[发明专利]一种反硝化除磷过程中N2O产生的减量控制装置及方法

说明书

技术领域

要求保护的技术方案所属的技术领域为：活性污泥法处理系统自动控制技术，属于SBR法污水生物脱氮除磷技术领域，适用于反硝化除磷过程中温室气体产生的研究。

背景技术

N₂O能够吸收中心波长为7.78、8.56和16.98的长波红外辐射，从而产生温室效应，其单分子增温潜势是CO₂的310倍。虽然N₂O在大气中的含量很低，但对全球气候的增温效应在未来将越来越显著，据报道大气中N₂O的体积分数每增加一倍，将会使全球地表气温平均上升0.4℃。N₂O是一种长生命周期气体，其在大气中可以稳定存在114a，因此可以向上迁移扩散至平流层并损耗那里的臭氧层。大气中90%的N₂O来自于微生物的硝化反硝化作用，其中污水生物脱氮处理过程人为的强化了微生物的这一作用，对于全球N₂O贡献占到了25%。

反硝化除磷是用厌氧、缺氧交替的环境代替传统的厌氧、好氧环境，从而达到“一碳两用”，最大限度的解决了目前污水处理中碳源不足的问题，能够节省30%的曝气量，同时减少50%的排泥量。目前随着污水处理中短程硝化工艺的应用，以NO₂-N为电子受体进行反硝化除磷与传统NO₃-N为电子受体相比，能够减少所需碳源，缩短反应时间、降低能耗更具有经济效益。然而在亚硝酸盐（NO₂^-）为电子受体反硝化除磷过程中，亚硝酸盐（NO₂^-）首先被还原为一氧化氮（NO），之后一氧化氮（NO）进一步被还原为氧化亚氮（N₂O），最后氧化亚氮（N₂O）被还原为氮气（N₂），同时在这个过程中磷酸盐被聚磷菌吸收入细胞内，从而达到脱氮除磷的目的。N₂O是反硝化除磷的一个中间产物，对于这一过程中不同运行条件产生N₂O积累的影响因素还不为人知。这就需要科研工作者深入研究，避免N₂O的产生于逸散，本发明就为该内容的研究提供了设备和方法。自动控制在污水处理中的应用

近年来随着计算机技术的飞速发展，自动控制的研究与应用在许多领域有了长足的进步，但是在污水处理中的研究还较少，大型污水处理厂的应用基本处于空白状态。本发明利用PLC编程的固定模式控制方式，通过电脑程序控制SBR进水时间、厌氧搅拌、缺氧搅拌、沉淀、排水、闲置时间等，利用PH、DO、ORP在线检测系统实时回馈信号，利用PLC程序控制PH、DO和温度使反应器内数值恒定。当反应器内检测值超过设定值时，程序会自动开启或关闭加酸、加碱泵、曝气阀、加热设备的电源，恒定设定范围。为研究反硝化除磷实验过程中产N₂O的影响因素时，提供稳定的PH、DO和温度的运行条件。利用N₂O微电极实时检测系统记录反应器内N₂O产生量，每1s读数考察N₂O的变化情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反硝化除磷过程中N₂O产生的减量控制装置及方法，用于研究反硝化除磷过程中N₂O产生的影响因素，从而确定最佳的工艺参数，指导污水处理厂在满足运行效果的前提下，优化工艺参数，达到最大化减少N₂O产生量的目的。

本发明所采用的技术方案是：提供一种反硝化除磷过程中N₂O产生的减量控制装置，如图1，包括SBR反应器、配水箱，其特征在于，通过PLC电脑自控系统程序模块设定时间控制与配水箱相连的蠕动泵将配水定量注入SBR反应器、通过PLC电脑自控系统控制排泥系统开启或关闭时间进行定量排泥排泥，N₂O微电极与SBR反应器相连实时检测信号回馈至N₂O在线检测系统，磁力搅拌器放置于SBR反应器底部，SBR反应器内部的底部设置曝气头，其中曝气头通过曝氮气管路与流量计、电磁阀、氮气罐连接，pH与温度探头、溶解氧探头、ORP探头设置在SBR反应器的一侧，实时检测信号回馈至PLC电脑控制系统通过程序设定数值来控制加酸系统、加碱系统、加热电阻、电磁阀的开启与关闭，同时PLC电脑控制系统通过程序模块控制亚硝酸钠投加系统、排水阀的开启，排水口与排水阀相连接，SBR反应器一侧设置取样口，顶部的右侧设置排气口。