专利名称：一种生物抑制性实时监控预警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及污水生物处理领域，特别涉及一种硝化/反硝化过程生物抑制性实时监控预警装置。
背景技术：
在我国，小规模/短期性工业废水未经处理并入市政污水管网的现象较普遍，增大了有毒有害物质进入城市生活污水处理厂的可能性。有毒有害物质会抑制活性污泥中微生物的活性，造成生物处理过程不稳定，乃至失效。因此，有效预警异常的外源条件对污水生物处理系统的冲击显得十分必要。长期以来，国内许多污水处理厂都是通过对常规进出水水质和污泥理化指标(如进出水pH、COD、BOD5和活性污泥的MLSS、SV%、SVI等)的监测以及菌胶团镜检等来监控和评价污水处理系统中活性污泥的生长状况，但越来越多的研究表明，以上几种参数均不能及时、准确地反映污泥的活性，往往在发现上述指标异常时，整个生物系统的运行效能往往已大幅下降。这是因为当来水水质发生变化或含有毒有害物质浓度较大时，污泥中的微生物易处于休眠状态，其活性也随之下降，但此种情况用菌群总数、SVI、MLSS、MLVSS等难以及时地反映出来，比如菌胶团形成以后不易计数，显微镜观察不出微生物的活性状况；SVI只反映污泥的松散程度和凝聚沉降性能的变化；MLVSS既不能区分开微生物细胞的死活，也不能区分开生物量和惰性挥发性固体，且测定需花费时间较长。因此建立快捷、准确、实用的污泥活性的检测方法具有重要意义。20世纪40年代初已开发出实用氧化还原电位(ORP)监测电极，并开始应用于污水生物处理中曝气量的控制。然而，当开发出有效的溶解氧(DO)传感器后，操作员对ORP监控失去了兴趣，因为ORP作为一个反映系统中氧化还原环境的变量，其监测结果相对难以合理解释。直到最近生物脱氮工艺受到人们的关注后，鉴于DO传感器在生物脱氮工艺的缺氧区无法发挥作用，难以为硝化/反硝化过程提供有效的过程信息，人们才对ORP的研究和应用又产生了兴趣，越来越多的生物脱氮工艺将ORP纳入其优化运行的过程控制参数，但将ORP作为污泥活性的评价指标，并应用于预警有毒有害物质对生物系统的冲击负荷的研究还未见报道。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种生物抑制性实时监控预警方法及其装置，以生物脱氮过程中活性污泥ORP的变化为评价指标，及时预警硝化细菌(或反硝化细菌)因有毒有害物质的冲击负荷造成的活性下降甚至丧失，从而有效保障具有生物脱氮功能的生物处理过程稳定运行。一种生物抑制性实时监控预警装置，主要包括进水泵，缺氧反应器，好氧反应器， 出水槽，流量计，混合液回流泵，磁力搅拌器，空气压缩机，转子流量计、空气调节阀、砂头曝气器，ORP传感器，ORP在线分析仪，实时监控预警系统。[0007]所述进水泵与主体生物反应器相连接，主体生物反应器由缺氧反应器、好氧反应器和出水槽组成，其特征在于缺氧反应器与好氧反应器通过隔板分离，隔板底部开孔连通两反应器，出水以溢流方式流入出水槽，出水槽底部有混合液回流管，将好氧反应器混合液通过混合液回流泵回流至缺氧反应器前端；所述缺氧反应器底部设有磁力搅拌器，以实现活性污泥与污水的充分接触；所述好氧反应器底部设有砂头曝气器，其中空气压缩机通过转子流量计，空气调节阀与砂头曝气器相连；所述流量计安装在主体生物反应器的出水管上，控制主体生物反应器的流量；所述ORP传感器安装在缺氧反应器进口处，缺氧反应器出口处，好氧反应器出水槽处，分别与ORP在线分析仪相连接，所述ORP在线分析仪与实时监控预警系统相连接，将ORP数据传输给实时监控预警系统的计算机。实施生物抑制性实时监控预警的方法，包括以下步骤a、取现场污水处理厂生物脱氮工艺缺氧池混合液至装置缺氧反应器，取现场污水处理厂生物脱氮工艺好氧池混合液至装置好氧反应器；b、测定装置缺氧反应器混合液的悬浮固体浓度和装置好氧反应器混合液的悬浮固体浓度；C、开启进水泵不断接入现场生物处理系统的进水，通过调节流量计，控制流量在0. 4^0. 6L/min之间，缺氧反应器的停留时间为lOmin，好氧反应器的停留时间为30min ； 开启混合液回流泵，混合液回流比为100%;开启磁力搅拌器和空气压缩机，并维持缺氧反应器 DO 在 0. 2^0. 5mg/L,好氧反应器 DO 在 1. 2^2. 5mg/L ；d、待装置连续运行达到稳定后，开启3个ORP在线分析仪连续记录运行过程中的缺氧池进口处ORP1，缺氧池出口处为ORP2，好氧池出水槽为ORP3 ；e、将所测得3组ORP数值传输给实时监控预警系统，连续计算出硝化反应的ORP 变化速率和反硝化反应的ORP变化速率，并与设定值比较，计算阻害率，其中硝化反应ORP 变化速率的设定值为0. 045mv/ (mgMLSS -h)，反硝化反应ORP变化速率的设定值为0. 07mv/ (mgMLSS · h)；f、当持续有N>50个硝化反应或反硝化反应的阻害率达到5%以上时，发出“进水有毒有害物质达到生物活性阻害浓度”的预警信号；当持续有N>50个硝化反应或反硝化反应的阻害率达到50%以上时，发出“进水有毒有害物质达到生物活性半数抑制浓度”的预警信号。将实际污水处理厂进水泵入上述装置，并取实际污水处理厂活性污泥于上述装置内，模拟实际污水处理厂连续运行上述装置，待系统运行稳定后，开启ORP在线分析仪将监测到的数据传输给实时监控预警系统的计算机，分别计算出硝化反应(或反硝化反应)的 ORP变化速率，计算公式为式中，ORPIJORP2-ORP在线分析仪测定的数据，当计算硝化反应ORP变化速率时，分别为缺氧池出口处和好氧池出口处的ORP数值，当计算反硝化ORP变化速率时，分别为缺氧池进口处和缺氧池出口处的ORP数值；[0019]T一好氧(或缺氧)反应器停留时间，h ；MLSS—好氧(或缺氧)反应器混合液悬浮固体浓度，mg/L ；A—好氧(或缺氧)反应器体积，L0将得到的硝化反应(或反硝化反应)的ORP变化速率与设定值Vtl比较，计算出相应的阻害率α 式中，Vtl—设定值，为微生物活性未受到抑制时的ORP变化速率，对于一般的不含生物抑制性物质的生活污水，可认为其碱度充足，当进水COD维持在25(T330mg/L，进水NH3-N维持在3(T40mg/L时，进水温度和pH对ORP的影响可以忽略，此时，硝化反应ORP的升高速率 V0x 为 0. 033 0. 056mv/ (mgMLSS · h)，反硝化反应 ORP 的降低速率 V0f 为 0. 065 0. 074mv/ (mgMLSS · h)ο当持续有N个硝化反应(或反硝化反应)的阻害率达到5%以上时，发出“进水有毒有害物质达到生物活性阻害浓度”的预警信号；当持续有N个硝化反应(或反硝化反应)的阻害率达到50%以上时，发出“进水有毒有害物质达到生物活性半数抑制浓度”的预警信号。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点1采用ORP的变化为评价指标，结合实时监控预警系统，自动化程度高，能够实时、快捷地反映硝化/反硝化体系的运行效果；2可以根据不同污水处理厂A2/0工艺的运行差异调节污泥浓度，缺/好氧反应器的容积比，水力停留时间，混合液回流比，曝气量等参数，实现对现场情况的真实模拟；3直接接入污水处理厂实际A2/0工艺进水，独立于污水处理厂实际A2/0反应池， 应用时不会改变原有工艺结构。
图1为本实用新型装置结构图图1中，1-进水泵，2-缺氧反应器，3-好氧反应器，4-出水槽，5-流量计，6-混合液回流泵，7-磁力搅拌器，8-空气压缩机，9-转子流量计、10-空气调节阀、11-砂头曝气器， 12-0RP传感器，13-0RP在线分析仪，14-实时监控预警系统。图中水线表示--表示信号传输的数据线---------。
具体实施方式
结合图1对本实用新型及其具体实施方式
作进一步详细说明。如图1所示，一种生物抑制性实时监控预警装置，所述进水泵1与主体生物反应器相连接，主体生物反应器有效容积20L，由缺氧反应器2 (5L)、好氧反应器3 (15L)和出水槽4 (2L)组成，缺氧反应器2与好氧反应器3通过隔板分离，隔板底部开孔连通两反应器， 出水以溢流方式流入出水槽4，出水槽4底部有混合液回流管，将好氧反应器3混合液通过混合液回流泵6回流至缺氧反应器2前端；底部设有磁力搅拌器7，以实现活性污泥与污水的充分接触；底部设有砂头曝气器11，其中空气压缩机8通过转子流量计9，空气调节阀10与砂头曝气器11相连；所述流量计5安装在主体生物反应器的出水管上，控制主体生物反应器的流量；所述ORP传感器12安装在缺氧反应器进口处，缺氧反应器出口处，好氧反应器出水槽处，分别与ORP在线分析仪13相连接，所述ORP在线分析仪13与实时监控预警系统 14相连接，将ORP数据传输给实时监控预警系统14的计算机。一种生物抑制性实时监控预警方法，操作流程如下1取现场污水处理厂生物脱氮工艺缺氧池混合液至装置缺氧反应器，取现场污水处理厂生物脱氮工艺好氧池混合液至装置好氧反应器；2测定装置缺氧反应器混合液的悬浮固体浓度和装置好氧反应器混合液的悬浮固体浓度；3开启进水泵不断接入现场生物处理系统的进水，通过调节流量计，控制流量在(0.4、.6)L/min之间，缺氧反应器的停留时间为lOmin，好氧反应器的停留时间为 30min;开启混合液回流泵，混合液回流比为100%;开启磁力搅拌器和空气压缩机，并维持缺氧反应器DO在0. 2 0. 5mg/L,好氧反应器DO在1. 2 2. 5mg/L ；4待装置连续运行达到稳定后，开启3个ORP在线分析仪连续记录运行过程中的缺氧池进口处ORP1，缺氧池出口处为ORP2，好氧池出水槽为ORP3 ；5将所测得3组ORP数值传输给实时监控预警系统，连续计算出硝化反应的ORP 变化速率和反硝化反应的ORP变化速率，并与设定值比较，计算阻害率，其中硝化反应ORP 变化速率的设定值为0. 045mv/ (mgMLSS -h)，反硝化反应ORP变化速率的设定值为0. 07mv/ (mgMLSS · h)；将实际污水处理厂进水泵入上述装置，并取实际污水处理厂活性污泥于上述装置内，模拟实际污水处理厂连续运行上述装置，待系统运行稳定后，开启ORP在线分析仪将监测到的数据传输给实时监控预警系统的计算机，分别计算出硝化反应(或反硝化反应)的 ORP变化速率，计算公式为式中，ORPijORP2-ORP在线分析仪测定的数据，当计算硝化反应ORP变化速率时，分别为缺氧池出口处和好氧池出口处的ORP数值，当计算反硝化ORP变化速率时，分别为缺氧池进口处和缺氧池出口处的ORP数值；T一好氧(或缺氧)反应器停留时间，h ；MLSS—好氧(或缺氧)反应器混合液悬浮固体浓度，mg/L ；A—好氧(或缺氧)反应器体积，L0将得到的硝化反应(或反硝化反应)的ORP变化速率与设定值Vtl比较，计算出相应的阻害率α 式中，Vtl—设定值，为微生物活性未受到抑制时的ORP变化速率，对于一般的不含生物抑制性物质的生活污水，可认为其碱度充足，当进水COD维持在25(T330mg/L，进水NH3-N维持在3(T40mg/L时，进水温度和pH对ORP的影响可以忽略，此时，硝化反应ORP的升高速率 V0x 为 0. 033 0. 056mv/ (mgMLSS · h)，反硝化反应 ORP 的降低速率 V0f 为 0. 065 0. 074mv/ (mgMLSS · h)ο 6、当持续有N个硝化反应(或反硝化反应)的阻害率达到5%以上时，发出“进水有毒有害物质达到生物活性阻害浓度”的预警信号；当持续有N个硝化反应(或反硝化反应) 的阻害率达到50%以上时，发出“进水有毒有害物质达到生物活性半数抑制浓度”的预警信号。
权利要求1. 一种生物抑制性实时监控预警装置，其包括进水泵、缺氧反应器、好氧反应器和出水槽，按水流方向依次为进水泵、缺氧反应器、好氧反应器和出水槽；其中缺氧反应器与好氧反应器通过隔板分离，并隔板底部开孔连通，出水以溢流方式流入出水槽，出水槽底部设有混合液回流管，将混合液通过混合液回流泵回流至缺氧反应器前端；缺氧反应器底部设有磁力搅拌器；好氧反应器底部设有砂头曝气器，其中空气压缩机依次通过转子流量计、空气调节阀与砂头曝气器相连；所述流量计安装在主体生物反应器的出水管上；其特征在于在缺氧反应器进口处、缺氧反应器出口处和好氧反应器出水槽处分别设有ORP传感器，其分别与ORP在线分析仪相连接，所述ORP在线分析仪与实时监控预警系统相连接，将ORP数据传输给实时监控预警系统的计算机。
专利摘要本实用新型公开了一种生物抑制性实时监控预警其装置，实时监控预警装置主要由进水泵，缺氧反应器，好氧反应器，出水槽，流量计，混合液回流泵，磁力搅拌器，空气压缩机，转子流量计、空气调节阀、砂头曝气器，ORP传感器，ORP在线分析仪，实时监控预警系统构成。在线采集缺氧反应器进口，缺氧反应器出口，好氧反应器出水槽的ORP数据，通过实时监控预警系统计算硝化/反硝化过程中ORP的变化速率，并与设定值比较，实现及时预警硝化细菌(或反硝化细菌)因有毒有害物质的冲击负荷造成的活性下降甚至丧失，从而有效保障具有生物脱氮功能的生物处理过程稳定运行。
文档编号C02F3/30GK202033867SQ20112013065
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者严小飞, 刘志刚, 李轶, 虞静静, 马天 申请人:河海大学