[发明专利]动态多级缺氧/好氧污水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种污水处理技术，具体的说是一种动态多级缺氧/好氧污水处理方法。

背景技术

随着人们对环境问题的关注，国家对污水排放的标准越来越严格，特别是对于污水处理厂氨氮去除能力提出了更高的要求。

目前世界上许多国家和地区的水体都出现了严重的富营养化现象，引起水体富营养化的主要物质是氮和磷，脱氮除磷已成为世界各国普遍关注的问题。近年来我国太湖等多个流域爆发了蓝藻水华事件，其原因就是大量含氨氮和磷的城镇生活污水、工业废水以及农业生产生活带来的污染物不断排入这些流域的水体，造成氨氮和磷含量急剧上升，导致“营养过剩”。

另一方面，目前我国污水处理厂运行状况不佳，能耗过高是制约污水处理行业发展的重要瓶颈。根据清华大学环境科学与工程系系统分析研究所2006年对我国559座城镇污水处理厂能耗状况的统计分析，目前我国城市污水处理厂的吨水耗电量约为0.29千瓦时/吨，约为发达国家城市污水处理厂的吨水耗电量的2倍，造成了污水处理运行成本过高。

发明内容

针对现有污水处理技术中存在的能耗高和氨氮去除效率低的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种提高污水处理过程氨氮的去除能力、降低污水处理过程能耗的动态多级缺氧/好氧污水处理方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种动态多级缺氧/好氧污水处理方法包括以下步骤：

在污水处理厂的曝气池底部安装曝气装置；

建立动态多级缺氧/好氧污水处理过程模型；

在上述污水处理过程模型的基础上，确定动态多级缺氧/好氧污水处理过程的供氧能耗性能函数和约束条件；

在上述动态多级缺氧/好氧污水处理过程模型和供氧能耗性能函数的基础上，通过优化计算方法动态确定两个工艺参数：一是缺氧区和好氧区面积分配，即曝气池中缺氧区和好氧区各占多大的面积；二是动态多级缺氧/好氧工艺的运行周期，即经过多长时间缺氧区和好氧区的区域互换；

通过调节曝气装置的曝气量大小，在曝气池内形成多个缺氧区和好氧区的配置，实现动态多级缺氧/好氧处理工艺。

所述的曝气装置为微孔曝气器或盘式曝气器，在曝气池底部按列排放，每列曝气装置由一个电动阀控制曝气量的大小。

所述建立动态多级缺氧/好氧污水处理过程模型的步骤包括：

提出污水处理过程模型建立的假设条件；

根据物料平衡关系，分别对曝气池内的底物和微生物建模，得到底物和微生物的物料平衡关系式；

考虑到溶解氧浓度对底物最大比降解速率和微生物衰减速率的影响，调整底物和微生物物料平衡关系式中底物最大比降解速率和微生物衰减速率。

所述污水处理过程模型建立的假设条件包括：微生物为非自养微生物，其生长速率大于死亡速率，并满足Monod方程；入水的溶解氧浓度为0；入水中的微生物浓度为0；曝气池完全混合；二沉池中无生化反应发生；二沉池沉淀彻底，出水的微生物浓度为0；回流污泥影响污泥龄和生长系数；污泥泥龄远大于水力停留时间。

所述底物和微生物的物料平衡关系式为：

物料的累积量＝物料的输入量-物料的输出量+物料的反应生成量

曝气池中底物的物料平衡关系为：

微生物的平衡关系为：

所述考虑溶解氧浓度对底物最大比降解速率和微生物衰减速率的影响，调整底物和微生物物料平衡关系式中的底物最大比降解速率和微生物衰减速率为：

用溶解氧的开关函数来表示溶解氧对底物最大比降解速率和对微生物衰减速率的影响，开关函数中氧的开关常数(氧的饱和常数)的取值定量的反映了溶解氧对底物最大比降解速率和对微生物衰减速率的影响大小。

所述的曝气池内底物用生物需氧量来表征，对不具备BOD在线测量的场合通过化学需氧量换算得到BOD。

所述的供氧能耗性能函数通过耗氧速率得到，关系式为：