CN2683639Y - 交替好氧/缺氧活性污泥法污水脱氮工艺的实时控制装置 - Google Patents

交替好氧/缺氧活性污泥法污水脱氮工艺的实时控制装置 Download PDF

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Abstract

一种交替好氧/缺氧活性污泥法污水脱氮工艺的实时控制装置,在SBR反应池内置有溶解氧浓度DO、氧化还原电位ORP传感器和pH值传感器,上述传感器经导线与DO测定仪、ORP测定仪和pH测量计连接后与计算机的数据信号输入接口连接,计算机的数据信号输出接口,经导线连接执行机构,执行机构的进水继电器经接口与进水阀门电连接,出水继电器经接口与出水阀门电连接,曝气继电器经接口与曝气器进气阀门电连接,投药计量泵继电器经接口与投药计量泵电连接,投加碳源计量泵继电器经接口与投加碳源计量泵电连接,搅拌机继电器经接口与搅拌机电连接。SBR反应池的出水管与滗水器连接。可提高硝化和反硝化速率,短程硝化效果稳定。

Description

交替好氧/缺氧活性污泥法污水脱氮工艺的实时控制装置
技术领域
本实用新型涉及一种污水处理工艺的控制装置,特别是污水生物脱氮工艺的控制装置。
背景技术
SBR法是间歇式活性污泥水处理法的通用简称,它的处理装置由SBR反应池连接进水管、出水管和排泥管,只有一个反应池,占地面积小,是一种常规的活性污泥法废水处理工艺。但这活性污泥工艺由于硝化作用不完全,反硝化作用则几乎不发生,总氮的去除率仅在10%-30%之间。对于城市污水、含氮工业废水,若采用常规的活性污泥法处理,出水中还含有大量的氮和磷,地表水体“富营养化”现象非常突出。
污水生物脱氮技术是当今水污染控制领域中的一个重要研究方向,研究开发高效、低能耗的生物脱氮工艺和装置已成为当前水处理界重要的研究课题,已引起世界各国的普遍关注,它的处理装置由反应池和搅拌机组成。由于现有的污水处理工艺和装置的运行由手动控制,曝气时间和搅拌时间不能自动控制常常引起处理器运行不稳定,对于城市污水、含氮工业废水,总氮的去除率较低,出水中还含有大量的氮和磷。随着地表水体“富营养化”现象的日益突出,污水处理工艺的智能化和自动控制迫在眉睫。
模糊控制(Fuzzy Control)自zadeh提出模糊集合理论和Mamdani(1975)发表了第一篇关于模糊控制的论文以来,在工程中的应用日益广泛与深入。由于污水水质、水量变化很大,在水处理中的研究与应用仍处于探索状态。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种交替好氧/缺氧活性污泥法污水脱氮工艺的实时控制装置,解决现有污水处理装置的运行由手动控制、运行不稳定和氮、磷的去除率低的问题;解决硝化过程投加碱量不易控制的问题。
本实用新型的技术方案:
这种交替好氧/缺氧活性污泥法污水脱氮工艺的实时控制装置,其特征在于:由SBR反应池连接进水管、出水管和排泥管,其特征在于:在SBR反应池内置有溶解氧浓度DO、氧化还原电位ORP传感器和pH值传感器,上述传感器经导线与DO测定仪、ORP测定仪和pH测量计连接后与计算机的数据信号输入接口连接,计算机的数据信号输出接口,经导线连接执行机构,执行机构的进水继电器经接口与进水阀门电连接,出水继电器经接口与出水阀门电连接,曝气继电器经接口与曝气器进气阀门电连接,投药计量泵继电器经接口与投药计量泵电连接,投加碳源计量泵继电器经接口与投加碳源计量泵电连接,搅拌机继电器经接口与搅拌机电连接。
为排水方便,上述出水管与滗水器连接。
有益效果:本实用新型可以实现交替好氧/缺氧活性污泥法污水脱氮工艺的实时自动控制,并且运行稳定、氮、磷的去除率高,可以实时监控曝气时间和搅拌时间,实现对硝化和反硝化时间的控制,控制反应体系内稳定的亚硝酸盐积累,从而使硝化类型持久稳定在短程硝化上。将反硝化产生的碱度回用到硝化过程,大大节省了硝化阶段的投碱量。
本实用新型采用交替好氧/缺氧运行方式来运行SBR法短程硝化—反硝化脱氮工艺,并实时控制交替好氧曝气和缺氧搅拌的时间。不仅提高了处理效率、减少了反应时间和降低了运行成本,而且在进水污染物浓度发生较大变化时,由于采用了在线实时过程控制仍能准确地控制交替好氧/缺氧时间,使整个系统的抗冲击负荷能力大大提高。
本实用新型的交替好氧/缺氧SBR生物脱氮工艺与现有技术相比,具有下列优点:
(1)、交替缺氧反硝化产生的碱度为下一个阶段的硝化过程所利用,这一现象相当于增加了该硝化过程的碱度投加,提高了硝化速率;另外,作为反硝化电子供体的第二和第三部分废水有两个作用,一个为充当反硝化所需的碳源,另一个为待处理废水,这种进水方式不仅对反硝化产生碱度的重复利用,节约了反硝化阶段投加的药剂碳源,相应减少了整个工艺的碱度投加量,而且又相应地提高了废水处理量。
(2)、适时控制曝气和搅拌时间,使反应器内硝化产生的亚硝酸盐氮及时还原为氮气,不为硝酸菌提供生长所需的底物,从根本上抑制硝酸菌的生长。因此,该工艺能稳定、持久的维持短程硝化类型,避免全程硝化的出现,充分发挥短程硝化的各项优势。
(3)、适时控制硝化和反硝化时间,使反应器内硝化产生的亚硝酸盐氮及时通过反硝化过程去除,减小由于亚硝酸盐氮累积所造成的硝化速率下降。因此,该工艺在实现短程硝化过程基础上,有利于提高硝化速率,缩短反应时间。
(4)、采用实时控制装置控制生物脱氮过程能够根据原水水质水量的变化实时控制各个生化反应所需投加的药剂量、反应时间,节省了好氧阶段供氧量25%左右;节约反硝化所需碳源40%左右;减少污泥生成量;减少硝化过程的投碱量;缩短反应时间,相应地减少了反应器容积30%~40%左右,实现智能化控制,保证出水水质的前提下优化节能。
(5)、采用SBR工艺反应器,使有机物和含氮化合物在一个反应池内得到去除,减少了缺氧池和沉淀池等处理构筑物,从而降低了基建投资和整个工艺的占地面积。
本实用新型可广泛应用于中小城镇城市污水或有机物、氮素含量变化较大的工业废水的处理,特别适用于已采用SBR工艺的污水处理厂或准备采用SBR工艺的污水处理厂。
附图说明
图1是本实用新型实时控制装置的结构示意图;
图2是应用本实用新型实施交替好氧/缺氧活性污泥法污水脱氮工艺的示意图。
图中,1-进水管、2-出水管、3-排泥管、4-进水继电器、5-出水继电器、6-曝气继电器、7-投药计量泵继电器、8-投加碳源计量泵继电器、9-搅拌机继电器、10-DO传感器、11-ORP传感器、12-pH传感器、13-信号输出接口、14-曝气器、15-搅拌机、16-投药计量泵、17-碳源投加计量泵、18-pH测量计、19-ORP测定仪、20-DO测定仪、21-信号输入接口、22-信号输出接口、23-计算机、24-执行机构、25-SBR反应池、26-滗水器。
具体实施方式
实施例如图1所示,本实用新型的实时控制装置由SBR反应池25连接进水管1、出水管2和排泥管3,在SBR反应池内置有溶解氧浓度DO传感器10、氧化还原电位ORP传感器11和pH值传感器12,上述传感器经导线与DO测定仪20、ORP测定仪19和pH测量计18连接后与计算机23的数据信号输入接口21连接,计算机的数据信号输出接口22,经导线连接执行机构24,执行机构的进水继电器4经接口与进水管1的阀门电连接,出水继电器5经接口与滗水器的阀门电连接,曝气继电器6经接口与曝气器14的进气阀门电连接,投药计量泵继电器7经接口与投药计量泵16电连接,投加碳源计量泵继电器8经接口与投加碳源计量泵17电连接,搅拌机继电器9经接口与搅拌机15电连接。本实用新型的传感器、测定仪、计算机、继电器、计量泵等部件均可采用已有成型产品。为出水方便,出水管2连接滗水器26,滗水器26可以自制,也可以参照已有中国专利ZL02121083.7的结构制作。
本实用新型的实时控制方法步骤:在SBR反应池中放置三种传感器,采集溶解氧浓度DO、氧化还原电位ORP和pH值的信号,作为SBR法脱氮过程的被控制变量;将采集的ORP、DO和pH值信号经变送器输入模拟数字转换器A/D,转换成数字信号;将数字信号输入计算机,经过控制量偏差的计算、模糊化计算、与事先输入的模糊控制规则比较、采用Mamdani模糊推算法进行模糊控制推理、经非模糊化计算后,得到模糊控制变量;再将实时过程控制变量经数字模拟转换器D/A转换成控制信号;执行机构控制污水处理脱氮过程的曝气量、药剂投加和反应时间。
参见图2,应用本实用新型的工艺运行操作工序:
进水工序(I),处理废水在实时控制装置调节下进入SBR反应器,使沉淀在反应池底部的活性污泥沸腾起来,与原水充分混合,当反应器被注满或到达指定液位后停止注水,进入第一次曝气工序。
第一次曝气工序(II),打开鼓风机进行曝气,并且控制曝气量为0.6m3/h,由鼓风机提供的压缩空气由进气管进入曝气器,以微小气泡的形式向活性污泥混合液高效供氧,并且使污水和活性污泥充分接触,目的在于利用活性污泥中的微生物对有机污染物进行降解和完成含氮化合物的短程硝化作用。整个过程由实时控制装置实施控制,主要根据反应池内所安置的DO、ORP和pH传感器在有机物降解和短程硝化过程中所表现出的特征点来间接获取反应池内的有机物降解情况和短程硝化情况,再通过实时控制装置对所获取的数据进行处理,最终达到对曝气时间的控制,当实时控制装置得到表征第一次曝气硝化完成的信号后,马上向鼓风机下达停止曝气的指令,然后系统进入第三道工序。
第一次搅拌工序(III),进入缺氧反硝化阶段,首先根据工序二获得的数据由实时控制装置预测反应体系内的亚硝酸盐氮浓度,并由其发送指令,打开进水阀门至所投加的废水刚好满足短程反硝化所需碳源的要求。投加废水同时,开启搅拌电机,使在第一次曝气阶段产生的亚硝酸盐氮经反硝化菌作用转化为氮气,实现对总氮的去除,搅拌时间的控制仍采用ORP和pH作为实时控制参数的实时过程控制。
第二次曝气工序(IV),当搅拌工序结束时,进入第四道工序,继续实施曝气,对反应体系剩余的氨氮进行硝化作用,当反应器内ORP和pH实时控制传感器监测到反应器内剩余的氨氮已全部转化为亚硝酸盐氮时,停止曝气。然后系统再一次进入第五道工序,进行缺氧搅拌,将生成的亚硝酸盐氮经反硝化菌作用转化为氮气,过程同第三道工序。
第二次搅拌工序(V),同第一次搅拌工序c。
沉淀工序(VI),静止沉淀阶段开始,由实时控制装置控制沉淀时间。
排水工序(VII),排水由滗水器根据实时控制装置中的时间控制器完成。
闲置工序(VIII),闲置期的时间长短不固定,根据实际污水水质和水量而随时调整。
由实时控制装置顺次重复进水、曝气、搅拌、曝气、搅拌、沉淀、排水和闲置八个工序,使整个系统始终处于好氧、缺氧、好氧、缺氧、厌氧交替的状态,间歇进水和出水,并在每个周期结束时经由排泥管和排泥阀定期排放剩余的活性污泥。
以某食品加工企业排放的实际豆制品废水(pH=4-5,COD=10000-15000mg/L,TN=500-600mg/L)的稀释液为原水。所选择的SBR反应器有效容积38L,反应器内进水COD、氨氮和总氮浓度在194.55-924.90mg.L-1、25.68-81.48mg.L-1和36.46-90.55mg.L-1之间波动时,出水COD浓度始终在100mg.L-1以下,COD平均去除率在90%以上,出水氨氮浓度均在2mg.L-1以下,平均去除效率达到99%,出水总氮浓度均在10mg.L-1以下,平均出水总氮浓度为5.12mg.L-1,平均去除率为92%。

Claims (2)

1.一种交替好氧/缺氧活性污泥法污水脱氮工艺的实时控制装置,其特征在于:由SBR反应池连接进水管、出水管和排泥管,其特征在于:在SBR反应池内置有溶解氧浓度DO、氧化还原电位ORP传感器和pH值传感器,上述传感器经导线与DO测定仪、ORP测定仪和pH测量计连接后与计算机的数据信号输入接口连接,计算机的数据信号输出接口,经导线连接执行机构,执行机构的进水继电器经接口与进水阀门电连接,出水继电器经接口与出水阀门电连接,曝气继电器经接口与曝气器进气阀门电连接,投药计量泵继电器经接口与投药计量泵电连接,投加碳源计量泵继电器经接口与投加碳源计量泵电连接,搅拌机继电器经接口与搅拌机电连接。
2、根据权利要求1所述的交替好氧/缺氧活性污泥法污水脱氮工艺的实时控制装置,其特征在于:所述出水管与滗水器连接。
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