申请日2012.12.12
公开(公告)日2013.04.03
IPC分类号G05B19/04; C02F9/14
摘要
短程硝化联合厌氧氨氧化对垃圾渗滤液深度脱氮处理的控制方法及装置，涉及污水生物处理领域，可以解决垃圾渗滤液深度脱氮难的问题。第一SBR反应器中进行反硝化反应和有机物的去除，期间通过实时ORP和pH监测控制。第一SBR反应器60%的出水直接进入第二SBR反应器中进行短程硝化，通过实时DO和pH监测控制。第一SBR反应器40%的出水和第二SBR反应器的出水混合后以连续进水的方式进入ASBR反应器进行厌氧氨氧化反应，期间通过实时pH监测控制，排水后70%的出水回流至进水水箱，剩余出水排出，接着进行下一周期。本发明能够准确控制反硝化搅拌时间，有机物去除和短程硝化曝气时间，具有节省能耗、缩短反应时间、不需要外碳源、TN去除率高等优点。
权利要求书
1.程硝化联合厌氧氨氧化对垃圾渗滤液深度脱氮处理的控制装置，其特 征在于：
进水箱(2)通过进水管SBR1(4)、进水泵SBR1(3)和进水阀门SBR1(5)连接 第一SBR反应器(9);第一SBR反应器(9)通过出水管SBR1(18)和出水 阀门SBR1(17)连接第一中间水箱(19);第一中间水箱(19)通过进水 管SBR2(34)、进水泵SBR2(21)和进水阀门SBR2(22)与第二SBR反应器(74 )连接，同时第一中间水箱(19)还通过进水管第二中间水箱(35)、进水泵第二中间水箱( 23)和进水阀门第二中间水箱(24)与第二中间水箱(33)连接;第二SBR反应器 (74)通过出水管SBR2(32)和出水阀门SBR2(31)与第二中间水箱(33) 连接;第二中间水箱(33)通过进水管ASBR(36)、进水泵ASBR(37)和进 水阀门ASBR(38)与ASBR反应器(42)连接;ASBR反应器(42)连接出水 管ASBR(43)和出水阀门ASBR(44)，同时ASBR反应器(42)还通过ASBR反 应器回流阀门(45)、ASBR反应器回流管(46)和ASBR反应器回流泵 (47)与进水水箱(2)连接;
第一SBR反应器(9)内部设有搅拌器SBR1(10)、pH传感器SBR1(11)、DO 传感器SBR1(12)和ORP传感器SBR1(13);同时第一SBR反应器(9)还连接 曝气头(6)、空气压缩机SBR1(7)和气体流量计(8);第二SBR反应器 (74)内部设有搅拌器SBR2(28)、pH传感器SBR2(29)和DO传感器SBR2(30) ;同时第二SBR反应器(74)还连接曝气头(6)、空气压缩机SBR2(20) 和气体流量计(8);ASBR反应器(42)内部设有搅拌器ASBR(41)和pH 传感器ASBR(39);pH传感器SBR1(11)、DO传感器SBR1(12)、ORP传感器SBR1( 13)、pH传感器SBR2(29)、DO传感器SBR2(30)和pH传感器ASBR(39)经数据 线分别与pH测定仪SBR1(11)、DO测定仪SBR1(12)、ORP测定仪SBR1(13)、 pH测定仪SBR2(29)、DO测定仪SBR2(30)和pH测定仪ASBR(39)连接后与计算 机(48)的数据信号输入接口(49)连接，计算机(48)通过数据信 号输出接口与过程控制器(55)连接，过程控制器的进水泵SBR1继电器、 进水阀门SBR1继电器、搅拌器SBR1继电器、空气压缩机SBR1继电器、出水阀门SBR1继电器、进水泵SBR2继电器、进水阀门SBR2继电器、搅拌器SBR2继电器、空气压 缩机SBR2继电器、进水泵第二中间水箱继电器、进水阀门第二中间水箱继电器、出水阀门SBR2继电器 、进水泵ASBR继电器、进水阀门ASBR继 电器、搅拌器ASBR继电器、出水阀门ASBR继电器、ASBR反应器回流阀门继电 器、ASBR反应器回流泵继电器分别与进水泵SBR1(3)、进水阀门SBR1(5) 、搅拌器SBR1(10)、空气压缩机SBR1(7)、出水阀门SBR1(17)、进水泵SBR2( 21)、进水阀门SBR2(22)、搅拌器SBR2(28)、空气压缩机SBR2(20)、进水 泵第二中间水箱(23)、进水阀门第二中间水箱(24)、出水阀门SBR2(31)、进水泵ASBR(37)、 进水阀门ASBR(38)、搅拌器ASBR(41)、出水阀门ASBR(44)、ASBR反应器回 流阀门(45)、ASBR反应器回流泵(47)连接。
2.应用权利要求1所述装置进行程硝化联合厌氧氨氧化对垃圾渗滤液深度 脱氮处理的控制方法，其特征在于步骤如下;
A1，第一SBR反应器的进水由实时控制系统中的时间控制器进行计时， 系统启动后，进水泵SBR1和进水管阀门SBR1自动开启，将进水箱中的混合液 注入第一SBR反应器中，当SBR反应器的进水量达到SBR反应器容积的5 0%时，进水泵SBR1和进水管阀门SBR1自动关闭，进水结束;
A2，进水结束后，搅拌器SBR1自动开启，第一SBR反应器在搅拌过程中进 入缺氧反硝化过程，缺氧反硝化进程由在线ORP传感器SBR1监控，并通过 数据采集卡实时将所获得的数据信息传输到计算机，当第一SBR反应器 中缺氧反硝化完成的条件为ORP的一阶导数由大于-25mv/min突变为小 于-30mv/min，且搅拌时间t大于2h，空气压缩机SBR1自动开启;
A3，空气压缩机SBR1自动开启后，空气经过曝气管和曝气头扩散到第 一SBR反应器中，进入有机物去除阶段，通过pH传感器SBR1监测水中的pH 值，通过pH测定仪SBR1将数据通过数据采集卡输入到计算机当中，数据作 为有机物去除的实时控制参数;当第一SBR反应器中有机物去除完成的 条件为pH一阶导数由正变负，且曝气时间t大于3h时，结束有机物去除 过程，空气压缩机SBR1和搅拌器SBR1自动关闭;
A4，第一SBR反应器的沉淀时间，通过实时控制系统中的时间控制器进 行计时，当达到1h后开始排水，排水时间通过实时控制系统中的时间 控制器进行计时，系统自动开启出水管阀门SBR1，处理后的水经出水管SBR1进入第一中间水箱，当排水量达到第一SBR反应器容积的50%后，出水 管阀门SBR1自动关闭;
A5，排水结束后，系统自动进入下一个周期的A1;
B1，第一中间水箱中60%的第一SBR反应器出水进入第二SBR反应器，4 0%进入第二中间水箱;第二SBR反应器的进水由实时控制系统中的时间 控制器进行计时，系统启动后，进水泵SBR2和进水管阀门SBR2自动开启，将 第一中间水箱中60%的第一SBR反应器出水注入第二SBR反应器中;当第 一中间水箱中60%的第一SBR反应器出水排出后，进水泵SBR2和进水管阀门 SBR2自动关闭，进水结束;随后，第一中间水箱40%的第一SBR反应器出水 进入第二中间水箱，其时间由实时控制系统中的时间控制器进行计时 ，进水泵第二中间水箱和进水管阀门第二中间水箱自动开启，将第一中间水箱中40%的第一SBR 反应器出水注入第二中间水箱中;当第一中间水箱里的第一SBR反应器 出水排完后，进水泵第二中间水箱和进水管阀门第二中间水箱自动关闭，进水结束;
B2，进水结束后，搅拌器SBR2和空气压缩机SBR2自动开启，空气经过曝气管 和曝气头扩散到第二SBR反应器中，第二SBR反应器在曝气中进入好氧 短程硝化过程，好氧短程硝化过程由在线pH传感器SBR2和DO传感器SBR2分别 监测水中的pH值及溶解氧浓度DO，通过pH测定仪SBR2和DO测定仪SBR2将数据 通过数据采集卡输入到计算机当中，数据作为短程硝化的实时控制参 数;当第二SBR反应器中短程硝化完成的条件为pH一阶导数由正变负， 且曝气时间t大于6h，同时DO大于2mg/L时，结束短程硝化过程，空气 压缩机SBR2和搅拌器SBR2自动关闭;
B3，第二SBR反应器沉淀通过实时控制系统中的时间控制器进行计时， 当达到1h后排水，时间通过实时控制系统中的时间控制器进行计时， 系统自动开启出水管阀门SBR2，处理后的水经出水管SBR2进入第二中间水箱 ，当排水量达到第二SBR反应器容积的30%后出水管阀门SBR2自动关闭;
B4，排水结束后，系统自动进入下一个周期的B1;
C1， ASBR反应器的进水由实时控制系统中的时间控制器进行计时， 系统启动后，进水泵ASBR和进水管阀门ASBR自动开启，将第二中间水箱中的 混合液注入第二SBR反应器中，当进水量达到ASBR反应器容积的50%后 ，进水泵ASBR和进水管阀门ASBR自动关闭，进水结束;
C2，进水结束后，搅拌器ASBR自动开启，ASBR反应器在搅拌过程中进入厌 氧氨氧化反应，厌氧氨氧化反应进程由在线pH传感器ASBR监控，并通过数 据采集卡实时将所获得的数据信息传输到计算机，当所述ASBR反应器 中 厌氧氨氧化反应完成的条件为pH一阶导数由正变负，且搅拌时间t大于 6h时，搅拌器ASBR自动关闭;
C3，ASBR反应器沉淀通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，当 达到1h后，将处理后的50%水排出，出水的70%回流至原水箱;先将出 水回流通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，系统自动开启出 水管阀门ASBR，处理后的水经回流管进入进水箱，当出水回流量达到ASB R反应器容积的35%时，出水管阀门ASBR自动关闭;剩余出水排出通过实时 控制系统中的时间控制器进行计时，系统自动开启出水管阀门ASBR，当排 出水量达到ASBR反应器的15%时，出水管阀门ASBR自动关闭;
C4，排水结束后，系统自动进入下一个周期的C1。
说明书
短程硝化联合厌氧氨氧化对垃圾渗滤液深度脱氮处理的控制方法及装置
技术领域
本发明涉及污水 生物处理领域，尤其是一种对垃圾渗滤液进行深度脱 氮处理的控制方法及装置。
背景技术
随着经济的快速发展和人们生活水平的逐步提高，城市垃圾产量不断 增加。目前在我国大部分垃圾采用填埋处理，垃圾填埋是一种有效低 廉的处理方式，然而由填埋产生的垃圾渗滤液严重影响了我国的水环 境。垃圾渗滤液是垃圾在堆放和填埋过程中经过雨水淋浴、冲刷和发 酵以及地表水、地下水的浸泡而渗沥出来的污水。垃圾渗滤液呈黑褐 色，成分非常复杂，含有大量的有机物和氨氮，同时还富含有毒有害 的重金属离子，属于高氨氮难降解废水。排放垃圾渗滤液会给周围的 大气、水体、土壤等环境带来严重污染，特别是高浓度氨氮会对水体 产生毒害并引起水体富营养。
垃圾渗滤液的处理主要采用物理化学法和生物法。但物化方法处理成 本较高，一般用于渗滤液的预处理或深度处理。目前主要采用生物法 处理垃圾渗滤液。然而传统的生物处理脱氮，不仅较难达到处理标准 ，并且反硝化添加的外加碳源还增加了处理成本。因此如何经济有效 地处理渗滤液，是我国水处理方面的重点和难点。
目前，对于生物脱氮报道了许多新工艺，如厌氧氨氧化工艺。根据厌 氧氨氧化反应，厌氧氨氧化菌能够将氨氮和亚硝态氮转化为氮气。由 于厌氧氨氧化菌属于厌氧自养菌，反应过程无需氧气和有机物，故可 以节约50%的供氧费以及大量的有机碳源，从而也大大减少了污水处理 的处理费用和基建费用。然而垃圾渗滤液中含有的大量有机物会对厌 氧氨氧化菌产生不利影响，同时厌氧氨氧化反应会产生一定量的硝态 氮，导致系统出水仍还有硝态氮，影响系统的脱氮效率。这些都是厌 氧氨氧化工艺应用急需解决的问题。
发明内容
针对上述技术的不足之处，本发明提供一种装置及方法，可以解决垃 圾渗滤液深度脱氮难的问题。
程硝化联合厌氧氨氧化对垃圾渗滤液深度脱氮处理的控制装置，其特 征在于：
进水箱2通过进水管SBR14、进水泵SBR13和进水阀门SBR15连接第一SBR反应器9; 第一SBR反应器9通过出水管SBR118和出水阀门SBR117连接第一中间水箱19; 第一中间水箱19通过进水管SBR234、进水泵SBR221和进水阀门SBR222与第二SBR 反应器74连接，同时第一中间水箱19还通过进水管第二中间水箱35、进水泵第二中间水箱23和 进水阀门第二中间水箱24与第二中间水箱33连接;第二SBR反应器74通过出水管SBR23 2和出水阀门SBR231与第二中间水箱33连接;第二中间水箱33通过进水管 ASBR36、进水泵ASBR37和进水阀门ASBR38与ASBR反应器42连接;ASBR反应器42连 接出水管ASBR43和出水阀门ASBR44，同时ASBR反应器42还通过ASBR反应器回 流阀门45、ASBR反应器回流管46和ASBR反应器回流泵47与进水水箱2连 接;
第一SBR反应器9内部设有搅拌器SBR110、pH传感器SBR111、DO传感器SBR112和O RP传感器SBR113;同时第一SBR反应器9还连接曝气头6、空气压缩机SBR17和 气体流量计8;第二SBR反应器74内部设有搅拌器SBR228、pH传感器SBR229和 DO传感器SBR230;同时第二SBR反应器74还连接曝气头6、空气压缩机SBR220 和气体流量计8;ASBR反应器42内部设有搅拌器ASBR41和pH传感器ASBR39;p H传感器SBR111、DO传感器SBR112、ORP传感器SBR113、pH传感器SBR229、DO传感器 SBR230和pH传感器ASBR39经数据线分别与pH测定仪SBR111、DO测定仪SBR112、ORP测 定仪SBR113、pH测定仪SBR229、DO测定仪SBR230和pH测定仪ASBR39连接后与计算机 48的数据信号输入接口49连接，计算机48通过数据信号输出接口与过 程控制器55连接，过程控制器的进水泵SBR1继电器、进水阀门SBR1继电器、 搅拌器SBR1继电器、空气压缩机SBR1继电器、出水阀门SBR1继电器、进水泵SBR2继 电器、进水阀门SBR2继电器、搅拌器SBR2继电器、空气压缩机SBR2继电器、进水 泵第二中间水箱继电器、进水阀门第二中间水箱继电器、出水阀门SBR2继电器、进水泵ASBR继电器、 进水阀门ASBR继电器、搅拌器ASBR继电器、出水阀门ASBR继电器、ASBR反应器回 流阀门继电器、ASBR反应器回流泵继电器分别与进水泵SBR13、进水阀门 SBR15、搅拌器SBR110、空气压缩机SBR17、出水阀门SBR117、进水泵SBR221、进水阀门 SBR222、搅拌器SBR228、空气压缩机SBR220、进水泵第二中间水箱23、进水阀门第二中间水箱24、出水阀 门SBR231、进水泵ASBR37、进水阀门ASBR38、搅拌器 ASBR41、出水阀门ASBR44、ASBR反应器回流阀门45、ASBR反应器回流泵47连 接。
本发明所要解决的技术问题是提供短程硝化联合厌氧氨氧化处理垃圾 渗滤液深度脱氮的控制方法，包括：
A1，第一SBR反应器的进水由实时控制系统中的时间控制器进行计时， 系统启动后，进水泵SBR1和进水管阀门SBR1自动开启，将进水箱中的混合液 注入第一SBR反应器中，当SBR反应器的进水量达到SBR反应器容积的5 0%时，进水泵SBR1和进水管阀门SBR1自动关闭，进水结束;
A2，进水结束后，搅拌器SBR1自动开启，第一SBR反应器在搅拌过程中进 入缺氧反硝化过程，缺氧反硝化进程由在线ORP传感器SBR1监控，并通过 数据采集卡实时将所获得的数据信息传输到计算机，当第一SBR反应器 中缺氧反硝化完成的条件为ORP的一阶导数由大于-25mv/min突变为小 于-30mv/min，且搅拌时间t大于2h，空气压缩机SBR1自动开启;
A3，空气压缩机SBR1自动开启后，空气经过曝气管和曝气头扩散到第一S BR反应器中，进入有机物去除阶段，通过pH传感器SBR1监测水中的pH值， 通过pH测定仪SBR1将数据通过数据采集卡输入到计算机当中，数据作为有 机物去除的实时控制参数;当第一SBR反应器中有机物去除完成的条件 为pH一阶导数由正变负，且曝气时间t大于3h时，结束有机物去除过程 ，空气压缩机SBR1和搅拌器SBR1自动关闭;
A4，第一SBR反应器的沉淀时间，通过实时控制系统中的时间控制器进 行计时，当达到1h后开始排水，排水时间通过实时控制系统中的时间 控制器进行计时，系统自动开启出水管阀门SBR1，处理后的水经出水管SBR1进入第一中间水箱，当排水量达到第一SBR反应器容积的50%后，出水 管阀门SBR1自动关闭;
A5，排水结束后，系统自动进入下一个周期的A1;
B1，第一中间水箱中60%的第一SBR反应器出水进入第二SBR反应器，4 0%进入第二中间水箱。第二SBR反应器的进水由实时控制系统中的时间 控制器进行计时，系统启动后，进水泵SBR2和进水管阀门SBR2自动开启，将 第一中间水箱中60%的第一SBR反应器出水注入第二SBR反应器中。当第 一中间 水箱中60%的第一SBR反应器出水排出后，进水泵SBR2和进水管阀门SBR2自动 关闭，进水结束。随后，第一中间水箱40%的第一SBR反应器出水进入 第二中间水箱，其时间由实时控制系统中的时间控制器进行计时，进 水泵第二中间水箱和进水管阀门第二中间水箱自动开启，将第一中间水箱中40%的第一SBR反应 器出水注入第二中间水箱中。当第一中间水箱里的第一SBR反应器出水 排完后，进水泵第二中间水箱和进水管阀门第二中间水箱自动关闭，进水结束;
B2，进水结束后，搅拌器SBR2和空气压缩机SBR2自动开启，空气经过曝气管 和曝气头扩散到第二SBR反应器中，第二SBR反应器在曝气中进入好氧 短程硝化过程，好氧短程硝化过程由在线pH传感器SBR2和DO传感器SBR2分别 监测水中的pH值及溶解氧浓度DO，通过pH测定仪SBR2和DO测定仪SBR2将数据 通过数据采集卡输入到计算机当中，数据作为短程硝化的实时控制参 数;当第二SBR反应器中短程硝化完成的条件为pH一阶导数由正变负， 且曝气时间t大于6h，同时DO大于2mg/L时，结束短程硝化过程，空气 压缩机SBR2和搅拌器SBR2自动关闭;
B3，第二SBR反应器沉淀通过实时控制系统中的时间控制器进行计时， 当达到1h后排水，时间通过实时控制系统中的时间控制器进行计时， 系统自动开启出水管阀门SBR2，处理后的水经出水管SBR2进入第二中间水箱 ，当排水量达到第二SBR反应器容积的30%后出水管阀门SBR2自动关闭;
B4，排水结束后，系统自动进入下一个周期的B1;
C1，ASBR反应器的进水由实时控制系统中的时间控制器进行计时，系 统启动后，进水泵ASBR和进水管阀门ASBR自动开启，将第二中间水箱中的混 合液注入第二SBR反应器中，当进水量达到ASBR反应器容积的50%后， 进水泵ASBR和进水管阀门ASBR自动关闭，进水结束;
C2，进水结束后，搅拌器ASBR自动开启，ASBR反应器在搅拌过程中进入厌 氧氨氧化反应，厌氧氨氧化反应进程由在线pH传感器ASBR监控，并通过数 据采集卡实时将所获得的数据信息传输到计算机，当所述ASBR反应器 中厌氧氨氧化反应完成的条件为pH一阶导数由正变负，且搅拌时间t大 于6h时，搅拌器ASBR自动关闭;
C3，ASBR反应器沉淀通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，当 达到1h后，将处理后的50%水排出，出水的70%回流至原水箱。先将出 水回流通过实时控制系统中的时间控制器进行计时，系统自动开启出 水管阀门ASBR，处理后的水经回流管进入进水箱，当出水回流量达到ASB R反应器容积的35%时，出水管阀门ASBR自动关闭;剩余出水排出通过实时 控制系统中的时间控制器进行计时，系统自动开启出水管阀门ASBR，当排 出水量达到ASBR反应器的15%时，出水管阀门ASBR自动关闭;
C4，排水结束后，系统自动进入下一个周期的C1;
综上所述，本发明提供短程硝化联合厌氧氨氧化对垃圾渗滤液深度脱 氮的控制方法和装置，以城市垃圾渗滤液为研究对象，首先通过第一 SBR反应器的反硝化和预曝气进行有机物和氮素的去除，第一SBR反应 器的部分出水再经过第二SBR反应器的短程硝化处理，最终第一SBR反 应器和第二SBR反应器的出水按比例1:1.3混合后进入ASBR反应器进行 厌氧氨氧化反应实现深度脱氮，同时ASBR出水回流，使得产生的硝态 氮可以利用原水中的有机碳源通过反硝化去除，提高了系统的脱氮率 。系统进水氨氮浓度为2000±100 mg/L，出水氨氮和亚硝态氮均低于 10mg/L，总氮约60mg/L左右，在不外加碳源的条件下系统脱氮率达到 95%以上。整个系统在不添加任何有机碳源的条件下，实现了对垃圾渗 滤液进行深度脱氮的目的。