专利名称：高效低能耗废水处理动态曝气技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及活性污泥法废水处理技术的改进。特别是涉及一种提高净化效率、降低电能消耗的活性污泥废水处理技术。
通常采用的活性污泥废水处理技术，存在着污泥膨胀、运行不稳定、电能消耗大和工程投资高等缺点，这在生活污水和各种类型的工业废水处理过程中普遍存在这些问题。而序列活性污泥法可以克服污泥膨胀的难题，但是曝气过程中动力消耗过高，曝气消耗的电能占了整个运行系统的95％，因此，降低曝气过程动耗是降低序列活性污泥法处理废水成本的关键。
本发明的目的是提供一种低能耗活性污泥法技术，该技术可以降低序列活性污泥法处理生活污水和BOD/COD≥0.2的工业废水的电能消耗达37％～52％。
序列活性污泥法省却了普通活性污泥法的二沉池，在一个或多个生化反应池中，按序间歇完成进水、曝气、沉淀、出水、排泥等主要运行步骤，达到对废水净化的目的。序列活性污泥法生化池混合液有机基质即有机污染物浓度和曝气供氧有着密切的关系。当混合液中有机基质含量高时，微生物降解有机质的耗氧量升高；当混合液中有机基质含量低时，微生物降解有机基质的耗氧量降低。在序列活性污泥法处理废水过程中，废水的有机基质浓度随曝气时间而不断变化，因而耗氧量也随时间不断变化。普通曝气方法的曝气速率是恒定的，即曝气量是恒定的，这就造成在很多情况下出现供氧速率远大于耗氧速率的情况，这就造成了过量曝气现象，浪费了电能，增加了废水处理成本。
本发明在序列活性污泥法处理废水过程中，重点解决了混合液中有机基质浓度和耗氧速率间的变化规律，获得了有机基质降解的动力学方程。在此基础上，采用计算机自动控制或手动控制动态曝气过程，其控制装置能快速(1秒～2分)响应曝气池混合液溶解氧浓度的变化。当混合液溶解氧浓度高至1.0～4.5mg/L时，控制装置将降低曝气量；当混合液溶解氧浓度低至0.3～2.0mg/L时，控制装置将提高曝气量。从而保持曝气池混合液有机基质分解速率和供氧速率的动态平衡，始终保持混合液溶解氧稳定在0.5～4.0mg/L的水平。这样既维持了水处理系统的净化效率，又达到了降低能耗、降低废水处理成本的目的。
由于这种技术采用间歇操作步骤，存在着好氧菌和兼性菌两类微生物菌对有机基质的交替作用，有效地分解了废水中的有机污染物。因而，对一些较难生物处理的废水和一些BOD/COD比值较低的废水，本技术比普通活性污泥法显示出更高的净化效率。
下面通过实例进一步描述本发明。
一个年产纸量为3.5万吨的中型造纸厂，日排废水7200吨。经4个月的连续测定，废水的基本数据见表1。
表1某中型造纸厂废水基本特征
根据废水特征，设计了物化——生物组合技术处理废水的方案。物化混凝去除废水中50％～60％的悬浮物SS和20％～30％的化学耗氧量COD、生物耗氧量BOD后，再进行序列活性污泥法生物处理。
设计了3种生物处理的曝气方式①常规曝气，即通常采用的风机全速(1460r/min)运转方法；②减速曝气，将风机的转速降至一定的转数(584～1168r/min)③动态曝气，根据混合液中的溶解氧浓度的变化，随时改变风机转速，调整风量，保持耗氧速率和供氧速率的动态平衡。
试验在一个有效容积为260m3的生化池中进行，每次试验时池中剩余水量107m3，进水量153m3。曝气前测定生化池混合液COD总量，曝气5.5小时后，测定混合液COD剩余量，两者差就是一次试验COD的去除量。从电度表获得的每次试验的耗电量除COD去除量，即可求得去除1KgCOD消耗的电度数(Kwh/KgCOD)，结果见表2。表2显示，以常规方式运行，去除1KgCOD耗电达l.042Kwh；以减速方式运行，去除1KgCOD耗电为0.772Kwh；以动态方式运行，去除1KgCOD仅耗电0.418度，和减速方式比较，并考虑样本均方差结果，动态方式的运行可节约电能37.2％～53.7％。
表2生化池不同曝气方式的能耗
当BOD/COD≤0.3时，废水用一般的生物方法处理效果较差。该厂废水的BOD/COD在0.19～0.26之间，一般用普通活性污泥法处理这类造纸废水，COD去除率在55％～70％之间。但本技术则可使这种造纸废水的COD去除率高达80.5％(见表3)。
经当地市环保部门抽样监测，工业水处理后COD、Colority达国家二级排放标准，BOD、SS和pH达国家一级排放标准(见表3)。
表3运行周期为(三周期/天)处理废水工业性试验结果
工业运行经济对比分析表明原来处理每吨造纸废水成本为0.703元。现采用动态过程控制曝气新技术后，处理每吨造纸废水成本降至0.514元。运行过程中采用计算机自动操作，也可以机械方式人工操作。
工业试运行从夏季持续到冬季，经受了天气高温、低温和长期运行的考验，工程处理出水水质全部达标，该项技术的工业应用稳定性良好。
权利要求
1.一种高效低能耗序列动态曝气活性污泥法废水处理技术，其特征在于在序列活性污泥法废水处理系统中，建立了一套随生化反应池混合液溶解氧浓度变化而变化的曝气控制装置，在一个或多个生化反应池中，按序间歇完成进水、曝气、沉淀、出水、排泥等主要运行步骤，达到对废水净化的目的。
2.根据权利要求1所述的废水处理技术，其特征在于适合用于对生活污水和BOD/COD≥0.2为特征的不含生物毒性物质的各类工业废水的生物处理。
3.根据权利要求1所述的废水处理技术，其特征是在于能快速响应(1秒～2分)，生化反应池混合液溶解氧浓度的变化。
4.根据权利要求1或3所述的废水处理技术，其特征在于始终保持混合液溶解氧浓度稳定在0.5～4.0mg/L的水平。
5.根据权利4所述废水处理技术，其特征在于反应池混合液溶解氧浓度控制的上限可在1.0～4.5mg/L之间；溶解氧浓度控制的下限可在0.3～2.0mg/L之间。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的废水处理技术，其特征在于运行过程可用计算机进行自动操作运行，也可以机械方式人工操作运行。
全文摘要
本发明开发了一种活性污泥法废水处理技术,其特点是在序列活性污泥法的曝气过程中,采用了动态控制新方法。根据废水处理时特征参数的变化,实时控制曝气过程,保持生化池混合液有机基质分解速率和溶解氧供氧速率的动态平衡,达到既节省了曝气电耗又有效净化了废水的目的。本发明适用于处理生活污水及BDO/CDO≥0.2为特征的无生物毒性的各类工业废水。
文档编号C02F3/12GK1313250SQ0011212
公开日2001年9月19日 申请日期2000年3月10日 优先权日2000年3月10日
发明者施英乔, 房桂干, 丁来保, 王国强, 蒋伟强, 杨仕元, 蒋渊, 李萍, 沈葵忠, 邓拥军, 刘明山, 查全磬 申请人:中国林业科学研究院林产化学工业研究所, 宜兴造纸厂