一种深床反硝化滤池控制氮气释放控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于污水处理深床反硝化滤池工艺的氮气释放技术，水头损失总量控制氮气释放技术设定氮气释放间隔周期内滤床中堆积悬浮物、生物淤泥和氮气引起的最大水头损失为固定值ΔHmax，将该值输入控制系统，当过滤及反硝化过程滤床水头损失测量参数增至ΔHmax，氮气释放启动，本方案氮气释放技术通过滤床截留悬浮物产生的水头损失经验曲线或时间控制气水全反冲，该氮气释放技术增加悬浮物和生物淤泥引起水头损失进行参数修正，动态模拟滤床堆积氮气再释放氮气的过程，准确判断各个氮气释放周期，延长滤池过滤周期，降低滤池氮气释放频率，降低滤池运行的能耗和水耗。
【专利说明】一种深床反硝化滤池控制氮气释放控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明应用于污水处理厂深床反硝化滤池，主要通过优化氮气释放技术，提高深 床反硝化滤池使用性能。
【背景技术】
[0002] 污水处理厂深度处理常采用深床反硝化滤池作为反硝化脱氮和过滤工艺。反硝化 过程，缺氧环境下微生物利用碳源，将硝态氮转化为氮气，氮气分子通过碰撞形成气泡，占 据滤料之间间隙，使得滤床水头损失快速增加，需要定期释放，恢复滤床过滤能力。
[0003] 深床反硝化滤池氮气释放方式为，采用一定强度水反冲滤料层，水流牵引滤床中 气泡向上移动排出。氮气释放水反冲时间大约1-3分钟。氮气释放不改变滤床截留悬浮物 和生物淤泥引起的水头损失，只消除氮气堆积引起的水头损失。
[0004] 氮气释放过程的控制方法有：（方法一）相邻氮气释间隔时间称为氮气释放间隔 周期，通常通过经验设定为固定值，氮气释放间隔周期设定，不考虑进水流量变化或硝基氮 浓度变化对氮气产生量的影响，定时释放氮气。（方法二）氮气堆积负荷总量控制技术用于 氮气释放，该技术设定滤床的能够堆积氮气的负荷为固定值。氮气水反冲释放结束后，开始 累积计算氮气的产生量，达到设定值，水反冲启动，释放氮气。该技术忽略悬浮物和生物淤 泥堆积对氮气堆积的影响，能够有效控制过滤周期前半期的氮气释放，但滤池运行后半期 滤床堆积的悬浮物和生物淤泥将对氮气在滤床中的堆积负荷影响加剧，后半期的氮气释放 无法有效控制。
[0005] 实际应用过程，进水流量降低或进水硝基氮浓度降低时，氮气产生量减少，氮气释 放间隔周期应当延长，氮气释放频率应当降低；流量增加或进水硝基氮浓度增加时，氮气释 放频率也应适当增加。氮气释放间隔周期设定为固定值并不能够因流量或进水硝基氮浓度 变化而调整，造成滤床水头损失或者过早恢复，增加能耗；或者未能及时恢复，增加能耗， 缩短过滤周期，增加反冲水耗。
[0006] 深床反硝化滤池采用石英砂作为滤料，石英砂滤料空隙率约为42 %，即滤料颗粒 之间空隙体积总和约为滤料堆积体积的42%。悬浮物和生物淤泥在滤床中的堆积体积约 为滤床空隙体积的10 %，计算可知滤床能够堆积悬浮物和生物淤泥体积约为滤床体积的 4. 2%。滤床能够堆积最大氮气量为30克/立方米，计算滤床能够堆积的氮气的堆积体积 为滤床体积的2. 3%。随着滤床堆积悬浮物和生物游泥浓度的增加，氮气在滤床中的堆积负 荷也将减少。因此，为有效控制深床反硝化滤池的氮气释放应考虑滤床堆积悬浮物和生物 淤泥的影响。
【发明内容】
[0007] 深床反硝化滤池反硝化过程产生氮气堆积在滤床内，使得滤床水头损失快速增 力口，影响深床反硝化滤池正常运行，需要在单个过滤周期内多次释放氮气。滤床截留的的悬 浮物、反硝化产生的生物淤泥和氮气共同作用使得滤床水头损失增加。水头损失总量控制 氮气释放技术设定氮气释放间隔周期内滤床中堆积悬浮物、生物淤泥和氮气引起的最大水 头损失为固定值△ Hmax，将该值输入控制系统，当过滤及反硝化过程，滤床水头损失测量参 数增至AHmax，氮气释放启动。本方案氮气释放技术通过滤床截留悬浮物产生的水头损失 经验曲线或时间控制气水全反冲。该方案氮气释放技术增加悬浮物和生物淤泥引起水头损 失进行参数修正，动态模拟滤床堆积氮气再释放氮气的过程，准确判断各个氮气释放周期。 延长滤池过滤周期，降低滤池氮气释放频率，降低滤池运行的能耗和水耗。
[0008] 水头损失总量控制氮气释放技术为新型的氮气释放控制技术，实际应用过程，深 床反硝化滤池（5)每格滤池安装在线水头损失检测仪（15)和滤池液位（7)向自动控制系 统（8)实时反馈每格滤池水头损失信号。设定氮气释放间隔周期内滤床中堆积悬浮物、生 物游泥和氮气引起的最大水头损失为固定值△Hmax，输入控制系统（8)。
[0009] 相邻氮气释放间隔周期内，滤床截留悬浮物、生物淤泥和氮气共同作用使得在滤 床水头损失快速增加，如图2,水头损失在线检测仪（15)给控制系统（8)反馈水头损失测量 值并绘制曲线（1)，当测量水头损失曲线（1)触及氮气释放水头损失设定值△Hmax时，氮气 释放流程启动，水反冲脱除滤床中堆积的氮气，消除氮气引起的水头损失，恢复滤池的过滤 及反硝化能力。
[0010] 水头损失信号在常规滤池应用中参与滤池气水反冲的启动控制，而在本发明中水 头损失信号参与氮气释放的启动控制。滤池的气水全反冲，通过：(a)时间控制，即设定固 定的滤池过滤周期，累计时间达到设定值，滤池气水全反冲启动；(b)如图3,水头损失经验 曲线控制，即根据悬浮物平均去除浓度、硝基氮平均去除浓度和平均滤速，确定滤床截留进 水悬浮物和反硝化产生的生物淤泥共同作用形成的水头损失经验曲线（4)，随着过滤进程， 经验曲线触及水头损失气水反冲设定值ΛΗ &?Ψ，滤池气水全反冲流程启动。
[0011] 本发明将带来以下有益效果:
[0012] 1.水头损失总量控制氮气释放技术适用于流量和进水硝基氮变化或不变的任何 状况的实际应用。
[0013] 2.确保每次氮气释放发生在正确的时间。
[0014] 3.提高深床反硝化滤池系统运行效率，降低能耗，延长过滤周期。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1水头损失测量曲线及氮气释放控制图
[0016] 图2水头损失测量曲线、氮气释放控制和气水反冲控制图
[0017] 图3深床滤池系统
[0018] 图4氮气释放控制流程
[0019] 图5滤池气水全反冲流程
[0020] 1-水头损失测量曲线，2-氮气释放最大水头损失设定值，3-气水反冲水头损失最 大值，4-悬浮物和生物淤泥形成的水头损失经验曲线，5-深床滤池，6-进水阀，7-排水堰， 8-控制系统，9-排水阀，10-进气阀，11-风机，12-出水阀，13-反冲水进水阀，14-反冲水 泵，15水头损失仪。
【具体实施方式】
[0021] 水头损失总量控制氮气释放工艺关键控制因素为：(a)水头损失在线检测仪表 (15)参与氮气释放控制；(b)水头损失在线检测仪表15不参与气水反冲控制，通过计算SS 和生物淤泥的累积量和最大堆积负荷比较来控制气水反冲。
[0022] 氮气释放流程：
[0023] ?水头损失在线检测仪表15测量值大于等于设定值，启动氮气释放程序
[0024] ?关闭进水阀6和出水阀12
[0025] ?打开反冲水进水阀13,启动反冲水泵14
[0026] ?水反冲30-90秒
[0027] ?关闭反冲水泵14和反冲水进水阀13
[0028] ?打开出水阀12
[0029] ?打开进水阀6
[0030] 气水反冲控制：
[0031] 将深床反硝化滤池系统进水平均悬浮物浓度和出水悬浮物浓度参数输入控制系 统，将进出水硝基氮浓度参数输入控制系统，即可获得本系统进水悬浮物和反硝化产生的 生物淤泥形成的水头损失经验曲线（4)，随着过滤进程，水头损失经验曲线的ΛΗ不断升 高，触及水头损失气水反冲设定值ΔΗ &?Ψ，滤池气水反冲流程：
[0032] ?关闭进水阀6和出水阀12
[0033] ?打开排水阀9
[0034] ?启动反冲风机11，打开反冲空气进气阀10,空气反冲90-180秒
[0035] ?启动反冲水泵14,打开反冲水进水阀13,气水同时反冲300-600秒
[0036] ?关闭反冲风机11，关闭反冲空气进气阀10,单独水反冲300-600秒
[0037] ?关闭反冲水泵14和反冲水进水阀13
[0038] ?打开出水阀12
[0039] ?关闭排水阀9
[0040] ?打开进水阀6。
【权利要求】
1. 一种深床反硝化滤池控制氮气释放控制方法，深床反硝化滤池（5)每格滤池安装 在线水头损失检测仪（15)，向自动控制系统（8)实时反馈每格滤池水头损失信号。设定 氮气释放间隔周期内滤床中堆积悬浮物、生物淤泥和氮气引起的最大水头损失为固定值 Λ Hmax，输入控制系统（8)，水头损失在线检测仪（15)给控制系统（8)反馈水头损失测量值 并绘制曲线（1)，当测量水头损失曲线（1)触及氮气释放水头损失设定值△Hmax时，氮气释 放流程启动，滤池的气水全反冲，通过：(a)时间控制，即设定固定的滤池过滤周期，累计时 间达到设定值，滤池气水全反冲启动；(b)如图3,水头损失经验曲线控制，即根据悬浮物平 均去除浓度、硝基氮平均去除浓度和平均滤速，确定滤床截留进水悬浮物和反硝化产生的 生物淤泥共同作用形成的水头损失经验曲线（4)，随着过滤进程，经验曲线触及水头损失气 水反冲设定值Δ Η 滤池气水全反冲流程启动。
2. 根据权利要求1所述一种深床反硝化滤池控制氮气释放控制方法中的氮气释放流 程的控制步骤： ?水头损失在线检测仪表（15)测量值大于等于设定值，启动氮气释放程序 ?关闭进水阀（6)和出水阀（12) ?打开反冲水进水阀（13)，启动反冲水泵（14) ?水反冲30-90秒 ?关闭反冲水泵（14)和反冲水进水阀（13) ?打开出水阀（12) ?打开进水阀（6)。
3. 根据权利要求1所述一种深床反硝化滤池控制氮气释放控制方法中的滤池气水全 反冲流程的控制步骤： ?关闭进水阀（6)和出水阀（12) ?打开排水阀（9) ?启动反冲风机（11)，打开反冲空气进气阀（10)，空气反冲90-180秒 ?启动反冲水泵（14)，打开反冲水进水阀（13)，气水同时反冲300-600秒 ?关闭反冲风机（11)，关闭反冲空气进气阀（10)，单独水反冲300-600秒 ?关闭反冲水泵（14)和反冲水进水阀（13) ?打开出水阀（12) ?关闭排水阀（9) ?打开进水阀（6)。
【文档编号】C02F3/28GK104192999SQ201410377835
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】霍祥明, 周国栋, 张效刚, 钱健, 赵锦辉, 翟鹏翔, 宋建峰, 李建华 申请人:江苏优联环境发展有限公司