CN109582051B - 一种污水处理精准控制系统及污水处理方法 - Google Patents

一种污水处理精准控制系统及污水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种污水处理精准控制系统及污水处理方法。包括MBR膜池、兼氧区、第一微氧区、第二微氧区、清水池、曝气装置和控制系统；所述MBR膜池可与所述兼氧区连通，所述兼氧区可与所述第一微氧区连通，所述第一微氧区可与所述第二微氧区连通，所述第二微氧区可与所述MBR膜池连通，所述MBR膜池可与所述清水池连通；所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池中均有设有氧化还原电位探头和溶解氧探头；所述控制系统可获得所述氧化还原电位探头和所述溶解氧探头采集的数据，以及可控制所述曝气装置向所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池输送气体。可降低污水处理系统的能耗及运行费用，确保出水水质参数达标。

Description

一种污水处理精准控制系统及污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理自控技术领域，特别涉及一种污水处理精准控制系统及污水处理方法。
背景技术
目前国内大部分污水处理厂的控制污染物指标如TN(Total Nitrogen，总氮)、TP(Total Phosphorus，总磷)、SS(Suspended Solids，悬浮物)无法满足提标后的标准要求。如原水水质波动较大，污水生物处理系统易受到冲击，造成工艺系统能耗的浪费，使得系统出水稳定达标性得不到保证，造成出水水质变化幅度大，且传统的生化处理工艺难以精确控制生化池各个区域内的DO(Dissolved Oxygen，溶解氧)浓度和ORP(Oxidation-Reduction Potential，氧化还原电位)数据，无法确保TN稳定达标，并且污泥产量高，污泥处置成本高。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的目的是为了弥补上述现有技术中的至少一项不足，提出一种污水处理精准控制系统及污水处理方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种污水处理精准控制系统，包括MBR膜池、兼氧区、第一微氧区、第二微氧区、清水池、曝气装置和控制系统；
所述MBR膜池可与所述兼氧区连通，所述兼氧区可与所述第一微氧区连通，所述第一微氧区可与所述第二微氧区连通，所述第二微氧区可与所述MBR膜池连通，所述MBR膜池可与所述清水池连通；
所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池中均有设有氧化还原电位探头和溶解氧探头；
所述控制系统可获得所述氧化还原电位探头和所述溶解氧探头采集的数据，以及可控制所述曝气装置向所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池输送气体；
所述兼氧区可进行第一阶段的主反应：
NH3+O2→NO2 -+H2O
所述第一微氧区可进行第二阶段的主反应：
NO2 -+NH3→H2O+N2↑
NO2 -+3H→0.5N2↑+H2O+OH-
NO3 -+5H→0.5N2↑+2H2O+OH-
所述第二微氧区可进行第三阶段的主反应：
PO4 3-+8H→PH3↑+H2O+3OH-
2PH3+4O2→P2O5+3H2O
所述MBR膜池可进行第四阶段的主反应：
COD+O2→CO2↑+H2O。
在一些优选的实施方式中，所述控制系统包括无线主收发器、无线从收发器和智能控制器，所述氧化还原电位探头和所述溶解氧探头均与所述无线从收发器连接，所述无线从收发器可将数据传输给所述无线主收发器，所述无线主收发器可与所述智能控制器进行数据交换。
在进一步优选的实施方式中，所述无线主收发器为无线ZigBee主收发器，所述无线从收发器为无线ZigBee从收发器。
在一些优选的实施方式中，所述曝气装置包括鼓风机、曝气阀和曝气头。
在一些优选的实施方式中，还包括人机交互系统；所述控制系统可与所述人机交互系统进行通讯，以使所述人机交互系统可显示探头的阵列位置、实时数据、历史数据、历史曲线和报警报表。
在进一步优选的实施方式中，所述智能控制器基于STM32F107VBT芯片为中央处理器。
在一些优选的实施方式中，所述曝气装置通过连接的管道将气体送往所述MBR膜池和所述兼氧区；所述第二微氧区与所述MBR膜池之间、所述MBR膜池与所述兼氧区之间通过穿墙泵连接。
在另一方面，本发明还提供一种污水处理精准控制系统的污水处理方法，所述污水处理精准控制系统包括MBR膜池、兼氧区、第一微氧区、第二微氧区、清水池和曝气装置；
所述污水处理方法包括：
污水进入所述兼氧区与所述MBR膜池的回流进行混合，然后依次进入所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池，经所述MBR膜池的MBR膜过滤后进入所述清水池；
根据所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池的溶解氧浓度和氧化还原电位值启动所述曝气装置以使所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池形成设定的微生物菌群生长和反应条件，由不同的优势微生物菌群在所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池分别进行反应，在所述兼氧区进行第一阶段的主反应：
NH3+O2→NO2 -+H2O
在所述第一微氧区进行第二阶段的主反应：
NO2 -+NH3→H2O+N2↑
NO2 -+3H→0.5N2↑+H2O+OH-
NO3 -+5H→0.5N2↑+2H2O+OH-
在所述第二微氧区进行第三阶段的主反应：
PO4 3-+8H→PH3↑+H2O+3OH-
2PH3+4O2→P2O5+3H2O
在所述MBR膜池进行第四阶段的主反应：
COD+O2→CO2↑+H2O。
在一些优选的实施方式中，所述根据所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池的溶解氧浓度和氧化还原电位值启动所述曝气装置具体为：根据各区域的溶解氧浓度和氧化还原电位值建立相应的数学模型，采用多变量动态矩阵控制算法，将对象的离散数据作为动态控制模型，然后在预报的基础上根据偏差的最小二乘法原理计算控制量输出以控制所述曝气装置输送气体。
在一些优选的实施方式中，所述兼氧区的溶解氧浓度为0.5～1.0mg/L，氧化还原电位值为50～150mV；所述第一微氧区的溶解氧浓度为0.2～0.5mg/L，氧化还原电位值为-100～50mV；所述第二微氧区的溶解氧浓度≤0.2mg/L，氧化还原电位值为-300～-100mV；所述MBR膜池的溶解氧浓度≥2.0mg/L，氧化还原电位值大于100mV。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
进水后首先进行部分好氧反应，然后进行脱氮，能充分利用原水中的有机物，避免出现碳源不足，结合精准控制实现出水COD低于20mg/L、总氮低于5mg/L、总磷低于0.3mg/L、氨氮低于0.5mg/L、剩余污泥减量80％以上。
附图说明
图1为本发明实施例的污水处理精准控制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的污水处理精准控制系统的工作流程图；
图3为本发明实施例的污水处理精准控制系统的控制流程图；
图4为本发明实施例的污水处理精准控制系统的另一结构示意图。
具体实施方式
参考图1至图4，以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参考图1，本发明实施例的污水处理精准控制系统包括MBR(Membrane Bio-Reactor，膜生物反应器)膜池1、兼氧区2、第一微氧区3、第二微氧区4、清水池5、曝气装置6和控制系统7。
MBR膜池1、兼氧区2、第一微氧区3、第二微氧区4为反应区域，各个反应区域中均布置一定数量的氧化还原电位(ORP，Oxidation-Reduction Potential)探头和溶解氧(DO，Dissolved Oxygen)探头，形成探头阵列。氧化还原电位探头用于测量反应区域的氧化还原电位，溶解氧探头则用于测量反应区域的溶解氧。各个探头对整个污水处理过程中的不同反应阶段的ORP和DO实时数据进行采集。
MBR膜池1可与兼氧区2连通，兼氧区2可与第一微氧区3连通，第一微氧区3可与第二微氧区4连通，第二微氧区4可与MBR膜池1连通，如此，四个反应区域联通形成循环的反应池。此外，MBR膜池1可与清水池5连通。示例的，第二微氧区4与MBR膜池1之间、MBR膜池1与兼氧区2之间通过穿墙泵连接，在穿墙泵工作时，这些反应区域连通。
曝气装置6用于向各个反应区域提供气体；示例的，曝气装置6包括鼓风机、曝气阀和曝气头。由于四个反应区域联通形成循环的反应池，将气体送往MBR膜池1和兼氧区2，比如曝气装置6通过连接的管道将气体送往MBR膜池1和兼氧区2，其余两个反应区域第一微氧区3和第二微氧区4也会有气体。
控制系统7可获得氧化还原电位探头和溶解氧探头采集的数据。
控制系统7还可控制曝气装置6向四个反应区域输送气体。控制系统7根据四个反应区域的溶解氧浓度和氧化还原电位值启动曝气装置6以使兼氧区2、第一微氧区3、第二微氧区4和MBR膜池1形成设定的微生物菌群生长和反应条件，由不同的优势微生物菌群在兼氧区2、第一微氧区3、第二微氧区4和MBR膜池1分别进行反应。
在污水处理的过程中，污水进入兼氧区2与MBR膜池1的回流进行混合，然后依次进入第一微氧区3、第二微氧区4和MBR膜池1，经MBR膜池1的MBR膜过滤后进入清水池5。在这个过程中发生的反应如下，
在兼氧区2进行第一阶段的主反应：
NH3+O2→NO2 -+H2O
在第一微氧区3进行第二阶段的主反应：
NO2 -+NH3→H2O+N2↑
NO2 -+3H→0.5N2↑+H2O+OH-
NO3 -+5H→0.5N2↑+2H2O+OH-
在第二微氧区4进行第三阶段的主反应：
PO4 3-+8H→PH3↑+H2O+3OH-
2PH3+4O2→P2O5+3H2O
在MBR膜池1进行第四阶段的主反应：
COD+O2→CO2↑+H2O。
第二阶段和第三阶段的主反应中的电子供给体是反应区域中的有机物。
根据上述可知，进水后首先进行部分好氧反应，然后进行脱氮，能充分利用原水中的有机物，避免出现碳源不足，结合精准控制实现出水COD低于20mg/L、总氮低于5mg/L、总磷低于0.3mg/L、氨氮低于0.5mg/L、剩余污泥减量80％以上。
以下对本发明作进一步的说明。
参考图4，控制系统7包括无线主收发器71、无线从收发器72和智能控制器73。其中，无线主收发器71为无线ZigBee主收发器，是主节点；无线从收发器72为无线ZigBee从收发器，是从节点。各个反应区域布置的氧化还原电位探头和溶解氧探头阵列，其探头数据通过探头仪表RS485接口和与其对应的无线ZigBee从收发器连接，该无线ZigBee从收发器获取到探头数据后，以透传的方式传输给无线ZigBee主收发器，无线ZigBee主收发器将接收到来自各个地址的无线ZigBee从收发器数据通过RS232接口方式，将数据传输给智能控制器73以供智能控制器73进行协议解析和数据分析处理。上述探头阵列与智能控制器73进行数据交换遵循MODBUS标准通讯协议，无线ZigBee主收发器与无线ZigBee从收发器之间的数据交换遵循IEEE802.15.4的通信协议。
参考图4，无线ZigBee主收发器与无线ZigBee从收发器采用的ZigBee技术协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4技术标准，确保了数据传输的可靠性。其工作在2.4GHz频段，该频段可降低对接收机灵敏度的要求，获得较远的通信距离。该无线ZigBee技术采用带有功能放大器的增强型模块，通过网状网组网，其传输覆盖范围广，传输距离可达到2千米，传输数据速率高达250kbit/s。本发明将各个反应区域的探头阵列通过RS485通讯接口与带有中继路由功能的无线ZigBee从收发器相连，通过对无线ZigBee从收发器内部芯片CC2530进行配置，使其无线通信频道、波特率、奇偶校验位、节点类型、网路ID号等与无线ZigBee主收发器相匹配，无线ZigBee主收发器通过RS232接口与智能控制器73进行通信连接，采集来自现场各个探头的数据，进行存储计算等。通过对无线ZigBee技术进行组网通讯，共同遵循IEEE 802.15.4技术标准，实现了一个主接收器对多个从发送器的数据透明传输，具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性，更符合工业现场要求。无线ZigBee主、从收发器的参数配置见表一。
表一无线ZigBee收发器的通讯参数配置表
Figure BDA0001962273120000061
Figure BDA0001962273120000071
智能控制器73的核心处理器为32位微处理器STM32F107VBT。该处理器基于ARM公司Cortex-M3内核设计的。它的时钟频率达到72MHz，具有运行速度快，低功耗的优点。同时外扩EEPROM和FLASH等芯片，用于对运算数据和参数设置进行存储等。
智能控制器73将采集来自探头的数据进行分析存储，并根据各反应区域的多个DO探头和ORP探头数值建立相应的数学模型，得出最优控制策略来控制曝气装置6，比如控制曝气装置6的鼓风机风量和各个反应区域的阀门开度，比如调节变频风机和控制电磁阀的开度。由于污水处理系统中水质参数具有大滞后、参数慢时变等特性，故采用多变量动态矩阵控制算法，该算法避开了建立对象传递函数的困难，直接应用对象的离散数据作为动态控制模型，然后在预报的基础上根据偏差的最小二乘法原理计算控制量输出，可以提高精准控制质量，对克服系统水质参数滞后及定值扰动影响有很好的效果。
根据不同反应区域的微生物生长及反应情况，得出该反应区域段适合发挥相应微生物菌群作用的水质参数指标曲线。结合水质参数指标曲线，在各个反应区域段布置ORP探头和DO探头，形成探头阵列，通过探头阵列拟合出无限接近工艺要求也即设定的微生物菌群生长和反应条件。示例的，兼氧区2的溶解氧浓度为0.5～1.0mg/L，氧化还原电位值为50～150mV；第一微氧区3的溶解氧浓度为0.2～0.5mg/L，氧化还原电位值为-100～50mV；第二微氧区4的溶解氧浓度≤0.2mg/L，氧化还原电位值为-300～-100mV；MBR膜池1的溶解氧浓度≥2.0mg/L，氧化还原电位值大于100mV。然后，据此来控制曝气装置6向各个反应区域输送气体。具体的，参考图2，当系统开启后，智能控制器73通过无线ZigBee主收发器将组网配置表信息发送给各个无线ZigBee从收发器，无线ZigBee从收发器接收到组网配置信息后，自行进行组网配置，并将组网通讯连接成功信息回传给无线ZigBee主收发器，此时无线ZigBee主收发器开启与该无线ZigBee从收发器数据交换的模式。无线ZigBee主收发器再将接收到信息传输给智能控制器73，智能控制器73将信息数据帧进行解析，参考图3，得出相应的ORP和DO数值，并与设定值对比，将数值偏差通过控制算法处理，以此来控制被控对象比如鼓风机风量、阀门开度等，从而改变反应区域的DO和ORP值，使其无限接近设定值，实现精准控制。污水处理系统对溶解氧的需求量比较少，与精准控制相结合后能耗进一步降低。
智能控制器73还与人机交互系统8进行通讯，比如与人机界面触摸屏进行RS232串行通讯，通过对触摸屏进行画面程序编写，使其在画面中直观地显示出反应池不同区域的探头阵列位置及各探头的实时数据、历史数据、历史曲线和报警报表等，还可将精准控制参数上传至人机操作界面进行显示及记录。结合历史数据进行查询分析，不断地对工艺流程参数进行调整，使其达到最优控制效果。其中，智能控制器73与触摸屏之间进行数据交换遵循MODBUS标准通讯协议。
下面结合试验实例对本发明的实施方式及处理效果作进一步说明：
本试验为一套处理规模为100吨/天的本发明实施例的污水处理精准控制系统，在某生活污水处理厂内运行，设备进水为所在污水处理厂的实际进水，进水水质：COD 100～300mg/L、氨氮15～35mg/L、总氮20～40mg/L、总磷1.5～4mg/L。系统按本发明所述的运行条件及控制方式进行运行，设备出水水质为：COD<20mg/L、氨氮<0.4mg/L、总氮<4.5mg/L、总磷<0.3mg/L。系统中污泥浓度为15000mg/L～16000mg/L，稳定运行后一个月(总处理水量3000吨)排污泥量少于300kg(含水率80％)。
本发明能够在参数多变环境下做到自适应调节，确保污水处理厂出水水质参数稳定达标，同时实现污泥减量化，减少污泥处理处置费用，并且降低能耗，提高污水处理运行效率。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种污水处理精准控制系统，其特征在于：包括MBR膜池、兼氧区、第一微氧区、第二微氧区、清水池、曝气装置和控制系统；
所述MBR膜池与所述兼氧区连通，所述兼氧区与所述第一微氧区连通，所述第一微氧区与所述第二微氧区连通，所述第二微氧区与所述MBR膜池连通，如此，四个反应区域联通形成循环的反应池，所述MBR膜池与所述清水池连通；
所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池中均有设有氧化还原电位探头和溶解氧探头，以对整个污水处理过程中的不同反应阶段的ORP和DO实时数据进行采集；
所述控制系统获得所述氧化还原电位探头和所述溶解氧探头采集的数据，以及所述控制系统控制所述曝气装置向四个反应区域输送气体，也即所述控制系统根据四个反应区域的溶解氧浓度和氧化还原电位值启动曝气装置向所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池输送气体，以使所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池形成设定的微生物菌群生长和反应条件，由不同的优势微生物菌群在所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池分别进行反应；
在污水处理的过程中，污水进入所述兼氧区与所述MBR膜池的回流进行混合，然后依次进入所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池，经所述MBR膜池的MBR膜过滤后进入所述清水池；
所述兼氧区进行第一阶段的主反应：
NH3+O2→NO2 —+H2O
所述第一微氧区进行第二阶段的主反应：
NO2 —+NH3→H2O+N2↑
NO2 —+3H→0.5N2↑+H2O+OH—
NO3 —+5H→0.5N2↑+2H2O+OH—
所述第二微氧区进行第三阶段的主反应：
PO4 3-+8H→PH3↑+H2O+3OH—
2PH3+4O2→P2O5+3H2O
所述MBR膜池进行第四阶段的主反应：
COD+O2→CO2↑+H2O；
其中，所述第二阶段和所述第三阶段的主反应中的电子供给体是反应区域中的有机物；
进水后首先进行部分好氧反应，然后进行脱氮，能充分利用原水中的有机物，避免出现碳源不足，结合精准控制实现出水COD低于20mg/L、总氮低于5mg/L、总磷低于0.3mg/L、氨氮低于0.5mg/L、剩余污泥减量80％以上。
2.根据权利要求1所述的污水处理精准控制系统，其特征在于：所述控制系统包括无线主收发器、无线从收发器和智能控制器，所述氧化还原电位探头和所述溶解氧探头均与所述无线从收发器连接，所述无线从收发器可将数据传输给所述无线主收发器，所述无线主收发器可与所述智能控制器进行数据交换。
3.根据权利要求2所述的污水处理精准控制系统，其特征在于：所述无线主收发器为无线ZigBee主收发器，所述无线从收发器为无线ZigBee从收发器。
4.根据权利要求1所述的污水处理精准控制系统，其特征在于：所述曝气装置包括鼓风机、曝气阀和曝气头。
5.根据权利要求1所述的污水处理精准控制系统，其特征在于：还包括人机交互系统；所述控制系统可与所述人机交互系统进行通讯，以使所述人机交互系统可显示探头的阵列位置、实时数据、历史数据、历史曲线和报警报表。
6.根据权利要求2所述的污水处理精准控制系统，其特征在于：所述智能控制器基于STM32F107VBT芯片为中央处理器。
7.根据权利要求1至6任一项所述的污水处理精准控制系统，其特征在于：所述曝气装置通过连接的管道将气体送往所述MBR膜池和所述兼氧区；所述第二微氧区与所述MBR膜池之间、所述MBR膜池与所述兼氧区之间通过穿墙泵连接。
8.一种污水处理精准控制系统的污水处理方法，其特征在于：所述污水处理精准控制系统包括MBR膜池、兼氧区、第一微氧区、第二微氧区、清水池和曝气装置；
所述污水处理方法包括：
污水进入所述兼氧区与所述MBR膜池的回流进行混合，然后依次进入所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池，经所述MBR膜池的MBR膜过滤后进入所述清水池；
根据所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池的溶解氧浓度和氧化还原电位值启动所述曝气装置以使所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池形成设定的微生物菌群生长和反应条件，由不同的优势微生物菌群在所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池分别进行反应，在所述兼氧区进行第一阶段的主反应：
NH3+O2→NO2 —+H2O
在所述第一微氧区进行第二阶段的主反应：
NO2 —+NH3→H2O+N2↑
NO2 —+3H→0.5N2↑+H2O+OH—
NO3 —+5H→0.5N2↑+2H2O+OH—
在所述第二微氧区进行第三阶段的主反应：
PO4 3-+8H→PH3↑+H2O+3OH—
2PH3+4O2→P2O5+3H2O
在所述MBR膜池进行第四阶段的主反应：
COD+O2→CO2↑+H2O；
其中，所述第二阶段和所述第三阶段的主反应中的电子供给体是反应区域中的有机物；进水后首先进行部分好氧反应，然后进行脱氮，能充分利用原水中的有机物，避免出现碳源不足，结合精准控制实现出水COD低于20mg/L、总氮低于5mg/L、总磷低于0.3mg/L、氨氮低于0.5mg/L、剩余污泥减量80％以上。
9.根据权利要求8所述的污水处理方法，其特征在于所述根据所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池的溶解氧浓度和氧化还原电位值启动所述曝气装置具体为：根据各区域的溶解氧浓度和氧化还原电位值建立相应的数学模型，采用多变量动态矩阵控制算法，将对象的离散数据作为动态控制模型，然后在预报的基础上根据偏差的最小二乘法原理计算控制量输出以控制所述曝气装置输送气体。
10.根据权利要求8或9所述的污水处理方法，其特征在于：所述兼氧区的溶解氧浓度为0.5～1.0mg/L，氧化还原电位值为50～150mV；所述第一微氧区的溶解氧浓度为0.2～0.5mg/L，氧化还原电位值为-100～50mV；所述第二微氧区的溶解氧浓度≤0.2mg/L，氧化还原电位值为-300～-100mV；所述MBR膜池的溶解氧浓度≥2.0mg/L，氧化还原电位值大于100mV。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104944689A (zh) * 2015-06-02 2015-09-30 中国科学院生态环境研究中心 一种处理高氨氮废水的装置及方法
US9174862B1 (en) * 2009-04-20 2015-11-03 Ovivo Luxembourg S.a.r.l. Membrane bioreactor with reduced air scour requirements
CN109052647A (zh) * 2018-08-23 2018-12-21 浙江开创环保科技股份有限公司 一种一体化多态脱氮除磷设备与方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9174862B1 (en) * 2009-04-20 2015-11-03 Ovivo Luxembourg S.a.r.l. Membrane bioreactor with reduced air scour requirements
CN104944689A (zh) * 2015-06-02 2015-09-30 中国科学院生态环境研究中心 一种处理高氨氮废水的装置及方法
CN109052647A (zh) * 2018-08-23 2018-12-21 浙江开创环保科技股份有限公司 一种一体化多态脱氮除磷设备与方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
城市污水处理流程能效建模及优化研究;唐玉玲;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20180715(第07期);第12页 *
污水脱氮除磷及N2O产生过程数学模拟;丁晓倩;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20180115(第01期);第16页 *

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