CN115403148B - 一种用于城市污水处理厂稳定氨氮和亚硝酸盐容积去除负荷的短程硝化辅助系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于城市污水处理厂稳定氨氮和亚硝酸盐容积去除负荷的短程硝化辅助系统，属于城市污水处理领域。该装置主要由曝气池好氧段氨氮在线监测仪表、曝气池缺氧池COD和亚硝酸盐在线监测仪表、氨氮储备设施、碳源储备设施和控制系统组成。系统能够根据好氧段起始的氨氮浓度值，自动添加额外氨氮，稳定系统单日氨氮负荷；碳源的自动投加可以实现缺氧段后亚硝酸盐浓度小于1mg/L。该系统通过水质的控制，提高氨氧化菌活性，减少亚硝酸盐氧化细菌的生长机会，其自动化程度高、设备简单、适应性强，有效解决污水厂进水波动对短程硝化的重大影响，有助于实现污水处理厂的短程硝化稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于城市污水处理厂稳定氨氮和亚硝酸盐容积去除负荷的短程硝化辅助系统
背景技术
生活污水所富含的氮、磷元素是造成水体富营养化的主要原因，这种现象的发生对人类的生存环境有着极大的影响。且随着经济发展，水污染形势日益严峻，总磷逐渐成为重点湖库、长江经济带地表水首要污染物，氮元素则成为河、湖、近海的首要污染物，当污染物超过水体自净能力，会导致藻类大量生长、鱼类等生物死亡，发生水华、黑臭水体等严重影响生存质量的环境污染事件。所以对于水污染的治理是我国生态环境的改善的重要方面，并且已经消耗大量的国家财富。
传统全程硝化作为我国主要生物处理工艺，脱单效率较低，城市生活污水中的COD往往无法完全反硝化全程硝化所产生的硝酸盐，这也就意味着需要额外添加大量的碳源，造成了巨大的能源、药剂消耗和浪费。而短程硝化，即将氨氮仅氧化为亚硝酸盐，短程硝化/反硝化工艺理论节省25％的曝气量和40％的碳源。且被认为是未来污水处理厂工艺的厌氧氨氧化技术，其重点和难点就是稳定的亚硝酸盐来源，该工艺理论节省25％的曝气量和100％的碳源消耗，且活性污泥产量更低。但是，因为主流城市污水的水温、水质随季节波动大，会导致系统中氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌的种群失调，导致短程硝化效果变差。所以本专利针对污水处理厂进水水质波动大的特点，对种群失调的主要原因，即缺氧段反硝化剩余亚硝酸盐，以及好氧段初始氨氮浓度过低，进行了针对性的改进。专利利用在线监控仪表，对水质进行小幅调控，加药量少、反应速度快、人工成本低，节约维护短程硝化的药剂成本，提高了短程硝化的稳定性，可以有效维持种群稳定，在多种工况下完成对水质稳定的有效维持。
发明内容
本专利针对污水处理厂进水水质波动大的特点，对种群失调的主要原因，即缺氧段反硝化亚硝酸盐有剩余，以及好氧段初始氨氮浓度过低，提出了针对性的措施。本发明提供了一种易于添加在各类主流污水处理工艺中的主流短程硝化的辅助装置和方法，该装置可以稳定生化池中水质。本方法主要通过在线监控仪表对氨氮、亚硝酸盐和COD的在线监测，动态启停氨氮储备设施和碳源储备设施，补充生化池中的氨氮和碳源，可应用于包括序批示反应器、推流式反应器在内的多种工艺，稳定短程硝化所必须的水质条件。
一种用于城市污水处理厂稳定氨氮和亚硝酸盐容积去除负荷的短程硝化辅助系统，该系统包括原全程硝化反应器，其反应器可以为序批式反应器、推流反应器，以及其他类型反应器，图1示意图以AAO反应器(6)为例；其控制系统包括曝气池缺氧段氨氮在线监测仪表(1)、曝气池好氧池起始段COD和亚硝酸盐在线监测仪表(2)(3)，在线仪表与PLC控制系统(7)相连接。氨氮储备设施(4)储存氯化铵溶液，储存设施与给药泵(4.1)相连，管路出口位于AAO反应器好氧区，即由氨氮储备设施向好氧区起始段补充氨氮。流量计(4.2)监控给药管路流量并实时传输给PLC控制系统。碳源储备设施(5)储存乙酸钠溶液，储存设施与给药泵(5.1)相连，管路出口位于AAO反应器缺氧区，即由碳源储备设施向好氧区起始段补充碳源。流量计(5.2)监控给药管路流量并实时传输给PLC控制系统。
一种用于城市污水处理厂稳定氨氮和亚硝酸盐容积去除负荷的短程硝化辅助系统，包括以下运行逻辑和步骤：
当污水处理厂进水发生稀释时，其进水的氨氮浓度降低，会导致曝气起始段氨氮浓度过低，短期内导致过度曝气，长期影响氨氧化细菌种群丰度。曝气池内氨氮浓度通过在线监测仪表(1)测定，当测定值低于阈值10mg/L时，PLC控制系统控制(7)连接着氨氮储备设备(4)的给药泵(4.1)启动，向好氧段补充氨氮，氨氮储备设备(4)中氯化铵浓度为300g/L，电磁流量计(4.2)监控给药管路流量，直到氨氮检测设备值达到10mg/L时，液位计(4.3)提示补充氨氮储备设施液量。防止低氨氮导致的氨氧化细菌流失和亚硝酸盐氧化细菌的过度生长。
当污水处理厂进水COD浓度不足时，其缺氧段COD无法满足亚硝酸盐进行反硝化，会导致曝气起始段亚硝酸盐过高，进而导致亚硝酸盐氧化细菌过度繁殖，当好氧池起始段COD在线监测仪表(2)，测定的COD值小于75mg/L，且亚硝酸盐在线监测仪表(3)，测定亚硝酸盐值大于1mg/L时，PLC控制系统控制(7)连接着碳源储备设备(5)的给药泵(5.1)启动，向缺氧段补充碳源，直到COD值达到75mg/L，电磁流量计(5.2)控制流量监控给药管路流量，液位计(5.3)提示补充碳源储备设施液量。控制好氧区起始段亚硝酸盐浓度，防止亚硝酸盐氧化细菌的过度生长。当污水厂氨氮在线监测仪表(1)测定值大于10mg/L,COD在线监测仪表(2)大于75mg/L,且亚硝酸盐在线监测仪表(3)，测定亚硝酸盐值小于1mg/L时，系统不工作，降低处理负荷，节约药剂和能耗。
本发明有以下优点：
1)适应性广，可以在多种工况下进行安装、工作；
2)结构简单，价格低廉，容易维护；
3)自动化程度高、反应迅速，节省大量人力成本和药剂成本；
附图说明
图1为一种用于城市污水处理厂稳定氨氮和亚硝酸盐容积去除负荷的短程硝化辅助系统的结构示意图。
图1中：1为氨氮在线监测仪表，2为COD在线检测仪表，3为亚硝酸盐在线检测仪表，4为氨氮储备设施，4.1为给药泵，4.2为电磁流量计，4.3为液位计，5为碳源储备设施，5.1为给药泵，5.2为电磁流量计，5.3为液位计，6为AAO反应器，7为PLC控制系统。
图2、3为未使用此系统的短程硝化破坏过程，图4为使用此系统的短程硝化稳定运行数据
具体实施方式
一种用于城市污水处理厂稳定氨氮和亚硝酸盐容积去除负荷的短程硝化辅助系统，该系统包括原全程硝化反应器，其反应器可以为序批式反应器、推流反应器，以及其他类型反应器，图1示意图以AAO反应器(6)为例；其控制系统包括曝气池缺氧段氨氮在线监测仪表(1)、曝气池好氧池起始段COD和亚硝酸盐在线监测仪表(2)(3)，在线仪表与PLC控制系统(7)相连接。氨氮储备设施(4)储存氯化铵溶液，储存设施与给药泵(4.1)相连，管路出口位于AAO反应器好氧区，即由氨氮储备设施向好氧区起始段补充氨氮。流量计(4.2)监控给药管路流量并实时传输给PLC控制系统。碳源储备设施(5)储存乙酸钠溶液，储存设施与给药泵(5.1)相连，管路出口位于AAO反应器缺氧区，即由碳源储备设施向好氧区起始段补充碳源。流量计(5.2)监控给药管路流量并实时传输给PLC控制系统。
一种用于城市污水处理厂稳定氨氮和亚硝酸盐容积去除负荷的短程硝化辅助系统，包括以下运行逻辑和步骤：
当污水处理厂进水COD浓度不足时，其缺氧段COD无法满足亚硝酸盐进行反硝化，会导致曝气起始段亚硝酸盐过高，进而导致亚硝酸盐氧化细菌过度繁殖，当好氧池起始段COD在线监测仪表(2)，测定的COD值小于75mg/L，且亚硝酸盐在线监测仪表(3)，测定亚硝酸盐值大于1mg/L时，PLC控制系统控制(7)连接着碳源储备设备(5)的给药泵(5.1)启动，向缺氧段补充碳源，直到COD值达到75mg/L，电磁流量计(5.2)控制流量监控给药管路流量，液位计(5.3)提示补充碳源储备设施液量。控制好氧区起始段亚硝酸盐浓度，防止亚硝酸盐氧化细菌的过度生长。当污水厂氨氮在线监测仪表(1)测定值大于10mg/L,COD在线监测仪表(2)大于75mg/L,且亚硝酸盐在线监测仪表(3)，测定亚硝酸盐值小于1mg/L时，系统不工作，降低处理负荷，节约药剂和能耗。
当污水处理厂进水COD浓度不足时，其缺氧段COD无法满足亚硝酸盐进行反硝化，会导致曝气起始段亚硝酸盐过高，进而导致亚硝酸盐氧化细菌过度繁殖，当好氧池起始段COD在线监测仪表(2)，测定的COD值小于75mg/L，且亚硝酸盐在线监测仪表(3)，测定亚硝酸盐值大于1mg/L时，PLC控制系统控制(7)连接着碳源储备设备(5)的给药泵(5.1)启动，向缺氧段补充碳源，直到COD值达到75mg/L，电磁流量计(5.2)控制流量监控给药管路流量，液位计(5.3)提示补充碳源储备设施液量。控制好氧区起始段亚硝酸盐浓度，防止亚硝酸盐氧化细菌的过度生长。当污水厂氨氮在线监测仪表(1)测定值大于10mg/L,COD在线监测仪表(2)大于75mg/L,且亚硝酸盐在线监测仪表(3)，测定亚硝酸盐值小于1mg/L时，系统不工作，降低处理负荷，节约药剂和能耗。
试验过程中，城镇污水处理厂进水水质如下：COD浓度为80-150mg/L，氨氮浓度10-60mg/L，亚硝酸盐和硝酸盐浓度均小于1mg/L；其系统去除负荷为，经过系统的调整，氨氮的去除负荷从10-60mg N/d，稳定为30-60mgN/d。亚硝酸盐氧负荷降低至1mgN/d以下。
实验结果表明：1.氨氮降低会导致氨氧化活性降低，导致种群失衡，如图2所示；2.碳源不足会导致亚硝酸盐氧化菌活性上升如图3所示。图4为安装本系统后，装置运行效果图，在水质剧烈波动的雨季可以维持稳定的短程硝化系统，平均亚硝酸盐积累率高于90％，克服了水厂水质波动对短程硝化的影响。以上是本发明的原理支撑数据，便于该技术领域的技术人员能更好的理解本应用发明，本发明的实施不限于此，因此该技术领域的技术人员对本发明所做的简单改进都在本发明的范围之内。
Claims (1)
1.一种应用用于城市污水处理厂稳定氨氮和亚硝酸盐容积去除负荷的短程硝化辅助系统的方法，其特征在于：该辅助系统包括AAO反应器，其控制系统包括 AAO反应器缺氧区的氨氮在线监测仪表(1)、AAO反应器好氧区起始段的 COD在线监测仪表和亚硝酸盐在线监测仪表，氨氮在线监测仪表(1)、COD在线监测仪表和亚硝酸盐在线监测仪表均与 PLC控制系统(7)相连接；氨氮储备设施(4)储存氯化铵溶液，氨氮储备设施与第一给药泵(4.1)和第一给药管路相连，第一给药管路出口位于 AAO反应器好氧区起始段，即由氨氮储备设施向好氧区起始段补充氨氮，第一电磁流量计(4.2)监控第一给药管路流量并实时传输给 PLC控制系统；碳源储备设施(5)储存乙酸钠溶液，碳源储备设施与第二给药泵(5.1)和第二给药管路相连，第二给药管路出口位于 AAO反应器缺氧区，即由碳源储备设施向缺氧区补充碳源，第二电磁流量计(5.2)监控第二给药管路流量并实时传输给 PLC控制系统；
该辅助系统包括以下运行逻辑和步骤：
当污水处理厂进水发生稀释时，其进水的氨氮浓度降低，会导致好氧区起始段氨氮浓度过低，短期内导致过度曝气，长期影响氨氧化细菌种群丰度；AAO反应器内氨氮浓度通过氨氮在线监测仪表（1）测定，当测定值低于阈值10mg/L时，PLC控制系统（7）控制连接着氨氮储备设施（4）的第一给药泵（4.1）启动，向好氧区起始段补充氨氮，氨氮储备设施（4）中氯化铵浓度为300g/L，第一电磁流量计（4.2）监控第一给药管路流量，直到氨氮检测设备值达到10mg/L时，第一液位计（4.3）提示补充氨氮储备设施液量；防止低氨氮导致的氨氧化细菌流失和亚硝酸盐氧化细菌的过度生长；
当污水处理厂进水COD浓度不足时，其缺氧区COD无法满足亚硝酸盐进行反硝化，会导致好氧区起始段亚硝酸盐过高，进而导致亚硝酸盐氧化细菌过度繁殖，当好氧区起始段COD在线监测仪表（2），测定的COD值小于75mg/L，且亚硝酸盐在线监测仪表（3），测定亚硝酸盐值大于1mg/L时，PLC控制系统 (7) 控制连接着碳源储备设施(5)的第二给药泵(5.1)启动，向缺氧区补充碳源，直到COD值达到75mg/L，第二电磁流量计（5.2）控制流量监控第二给药管路流量，第二液位计（5.3）提示补充碳源储备设施液量；第一液位计设置在氨氮储备设施内、第二液位计设置在碳源储备设施内；
当污水厂氨氮在线监测仪表（1）测定值大于10mg/L,COD在线监测仪表（2）大于75mg/L,且亚硝酸盐在线监测仪表（3），测定亚硝酸盐值小于1mg/L时，该辅助系统不工作。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211091913.XA Active CN115403148B (zh) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 一种用于城市污水处理厂稳定氨氮和亚硝酸盐容积去除负荷的短程硝化辅助系统 |
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| CN (1) | CN115403148B (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101284697A (zh) * | 2008-04-02 | 2008-10-15 | 北京城市排水集团有限责任公司 | 通过fa与fna联合控制实现污泥消化液短程硝化的装置与方法 |
| CN101353203A (zh) * | 2008-09-19 | 2009-01-28 | 清华大学 | 一种短程脱氮同步反硝化除磷的工艺及装置 |
| CN103951057A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-07-30 | 北京工业大学 | 一种常温下低c/n比污水连续流短程硝化启动方法 |
| CN104556376A (zh) * | 2014-11-29 | 2015-04-29 | 北京工业大学 | 基于短程反硝化提供亚硝酸盐的城市污水生物除磷自养脱氮方法 |
| CN105293702A (zh) * | 2015-11-07 | 2016-02-03 | 北京工业大学 | 一种通过控制不同的缺好氧体积比启动并稳定维持短程硝化反硝化的方法与装置 |
-
2022
- 2022-09-07 CN CN202211091913.XA patent/CN115403148B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101284697A (zh) * | 2008-04-02 | 2008-10-15 | 北京城市排水集团有限责任公司 | 通过fa与fna联合控制实现污泥消化液短程硝化的装置与方法 |
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| CN103951057A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-07-30 | 北京工业大学 | 一种常温下低c/n比污水连续流短程硝化启动方法 |
| CN104556376A (zh) * | 2014-11-29 | 2015-04-29 | 北京工业大学 | 基于短程反硝化提供亚硝酸盐的城市污水生物除磷自养脱氮方法 |
| CN105293702A (zh) * | 2015-11-07 | 2016-02-03 | 北京工业大学 | 一种通过控制不同的缺好氧体积比启动并稳定维持短程硝化反硝化的方法与装置 |
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| CN115403148A (zh) | 2022-11-29 |
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