CN117361738A - 污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法、系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法、系统，方法包括：获取进水溶解氧DO浓度和出水溶解氧DO浓度，当进水溶解氧DO浓度大于溶解氧风险浓度阈值时，确定溶解氧DO浓度风险级别，基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法，直至出水溶解氧DO浓度小于等于溶解氧出水浓度阈值；获取进水总氮TN浓度和出水总氮TN浓度，基于进水总氮TN浓度和出水溶解氧DO浓度进行脱氮，直至出水总氮TN浓度达到总氮安全浓度阈值。在消除溶解氧DO风险、保障反硝化生物滤池脱氮水质的同时，尽可能地简化水处理工艺流程，降低工艺风险，确保脱氮效果，减少外加碳源的消耗量，节省运行成本。
Description
技术领域
本发明实施例涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法、系统。
背景技术
近年来，为改善城镇水环境质量，加强对城镇污水处理厂建设和运行管理，我国部分省市环境保护部门已陆续要求污水处理厂从执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准提高到各地方制定的准IV类地表水体排放标准，其中，污染物总氮(Total Nitrogen，TN)的排放标准要求更加严格，大多数地区由15mg/L～20mg/L降低到10mg/L，甚至更低至5mg/L。
污水处理厂为满足上述针对TN的提标排放要求，一般在深度处理设置反硝化生物滤池或深床滤池工艺单元，此时污水中的TN以硝酸盐氮(NO3 --N)的组分为主，通过反硝化反应用于去除硝酸盐氮，从而实现对TN的去除。反硝化反应过程中以硝酸盐代替分子氧作为电子受体，进行无氧呼吸分解有机质。反硝化生物滤池的滤料层附着的脱氮微生物(反硝化菌)在缺氧环境下将水中的硝酸盐氮还原成氮气。当反硝化滤池环境中溶解氧(DissolvedOxygen，DO)含量高时，反硝化菌会以氧为电子受体，优先消耗溶解氧，降低对硝酸盐氮的消耗，影响脱氮效率。在实际工程中，因水力提升或跌水等过程会造成充氧而使得反硝化生物滤池进水中溶解氧较高。研究和工程实践表明，反硝化生物滤池系统中溶解氧保持在0.5mg/L时，反硝化能理想进行，当溶解氧大于5mg/L时，TN去除率小于20％，而出水溶解氧小于1mg/L时，TN去除率达到60％～80％。另外，溶解氧过高会增加反硝化生物滤池的外加碳源投加量，不利于反硝化作用，增加药剂消耗成本。
因此，探索一种稳定可靠、简单高效的污水中溶解氧脱除控制方法已成为污水反硝化脱氮及水质提标领域的一个亟待解决的关键问题。
发明内容
本发明实施例解决的技术问题是如何提供一种稳定可靠、简单高效的污水中溶解氧脱除控制方法以降低成本。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，包括：
获取进水溶解氧DO浓度和出水溶解氧DO浓度，当所述进水溶解氧DO浓度大于溶解氧风险浓度阈值时，确定溶解氧DO浓度风险级别，基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法，直至所述出水溶解氧DO浓度小于等于溶解氧出水浓度阈值；
获取进水总氮TN浓度和出水总氮TN浓度，基于所述进水总氮TN浓度和所述出水溶解氧DO浓度进行脱氮，直至所述出水总氮TN浓度达到总氮安全浓度阈值。
可选的，所述基于所述进水总氮TN浓度和所述出水溶解氧DO浓度进行脱氮的步骤包括：根据所述进水总氮TN浓度确定进水总氮TN浓度等级，基于所确定的进水总氮TN浓度等级选择对应脱氮方法。
可选的，所述溶解氧DO浓度风险级别包括低风险级别，中风险级别和高风险级别，所述基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法，包括：
当所述进水溶解氧DO浓度处于低风险级别时，选择采用机械脱氧的方法进行脱氧；
当所述进水溶解氧DO浓度处于中风险级别时，选择采用惰气脱氧的方法进行脱氧；
当所述进水溶解氧DO浓度处于高风险级别时，选择采用还原脱氧的方法进行脱氧。
可选的，所述低风险级别的进水溶解氧DO浓度范围是5mg/L≥DO>1mg/L；所述中风险级别的进水溶解氧DO浓度范围是10mg/L≥DO>5mg/L；所述高风险级别的进水溶解氧DO浓度范围是14mg/L≥DO>10mg/L。
可选的，所述进水总氮TN浓度等级包括低浓度级别和高浓度级别，所述根据所述进水总氮TN浓度确定进水总氮TN浓度等级，基于所确定的进水总氮TN浓度等级选择对应脱氮方法，包括：
当所述进水总氮TN浓度等级为低浓度级别时，选择低负荷反硝化生物滤池并在进水端投加反硝化所需的外加碳源；
当所述进水总氮TN浓度等级为高浓度级别时，选择高负荷反硝化生物滤池并在进水端投加反硝化所需的外加碳源。
可选的，低浓度级别的进水总氮TN浓度TN<15mg/L；进水总氮TN浓度TN≥15mg/L。
可选的，污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法还包括：获取进水流量；
所述获取进水总氮TN浓度和出水总氮TN浓度，基于所述进水总氮TN浓度和所述出水溶解氧DO浓度进行脱氮，直至所述进水总氮TN浓度达到总氮安全浓度阈值的步骤还包括：基于所述进水流量、所述进水总氮TN浓度和所述进水溶解氧DO浓度进行脱氮，直至所述进水总氮TN浓度达到总氮安全浓度阈值。
可选的，污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法还包括：当所述进水溶解氧DO浓度不大于溶解氧风险浓度阈值时，直接进行脱氮步骤。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种污水中溶解氧的风险控制及脱氮系统，包括：
脱氧模块，适于获取进水溶解氧DO浓度和出水溶解氧DO浓度，当所述进水溶解氧DO浓度大于溶解氧风险浓度阈值时，确定溶解氧DO浓度风险级别，基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法，直至所述出水溶解氧DO浓度小于等于溶解氧出水浓度阈值；
脱氮模块，适于获取进水总氮TN浓度和出水总氮TN浓度，基于所述进水总氮TN浓度和所述出水溶解氧DO浓度进行脱氮直至所述出水总氮TN浓度达到总氮安全浓度阈值。
可选的，所述脱氧模块包括脱氧池，溶解氧浓度检测仪和PLC控制模块，所述溶解氧浓度检测仪设置于所述脱氧池，所述PLC控制模块用于接收所述溶解氧浓度检测仪的信号并基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法。
可选的，所述脱氧池包括机械脱氧池，惰气脱氧池和还原脱氧池；所述机械脱氧池内设有搅拌器，所述PLC控制模块用于接收所述溶解氧浓度检测仪的信号，当所述进水溶解氧DO浓度处于低风险级别时，控制搅拌器快速搅拌释放并脱除水中的溶解氧；所述惰气脱氧池内设有穿孔曝气管路系统，所述PLC控制模块还用于接收所述溶解氧浓度检测仪的信号，当所述进水溶解氧DO浓度处于中风险级别时，控制所述曝气管路通入惰性气体以脱除水中的溶解氧；所述PLC控制模块还用于接收所述溶解氧浓度检测仪的信号，当所述进水溶解氧DO浓度处于高风险级别时，并控制还原物料投加系统向所述还原脱氧池投加还原物料。
可选的，所述脱氮模块包括低负荷反硝化生物滤池和高负荷反硝化生物滤池，所述低负荷反硝化生物滤池和高负荷反硝化生物滤池与所述脱氧池连接，用于接收脱氧后的污水，所述脱氮模块适于根据所述进水总氮TN浓度确定进水总氮TN浓度等级，基于所确定的进水总氮TN浓度等级和所述出水溶解氧DO浓度选择对应脱氮方法。
可选的，所述脱氮模块还包括第一进出水总氮TN在线检测仪、第一流量计和第一PLC控制系统，所述第一进出水总氮TN在线检测仪用于检测流入和流出低负荷反硝化生物滤池的污水中的总氮TN浓度，所述第一流量计用于检测流入低负荷反硝化生物滤池的污水流量，所述第一PLC控制系统用于接收第一进出水总氮TN在线检测仪和第一流量计的信号并控制第一碳源投加系统向低负荷反硝化生物滤池加药。
可选的，所述脱氮模块还包括第二进出水总氮TN在线检测仪、第二流量计和第二PLC控制系统，所述第二进出水总氮TN在线检测仪用于检测流入和流出高负荷反硝化生物滤池的污水中的总氮TN浓度，所述第二流量计用于检测流入高负荷反硝化生物滤池的污水流量，所述第二PLC控制系统用于接收第二进出水总氮TN在线检测仪和第二流量计的信号并控制第二碳源投加系统向高负荷反硝化生物滤池加药。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：
本发明实施例所提供的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，首先获取进水溶解氧DO浓度，当所述进水溶解氧DO浓度大于溶解氧风险浓度阈值时，确定溶解氧DO浓度风险级别，基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法，当出水溶解氧DO浓度小于等于溶解氧出水浓度阈值时，停止脱氧；之后进入脱氮流程：基于所述进水总氮TN浓度和所述出水溶解氧DO浓度进行脱氮，当所述出水总氮TN浓度达到总氮安全浓度阈值时，停止脱氮，进入下一流程。通过根据污水中进水溶解氧DO浓度进行风险和预警判别，并基于具体的溶解氧浓度数值选择采用相应的脱氧方法，能够降低控制污水中溶解氧浓度的成本。可以看出，本发明实施例所提供的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，以污水中进水溶解氧DO的浓度水平进行风险和预警判别，同时结合进水总氮TN的浓度范围、出水总氮排放标准要求，从而进行脱氧方法和反硝化生物滤池处理工艺的选用，在消除溶解氧DO风险、保障反硝化生物滤池脱氮水质的同时，尽可能地简化水处理工艺流程，降低工艺风险，确保脱氮效果，减少外加碳源的消耗量，节省运行成本，最终达到高效、经济地去除总氮TN的目的，可为方案设计、实际工程应用中对反硝化生物滤池脱氮问题提供借鉴和参考。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为一种除去水中溶解氧的装置；
图2为本发明实施例所提供的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法的一流程示意图；
图3为本发明实施例所提供的污水中溶解氧的风险控制及脱氮系统的工艺流程图；
图4是本发明实施例所提供的污水中溶解氧的风险控制及脱氮系统的结构示意图。
其中，10-箱体；11-进水口；12-出水口；20-氮气罩；30-疏水膜；31-真空接口；100-脱氧模块；200-脱氮模块。
具体实施方式
由背景技术可知，污水中溶解氧过高会增加反硝化生物滤池的外加碳源投加量，不利于反硝化作用，增加药剂消耗成本。探索一种稳定可靠、简单高效的污水中溶解氧脱除控制方法已成为污水反硝化脱氮及水质提标领域的一个亟待解决的关键问题。然而，当前控制污水中溶解氧浓度的方案成本较高。
现结合一种去水中溶解氧的装置分析其溶解氧控制成本较高的原因。
请参考图1，图1是一种除去水中溶解氧的装置。如图1所示，除去水中溶解氧的装置包括箱体10，箱体10内限定有第一容纳腔，箱体10的侧壁面上设有与第一容纳腔相连通的进水口11和出水口12，氮气罩20设在箱体10的上端，氮气罩20内限定有第二容纳腔，第二容纳腔与第一容纳腔相连通，疏水膜30设在第一容纳腔内且一端伸出箱体10以形成真空接口31。
上述发明的核心关键是采用疏水膜进行膜法脱氧，疏水膜经使用一定时间后需定期更换，费用较高，从而导致后期运行成本相应较高。
其他降低溶解氧的手段还包括通过对污水进行加热，利用温度升高，氧气溶解度减少的特性来降低溶解氧，但对处理大规模污水的应用，热源需求量及能耗很高，无法规模化应用。
本发明实施例提供一种污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，首先获取进水溶解氧DO浓度，当所述进水溶解氧DO浓度大于溶解氧风险浓度阈值时，确定溶解氧DO浓度风险级别，基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法，当出水溶解氧DO浓度小于等于溶解氧出水浓度阈值时，停止脱氧；之后基于所述进水总氮TN浓度和所述出水溶解氧DO浓度进行脱氮，当所述出水总氮TN浓度达到总氮安全浓度阈值时，停止脱氮。通过根据污水中进水溶解氧DO浓度进行风险和预警判别，并基于具体的溶解氧浓度数值选择采用相应的脱氧方法，能够降低控制污水中溶解氧浓度的成本。可以看出，本发明实施例所提供的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，以污水进水中溶解氧DO的浓度水平进行风险和预警判别，同时结合进水总氮TN的浓度范围、出水总氮排放标准要求，从而进行脱氧方法和反硝化生物滤池处理工艺的选用，在消除溶解氧DO风险、保障反硝化生物滤池脱氮水质的同时，尽可能地简化水处理工艺流程，降低工艺风险，确保脱氮效果，减少外加碳源的消耗量，节省运行成本，最终达到高效、经济地去除总氮TN的目的，可为方案设计、实际工程应用中对反硝化生物滤池脱氮问题提供借鉴和参考。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，包括如下步骤：
获取进水溶解氧DO浓度和出水溶解氧DO浓度，当所述进水溶解氧DO浓度大于溶解氧风险浓度阈值时，确定溶解氧DO浓度风险级别，基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法，直至所述出水溶解氧DO浓度小于等于溶解氧出水浓度阈值；
获取进水总氮TN浓度和出水总氮TN浓度，基于所述进水总氮TN浓度和所述出水溶解氧DO浓度进行脱氮，直至所述出水总氮TN浓度达到总氮安全浓度阈值。
具体地，请参考图2，图2为本发明实施例所提供的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法的一流程示意图。如图2所示，本发明实施例所提供的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，包括以下步骤：
步骤S10,获取进水溶解氧DO浓度。
进水溶解氧DO浓度的获取方式不做限定。在一种具体实施例中，可以通过在污水中设置在线溶解氧浓度检测仪，通过传感器探头来检测进水溶解氧DO浓度，从而自动连续实时的获取测量数据。当然，在其他实施例中，也可以是通过便携式的溶解氧浓度检测仪，人工去检测污水中的溶解氧DO浓度。
步骤S11,判断进水溶解氧DO浓度是否大于溶解氧风险浓度阈值。若是，则执行步骤S12，确定溶解氧DO浓度风险级别，基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法；若否，则执行步骤S15，直接进行脱氮步骤。
溶解氧风险浓度阈值用于判别当前进水溶解氧DO浓度的污水是否需要进行脱氧处理。在一种具体实施例中，溶解氧风险浓度阈值设置为1mg/L。通过将溶解氧风险浓度阈值的数值设置成1mg/L，能够快速判别溶解氧浓度是否需要处理，从而保证进水溶解氧DO浓度小于等于溶解氧风险浓度阈值时能够跳过脱氧环节直接执行脱氮步骤，节约资源，节省成本。当然，在其他实施例中，溶解氧风险浓度阈值的数值也可以依据实际情况设置。
PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制模块接收进水溶解氧DO浓度数据信号后，会对溶解氧浓度数值信号进行分析，判断进水溶解氧DO浓度是否大于溶解氧风险浓度阈值。
具体地，通过进水溶解氧DO浓度的设计值对溶解氧DO进行风险识别，当浓度大于预设的溶解氧风险浓度阈值，进入溶解氧DO风险控制处理流程，选择步骤S12，否则，执行步骤S15；
步骤S12,确定溶解氧DO浓度风险级别，基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法。
当进水溶解氧DO浓度大于溶解氧风险浓度阈值时，则需要根据当前进水溶解氧DO浓度具体数值确定溶解氧DO浓度风险级别，以基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法。
具体地，所述溶解氧DO浓度风险级别包括低风险级别，中风险级别和高风险级别。低风险级别，中风险级别和高风险级别分别对应有各自的溶解氧浓度范围。根据溶解氧DO浓度介于不同的设定范围，选择不同的风险控制方式。
在一种具体实施例中，所述低风险级别的进水溶解氧DO浓度范围是5mg/L≥DO>1mg/L；所述中风险级别的进水溶解氧DO浓度范围是10mg/L≥DO>5mg/L；所述高风险级别的进水溶解氧DO浓度范围是14mg/L≥DO>10mg/L。当然，在其他实施例中，各风险级别的进水溶解氧DO浓度范围也可以根据实际情况调整。
所述基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法，包括：
当所述进水溶解氧DO浓度处于低风险级别时，选择采用机械脱氧的方法进行脱氧；
具体地，整个流程分为脱氧区和脱氮区两大部分。脱氧区设有机械脱氧池，机械脱氧池内设有搅拌器，通过机械快速搅拌释放并脱除水中的溶解氧。搅拌所需功率约50～100w/m3，搅拌器可选择立式或潜水式，水力停留时间约10～30min。出水中溶解氧DO浓度小于等于溶解氧出水浓度阈值后，表明溶解氧DO风险可控，然后进入步骤S15进行脱氮处理。
当所述进水溶解氧DO浓度处于中风险级别时，选择采用惰气脱氧的方法进行脱氧；
具体地，脱氧区设有惰气脱氧池，惰气脱氧池内设有穿孔曝气管路系统，通过曝气管路通入惰性气体，利用气液相气压平衡，用不含氧的惰性气体吹脱，氧气会因液相气压变大而加快扩散到气相中，从而脱除水中的溶解氧。惰性气体可选用氮气、氩气等气源。水力停留时间约10～20min，惰性气体的需要量可按(1)处理水量的0.5～1.0倍、(2)脱氧池面积的8～12倍，取二者较大值作为设计气量。出水中溶解氧DO浓度小于等于溶解氧出水浓度阈值后，表明溶解氧DO风险可控，然后进入步骤S15进行脱氮处理。
当所述进水溶解氧DO浓度处于高风险级别时，选择采用还原脱氧的方法进行脱氧。
具体地，脱氧区设有还原脱氧池，在还原脱氧池内投加还原性物质，还原脱氧池内设有搅拌装置以加快反应，通过化学还原反应消耗水中氧气，从而更高效率的脱除水中的溶解氧。投加的还原性物质可选择亚硫酸氢钠NaHSO3、硫代硫酸钠Na2S2O3等还原性化学物质，水力停留时间约5～10min。出水中溶解氧DO浓度小于等于溶解氧出水浓度阈值后，表明溶解氧DO风险可控，然后进入步骤S15进行脱氮处理。
通过根据污水中进水溶解氧DO浓度进行风险和预警判别，并基于具体的溶解氧浓度数值选择采用相应的脱氧方法，能够降低控制污水中溶解氧浓度的成本。通过根据溶解氧DO浓度风险级别来获取需要进行的脱氧方法，脱氧方式更加灵活，能够保证脱氧过程更加适合当前的进水溶解氧浓度，避免资源浪费，有利于节约成本。
步骤S13，获取出水溶解氧DO浓度。
出水溶解氧DO浓度的获取方式不做限定。在一种具体实施例中，可以通过在污水中设置在线溶解氧测定仪，通过传感器探头来检测出水溶解氧DO浓度，自动连续实时的获取测量数据。当然，在其他实施例中，也可以是通过便携式的溶解氧测定仪，可人工去检测污水中的溶解氧浓度，为瞬时数据。
出水溶解氧DO浓度用于判别脱氧程度，以判断当前的溶解氧DO浓度是否达到进入下一流程的标准。
需要说明的是，进水溶解氧DO浓度，指的是脱氧前的污水中的溶解氧DO浓度。出水溶解氧DO浓度，指的是执行脱氧程序后的某一时刻的污水中的溶解氧DO浓度。如果当前时刻的污水中的溶解氧DO浓度达到进入下一流程的标准，该时刻的污水中的溶解氧DO浓度即进入脱氮流程的溶解氧DO浓度。
步骤S14，判断出水溶解氧DO浓度是否小于等于溶解氧出水浓度阈值。若是，则执行步骤S15；若否，则继续执行步骤S12，直至出水溶解氧DO浓度小于等于溶解氧出水浓度阈值。
溶解氧出水浓度阈值用于表征污水中溶解氧的脱氧程度是否达到可以高效执行脱氮程序的标准。在一种具体实施例中，溶解氧出水浓度阈值设置为3mg/L。当然，在其他实施例中，溶解氧出水浓度阈值的数值也可以依据实际情况设置。
若溶解氧DO浓度大于溶解氧出水浓度阈值，则继续执行步骤S12，采用相应的脱氧方法进行脱氧，直至出水溶解氧DO浓度小于等于溶解氧出水浓度阈值。若溶解氧DO浓度风险可控，直接进入步骤S15进行脱氮处理。
经过步骤S14，溶解氧浓度被控制在高效脱氮的安全范围内，能够避免因溶解氧浓度过高导致反硝化生物滤池的外加碳源投加量增加，从而有利于反硝化作用，进一步降低药剂消耗成本。
步骤S15，获取进水总氮TN浓度，基于所述进水总氮TN浓度和所述出水溶解氧DO浓度进行脱氮。
在一种具体实施例中，进水总氮TN浓度可以通过在反硝化滤池内设置进水总氮TN在线检测仪，通过传感器探头来检测浓度，自动连续实时的获取测量数据。当然，在其他实施例中，也可以是通过便携式的总氮TN在线检测仪，可人工去检测污水中的总氮浓度，为瞬时数据。
当然，为了更高效精准的对污水进行脱氮处理，在一种具体实施例中，在对污水进行脱氮处理时，还可以获取进水流量，基于所述进水流量、所述进水总氮TN浓度和所述进水溶解氧DO浓度进行脱氮，直至所述进水总氮TN浓度达到总氮安全浓度阈值。
具体地，可以通过在反硝化生物滤池内设置流量计，通过传感器探头来检测流量，自动连续实时的获取测量数据。流量信号可以传递给PLC控制模块。PLC控制模块基于流量信号、溶解氧浓度信号以及总氮TN浓度信号，控制物料投加系统投加对应质量的物料。
在一种具体实施例中，为了进一步降低成本，在执行脱氮处理时，可以根据进水总氮TN浓度介于不同的设定范围，选择不同的脱氮系统方式。即所述获取进水总氮TN浓度，基于所述进水总氮TN浓度和所述出水溶解氧DO浓度进行脱氮的步骤可以包括：根据所述进水总氮TN浓度确定进水总氮TN浓度等级，基于所确定的进水总氮TN浓度等级选择对应脱氮方法。
脱氧后的污水从相应的脱氧池进入反硝化生物滤池，进行相应的脱氮处理。进水总氮TN浓度等级包括高浓度级别和低浓度级别。
当所述进水总氮TN浓度TN<15mg/L时，所述进水总氮TN浓度等级为低浓度级别，选择采用低负荷反硝化生物滤池的方法进行脱氮。
具体地，当进水TN<15mg/L条件下，选择低负荷反硝化生物滤池并在进水端投加反硝化所需的外加碳源。水力流速负荷约5～10m/h，硝酸盐氮反硝化污染物负荷约0.3～1.0kgNO3-N/m3·d，滤池滤料可采用生物陶粒滤料或石英砂，滤料高度约1.5～2.0m。负荷反硝化生物滤池设第一进水流量计、第一进水溶解氧DO检测仪、第一进水总氮TN在线检测仪，第一出水总氮TN在线检测仪，上述各仪表信号上传第一PLC控制系统，经算法计算出需要投加的碳源量，第一PLC控制系统反馈至第一碳源投加系统，进而在低负荷反硝化生物滤池进水端投加反硝化所需的外加碳源。经低负荷反硝化生物滤池处理后，其出水中TN浓度达到预设的浓度阈值5～10mg/L后，污水脱氮完成，满足设计和排放标准。
当所述进水总氮TN浓度TN≥15mg/L时，所述进水总氮TN浓度等级为高浓度级别，选择采用高负荷反硝化生物滤池的方法进行脱氮。
具体地，当进水TN≥15mg/L条件下，选择高负荷反硝化生物滤池并在进水端投加反硝化所需的外加碳源。水力流速负荷约15～30m/h，硝酸盐氮反硝化污染物负荷约1.0～5kgNO3-N/m3·d，滤池滤料可采用生物陶粒滤料或轻质高密度聚乙烯(High-DensityPolyethylene，HDPE)，滤料高度约3.0～4.0m。滤池设第二进水流量计、第二进水溶解氧DO检测仪、第二进水总氮TN在线检测仪，第二出水总氮TN在线检测仪，上述各仪表信号上传第二PLC控制系统，经算法计算出需要投加的碳源量，第二PLC控制系统反馈至第二碳源投加系统，进而在高负荷反硝化生物滤池进水端投加反硝化所需的外加碳源。经高负荷反硝化生物滤池处理后，其出水中TN达到预设的浓度阈值5～10mg/L后，污水脱氮完成，满足设计和排放标准。
需要说明的是，在一种具体实施例中，PLC控制模块可以包括第一PLC控制系统和第二PLC控制系统。即脱氧池和反硝化生物滤池可以集成共用同一PLC控制模块。当然，在其他实施例中，还可以是脱氧池的脱氧控制、反硝化生物滤池的脱氮控制单独分开控制，即PLC控制模块、第一PLC控制系统、第二PLC控制系统相对独立，PLC控制模块对脱氧池进行脱氧控制，第一PLC控制系统、第二PLC控制系统对低/高负荷反硝化生物滤池进行脱氮控制。
步骤S16,获取出水总氮TN浓度。
在一种具体实施例中，出水总氮TN浓度可以通过在反硝化滤池内设置出水总氮TN在线检测仪，通过传感器探头来检测浓度，自动连续实时的获取测量数据。当然，在其他实施例中，也可以是通过便携式的总氮TN在线检测仪，可人工去检测污水中的总氮浓度。
需要说明的是，进水总氮TN浓度，指的是脱氮前的污水中的TN浓度。出水总氮TN浓度，指的是执行脱氮程序后的某一时刻的污水中的TN浓度。出水总氮浓度的测量可以是实时测量，也可以是间隔测量。
步骤S17,出水总氮TN浓度是否达到总氮安全浓度阈值。
PLC控制模块接收出水总氮TN浓度数据后，会对总氮TN浓度数值进行分析，需要判断出水总氮TN浓度是否达到总氮安全浓度阈值。若是，则执行步骤S18，停止脱氮；若否，则继续执行步骤S15，直至所述出水总氮TN浓度达到总氮安全浓度阈值。
如果当前时刻的污水中的TN浓度满足设计和排放标准，停止脱氮。
总氮安全浓度阈值用于表征污水的脱氮程度是否达到可以排放的标准。在一种具体实施例中，总氮安全浓度阈值设置为5～10mg/L，如10mg/L，9mg/L，8mg/L，7mg/L，6mg/L，5mg/L等。当然，在其他实施例中，溶解氧出水浓度阈值的数值也可以依据实际情况设置。
步骤S18，停止脱氮。
当出水总氮TN浓度小于等于总氮安全浓度阈值时，停止脱氮，进入下一污水处理环节。
污水处理厂在日常运行中，会积累和收集大量的溶解氧浓度的数据，根据不同的原水水质、水温、不同的处理工艺、不同的流程设计等条件，进入反硝化生物滤池的溶解氧浓度会不同。本申请是根据不同的溶解氧浓度设计值的级别，来选择不同的风险控制方法以及不同的反硝化生物滤池的形式，避免资源浪费，有利于节约成本。
可以看出，本发明实施例所提供的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，以污水中进水溶解氧DO的浓度水平进行风险和预警判别，同时结合进水总氮TN的浓度范围、出水总氮排放标准要求，从而进行脱氧方法和反硝化生物滤池处理工艺的选用，在消除溶解氧DO风险、保障反硝化生物滤池脱氮水质的同时，尽可能地简化水处理工艺流程，降低工艺风险，减少外加碳源的消耗量，节省运行成本，最终达到高效、经济地去除总氮TN的目的，可为方案设计、实际工程应用中对反硝化生物滤池脱氮问题提供借鉴和参考。
下面结合图3，对本申请的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法作进一步说明。在一种具体实施例中，本发明的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法采用如下技术方法和路线流程：
通过反硝化生物滤池进水溶解氧DO浓度的设计值对溶解氧DO进行风险识别，当进水溶解氧浓度大于预设的溶解氧风险浓度阈值1mg/L，进入溶解氧DO风险控制处理流程，根据溶解氧DO浓度介于不同的设定范围，选择不同的风险控制方式。当进水溶解氧浓度不大于预设的溶解氧风险浓度阈值1mg/L，则表明溶解氧DO风险可控，直接进行脱氮系统方式的选择。
具体的，若5mg/L≥DO>1mg/L条件下，选择采用机械脱氧的方法。当出水中溶解氧DO浓度达到预设的溶解氧出水浓度阈值3mg/L后，表明溶解氧DO风险可控，然后进行脱氮系统方式的选择。
若10mg/L≥DO>5mg/L条件下，选择采用惰气脱氧的方法，当出水中溶解氧DO浓度达到预设溶解氧出水浓度阈值3mg/L后，表明溶解氧DO风险可控，然后进行脱氮系统方式的选择。
若14mg/L≥DO>10mg/L条件下，选择采用还原脱氧的方法。当出水中溶解氧DO浓度达到预设的溶解氧出水浓度阈值3mg/L后，表明溶解氧DO风险可控，然后进行脱氮系统方式的选择：根据进水总氮TN浓度介于不同的设定范围，选择不同的脱氮系统方式。
具体的，当进水TN<15mg/L条件下，选择采用低负荷反硝化生物滤池的方法进行脱氮。滤池设第一进水流量计、第一进水溶解氧DO检测仪、第一进水总氮TN在线检测仪，第一出水总氮TN在线检测仪，上述各仪表信号上传第一PLC控制系统，经算法计算出需要投加的碳源量，第一PLC控制系统反馈至第一碳源投加系统，进而在低负荷反硝化生物滤池进水端投加反硝化所需的外加碳源。经低负荷反硝化生物滤池处理后，其出水中TN达到预设的浓度阈值5～10mg/L后，污水脱氮完成，满足设计和排放标准。
当进水TN≥15mg/L条件下，选择采用高负荷反硝化生物滤池的方法进行脱氮。滤池设第二进水流量计、第二进水溶解氧DO检测仪、第二进水总氮TN在线检测仪，第二出水总氮TN在线检测仪，上述各仪表信号上传第二PLC控制系统，经算法计算出需要投加的碳源量，第二PLC控制系统反馈至第二碳源投加系统，进而在高负荷反硝化生物滤池进水端投加反硝化所需的外加碳源。经高负荷反硝化生物滤池处理后，其出水中TN达到预设的浓度阈值5～10mg/L后，污水脱氮完成，满足设计和排放标准。
请参考图4，为解决上述问题，本发明实施例还提供一种污水中溶解氧的风险控制及脱氮系统，包括：
脱氧模块100，适于获取进水溶解氧DO浓度和出水溶解氧DO浓度，当所述进水溶解氧DO浓度大于溶解氧风险浓度阈值时，确定溶解氧DO浓度风险级别，基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法，直至所述出水溶解氧DO浓度小于等于溶解氧出水浓度阈值；
脱氮模块200，适于获取进水总氮TN浓度和出水总氮TN浓度，基于所述进水总氮TN浓度和所述出水溶解氧DO浓度进行脱氮直至所述出水总氮TN浓度达到总氮安全浓度阈值。
可以看出，本发明实施例所提供的污水中溶解氧的风险控制及脱氮系统，能够以污水中进水溶解氧DO的浓度水平进行风险和预警判别，同时结合进水总氮TN的浓度范围、出水总氮排放标准要求，从而进行脱氧方法和反硝化生物滤池处理工艺的选用，在消除溶解氧DO风险、保障反硝化生物滤池脱氮水质的同时，尽可能地简化水处理工艺流程，降低工艺风险，减少外加碳源的消耗量，节省运行成本，最终达到高效、经济地去除总氮TN的目的，可为方案设计、实际工程应用中对反硝化生物滤池脱氮问题提供借鉴和参考。
具体地，所述脱氧模块包括脱氧池，溶解氧浓度检测仪和PLC控制模块，所述溶解氧浓度检测仪设置于所述脱氧池，所述PLC控制模块用于接收所述溶解氧浓度检测仪的信号并基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法。
在一种具体实施例中，所述脱氧池包括机械脱氧池，惰气脱氧池和还原脱氧池；所述机械脱氧池内设有搅拌器，所述PLC控制模块用于接收所述溶解氧浓度检测仪的信号，当所述出水溶解氧DO浓度处于低风险级别时，控制搅拌器快速搅拌释放并脱除水中的溶解氧；
所述惰气脱氧池内设有穿孔曝气管路系统，所述PLC控制模块还用于接收所述溶解氧浓度检测仪的信号，当所述出水溶解氧DO浓度处于中风险级别时，控制所述曝气管路通入惰性气体以脱除水中的溶解氧；
所述PLC控制模块还用于接收所述溶解氧浓度检测仪的信号，当所述出水溶解氧DO浓度处于高风险级别时，控制还原物料投加系统向所述还原脱氧池投加还原物料。
可以看出，本申请实施例所提供的污水中溶解氧的风险控制及脱氮系统，通过设置不同的脱氧装置，从而能够为通过根据污水中进水溶解氧DO浓度进行风险和预警判别，并基于具体的溶解氧浓度数值选择采用相应的脱氧方法提供结构基础，实现降低控制污水中溶解氧浓度的成本。可以看出，本发明实施例所提供的污水中溶解氧的风险控制及脱氮系统，能够以污水中进水溶解氧DO的浓度水平进行风险和预警判别，同时结合进水总氮TN的浓度范围、出水总氮排放标准要求，从而进行脱氧方法和反硝化生物滤池处理工艺的选用，在消除溶解氧DO风险、保障反硝化生物滤池脱氮水质的同时，尽可能地简化水处理工艺流程，降低工艺风险，减少外加碳源的消耗量，节省运行成本，最终达到高效、经济地去除总氮TN的目的，可为方案设计、实际工程应用中对反硝化生物滤池脱氮问题提供借鉴和参考。
结合图3，在一种具体实施例中，为了更高效精准的对污水进行脱氮处理，所述脱氮模块包括低负荷反硝化生物滤池和高负荷反硝化生物滤池，所述低负荷反硝化生物滤池和高负荷反硝化生物滤池分别与所述脱氧池连接，用于接收脱氧后的污水，所述脱氮模块适于根据所述进水总氮TN浓度确定进水总氮TN浓度等级，基于所确定的进水总氮TN浓度等级选择对应脱氮方法。
所述脱氮模块还包括第一进出水总氮在线检测仪、第一流量计和第一PLC控制系统，所述第一进出水总氮TN在线检测仪用于检测流入和流出低负荷反硝化生物滤池的污水中的总氮TN浓度，所述第一流量计用于检测流入低负荷反硝化生物滤池的污水流量，所述第一PLC控制系统用于接收第一进出水总氮在线检测仪和第一流量计的信号并控制第一碳源投加系统向低负荷反硝化生物滤池加药。
需要说明的是，所述第一进出水总氮TN在线检测仪用于检测流入和流出低负荷反硝化生物滤池的污水中的总氮TN浓度，指的是所述第一进出水总氮TN在线检测仪包括第一进水总氮TN在线检测仪和第一出水总氮TN在线检测仪，所述第一进水总氮TN在线检测仪用于检测流入低负荷反硝化生物滤池的污水中的总氮TN浓度，所述第一出水总氮TN在线检测仪用于检测流出低负荷反硝化生物滤池的污水中的总氮TN浓度。
具体的，低负荷反硝化生物滤池设有第一进水流量计、第一进水溶解氧DO检测仪、第一进水总氮TN在线检测仪，第一出水总氮TN在线检测仪，上述各仪表信号上传第一PLC控制系统，经算法计算出需要投加的碳源量，第一PLC控制系统反馈至第一碳源投加系统，进而在低负荷反硝化生物滤池进水端投加反硝化所需的外加碳源。
所述脱氮模块还包括第二进出水总氮TN在线检测仪、第二流量计和第二PLC控制系统，所述第二进出水总氮TN在线检测仪用于检测流入和流出高负荷反硝化生物滤池的污水中的总氮TN浓度，所述第二流量计用于检测流入高负荷反硝化生物滤池的污水流量，所述第二PLC控制系统用于接收第二进出水总氮在线检测仪和第二流量计的信号并控制第二碳源投加系统向高负荷反硝化生物滤池加药。
同理，所述第二进出水总氮TN在线检测仪用于检测流入和流出高负荷反硝化生物滤池的污水中的总氮TN浓度，指的是所述第二进出水总氮TN在线检测仪包括第二进水总氮TN在线检测仪和第二出水总氮TN在线检测仪，所述第二进水总氮TN在线检测仪用于检测流入高负荷反硝化生物滤池的污水中的总氮TN浓度，所述第二出水总氮TN在线检测仪用于检测流出高负荷反硝化生物滤池的污水中的总氮TN浓度。
高负荷反硝化生物滤池设有第二进水流量计、第二进水溶解氧DO检测仪、第二进水总氮TN在线检测仪，第二出水总氮TN在线检测仪，上述各仪表信号上传第二PLC控制系统，经算法计算出需要投加的碳源量，第二PLC控制系统反馈至第二碳源投加系统，进而在高负荷反硝化生物滤池进水端投加反硝化所需的外加碳源。
虽然本发明实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (16)
1.一种污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，其特征在于，包括：
获取进水溶解氧DO浓度和出水溶解氧DO浓度，当所述进水溶解氧DO浓度大于溶解氧风险浓度阈值时，确定溶解氧DO浓度风险级别，基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法，直至所述出水溶解氧DO浓度小于等于溶解氧出水浓度阈值；
获取进水总氮TN浓度和出水总氮TN浓度，基于所述进水总氮TN浓度和所述出水溶解氧DO浓度进行脱氮，直至所述出水总氮TN浓度达到总氮安全浓度阈值。
2.如权利要求1所述的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，其特征在于，所述基于所述进水总氮TN浓度和所述出水溶解氧DO浓度进行脱氮的步骤包括：根据所述进水总氮TN浓度确定进水总氮TN浓度等级，基于所确定的进水总氮TN浓度等级选择对应脱氮方法。
3.如权利要求1所述的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，其特征在于，所述溶解氧DO浓度风险级别包括低风险级别，中风险级别和高风险级别，所述基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法，包括：
当所述进水溶解氧DO浓度处于低风险级别时，选择采用机械脱氧的方法进行脱氧；
当所述进水溶解氧DO浓度处于中风险级别时，选择采用惰气脱氧的方法进行脱氧；
当所述进水溶解氧DO浓度处于高风险级别时，选择采用还原脱氧的方法进行脱氧。
4.如权利要求3所述的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，其特征在于，所述低风险级别的进水溶解氧DO浓度范围是5mg/L≥DO>1mg/L；所述中风险级别的进水溶解氧DO浓度范围是10mg/L≥DO>5mg/L；所述高风险级别的进水溶解氧DO浓度范围是14mg/L≥DO>10mg/L。
5.如权利要求2所述的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，其特征在于，所述进水总氮TN浓度等级包括低浓度级别和高浓度级别，所述根据所述进水总氮TN浓度确定进水总氮TN浓度等级，基于所确定的进水总氮TN浓度等级选择对应脱氮方法，包括：
当所述进水总氮TN浓度等级为低浓度级别时，选择低负荷反硝化生物滤池并在进水端投加反硝化所需的外加碳源；
当所述进水总氮TN浓度等级为高浓度级别时，选择高负荷反硝化生物滤池并在进水端投加反硝化所需的外加碳源。
6.如权利要求5所述的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，其特征在于，低浓度级别的进水总氮TN浓度TN<15mg/L；进水总氮TN浓度TN≥15mg/L。
7.如权利要求1所述的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，其特征在于，还包括：获取进水流量；
所述获取进水总氮TN浓度和出水总氮TN浓度，基于所述进水总氮TN浓度和所述出水溶解氧DO浓度进行脱氮，直至所述进水总氮TN浓度达到总氮安全浓度阈值的步骤还包括：基于所述进水流量、所述进水总氮TN浓度和所述进水溶解氧DO浓度进行脱氮，直至所述进水总氮TN浓度达到总氮安全浓度阈值。
8.如权利要求1所述的污水中溶解氧的风险控制及脱氮方法，其特征在于，还包括：当所述进水溶解氧DO浓度不大于溶解氧风险浓度阈值时，直接进行脱氮步骤。
9.一种污水中溶解氧的风险控制及脱氮系统，其特征在于，包括：
脱氧模块，适于获取进水溶解氧DO浓度和出水溶解氧DO浓度，当所述进水溶解氧DO浓度大于溶解氧风险浓度阈值时，确定溶解氧DO浓度风险级别，基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法，直至所述出水溶解氧DO浓度小于等于溶解氧出水浓度阈值；
脱氮模块，适于获取进水总氮TN浓度和出水总氮TN浓度，基于所述进水总氮TN浓度和所述出水溶解氧DO浓度进行脱氮直至所述出水总氮TN浓度达到总氮安全浓度阈值。
10.如权利要求9所述的污水中溶解氧的风险控制及脱氮系统，其特征在于，所述脱氧模块包括脱氧池，溶解氧浓度检测仪和PLC控制模块，所述溶解氧浓度检测仪设置于所述脱氧池，所述PLC控制模块用于接收所述溶解氧浓度检测仪的信号并基于所确定的溶解氧DO浓度风险级别选择对应的脱氧方法。
11.如权利要求10所述的污水中溶解氧的风险控制及脱氮系统，其特征在于，所述脱氧池包括机械脱氧池，所述机械脱氧池内设有搅拌器，所述PLC控制模块用于接收所述溶解氧浓度检测仪的信号，当所述进水溶解氧DO浓度处于低风险级别时，控制搅拌器快速搅拌释放并脱除水中的溶解氧。
12.如权利要求11所述的污水中溶解氧的风险控制及脱氮系统，其特征在于，所述脱氧池还包括惰气脱氧池；所述惰气脱氧池内设有穿孔曝气管路系统，所述PLC控制模块还用于接收所述溶解氧浓度检测仪的信号，当所述进水溶解氧DO浓度处于中风险级别时，控制所述曝气管路通入惰性气体以脱除水中的溶解氧。
13.如权利要求12所述的污水中溶解氧的风险控制及脱氮系统，其特征在于，所述脱氧池还包括还原脱氧池；所述PLC控制模块还用于接收所述溶解氧浓度检测仪的信号，当所述进水溶解氧DO浓度处于高风险级别时，控制还原物料投加系统向所述还原脱氧池投加还原物料。
14.如权利要求9所述的污水中溶解氧的风险控制及脱氮系统，其特征在于，所述脱氮模块包括反硝化生物滤池，所述反硝化生物滤池与所述脱氧池相连接，用于接收脱氧后的污水，所述反硝化生物滤池包括低负荷反硝化生物滤池和高负荷反硝化生物滤池，所述脱氮模块适于根据所述进水总氮TN浓度确定进水总氮TN浓度等级，基于所确定的进水总氮TN浓度等级和所述出水溶解氧DO浓度选择对应脱氮方法。
15.如权利要求9所述的污水中溶解氧的风险控制及脱氮系统，其特征在于，所述脱氮模块还包括第一进出水总氮TN在线检测仪、第一流量计和第一PLC控制系统，所述第一进出水总氮TN在线检测仪用于检测流入和流出低负荷反硝化生物滤池的污水中的总氮TN浓度，所述第一流量计用于检测流入低负荷反硝化生物滤池的污水流量，所述第一PLC控制系统用于接收第一进出水总氮TN在线检测仪和第一流量计的信号并控制第一碳源投加系统向低负荷反硝化生物滤池加药。
16.如权利要求13所述的污水中溶解氧的风险控制及脱氮系统，其特征在于，所述脱氮模块还包括第二进出水总氮TN在线检测仪、第二流量计和第二PLC控制系统，所述第二进出水总氮TN在线检测仪用于检测流入和流出高负荷反硝化生物滤池的污水中的总氮TN浓度，所述第二流量计用于检测流入高负荷反硝化生物滤池的污水流量，所述第二PLC控制系统用于接收第二进出水总氮TN在线检测仪和第二流量计的信号并控制第二碳源投加系统向高负荷反硝化生物滤池加药。
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