多次进水sbr充分利用原水碳源处理城市生活污水的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含氮废水的SBR生物处理工艺和装置，尤其是能够充分利用原水中的碳源以及实现过程实时控制，属于城市生活污水生物处理技术领域。
【背景技术】
[0002]我国在2002年颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准要求排污单位出水水质为COD小于50mg/L，氨氮小于5mg/L，总氮小于15mg/L，总磷小于0.5mg/L0国内许多污水厂不能实现总氮的达标排放，如何提高脱氮效果，是现阶段城市污水处理领域的迫切需求。
[0003]污水生物脱氮通过硝化将NH/-N转化为NO3 -N，再通过反硝化将NO3 -N转化为氮气从水中逸出。反硝化阶段以NO3 -N为电子受体，有机物作为电子供体，将硝氮转化为氮气完成生物脱氮。短程硝化技术将硝化过程控制在亚硝阶段，可节省25%的曝气量和40%的碳源。
[0004]传统的污水生物脱氮技术如A/0、A2/0工艺虽具有一定的脱氮效果，但由于其运行过程的可控性较差，氮的去除率很难达到80%以上。另外若要保持系统中有较高的污泥浓度，必须进行污泥回流和硝化液回流，增加了运行成本和能源消耗。传统的SBR工艺的处理装置只有一个SBR反应池，进水、反应、沉淀、排水等均在此反应池中进行，占地面积小，是目前较常规的活性污泥法污水处理工艺。但传统的SBR处理工艺常会出现硝化和反硝化作用不完全或者根据经验设定的反应时间过长浪费不必要的时间和能源浪费。
[0005]SBR工艺中传统的好氧/缺氧的运行方式，使得原水中的碳源在曝气过程中去除，浪费了碳源，要达到深度脱氮的目的，还需在反硝化过程中投加大量碳源，增加了运行费用。而缺氧/好氧的运行方式又因为出水中存在硝态氮和亚硝态氮使得出水总氮不能达标。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种多次进水SBR充分利用原水碳源处理城市生活污水的装置，并通过实施过程控制合理分配每次搅拌、曝气的时间，能够在节省运行费用的条件下达到深度脱氮的目的。
[0007]为实现上述目的，本发明提供一种多次进水SBR充分利用原水碳源处理城市生活污水的装置，包括原水箱(I)、原水进水栗(2)、序批式反应器SBR(3)、空气压缩机(4)、气体流量计(5)、曝气头(6)、搅拌器(7)、排水阀(8)、排泥阀(9)、pH探头(10)、DO探头(11)、pH测定仪(12)、DO测定仪(13)、计算机(14)、信号输入端口(15)、信号输出端口(16)、过程控制器(17)、进水栗继电器(18)、曝气栗继电器(19)、搅拌器继电器(20)、排水阀继电器
(21)、排泥阀继电器(22)、过程控制器信号输出端口(23)、显示器(24)。
[0008]原水箱(I)通过原水进水栗⑵与SBR(3)相连，SBR(3)分别与排水阀⑶和排泥阀(9)连接。SBR(3)内部设置曝气头(6)、搅拌器(7)、pH探头(10)、DO探头(11)，空气压缩机(4)通过气体流量计(5)与曝气头(6)连接，pH探头(10)、DO探头(11)分别与PH测定仪(12)、D0测定仪(13)连接，测定仪上的数据信息通过信号输入端口(15)与计算机(14)连接，数据信息显示在显示器(24)上，计算机(14)的信号输出端口(16)经导线连接过程控制器(17)，过程控制器的进水栗继电器(18)、曝气栗继电器(19)、搅拌器继电器
(20)、排水阀继电器(21)、排泥阀继电器(22)分别与原水进水栗(2)、空气压缩机(4)、搅拌器(7)、排水阀(8)、排泥阀(9)连接。
[0009]本发明同时提供多次进水SBR充分利用原水碳源处理城市生活污水的方法，包括以下步骤:
[0010](I)启动装置，实现短程硝化:以城市污水处理厂的硝化污泥为接种污泥注入SBR，其污泥浓度为2000-4000mg/L，同时，以城市生活污水作为原水注入原水箱，通过原水进水栗打入SBR中；随后启动曝气系统对SBR中的城市生活污水进行硝化，反应过程中DO维持在1.5-2mg/L，pH值维持在7.8-8.5 ;SBR排水比为0.5-0.7，每天运行4-5个周期，每个周期包括进水，搅拌，曝气，沉淀，排水，闲置，在上述条件下运行SBR，当其出水亚硝酸盐累积率大于95%且持续维持15天以上时，SBR短程硝化得以实现；
[0011](2)运行装置，实现原水碳源充分利用:
[0012](I)进水:根据进水量确定进水时间，并通过控制器对计时器进行设定，启动进水栗，将原水箱中的生活污水注入SBR，当达到预先设定的时间后，进水栗自动关闭，进水结束；
[0013](II)搅拌:进水结束后搅拌器自动开启，SBR内开始进行反硝化反应。反硝化进程由PH探头监控，并通过pH测定仪将数据信息通过数据采集卡输入到计算机中，数据作为缺氧反硝化的实时控制参数；将数据信号输入过程控制器，通过滤波处理及计算，得出过程实时控制变量，并通过控制策略对得出的实时控制变量进行比较，当满足下列两个条件中的任意一条:pH曲线一阶导数由正变负，且搅拌时间大于0.5h ;搅拌时间大于1.5h。证明反硝化反应结束，搅拌器自动关闭；
[0014](III)曝气:空气压缩机自动开启，进入好氧阶段，pH探头、DO探头分别测定水中的PH值、溶解氧浓度D0，通过pH测定仪、DO测定仪将数据信息通过数据采集卡输入到计算机中，数据作为好氧短程硝化的实时控制参数；将数据信号输入过程控制器，通过滤波处理及计算，得出过程实时控制变量，并通过控制策略对得出的实时控制变量进行比较，当满足下列两个条件中的任意一条:pH曲线一阶导数由负变正，且曝气时间大于Ih ;D0大于4mg/L，且曝气时间大于2h。证明好氧短程硝化结束，空气压缩机自动关闭；
[0015](IV)重复 1、I1、III 步骤 2 ?3 次；
[0016](V)搅拌:曝气结束后搅拌器自动开启，SBR进入内源反硝化阶段，反硝化进程由PH探头监控，并通过pH测定仪将数据通过数据采集卡输入到计算机中，处理后的数据作为内源反硝化的实时控制参数；将数据信号输入过程控制器，通过滤波处理及计算，得出过程实时控制变量，并通过控制策略对得出的实时控制变量进行比较，当满足下列两个条件中的任意一条:pH曲线一阶导数由正变负，且搅拌时间大于Ih ;搅拌时间大于1.5h。证明内源反硝化反应结束，搅拌器自动关闭；
[0017](VI)沉淀:在计算机中设定沉淀时间为0.5h?lh，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时直到沉淀完成；
[0018](VII)排水:在计算机中设定排水时间为5min?20min，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，系统自动开启排水阀，达到设定的排水时间后排水阀自动关闭；
[0019](VIII)闲置:排水结束后，根据计算机设定的闲置时间Ih?2h，通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，当达到设定的闲置时间后系统自动进入下一个周期的运行。
[0020]本发明的技术原理如下:
[0021]城市生活污水第一次进入SBR后，搅拌过程利用原水中的有机物在反硝化菌的作用下去除上一周期剩余的亚硝态氮。之后每次进水，反硝化细菌利用原水中的有机物为电子供体，亚硝态氮为电子受体，将之前曝气产生的亚硝态氮还原为氮气，此过程为外源反硝化过程，反硝化过程会不断产生碱度，PH不断上升，反硝化结束以后，多次SBR进入厌氧发酵产酸阶段，P