法进行硝化阶段终点和反硝化阶段终点的判断而获得相同或基本相同的结果，例如，依据pH和ORP曲线的切线斜率变化，可以利用现有技术分析并获得用于判断硝化阶段终点和反硝化阶段终点的不同指标形式或具体判断方法。
本发明公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (10)

1.一种适于炼油催化剂废水的短程硝化反硝化生物脱氮控制方法，其依据体系内pH及ORP的变化确定硝化阶段的终点。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于硝化阶段终点的判断标准为：持续监测硝化阶段体系内的pH及ORP，当在设定的时间间隔内，pH持续上升，上升速率大于0.05pH/min，且ORP的变化率持续小于0.5mv/min时，确定为硝化阶段终点。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于用于判断硝化阶段中的所述设定的时间间隔为15-25min。
4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于用于判断硝化阶段中的所述设定的时间间隔为20min。
5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于依据体系内pH及ORP的变化确定反硝化阶段的终点。
6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于反硝化阶段终点的判断标准为：持续监测反硝化阶段体系内的pH及ORP，当在设定的时间间隔内，pH持续下降，下降速率小于0.1pH/min，且ORP有小幅度上升，相应上升速率大于0.3mv/min时，确定为反硝化阶段终点。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于用于判断反硝化阶段中的所述设定的时间间隔为15-25min。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于用于判断反硝化阶段中的所述设定的时间间隔为20min。
9.如权利要求1-8任一所述的控制方法，其特征在于采用在线检测仪器监测并获得体系内的pH及ORP，所述在线检测仪器为pH检测仪和在线ORP检测仪监测，或者为能够同时检测pH及ORP的在线水质参数测定仪。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于采用PLC进行数据处理和系统自动控制，所述在线pH检测仪和在线ORP检测仪监测的输出接入所述PLC。
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