处理低C/N污水好氧生物膜A²O工艺的实时控制装置的制作方法

专利名称：处理低C/N污水好氧生物膜A²O工艺的实时控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于污水处理领域，具体涉及一种处理低C/N污水好氧生物膜A2O工艺的实时控制装置。
背景技术：
氮磷等营养元素的过量排放是导致水体“富营养化”的重要原因，它给工农业生产和人民生活构成了严重威胁。Yo作为最简单的同步脱氮除磷工艺，具有构造简单、HRT短、 设计运行经验成熟、控制复杂性小和不易产生污泥膨胀等一系列优点，是我国城市污水厂的主体工艺。然而，AM中的硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有机负荷、泥龄以及碳源需求上的矛盾，很难单一的生化系统中同时获得脱氮除磷的良好效果，阻碍着生物脱氮除磷技术的应用。碳源是影响污水处理比较重要的因素之一，而我国城市污水最明显的特征就是低C/ N，这就要求将低C/N的生活污水进行深度的脱氮除磷。几乎所有的同步脱氮除磷工艺都是单污泥系统即硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌等不同生理习性微生物生活在同一个微生物环境中。对环境要求不相同的微生物生活在一起，无法保证它们能够在各自最适宜的环境下成长，这必定会影响处理效果。最明显的是聚磷菌和硝化细菌对污泥龄的不同要求使得脱氮和除磷形成对立的矛盾，往往成为单污泥系统同步脱氮除磷的效率不稳定、达标率低的主要原因。针对A2O工艺所存在的缺陷，提出了处理低C/N污水好氧生物膜A2O工艺的实时控制装置，该工艺将生物填料放入到好氧段，其主要目的是有效的完成硝化作用。

实用新型内容本实用新型的目的是要提供一种处理低C/N污水好氧生物膜A2O (Floated aerobicbiofilm A2O system)工艺的实时控制装置，解决低C/N生活污水的深度脱氮除磷技术。本实用新型的机理为原水分两列同时进入预缺氧区和厌氧区，在预缺氧区，原水中的TOC被来自二沉池的回流污泥中的反硝化菌利用，反硝化菌以TOC为电子供体，以硝酸盐氮为电子受体，发生反硝化作用，硝酸盐氮转化为氮气，为污泥在厌氧区充分释磷提供条件；在厌氧区，聚磷菌利用原水中的挥发性脂肪酸(VFAs)合成内碳源PHAs并贮存于体内， 同时释放大量的磷；混合液进入缺氧区，同时进入的还有来自好氧区末端的硝化液，反硝化菌以硝酸盐氮和亚硝酸盐氮为电子受体，以TOC为电子受体，反硝化脱氮；DPAOs以硝酸盐和亚硝盐氮为电子受体，以PHAs为电子供体反硝化除磷，实现了 “一碳两用”，节省了 50% 的TOC ；混合液进入好氧区，好氧区的主要功能是好氧生物膜上的硝化菌将氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮、去除剩余的磷和剩余的TOC ；好氧区出水混合液进入二沉池进行泥水分离。本实用新型的技术方案处理低C/N城市污水的好氧生物膜A2O工艺的实时控制装置由原水箱1、A2O反应器2、二沉池3、出水箱4、DO仪5、在线测试仪6、计算机7和过程
3控制器8构成。原水箱1经蠕动泵9分两列与预缺氧区11和厌氧区12连接，厌氧区12与缺氧区13连接，缺氧区13与好氧区14连接，好氧区14混合液出口端通过蠕动泵9与缺氧区13连接，好氧区14与二沉池3连接，二沉池3底部污泥出口端经蠕动泵9与预缺氧区11 连接，剩余污泥从污泥排放口 16排放；实时控制系统由DO仪5、在线测试仪(测试出水箱中氨氮浓度、亚硝态氮浓度、硝态氮浓度、PO〗_ - P浓度和TOC浓度)、计算机7和过程控制器8构成；出水箱4中安装有在线测仪，DO仪和在线测试仪与计算机7连接，计算机7与过程控制器8连接，过程控制系器8与蠕动泵9及气泵10连接。好氧生物膜旁流YO工艺的实时控制方法，包括以下步骤1)原水经蠕动泵9从原水箱1分两列分别泵入AM反应器2的预缺氧区11和厌氧区12，同时进入到预缺氧区11的还有来自二沉池3的回流污泥，在预缺氧区反硝化菌将回流污泥中携带的硝态氮去除，以免影响厌氧区的释磷作用，其进入到预缺氧区11和厌氧区12的旁流比例由实时控制系统调整(旁流比例为1 9或2 8或3 7)。在厌氧区 12，聚磷菌吸收原水中的有机物，并以PHAs的形式贮存在其生物体内，同时释放大量的磷。2)厌氧区12的混合液进入缺氧区13，同时进入缺氧区13的还有来自好氧区14 末端的硝化液，在此阶段完成的是反硝化作用及缺氧吸磷作用。3)缺氧区13的混合液随后进入好氧区14，此阶段的主要作用是硝化作用，以及进一步吸收缺氧区没有吸完剩余的磷，同时去除2% 5%的有机物。4)来自好氧区14的混合液进入二沉池3，实现混合液的泥水分离，上清液排放。5)在线测试仪6分别在线采集出水箱4中的氨氮浓度、亚硝酸氮浓度、硝态氮浓度、PO〗_ - P浓度及TOC浓度，通过计算机7控制过程控制器8，调整气泵10的曝气量及蠕动泵9的回流比5. 1)在线测试仪6在线采集出水箱4中的氨氮浓度，通过计算机7控制过程控制器8，调整气泵10的曝气量；当氨氮浓度> Img -Γ1时，加大曝气量，使好氧区14末端中DO 为2. 0 3. Omg · L-1，当氨氮浓度彡0. Img · L-1时，减少曝气量为1. 0 2. Omg · L-1 ；5. 2)在线测试仪6在线采集出水箱4中的亚硝酸氮浓度，通过计算机7控制过程控制器8，调整气泵10的曝气量；当亚硝酸氮浓度> 0. 5mg ·厂1时，加大曝气量，使好氧区 14末端中DO为2. 0 3. Omg · L—1，当亚硝酸氮浓度彡0. 5mg · L—1时，减少曝气量为1. 0 2. Omg · L-1 ；5. 3)在线测试仪6在线采集出水箱4中的硝态氮浓度，通过计算机7控制过程控制器8，调整蠕动泵9的硝化液回流比，当硝态氮浓度> 13mg -Γ1时，加大回流比为300% 400%，当硝态氮浓度彡6. Omg · L—1时，减少回流比100% 200% ；5. 4)在线测试仪6在线采集出水箱4中的Ρ0/—-Ρ浓度，通过计算机7控制过程控制器8，调整蠕动泵9，当Ρ043_-Ρ浓度彡l.Omg · L—1时，旁流比由1 9加大到2 8，当 Ρ043_-Ρ浓度彡0. Img · L—1时，使旁流比由3 7减小到2 8。本实用新型处理低C/N污水好氧生物膜A2O工艺的实时控制装置，同现有深度脱氮除磷技术相比，具有下列优点1)该工艺的硝化作用主要在生物填料上完成，除磷则靠活性污泥系统，解决了硝化细菌和聚磷菌对污泥龄要求不同的矛盾，使他们各自在最佳的环境中生长，有利于系统的稳定。[0019]2)工艺的前置反硝化构造为反硝化除磷提供了条件，解决了低C/N污水处理过程中碳源缺乏的技术性难题，最大限度地节省T0C，在保证处理水质的前提下，减少了运行成本。3)旁流比的构造设计保证了回流污泥中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮在预缺氧区得到有效去除，为聚磷菌在厌氧区的充分释磷提供了绝对的厌氧环境。4)在处理低C/N的生活污水时，A2O工艺可以给反硝化除磷菌提供一个适宜的环境，反硝化除磷将是系统除磷的主要形式，可以节省T0C。5)传统A2O工艺需要很长的好氧区来进行硝化作用，其主要考虑到硝化细菌的世代时间较长，而该工艺的硝化作用主要在好氧区中的生物填料上进行，从而减少了好氧区的长度，减少了曝气量，降低了能耗。6)在线测试仪在线监测出水箱中的氨氮浓度，在保证出水氨氮达标的前提下，实时调整曝气量，减少了曝气能耗；同时也可借助DO仪在线监测出好氧区末端的DO浓度，实时调整曝气量，进一步优化了实时控制策略。7)在线测试仪在线监测出水箱中硝态氮、亚硝酸氮浓度，在保证出水满足排放标准的前提下，实时调整硝化液回流比，避免浪费能源。8)在线测试仪在线监测出水箱中PO〗_ - P浓度，在出水PO〗_ - P浓度满足排放标准的条件下，实时控制硝化液回流比及旁流比，节约了能源。9)实时控制系统结构简单，自动化程度高，管理维护方便，劳动强度低，为城市污水处理厂的升级改造提供了方向。本实用新型的有益效果采用处理低C/N污水好氧生物膜A2O工艺的实时控制装置，能够解决A2O工艺中聚磷菌和硝化细菌污泥龄矛盾的问题。将填料置于AM工艺的好氧区，硝化细菌可以附着在生物填料上，从而可以有效的延长硝化细菌的污泥龄，进而提高硝化率。同时可以减少好氧区的停留时间即减少好氧区的长度。本实用新型处理低C/N污水好氧生物膜AM工艺的实时控制装置可以广泛的应用于大、中、小城市的生活污水处理，以及对旧水厂的改造和优化升级有一定的参考价值，以及低C/N条件下污水的深度脱氮除磷提供了有效的理论依据。

图1是处理低C/N污水好氧生物膜A2O工艺的实时控制装置示意图；图1中1-进水箱；2-A20系统；3- 二沉池；4-出水箱；5_D0仪；6-在线测试仪； 7-计算机；8-过程控制器；9-蠕动泵；10-气泵；11-预缺氧区；12-厌氧区；13-缺氧区1 ； 14-好氧区；15-搅拌器；16-剩余污泥排放口 ；17-活性生物填料。
具体实施方式
结合图1，详细说明本实用新型的运行程序一种处理低C/N污水好氧生物膜YO工艺的实时控制装置由原水箱1、好氧生物膜 A2O反应器2、二沉池3、出水箱4、D0仪5、在线测试仪6、计算机7和过程控制器8构成。原水箱1经蠕动泵9分两列与预缺氧区11和厌氧区12连接，厌氧区12与缺氧区13连接，缺氧区13与好氧区14连接，好氧区14出口端通过蠕动泵9与缺氧区13连接，好氧区14与二沉池3连接，二沉池3底部污泥出口端经蠕动泵9与预缺氧区11连接，剩余污泥从污泥排放口 16排放；实时控制系统由DO仪5、在线测试仪6 (测试出水箱中氨氮浓度、亚硝态氮浓度、硝态氮浓度、PO〗_ - P浓度和TOC浓度)、计算机7和过程控制器8构成；出水箱4中安装有在线测试仪，DO仪和在线测试仪与计算机7连接，计算机7与过程控制器8连接，过程控制器8与蠕动泵9及气泵10连接。好氧生物膜YO工艺的实时控制方法，包括以下步骤1)原水经蠕动泵9从原水箱1分两列分别泵入AM反应器2的预缺氧区11和厌氧区12，同时进入到预缺氧区11的还有来自二沉池3的回流污泥，在预缺氧区，反硝化菌将回流污泥中携带的硝态氮去除，以免影响厌氧区的释磷作用，其进入到预缺氧区11和厌氧区12的旁流比例由实时控制系统调整(旁流比为1 9或2 8或3 7)。在厌氧区 12，聚磷菌吸收原水中的T0C，并以PHAs的形式贮存在其生物体内，同时释放大量的磷。2)厌氧区12的混合液进入缺氧区13，同时进入缺氧区13的还有来自好氧区14 末端的硝化液，在此阶段完成的是反硝化作用及缺氧吸磷作用。3)缺氧区13的混合液随后进入的好氧区14，此阶段的主要作用是硝化作用，以及进一步吸收缺氧区没有吸完剩余的磷，同时去除2% 5%的有机物。4)来自好氧区14工艺段的混合液进入二沉池3，实现混合液的泥水分离，上清液排放。5)在线测试仪6在线采集出水箱4中的氨氮浓度，通过计算机7控制过程控制器 8，调整气泵10的曝气量；当氨氮浓度> Img · Γ1时，加大曝气量，使好氧区14末端DO为 2. 0 3. Omg · L—1，当氨氮浓度彡0. Img · L-1时，减少曝气量，使DO为1. 0 2. Omg · L-1 ；6)在线测试仪6在线采集出水箱4中的亚硝酸氮浓度，通过计算机7控制过程控制器8，调整气泵10的曝气量；当亚硝酸氮浓度> 0. 5mg · Γ1时，加大曝气量，使好氧区14 末端DO为2. 0 3. Omg化―1，当亚硝酸氮浓度彡0. 5mg化―1时，减少曝气量，使DO为1. 0 2. Omg · L-1 ；7)在线测试仪6在线采集出水箱4中的硝态氮浓度，通过计算机7控制过程控制器8，调整蠕动泵9的硝化液回流比，当硝态氮浓度彡13mg · Γ1时，加大回流比为300% 400%，当硝态氮浓度彡6. Omg · L—1时，减少回流比100% 200% ；8)在线测试仪6在线采集出水箱4中的PO〗_ -P浓度，通过计算机7控制过程控制器8，调整蠕动泵9，当PO〗_ -P浓度彡l.Omg · L—1时，旁流比由1 9加大到2 8，当 PO4 - P浓度彡0. Img · L-1时，旁流比由3 7减小到2 8。以某大学教工住宅小区排放的实际生活污水作为试验对象(pH = 6. 4 7. 5，TOC =60 110mg/L,氨氮浓度=50 75mg/L, PO' _ P=5 7 mg/L，平均 C/N 比 3. 8)。A2O 由 9个格室构成，总有效容积是30. 5L，第一个格室是预缺氧区，随后的2个是厌氧区，厌氧区后面是2个缺氧区，剩余的4个是好氧区，即预缺氧区、厌氧区、缺氧区和好氧区的容积比是 1:2:2:4。A2O的进水平均温度15. 2°C，进水量是3.8L/h，DO控制在;3mg/L，相应的 HRT为》i，MLSS约为4000mg/L左右，SRT为15d，硝化液回流200%，污泥回流100%。最终出水中TOC ( 15mg/L、TN(氨氮+硝酸盐氮+亚硝酸盐氮)(15mg/L, PO' _ P彡0.5 mg/L 达到国家一级(A)排放标准。
权利要求1. 一种处理低C/N污水好氧生物膜A2O工艺的实时控制装置，包括原水箱(1)、A2O反应器O)、二沉池(3)和实时控制系统，其特征在于，原水箱(1)经蠕动泵(9)分两列与预缺氧区(11)和厌氧区(1 连接，厌氧区(1 与缺氧区(1 连接，缺氧区(1 与好氧区 (14)连接，好氧区(14)混合液出口端通过蠕动泵(9)与缺氧区(1 连接，好氧区(14)与二沉池⑶连接，二沉池(3)底部污泥出口端经蠕动泵(9)与预缺氧区(11)连接，剩余污泥从污泥排放口(16)排放；所述的实时控制系统由DO仪(5)、在线测试仪(6)，计算机(7) 和过程控制器(8)构成，其中在线测试仪安装在出水箱内，DO仪(5)和在线测试系统 (6)与计算机(7)连接，计算机(7)与过程控制器(8)连接，过程控制器(8)与蠕动泵(9) 及气泵(10)连接。
专利摘要本实用新型公开了处理低C/N污水好氧生物膜A2O工艺的实时控制装置。好氧生物膜A2O工艺的实时控制装置由原水箱(1)、好氧生物膜A2O反应器(2)、二沉池(3)、DO仪(5)、在线测试仪(6)、计算机(7)和过程控制器(8)构成；原水箱(1)经蠕动泵(9)分两列与预缺氧区(11)和厌氧区(12)连接，厌氧区(12)与缺氧区(13)连接，缺氧区(13)与好氧区(14)连接，好氧区(14)混合液出口端通过蠕动泵(9)与缺氧区(13)连接，好氧区(14)与二沉池(3)连接，二沉池(3)底部污泥出口端经蠕动泵(9)与预缺氧区(11)连接，剩余污泥从污泥排放口(16)排放。本实用新型能够解决A2O工艺中聚磷菌和硝化细菌污泥龄矛盾的问题。
文档编号G05B19/418GK201962122SQ201120028828
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者彭永臻, 李欣, 王建华, 王淑莹, 陈永志, 霍明昕 申请人:北京工业大学