短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的实时控制方法

摘要

短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的实时控制系统与方法属于污水生物处理领域。该系统包括原水水箱，两个A²/O‑SBR反应器，N‑SBR反应器，PLC控制箱，计算机。原水首先进入A²/O‑SBR反应器I，进行厌氧释磷反应，排水进入N‑SBR反应器，进行短程硝化，通过计算机输出控制硝化过程，反应结束后硝化液回流至A²/O‑SBR反应器I，进行缺氧反硝化除磷反应，反应完成后进行短暂曝气，然后静沉排水，根据其调整容积交换比、反应时间、曝气量；当N‑SBR反应器反应结束后，A²/O‑SBR反应器II启动，其运行方式与A²/O‑SBR反应器I相同，可降低N‑SBR反应器的闲置率。本发明在线实时控制，优化系统运行，自动化程度高，可控性好，可实现低C/N生活污水的深度脱氮除磷。

主权项

短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的实时控制方法，应用以下系统，该系统包括原水水箱(1)、第一A²/O‑SBR反应器(I)、第二A²/O‑SBR反应器(II)、N‑SBR反应器(III)、PLC控制箱(IV)和计算机(V)；原水泵I(2)与原水泵II(3)分别连接第一A²/O‑SBR反应器(I)与第二A²/O‑SBR反应器(II)；所述第一A²/O‑SBR反应器(I)设有搅拌器I(8)、气泵I(10)、气体流量计I(13)，通过N‑SBR进水泵I(4)与回流泵I(5)连接N‑SBR反应器(III)；所述第二A²/O‑SBR反应器(II)设有搅拌器II(9)、气泵II(11)、气体流量计II(14)，通过N‑SBR进水泵II(6)与回流泵II(7)连接N‑SBR反应器(III)；所述第一A²/O‑SBR反应器(I)与第二A²/O‑SBR反应器(II)均设有曝气头(16)、ORP传感器(26)、DO传感器(27)、NH₄⁺传感器(28)、NO₂^‑传感器(29)、NO₃^‑传感器(30)、TP传感器(31)；所述N‑SBR反应器(III)设有气泵III(12)、气体流量计III(15)、曝气盘(17)、生物填料(18)、DO传感器(27)、NO₂^‑传感器(29)、NO₃^‑传感器(30)、pH传感器(32)和温度传感器(33)；所述生物填料呈圆柱状，材质为碳纤维，孔隙率大于95％，比表面积1000～1500m²/m³，填充率25％～35％；所述PLC控制箱(IV)连接ORP传感器(26)、DO传感器(27)、NH₄⁺传感器(28)、NO₂^‑传感器(29)、NO₃^‑传感器(30)、TP传感器(31)、pH传感器(32)、温度传感器(33)和计算机(V)；其特征在于：1)原水由原水水箱(1)经原水泵I(2)进入第一A²/O‑SBR反应器(I)，进水结束后，搅拌器I(8)开始搅拌，控制DO<0.2mg/L，ORP＝‑100～‑300mv，厌氧反应2～2.5h，控制搅拌器转速为30～50r/min，避免转速过快破坏反硝化除磷颗粒污泥；NH₄⁺传感器(28)、TP传感器(31)在线采集进水中的氨氮、总磷浓度；2)厌氧反应结束后，静置沉淀0.5h，上清液通过N‑SBR进水泵I(4)进入N‑SBR反应器(III)，进水结束后，气泵III(12)开启，通过气体流量计III(15)控制DO为1.0～2.5mg/L；DO传感器(27)和pH传感器(32)将采集到的信号传输至PLC控制箱(IV)和计算机(V)，当pH曲线上出现“拐点”或DO曲线上出现“突跃点”时停止曝气，将硝化控制在短程阶段，反应结束后静置沉淀，通过回流泵I(5)将硝化液出水注入第一A²/O‑SBR反应器(I)；3)硝化液回流至第一A²/O‑SBR反应器(I)，反硝化聚磷菌以其中的亚硝态氮为电子受体，以厌氧段合成的PHA为电子供体，控制DO<0.2mg/L，ORP＝‑50～‑200mv，进行缺氧反硝化除磷反应，反应时间3～4h；4)缺氧反应结束后，气泵I(10)开启，曝气0.5～1h，通过气体流量计I(13)控制DO为2.5～3.5mg/L；5)曝气结束后，气泵I(10)关闭，静置沉淀0.5h，上清液经最终出水阀I(22)排出，剩余污泥经排泥阀I(24)排出，控制污泥龄15～18d，污泥浓度2500～3000mg/L；NH₄⁺传感器(28)、NO₂^‑传感器(29)、NO₃^‑传感器(30)、TP传感器(31)在线采集出水中的氨氮、亚硝态氮、硝态氮和总磷浓度；6)N‑SBR反应器(III)反应后的硝化液回流至第一A²/O‑SBR反应器(I)后，第二A²/O‑SBR反应器(II)启动，原水经原水泵II(3)进入，进水结束后，搅拌器II(9)开始搅拌，控制DO<0.2mg/L，ORP＝‑100～‑300mv，反应2～2.5h后，静置沉淀0.5h，上清液通过N‑SBR进水泵II(6)进入N‑SBR反应器(III)，进行短程硝化，当pH曲线上出现“拐点”或DO曲线上出现“突跃点”时反应结束，静置沉淀0.5h后硝化液经回流泵II(7)回流，进行缺氧反硝化除磷反应，控制DO<0.2mg/L，ORP＝‑50～‑200mv，3～4h后反应结束，气泵II(11)开启，曝气0.5～1h，通过气体流量计II(14)控制DO为2.5～3.5mg/L，曝气结束后，气泵II(11)关闭，静置沉淀0.5h，上清液经最终出水阀II(23)排出，剩余污泥经排泥阀II(25)排出，第二A²/O‑SBR反应器(II)启动后即与第一A²/O‑SBR反应器(I)重复以上运行方式不断运行；7)各传感器将采集到的信号，传输至PLC控制箱(IV)和计算机(V)，得到实时控制变量，并按照以下策略进行调整，A)、B)、C)不分先后顺序，仅表示不同的控制条件；A)NH₄⁺传感器(28)、TP传感器(31)在线采集进水中的氨氮、总磷浓度，通过计算机(V)输出，得到实时控制变量；当进水NH₄⁺浓度≥60mg/L或TP浓度≥7.5mg/L时，增大A²/O‑SBR与N‑SBR的容积交换比为0.7～0.8；当进水NH₄⁺浓度≤40mg/L或TP浓度≤5mg/L时，减小A²/O‑SBR与N‑SBR的容积交换比为0.6～0.7；当进水NH₄⁺浓度为40～60mg/L，TP浓度为5～7.5mg/L时，维持现状即可；B)DO传感器(27)、NO₂^‑传感器(29)、NO₃^‑传感器(30)、温度传感器(33)在线采集N‑SBR反应器(III)中的溶解氧浓度、亚硝酸盐氮浓度、硝酸盐氮浓度、温度，通过计算机(V)输出，得到实时控制变量；当N‑SBR反应器(III)出水亚硝积累率NO₂^‑/NO_x^‑≤75％时，减小曝气量，控制DO为1.0～1.5mg/L；当出水亚硝积累率NO₂^‑/NO_x^‑≤60％时，在上述基础上，开启加热装置，控制反应器温度为30～35℃；当出水亚硝积累率NO₂^‑/NO_x^‑>75％时，维持现状即可；C)NH₄⁺传感器(28)、NO₂^‑传感器(29)、NO₃^‑传感器(30)、TP传感器(31)在线采集最终出水的氨氮浓度、亚硝态氮浓度、硝态氮浓度和总磷浓度，通过计算机(V)输出，得到实时控制变量；当出水NH₄⁺浓度≥5mg/L时，增大A²/O‑SBR与N‑SBR的容积交换比为0.7～0.8；当出水NH₄⁺浓度≥8mg/L时，在上述基础上，减小A²/O‑SBR的最终排水比为0.4；当出水NH₄⁺浓度<5mg/L时，维持现状即可；当出水NO₂^‑+NO₃^‑浓度≥5mg/L或TP浓度≥0.5mg/L时，延长缺氧段反应时间为4h，反之则无需调整。