CN109516572B - 新型自养生物脱氮组合装置及运行参数调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型自养生物脱氮组合装置及运行参数调整方法，包括依序连接的调节池、厌氧消化池、第一沉淀池、异养反硝化池、第二沉淀池、自养生物脱氮池和第三沉淀池。本发明的有益效果是：调节池对原水进行调节使温度、pH值和营养物质浓度达到生物处理要求；厌氧消化池去除原水中70‑80％有机物，厌氧消化池和异养反硝化池去除原水中90％‑95％有机物；同时异养反硝化池可去除90％以上自养生物脱氮池产生的硝酸盐氮；自养生物脱氮池可去除原水中95％‑99％氨氮；本装置可以去除原水中95％‑98％的总氮，氮容积去除负荷率达2.5‑10kg/(m3·d)；污水处理后出水水质可达到国家相关排放标准。
Description
技术领域
本发明适用于污水生物处理领域，具体涉及一种新型自养生物脱氮组合装置及运行参数调整方法。
背景技术
随着日益发展的工农业、迅速集中的城市人口和不断提高的居民生活水平，从而产生了大量的污水，为了处理污水从而建造了大量的污水厂去处理这些污水，但是在处理这些污水的同时会产生大量的污泥，污泥干化处理通过热能传递使污泥中的水分蒸发，可以大幅度减少污泥体积，降低处置、转运、储存等成本、同时去除污泥中所含的病原体。但是，污泥干化会产生大量的冷凝废水，由于高温过程会使污泥中的微生物裂解，脂肪、蛋白质等大分子物质水解，释放大量的挥发性物质，使得冷凝水中含有大量的氨氮和有机物，这些冷凝水具有高氨氮、低碳氮比、温度高、pH较低、常量元素和微量元素的含量不足等特点，如果直接排入到水体环境，可能导致水体氮素污染。在我国水环境主要污染指标中，氨氮是主要污染物之一。
目前对于处理污泥干化冷凝水还没有成熟的处理工艺，部分采用传统硝化-反硝化工艺进行脱氮处理，这种工艺存在能耗高的问题。以短程硝化-厌氧氨氧化为核心的自养生物脱氮工艺与传统的硝化反硝化工艺相比，自养生物脱氮工艺无需外加碳源，耗氧量低，可显著降低运行费用；污泥产量少，避免二次污染。自养生物脱氮工艺可以通过厌氧氨氧化菌直接将氨氮和亚硝酸盐氮转化成氮气，与好氧硝化/缺氧反硝化工艺相比具有节省碳源100％、降低曝气能耗60％和污泥产量低的优点。
在现有的自养生物脱氮装置中，通常采用分体式自养生物脱氮装置，分体式自养生物脱氮装置需要分开设置短程硝化池和厌氧氨氧化池，另外还需要设置污泥回流系统，但是这些设备的增加导致了整个运行的费用增加；现有的自养生物脱氮装置对自养生物脱氮污泥的富集效率不高，导致自养生物脱氮装置中的污泥浓度低，从而导致整个自养生物脱氮装置的处理效率低下，出水很难达到国家的水质控制标准；同时由于污泥干化冷凝水缺少必须的磷等微量元素，导致微生物的活性受到抑制；自养生物脱氮装置中要生成硝酸盐氮，根据自养生物脱氮的反应式，自养生物脱氮装置对废水中总氮的最高理论去除率只能达到88.7％，从而导致自养生物脱氮装置存在出水总氮浓度难于达标排放的问题；此外自养生物脱氮装置缺乏有效预警系统，导致自养生物脱氮装置在即将失稳时无法及时预警，严重影响自养生物脱氮装置稳定有效运行。
综上所述，目前对于污泥干化冷凝水采用自养生物脱氮技术处理时需要解决的主要问题包括：如何降低有机物对自养脱氮生物含量和活性的影响、如何解决污水中微生物需要的元素不足、如何解决自养生物脱氮装置中的自养生物脱氮污泥浓度低、如何保证自养生物脱氮装置稳定运行、如何避免自养生物脱氮装置出水中硝酸盐含量超标、如何减少自养生物脱氮工艺的运行成本。如何克服现有这些技术的缺陷，已成为了本技术领域需要研究和解决的课题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种新型自养生物脱氮组合装置及运行参数调整方法，解决污泥干化冷凝水中有机物对自养脱氮生物含量和活性的影响、自养生物脱氮污泥浓度低、自养生物脱氮工艺的运行成本高、自养生物脱氮装置运行不稳定和出水总氮指标偏高的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的第一个技术方案是：一种新型自养生物脱氮组合装置，包括依次连接的调节池、厌氧消化池、第一沉淀池、异养反消化池、第二沉淀池、自养生物脱氮池和第三沉淀池。
本发明采用的第二个技术方案是：一种新型自养生物脱氮运行参数调整方法，包括以下步骤：
步骤S1：配制碱液、常量元素基质、碳酸氢钠溶液和微量元素基质并加入至调节池，经调节池组合式在线检测仪检测调节池中混合溶液的温度、COD、pH和氨氮浓度若干参数，进水泵控制污水连续进入厌氧消化池；
步骤S2：调节池中混合溶液进入厌氧消化池中经第一搅拌装置进行搅拌，污水中的有机物在甲烷菌的作用下生成的甲烷气体由上部气体收集孔收集、厌氧消化池中的混合液进入第一沉淀池，在第一沉淀池沉淀后的上清液经第一沉淀池上部的溢流孔流入异养反硝化池，沉淀物由第一沉淀池底部的排泥管排出；
步骤S3：流入异养反硝化池的第一沉淀池的上清液，经搅拌装置进行搅拌后与异养反硝化池中的混合液充分混合，污水中剩余的有机物与回流水中硝酸盐氮进行反硝化反应，生成氮气排出反应器，同时去除污水中的有机物和自养生物脱氮池产生的硝酸盐氮，异养反硝化池组合式在线检测仪检测异养反硝化池中混合溶液的温度、pH和氨氮浓度若干参数，通过PLC控制器控制加热装置控制异养反硝化池中的温度在30-35℃，异养反硝化池中的混合液进入第二沉淀池，经过第二沉淀池的沉淀作用后，上清液经过第二沉淀池上部的溢流孔进入自养生物脱氮池，沉淀污泥重新进入异养反硝化池，多余沉淀污泥根据需要由第二沉淀池底部的排泥管排出；
步骤S4：流入自养生物脱氮池的第二沉淀池的上清液，在曝气装置中气体的作用下，与自养生物脱氮池中的混合液充分的混合，原水中的氨氮在氨氧化菌的作用下，把57％的氨氮氧化成亚硝酸盐氮，之后再和剩余的氨氮反应生成氮气，排入空气中；自养生物脱氮池中的混合液进入第三沉淀池，沉淀后的上清液通过平板膜过滤装置排出，沉淀污泥重新进入自养生物脱氮池，多余的沉淀污泥由第三沉淀池底部的排泥管排出；在自养生物脱氮池中，通过自养生物脱氮池组合式在线检测仪检测自养生物脱氮池中的温度、溶解氧浓度、硝酸盐氮浓度、亚硝酸盐氮浓度、pH和氨氮浓度参数，
PLC控制器中的数据分析模块对来自自养生物脱氮池组合式在线检测仪和异养反硝化池组合式在线检测仪的数据进行分析，得到自养生物脱氮池中的硝酸盐氮浓度与进水氨氮浓度的比值、自养生物脱氮池出水中的氨氮浓度、亚硝酸盐浓度、硝酸盐浓度、异养反硝化池和自养生物脱氮池中的温度，这些参数通过与PLC控制器中的数据分析模块中的标准参数进行比对：
1)在所述自养生物脱氮池中，当自养生物脱氮池中的温度低于30℃或者高于35℃时，PLC控制器发出预警信号，PLC控制器通过控制加热装置调控异养反硝化池(4)和自养生物脱氮池(6)中的温度在30-35℃；
2)在所述自养生物脱氮池(6)中，当自养生物脱氮池(6)中的硝酸盐氮的浓度和进水氨氮浓度的比值大于0.12时，PLC控制器发出预警信号，通过PLC控制器降低鼓风机的曝气量和控制DO浓度在0.3-1mg/L，使得自养生物脱氮池中的硝酸盐氮浓度和进水氨氮浓度的比值维持在0.1-0.12之间。
3)在所述自养生物脱氮池中，当自养生物脱氮池的出水氨氮浓度大于10mg/L时，PLC控制器发出预警信号，通过PLC控制器提高鼓风机的曝气量，使得自养生物脱氮池出水中的氨氮浓度低于10mg/L。
4)当自养生物脱氮池的出水亚硝酸盐浓度大于10mg/L时，PLC控制器发出预警信号，通过PLC控制器减少鼓风机的曝气量，使得自养生物脱氮池出水中的亚硝酸盐氮浓度低于10mg/L。
在所述调节池中，添加微生物所必须的营养物质来解决污泥干化冷凝水中营养物质缺失的问题，通过碱液添加泵、常量元素基质添加泵、碳酸氢钠溶液添加泵和微量元素基质添加泵，分别把氢氧化钠溶液、常量元素基质、碳酸氢钠溶液、微量元素基质添加进入调节池，控制碱度/氨氮＝2-4的摩尔比，COD：P＝50：1-3的质量比，pH在7.5-8；常量元素基质添加为10L/m3，即常量元素基质体积/进水量体积，微量元素基质添加量为1L/m3，即微量元素基质体积/进水量体积，各个溶液的组分和浓度如下所示：
微量元素基质：
常量元素基质：
CaCl2·2H2O 30-40g/L；
MgSO4·7H2O 20-40g/L；
KH2PO4 5-8g/L。
本发明的效果是：
(1)在调节池中，调节pH在7.5-8，碱度/氨氮＝2-4摩尔比，COD:P＝100:1质量比，同时添加其他常量元素和微量元素，使其水质要求满足微生物处理的进水标准。
(2)在厌氧消化池中，通过厌氧水解作用去除原水中70％-80％的有机物。同时通过甲烷菌的作用，把有机物转换成甲烷，通过对甲烷的收集可以实现资源回收，同时避免有机物对后续自养生物脱氮反应器的不利影响。
(3)第一沉淀池通过对厌氧消化池的出水混合液进行固液分离，将沉淀下来的污泥返送到厌氧消化池。通过第一沉淀池对异养反硝化池的出水混合液进行固液分离，出水悬浮物浓度≤50mg/L。
(4)在异养反硝化池中，主要是去除硝酸盐氮和有机物。在异养反硝化细菌的作用下，利用进水中的有机物和自养生物脱氮池回流出水中的硝酸盐氮进行反硝化，把硝酸盐氮变成氮气，同时去除进水中的有机物，进一步避免有机物对后续自养生物脱氮反应器的不利影响。通过异养反硝化池去除异养反硝化池进水中的80％-90％的有机物，同时去除90％-95％自养生物脱氮池产生的硝酸盐氮。通过添加固定生物载体，异养反硝化池中的污泥浓度保持7000–10000mg/L。
(5)第二沉淀池通过对异养反硝化池的出水混合液进行固液分离，将沉淀下来的污泥返送到异养反硝化池。通过第二沉淀池对异养反硝化池的出水混合液进行固液分离，出水悬浮物浓度≤50mg/L。
(6)在自养生物脱氮池中，通过在自养生物脱氮池中添加改性拉西环作为悬浮生物载体，改性拉西环载体可以为微生物提供一个空间差，从而给不同功能的自养脱氮微生物分别提供各自适合的生态位：短程硝化菌在载体外部的好氧区生长，厌氧氨氧化菌在载体里面的缺氧区内生长。在外部的短程硝化菌利用水体中的溶解氧把进水中的约50％的氨氮氧化成亚硝酸盐氮，之后在载体内部的厌氧氨氧化菌利用短程硝化菌产生的亚硝酸盐氮和剩下的氨氮进行厌氧氨氧化作用生成氮气，从而把污水中的氨氮去除。同时利用悬浮生物载体截留装置和平板膜过滤装置的作用，在3-5个月内对自养生物脱氮污泥进行富集，自养生物脱氮污泥浓度保持在15000-20000mg/L；同时由于原水中有机物已在前面处理单元被去除，从而减少了对自养生物脱氮污泥的影响，自养生物脱氮池的总氮处理负荷可达到2.7-7.2kg/(m3·d)，进水中的氨氮的去除率可达到95％-99％。
(7)第三沉淀池通过对自养生物脱氮池的出水混合液进行固液分离，将沉淀下来的污泥返送到自养生物脱氮池，通过第三沉淀池对自养生物脱氮池的出水混合液进行固液分离，减少污泥对平板膜的污染，出水悬浮物浓度降到20mg/L以下。
(8)在所述第一沉淀池和异养反硝化池之间、第二沉淀池和自养生物脱氮池之间通过溢流形式流动；厌氧消化池和第一沉淀池、异养反硝化池和第二沉淀池、自养生物脱氮池和第三沉淀池均采用合建式，省去污泥回流泵和管道，降低了水力损失，从而减少20％-30％的运行费用。
(9)在所述自养生物脱氮池中，通过控制自养生物脱氮池中的溶解氧在0.3-1mg/L、温度在30-35℃、出水回流比1-10、出水氨氮和亚硝酸盐氮浓度分别在10mg/L和10mg/L、出水硝酸氮与进水氨氮的比值在低于0.12，当以上参数超过变化范围时，自控系统发出警告从而进行预警，从而对这些参数进行调控，控制这些参数在控制范围内，从而保证自养生物脱氮池的稳定运行，保证出水水质达到国家相关的排放标准。
附图说明
图1为本发明的新型自养生物脱氮组合装置结构示意图。
图中
1、调节池 2、厌氧消化池 3、第一沉淀池
4、异养反硝化池 5、第二沉淀池 6、自养生物脱氮池
7、第三沉淀池 11、碱液添加泵 12、常量元素基质添加泵
13、调节池组合式在线检测仪 14、碳酸氢钠溶液添加泵
15、微量元素基质添加泵 21、进水泵 22、搅拌电机
23、气体收集孔 24、搅拌桨 25、搅拌装置
31、溢流孔 32、截留装置 33、导流板
34、排泥管 35、沉淀池底板 36、斜向导流板
41、搅拌电机 42、异养反硝化池升流区
43、异养反硝化池降流区 44、加热装置 45、搅拌桨
46、搅拌装置 47、异养反硝化池组合式在线检测仪
48、竖向导流板 49、出水回流进水管51、溢流孔
52、排泥管 53、截留装置 54、导流板
55、沉淀池底板 56、斜向导流板
61、自养生物脱氮池升流区 62、自养生物脱氮池降流区
63、自养生物脱氮池组合式在线检测仪
64、悬浮生物载体 65、曝气装置 66、竖向导流板
67、PLC控制器 68、鼓风机 71、平板膜过滤装置
72、截留装置 73、悬浮生物载体截留装置
74、导流板 75、出水回流管 76、排泥管
77、出水回流泵 78、沉淀池底板 79、斜向导流板
具体实施方式
结合附图对本新型自养生物脱氮组合装置及运行参数调整方法及运行参数调整的方法加以说明。
如图1所示，本发明的新型自养生物脱氮组合装置及运行参数调整方法结构是由依序连接调节池1、厌氧消化池2、第一沉淀池3、异养反硝化池4、第二沉淀池5、自养生物脱氮池6和第三沉淀池7。
所述调节池1通过管道分别与碱液添加泵11，常量元素基质添加泵12，碳酸氢钠溶液添加泵14和微量元素基质添加泵15连接，同时调节池1设有调节池组合式在线检测仪13；所述调节池1经进水泵21连通厌氧消化池2；调节池组合式在线检测仪13通过管线与PLC控制器67连接；
所述厌氧消化池2通过斜向导流板36与沉淀池底板35之间的缝隙与第一沉淀池3连接；厌氧消化池2设有搅拌电机22通过搅拌桨24与搅拌装置25连接，同时厌氧消化池2上部还设有气体收集孔23；
所述第一沉淀池3通过上部的溢流孔31与异养反硝化池4连接，第一沉淀池3的底部设有排泥管34；
所述异养反硝化池4的内部设有竖向导流板48，竖向导流板48一侧为异养反硝化池升流区42，另一侧为异养反硝化池降流区43，异养反硝化池4通过斜向导流板56与沉淀池底板55之间的缝隙与第二沉淀池5连接；异养反硝化池4的底部设有搅拌装置46并通过搅拌桨45与搅拌电机41连接，加热装置44设在异养反硝化池升流区42的液面下并与PLC控制器67连接；异养反硝化池4还设有异养反硝化池组合式在线检测仪47并与PLC控制器67连接；异养反硝化池4下部的出水回流进水管49通过管道与出水回流泵77连接；
所述第二沉淀池5通过上部的溢流孔51与自养生物脱氮池6连接；第二沉淀池5的底部设有排泥管52；
所述自养生物脱氮池6的内部设有竖向导流板66，竖向导流板66一侧为自养生物脱氮池升流区61，另一侧为自养生物脱氮池降流区62，自养生物脱氮池6通过斜向导流板79与沉淀池底板78之间的缝隙与第三沉淀池7连通；自养生物脱氮池6中填充有悬浮生物载体64，同时自养生物脱氮池6的自养生物脱氮池降流区62与第三沉淀池7之间设有悬浮生物载体截留装置73；自养生物脱氮池6的底部设有曝气装置65，曝气装置65通过管道与鼓风机68连接，鼓风机68通过管线与PLC控制器69连接；
所述第三沉淀池7的出水通过平板膜过滤装置71的平板膜过滤装置出水管78排出，第三沉淀池7的底部设有排泥管76。
所述第一沉淀池3底部设有截留装置32、导流板33、沉淀池底板35和斜向导流板36，截留装置32下部设有导流板33伸入厌氧消化池2底部，截留装置32两侧分别与厌氧消化池2侧壁和导流板33连接；通过导流板33的设置可使厌氧消化池2中的混合液经截留装置32进入第一沉淀池3，而在第一沉淀池3中沉淀下来的污泥通过导流板33与沉淀池底板35之间形成的导流缝进入厌氧消化池2；
所述第二沉淀池5底部设有截留装置53、导流板54、沉淀池底板55和斜向导流板56，截留装置53下部设有导流板54伸入异养反硝化池4底部，截留装置53两侧分别与异养反硝化池4侧壁和导流板54连接，通过导流板54的设置可使异养反硝化池4中的混合液经截留装置53进入第二沉淀池5，而在第二沉淀池5中沉淀下来的污泥通过导流板54与沉淀池底板55之间形成的导流缝进入异养反硝化池4；
所述第三沉淀池7底部设有截留装置72、导流板74，截留装置72；截留装置72下部设有导流板74伸入自养生物脱氮池6底部，截留装置72两侧分别与自养生物脱氮池6侧壁和导流板74连接，通过截留装置72将悬浮生物载体64截留在自养生物脱氮池6中，通过导流板74的设置可使自养生物脱氮池6中的混合液经截留装置72进入第三沉淀池7，而在第三沉淀池7中沉淀下来的污泥通过导流板74与沉淀池底板35之间形成的导流缝进入自养生物脱氮池6。
所述第一沉淀池3的截留装置32、第二沉淀池5的截留装置、第三沉淀池7的截留装置72均采用穿孔板，在穿孔板上面设置有1-5cm的圆孔，开孔率为40％-60％。
所述第三沉淀池7的出水分为两路：一路通过平板膜过滤装置出水管78排出，另一路通过出水回流管75与出水回流泵77连接，通过管道回流到异养反硝化池4，同时出水回流泵77与PLC控制器69连接。
所述悬浮生物载体64为改性拉西环载体，改性拉西环载体尺寸为直径×高×壁厚＝D×H×W＝1-10cm×1-10cm×2-5mm，悬浮生物载体64投加率为20％-40％的体积比。
所述厌氧消化池2中的搅拌装置25、异养反硝化池4中的搅拌装置46均采用三叶螺旋桨，三叶螺旋桨的叶片为三个弯曲叶片形成。
所述PLC控制器67中设有数据分析模块和预警模块。
所述新型自养生物脱氮组合装置的运行参数调整方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤S1：配制碱液、常量元素基质、碳酸氢钠溶液和微量元素基质并加入至调节池，经调节池组合式在线检测仪13检测调节池1中混合溶液的温度、COD、pH和氨氮浓度若干参数，进水泵21控制污水连续进入厌氧消化池2；
步骤S2：调节池1中混合液进入厌氧消化池2中经第一搅拌装置25进行搅拌，污水中的有机物在甲烷菌的作用下生成的甲烷气体由上部气体收集孔23收集、厌氧消化池2中的混合液进入第一沉淀池3，在第一沉淀池3沉淀后的上清液经第一沉淀池3上部的溢流孔31流入异养反硝化池4，沉淀物由第一沉淀池3底部的排泥管34排出；
步骤S3：流入异养反硝化池4的第一沉淀池3的上清液，经搅拌装置46进行搅拌后与异养反硝化池4中的混合液充分混合，污水中剩余的有机物与回流水中硝酸盐氮进行反硝化反应，生成氮气排出反应器，同时去除污水中的有机物和自养生物脱氮池6产生的硝酸盐氮，异养反硝化池组合式在线检测仪4检测异养反硝化池4中混合溶液的温度、pH和氨氮浓度若干参数，通过PLC控制器67控制加热装置44控制异养反硝化池4中的温度在30-35℃，异养反硝化池4中的混合液进入第二沉淀池5，经过第二沉淀池5的沉淀作用后，上清液经过第二沉淀池5上部的溢流孔51进入自养生物脱氮池6，沉淀污泥重新进入异养反硝化池4，多余沉淀污泥根据需要由第二沉淀池5底部的排泥管52排出；
步骤S4：流入自养生物脱氮池6的第二沉淀池5的上清液，在曝气装置65中气体的作用下，与自养生物脱氮池6中的混合液充分的混合，原水中的氨氮在氨氧化菌的作用下，把57％的氨氮氧化成亚硝酸盐氮，之后再和剩余的氨氮反应生成氮气，排入空气中；自养生物脱氮池6中的混合液进入第三沉淀池7，沉淀后的上清液通过平板膜过滤装置71排出，沉淀污泥重新进入自养生物脱氮池6，多余的沉淀污泥由第三沉淀池7底部的排泥管76排出；在自养生物脱氮池6中，通过自养生物脱氮池组合式在线检测仪63检测自养生物脱氮池6中的温度、溶解氧浓度、硝酸盐氮浓度、亚硝酸盐氮浓度、pH和氨氮浓度参数，
PLC控制器67中的数据分析模块对来自自养生物脱氮池组合式在线检测仪63和异养反硝化池组合式在线检测仪47的数据进行分析，得到自养生物脱氮池6中的硝酸盐氮浓度与进水氨氮浓度的比值、自养生物脱氮池6出水中的氨氮浓度、亚硝酸盐浓度、硝酸盐浓度、异养反硝化池4和自养生物脱氮池6中的温度，这些参数通过与PLC控制器67中的数据分析模块中的标准参数进行比对：
(1)在所述自养生物脱氮池6中，当自养生物脱氮池6中的温度低于30℃或者高于35℃时，PLC控制器67发出预警信号，PLC控制器67通过控制加热装置44调控异养反硝化池4和自养生物脱氮池6中的温度在30-35℃；
(2)在所述自养生物脱氮池6中，当自养生物脱氮池6中的硝酸盐氮的浓度和进水氨氮浓度的比值大于0.12时，PLC控制器69发出预警信号，通过PLC控制器69降低鼓风机68的曝气量和控制DO浓度在0.3-1mg/L，使得自养生物脱氮池6中的硝酸盐氮浓度和进水氨氮浓度的比值维持在0.1-0.12之间。
(3)在所述自养生物脱氮池6中，当自养生物脱氮池6的出水氨氮浓度大于10mg/L时，PLC控制器69发出预警信号，通过PLC控制器69提高鼓风机68的曝气量，使得自养生物脱氮池6出水中的氨氮浓度低于10mg/L。
(4)当自养生物脱氮池6的出水亚硝酸盐浓度大于10mg/L时，PLC控制器69发出预警信号，通过PLC控制器69减少鼓风机68的曝气量，使得自养生物脱氮池6出水中的亚硝酸盐氮浓度低于10mg/L。
在所述调节池1中，添加微生物营养物质，通过碱液添加泵11、常量元素基质添加泵12、碳酸氢钠溶液添加泵14和微量元素基质添加泵15，分别把氢氧化钠溶液、常量元素基质、碳酸氢钠溶液、微量元素基质添加进入调节池1，控制碱度/氨氮＝2-4的摩尔比，COD：P＝50：1-3的质量比，pH在7.5-8；常量元素基质添加为10L/m3，即常量元素基质体积/进水量体积，微量元素基质添加量为1L/m3，即微量元素基质体积/进水量体积，各个溶液的组分和浓度如下所示：
微量元素基质：
通过实施例对本新型污泥干化冷凝水装置及运行参数调整的方法说明实现过程：
处理对象：某污泥处理厂产生的冷凝水，该废水中的氨氮浓度为900mg/L，COD浓度为1400mg/L，悬浮物浓度为150mg/L，pH＝5-6，碱度为500mg/L(以CaCO3计)，磷元素为1mg/L。
(1)调节池调节水质
高温污泥干化冷凝水在调节池1中冷却到30-35℃，之后通过碱液添加泵11添加氢氧化钠溶液，调节pH在7.5-8；通过碳酸氢钠溶液添加泵14，来控制碱度/氨氮＝2(摩尔比)，通过常量元素基质添加泵12和微量元素基质添加泵15来控制常量元素基质添加量为10L/m3(常量元素基质体积/进水量体积)，微量元素基质添加量为1L/m3(微量元素基质体积/进水量体积)，来调节COD：P＝100：3的质量比，使其水质满足微生物处理的进水标准。
(2)厌氧处理去除有机物
来自进水泵21的污泥干化冷凝水进入厌氧消化池2，厌氧消化池2上部采用密封，污水在厌氧消化池2中的水力停留时间为12-48h，厌氧消化池2中的混合液在搅拌装置25的作用下实现厌氧消化污泥与原水的充分混合，从而提高对有机物的去除率；厌氧消化池2产生的沼气气体通过气体收集口23收集，混合液通过截留装置32进入第一沉淀池3，通过厌氧消化处理，可以去除原水中的70％-80％的COD，出水COD约为400-420mg/L，同时通过沼气的收集利用，可以减少处理的费用。
(3)第一沉淀池的固液分离
第一沉淀池3的作用主要是对厌氧消化池2的出水混合液进行固液分离，混合液通过截留装置32进入第一沉淀池3，在第一沉淀池3的底部设置截留装置32采用穿孔板，在穿孔板上面设置有5cm的圆孔，开孔率为50％，混合液在第一沉淀池3的水力停留时间在3-6h，在重力作用下完成固液分离，出水悬浮物浓度降到50mg/L，沉淀污泥通过导流板33和沉淀池底板55之间自行滑入厌氧消化池2，剩余污泥根据需要从排泥管34排出，上清液通过溢流孔31进入异养反硝化氮池4。
(4)异养反硝化去除自养生物脱氮池出水回流的硝酸盐氮和进水中的有机物
第一沉淀池3的出水通过溢流孔31的作用下进入异养反硝化池4的异养反硝化池升流区42，混合液在搅拌装置46的提升下从竖向导流板48上部进入异养反硝化池降流区43，异养反硝化池4中的异养反硝化菌利用进水中的有机物将第三沉淀池7回流的硝酸盐氮生成氮气，通过第二沉淀池5的固液分离作用，保证异养反硝化池4中的污泥浓度在7000-10000mg/L。通过PLC控制器67、加热装置44与异养反硝化池组合式在线检测仪47的联控控制异养反硝化池4的温度在30-35℃，通过PLC控制器67与异养反硝化池组合式在线检测仪47的联控控制异养反硝化池4的出水回流比控制在800％，污水在异养反硝化池4中的水力停留时间在12-24h，经过异养反硝化处理，在异养反硝化池4中可实现363mg/L的COD去除，硝酸盐氮可去除91％。异养反硝化池降流区43下部的混合液一部分重新进入异养反硝化池升流区42，另一部分通过截留装置53进入第二沉淀池5。
(5)第二沉淀池的固液分离
第二沉淀池5的作用主要是对异养反硝化池4的出水混合液进行固液分离，在第二沉淀池5的底部设置截留装置53采用穿孔板，在穿孔板上面设置有5cm的圆孔，开孔率为50％；混合液在第二沉淀池5的水力停留时间在3-6h，在重力作用下完成固液分离，出水悬浮物浓度降到50mg/L，；沉淀污泥通过导流板54与沉淀池底板55之间的导流缝自行滑入异养反硝化池4，剩余污泥根据需要从排泥管52排出，上清液通过溢流孔51进入自养生物脱氮池6。
(4)自养生物脱氮去除污水中的氨氮
污水从第二沉淀池5的溢流孔51进入自养生物脱氮池6，在自养生物脱氮池6中投加悬浮生物载体64，悬浮生物载体64采用改性拉西环载体，尺寸为直径×高×壁厚＝D×H×W＝6cm×6cm×2mm，投加率为30％，利用改性拉西环载体可以为相关微生物的生长提供一个空间差，从而给不同功能的自养脱氮微生物分别提供各自适合的生态位：短程硝化菌在载体的外部的好氧区生长，短程硝化菌利用水体中的溶解氧把进水中的约50％的氨氮氧化成亚硝酸盐氮；厌氧氨氧化菌在载体里面的缺氧区内生长，厌氧氨氧化菌利用短程硝化菌产生的亚硝酸盐氮和剩下的氨氮进行作用生成氮气，从而把污水中的氨氮去除。同时在自养生物脱氮池6与第二沉淀池5之间设置悬浮生物载体截留装置73，悬浮生物载体截留装置73采用平板式多孔结构，开孔率为50％，材料采用难降解无毒无害的聚乙烯等高分子材料，尺寸为5cm圆孔。截留装置72采用穿孔板，在穿孔板上面设置有5cm的圆孔，开孔率为50％。通过悬浮生物载体64可以快速的对自养生物脱氮污泥进行富集，同时通过悬浮生物载体截留装置73、截留装置72和平板膜过滤装置71把自养生物脱氮池6中的悬浮生物载体64和悬浮污泥截留在自养生物脱氮池6，可以在3-5个月内对自养生物脱氮污泥富集，同时保持自养生物脱氮池6中污泥浓度在15000-20000mg/L。
污水从第二沉淀池5的溢流孔51进入自养生物脱氮池6后，在自养生物脱氮池6中被循环处理：采用鼓风机68将空气通过曝气装置65打入自养生物脱氮池升流区61底部，将混合液和悬浮生物载体64提升到自养生物脱氮池升流区61上部，混合液与悬浮生物载体64通过导流板48上部进入自养生物脱氮池降流区62，之后悬浮生物载体64和一部分混合液经过自养生物脱氮池降流区62底部重新进入自养生物脱氮池升流区62下部进行循环；通过内循环提高了氨氮的去除效率，在自养生物脱氮池6中可实现894mg/L的氨氮去除，氨氮去除率达到99％。在自养生物脱氮池6中，通过PLC控制器67、加热装置44与自养生物脱氮池组合式在线检测仪63联控控制自养生物脱氮池6的温度在30-35℃；通过PLC控制器67、鼓风机68与自养生物脱氮池组合式在线检测仪63的联控将自养生物脱氮池6的溶解氧控制在0.5mg/L左右；同时控制自养生物脱氮池6中的pH在7.5-8.5。污水在自养生物脱氮池6中的水力停留时间为3-8h，此时自养生物脱氮池6的氮容积去除负荷率可达2.7-7.2kg/(m3·d)。另一部分混合液通过悬浮生物载体截留装置73和污泥截流装置72进入第三沉淀池7。
(5)第三沉淀池对悬浮物的去除
自养生物脱氮池6中的混合液通过悬浮生物载体截留装置73和截留装置72进入第三沉淀池7沉淀，在第三沉淀池7的底部设置截留装置72采用穿孔板，在穿孔板上面设置有5cm的圆孔，开孔率为50％；混合液在第三沉淀池7中的水力停留时间在3-6h，沉淀污泥从导流板74重新进入自养生物脱氮池6，出水从平板膜过滤装置71一部分排出，一部分通过出水回流泵77回流到异养反硝化池4，出水悬浮物降到20mg/L以下。
(7)新型自养生物脱氮组合装置及运行参数调整方法运行参数调整的方法
在新型自养生物脱氮组合装置及运行参数调整方法中，通过调节池组合式在线检测仪13检测调节池1中的温度、COD、pH和氨氮浓度等参数；通过异养反硝化池组合式在线检测仪47检测异养反硝化池4中的温度、硝酸盐氮浓度、pH和氨氮浓度等参数；通过自养生物脱氮池组合式在线检测仪63检测自养生物脱氮池6中的温度、溶解氧浓度、硝酸盐氮浓度、pH和氨氮浓度参数，PLC控制器67中的数据分析模块对来自自养生物脱氮池组合式在线检测仪63和异养反硝化池组合式在线检测仪47的数据进行分析，得到自养生物脱氮池6中的硝酸盐氮浓度与进水氨氮浓度的比值、自养生物脱氮池6出水中的氨氮浓度、亚硝酸盐浓度和硝酸盐浓度，异养反硝化池4和自养生物脱氮池6中的温度，这些参数通过与PLC控制器67中的数据分析模块中的标准参数进行比对，当这些参数的变化超过标准参数时，PLC控制器69中的预警模块发出警告，并对自养生物脱氮池6按以下步骤进行调整：
1)在所述自养生物脱氮池6中，当自养生物脱氮池6中的温度低于30℃或者高于35℃时，PLC控制器67发出预警信号，PLC控制器67通过控制加热装置44调控异养反硝化池4和自养生物脱氮池6中的温度在30-35℃；
2)在自养生物脱氮池6中，当自养生物脱氮池6中的硝酸盐氮的浓度和进水氨氮浓度的比值大于0.11时，PLC控制器69发出预警信号，通过PLC控制器69调整自养生物脱氮池鼓风机610的曝气量，控制溶解氧在0.3-1mg/L左右，使得自养生物脱氮池6中的硝酸盐氮浓度和进水氨氮浓度的比值低于0.12。
3)在所述自养生物脱氮池6中，当自养生物脱氮池6的出水氨氮浓度大于10mg/L时，PLC控制器69发出预警信号，通过PLC控制器69提高自养生物脱氮池鼓风机611的曝气量，控制溶解氧在0.5mg/L左右，使得自养生物脱氮池6出水中的氨氮浓度低于10mg/L。
4)在所述自养生物脱氮池6中，当自养生物脱氮池6的出水亚硝酸盐浓度大于10mg/L时，PLC控制器69发出预警信号，通过PLC控制器69减少自养生物脱氮池鼓风机611的曝气量，控制溶解氧在0.5mg/L左右，使得自养生物脱氮池6出水中的亚硝酸盐氮浓度低于10mg/L。
通过以上参数的预警和调控，从而实现对自养生物脱氮池6的实时控制和预警，保证自养生物脱氮池6的长期稳定高效运行。
某污泥干化冷凝水经过本方法处理后，其相关处理单元对污泥干化冷凝水主要污染物的削减情况如表1所示。由表1可见，悬浮物、COD、氨氮、总氮均可满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级B标准。
表1为本方法对某污泥干化冷凝水主要污染物的削减情况：
原水、出水和去除量单位：mg/L
备注：“—”表示无相关数据。
Claims (4)
1.一种新型自养生物脱氮组合装置的运行参数调整方法，其特征是：新型自养生物脱氮组合装置包括依次连接的调节池(1)、厌氧消化池(2)、第一沉淀池(3)、异养反硝化池(4)、第二沉淀池(5)、自养生物脱氮池(6)、第三沉淀池(7)和PLC控制器，其特征是：所述调节池(1)通过管道分别与碱液添加泵(11)，常量元素基质添加泵(12)，碳酸氢钠溶液添加泵(14)和微量元素基质添加泵(15)连接，同时调节池(1)设有调节池组合式在线检测仪(13)；所述调节池(1)经进水泵(21)连通厌氧消化池(2)；调节池组合式在线检测仪(13)通过管线与PLC控制器(67)连接；
所述厌氧消化池(2)通过斜向导流板(36)与沉淀池底板(35)之间的缝隙与第一沉淀池(3)连接；厌氧消化池(2)设有搅拌电机(22)通过搅拌桨(24)与搅拌装置(25)连接，同时厌氧消化池(2)上部还设有气体收集孔(23)；
所述第一沉淀池(3)通过上部的溢流孔(31)与异养反硝化池(4)连接，第一沉淀池(3)的底部设有排泥管(34)；
所述异养反硝化池(4)的内部设有竖向导流板(48)，竖向导流板(48)一侧为异养反硝化池升流区(42)，另一侧为异养反硝化池降流区(43)，异养反硝化池(4)通过斜向导流板(56)与沉淀池底板(55)之间的缝隙与第二沉淀池(5)连接；异养反硝化池(4)的底部设有搅拌装置(46)并通过搅拌桨(45)与搅拌电机(41)连接，加热装置(44)设在异养反硝化池升流区(42)的液面下并与PLC控制器(67)连接；异养反硝化池(4)还设有异养反硝化池组合式在线检测仪(47)并与PLC控制器(67)连接；异养反硝化池(4)下部的出水回流进水管(49)通过管道与出水回流泵(77)连接；
所述第二沉淀池(5)通过上部的溢流孔(51)与自养生物脱氮池(6)连接；第二沉淀池(5)的底部设有排泥管(52)；
所述自养生物脱氮池(6)的内部设有竖向导流板(66)，竖向导流板(66)一侧为自养生物脱氮池升流区(61)，另一侧为自养生物脱氮池降流区(62)，自养生物脱氮池(6)通过斜向导流板(79)与沉淀池底板(78)之间的缝隙与第三沉淀池(7)连通；自养生物脱氮池(6)中填充有悬浮生物载体(64)，同时自养生物脱氮池(6)的自养生物脱氮池降流区(62)与第三沉淀池(7)之间设有悬浮生物载体截留装置(73)；自养生物脱氮池(6)的底部设有曝气装置(65)，曝气装置(65)通过管道与鼓风机(68)连接，鼓风机(68)通过管线与PLC控制器(69)连接；
所述第三沉淀池(7)的出水通过平板膜过滤装置(71)的平板膜过滤装置出水管(78)排出，第三沉淀池(7)的底部设有排泥管(76)；所述第一沉淀池(3)底部设有截留装置(32)、导流板(33)、沉淀池底板(35)和斜向导流板(36)，截留装置(32)下部设有导流板(33)伸入厌氧消化池(2)底部，截留装置(32)两侧分别与厌氧消化池(2)侧壁和导流板(33)连接；通过导流板(33)的设置可使厌氧消化池(2)中的混合液经截留装置(32)进入第一沉淀池(3)，而在第一沉淀池(3)中沉淀下来的污泥通过导流板(33)与沉淀池底板(35)之间形成的导流缝进入厌氧消化池(2)；
所述第二沉淀池(5)底部设有截留装置(53)、导流板(54)、沉淀池底板(55)和斜向导流板(56)，截留装置(53)下部设有导流板(54)伸入异养反硝化池(4)底部，截留装置(53)两侧分别与异养反硝化池(4)侧壁和导流板(54)连接，通过导流板(54)的设置可使异养反硝化池(4)中的混合液经截留装置(53)进入第二沉淀池(5)，而在第二沉淀池(5)中沉淀下来的污泥通过导流板(54)与沉淀池底板(55)之间形成的导流缝进入异养反硝化池(4)；
所述第三沉淀池(7)底部设有截留装置(72)、导流板(74)，截留装置(72)；截留装置(72)下部设有导流板(74)伸入自养生物脱氮池(6)底部，截留装置(72)两侧分别与自养生物脱氮池(6)侧壁和导流板(74)连接，通过截留装置(72)将悬浮生物载体(64)截留在自养生物脱氮池(6)中，通过导流板(74)的设置可使自养生物脱氮池(6)中的混合液经截留装置(72)进入第三沉淀池(7)，而在第三沉淀池(7)中沉淀下来的污泥通过导流板(74)与沉淀池底板(35)之间形成的导流缝进入自养生物脱氮池(6)；所述第一沉淀池(3)的截留装置(32)、第二沉淀池(5)的截留装置、第三沉淀池(7)的截留装置(72)均采用穿孔板，在穿孔板上面设置有1-5cm的圆孔，开孔率为40％-60％；所述第三沉淀池(7)的出水分为两路：一路通过平板膜过滤装置出水管(78)排出，另一路通过出水回流管(75)与出水回流泵(77)连接，通过管道回流到异养反硝化池(4)，同时出水回流泵(77)与PLC控制器(69)连接；运行参数调整方法包括以下步骤：
步骤S1：配制碱液、常量元素基质、碳酸氢钠溶液和微量元素基质并加入至调节池，经调节池组合式在线检测仪(13)检测调节池(1)中混合溶液的温度、COD、pH和氨氮浓度若干参数，进水泵(21)控制污水连续进入厌氧消化池(2)；
步骤S2：调节池(1)中混合液进入厌氧消化池(2)中经第一搅拌装置(25)进行搅拌，污水中的有机物在甲烷菌的作用下生成的甲烷气体由上部气体收集孔(23)收集、厌氧消化池(2)中的混合液进入第一沉淀池(3)，在第一沉淀池(3)沉淀后的上清液经第一沉淀池(3)上部的溢流孔(31)流入异养反硝化池(4)，沉淀物由第一沉淀池(3)底部的排泥管(34)排出；
步骤S3：流入异养反硝化池(4)的第一沉淀池(3)的上清液，经搅拌装置(46)进行搅拌后与异养反硝化池(4)中的混合液充分混合，污水中剩余的有机物与回流水中硝酸盐氮进行反硝化反应，生成氮气排出反应器，同时去除污水中的有机物和自养生物脱氮池(6)产生的硝酸盐氮，异养反硝化池组合式在线检测仪(4)检测异养反硝化池(4)中混合溶液的温度、pH和氨氮浓度若干参数，通过PLC控制器(67)控制加热装置(44)控制异养反硝化池(4)中的温度在30-35℃，异养反硝化池(4)中的混合液进入第二沉淀池(5)，经过第二沉淀池(5)的沉淀作用后，上清液经过第二沉淀池(5)上部的溢流孔(51)进入自养生物脱氮池(6)，沉淀污泥重新进入异养反硝化池(4)，多余沉淀污泥根据需要由第二沉淀池(5)底部的排泥管(52)排出；
步骤S4：流入自养生物脱氮池(6)的第二沉淀池(5)的上清液，在曝气装置(65)中气体的作用下，与自养生物脱氮池(6)中的混合液充分的混合，原水中的氨氮在氨氧化菌的作用下，把50-60％的氨氮氧化成亚硝酸盐氮，之后再和剩余的氨氮反应生成氮气，排入空气中；自养生物脱氮池(6)中的混合液进入第三沉淀池(7)，沉淀后的上清液通过平板膜过滤装置(71)排出，沉淀污泥重新进入自养生物脱氮池(6)，多余的沉淀污泥由第三沉淀池(7)底部的排泥管(76)排出；在自养生物脱氮池(6)中，通过自养生物脱氮池组合式在线检测仪(63)检测自养生物脱氮池(6)中的温度、溶解氧浓度、硝酸盐氮浓度、亚硝酸盐氮浓度、pH和氨氮浓度参数，PLC控制器(67)中的数据分析模块对来自自养生物脱氮池组合式在线检测仪(63)和异养反硝化池组合式在线检测仪(47)的数据进行分析，得到自养生物脱氮池(6)中的硝酸盐氮浓度与进水氨氮浓度的比值、自养生物脱氮池(6)出水中的氨氮浓度、亚硝酸盐浓度、硝酸盐浓度、异养反硝化池(4)和自养生物脱氮池(6)中的温度，这些参数通过与PLC控制器(67)中的数据分析模块中的标准参数进行比对：
1)在所述自养生物脱氮池(6)中，当自养生物脱氮池(6)中的温度低于30℃或者高于35℃时，PLC控制器(67)发出预警信号，PLC控制器(67)通过控制加热装置(44)调控异养反硝化池(4)和自养生物脱氮池(6)中的温度在30-35℃；
2)在所述自养生物脱氮池(6)中，当自养生物脱氮池(6)中的硝酸盐氮的浓度和进水氨氮浓度的比值大于0.12时，PLC控制器(69)发出预警信号，通过PLC控制器(69)降低鼓风机(68)的曝气量和控制DO浓度在0.3-1mg/L，使得自养生物脱氮池(6)中的硝酸盐氮浓度和进水氨氮浓度的比值维持在0.1-0.12之间；
3)在所述自养生物脱氮池(6)中，当自养生物脱氮池(6)的出水氨氮浓度大于10mg/L时，PLC控制器(69)发出预警信号，通过PLC控制器(69)提高鼓风机(68)的曝气量，使得自养生物脱氮池(6)出水中的氨氮浓度低于10mg/L；
4)当自养生物脱氮池(6)的出水亚硝酸盐浓度大于10mg/L时，PLC控制器(69)发出预警信号，通过PLC控制器(69)减少鼓风机(68)的曝气量，使得自养生物脱氮池(6)出水中的亚硝酸盐氮浓度低于10mg/L；在所述调节池(1)中，添加微生物营养物质，通过碱液添加泵(11)、常量元素基质添加泵(12)、碳酸氢钠溶液添加泵(14)和微量元素基质添加泵(15)，分别把氢氧化钠溶液、常量元素基质、碳酸氢钠溶液、微量元素基质添加进入调节池(1)；控制碱度/氨氮＝2-4的摩尔比，COD：P＝50：1-3的质量比，pH在7.5-8；常量元素基质添加为10L/m3，即常量元素基质体积/进水量体积，微量元素基质添加量为1L/m3，即微量元素基质体积/进水量体积，各个溶液的组分和浓度为：微量元素基质：
2.根据权利要求1所述新型自养生物脱氮组合装置的运行参数调整方法，其特征是：所述悬浮生物载体(64)为改性拉西环载体，改性拉西环载体尺寸为直径×高×壁厚＝D×H×W＝1-10cm×1-10cm×2-5mm，悬浮生物载体(64)投加率为20％-40％的体积比。
3.根据权利要求1所述新型自养生物脱氮组合装置的运行参数调整方法，其特征是：所述厌氧消化池(2)中的搅拌装置(25)、异养反硝化池(4)中的搅拌装置(46)均采用三叶螺旋桨，三叶螺旋桨的叶片为三个弯曲叶片形成。
4.根据权利要求1所述新型自养生物脱氮组合装置的运行参数调整方法，其特征是：所述PLC控制器(67)中设有数据分析模块和预警模块。
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