[发明专利]一种低碳源城市污水高效脱氮除磷的装置及方法

权利要求书

1.低碳源城市污水高效脱氮除磷装置，其特征在于：原水箱（1）通过进水管连接进水泵（2）和进水阀门（3）与SBR反应器（4）连接；SBR反应器（4）还设有出水管、曝气管、溢流管（27）和取样口（25）；出水管上设置出水阀门（26）；曝气管与转子流量计（6）和气泵（5）连接；

在SBR反应器内置搅拌器（8）、黏砂块曝气头（7）、加热棒（9）、溶解氧浓度DO传感器（12）、pH传感器（14）和氧化还原电位ORP传感器（16）；溶解氧浓度DO传感器（12）、pH传感器（14）和氧化还原电位ORP传感器（16）经数据线分别与DO测定仪（11）、pH测定仪（13）和ORP测定仪（14）连接后与计算机（17）的数据信号输入接口连接；计算机（17）通过数据信号线（18）与过程控制器（19）连接；过程控制器的进水泵继电器（20）、进水管阀门继电器（21）、气泵继电器（22）、搅拌器继电器（23）和出水管阀门继电器（24）分别与进水泵（2）、进水阀门（3）、气泵（5）、搅拌器（8）和出水阀门（26）连接。

2.利用权利要求1的低碳源城市污水高效脱氮除磷装置高效脱氮除磷工艺及过程控制方法，其特征在于，为一种脉冲式SBR运行工艺，采用实时过程控制耦合缺好氧交替的运行方式稳定实现了系统的短程硝化反硝化，并采用三段递减进水方式充分利用了原水中的碳源，高效去除了污水中的有机物和氮磷污染物质，具体包括如下：

Ⅰ进水根据设计进水量确定进水时间，并通过过程控制器控制进水泵和进水阀门的开闭，系统启动后，启动进水泵和进水阀门将待处理污水注入SBR反应器，当达到预先设定的时间后自动关闭进水泵和进水阀门，进水结束；

Ⅱ厌氧搅拌进水结束后，搅拌器自动开启，系统进入厌氧搅拌阶段，由在线ORP传感器实时监控系统中的ORP值，并通过数据采集实时将所获得的ORP值数据信息传输到计算机中，当过程控制得到表征厌氧释磷完成的信号后，进入第Ⅲ道工序；

Ⅲ曝气启动气泵，空气通过曝气管、转子流量计和黏砂块曝气头扩散到SBR反应器中，系统进入好氧硝化阶段；由在线DO传感器和pH传感器分别监测水中的DO和pH值，采集的DO和pH值信息实时输入到计算机中进行滤波和求导处理，得到过程控制变量，并通过控制策略对得出的实时控制变量进行对比，当满足好氧硝化结束条件时，结束好氧硝化过程，气泵自动关闭，曝气停止；

Ⅳ加原水缺氧搅拌根据第二段进水量确定进水时间，并通过过程控制器自动开启进水泵和进水管阀门，当达到设定进水时间后自动关闭进水泵和进水管阀门；第二段进水完毕后，系统进入缺氧反硝化阶段，反硝化过程由在线ORP传感器和pH传感器监控，实时将所获得的数据信息传输到计算机进行处理，处理后的数据作为缺氧反硝化的实时控制参数，当过程实时控制其得到表征反硝化完成的信号后，进入第Ⅴ道工序；

Ⅴ曝气开启气泵对系统进行第二次曝气，重复第Ⅲ道工序中的曝气过程，实时监测系统中的DO和pH值，并通过过程控制器控制曝气过程；

Ⅵ加原水缺氧搅拌重复第Ⅳ道工序，投加第三批原水，此时反应器已满负荷运行，实时监测系统中的ORP和pH值，并通过过程控制器控制反硝化过程；

Ⅶ曝气重复第Ⅴ道工序中的曝气过程，进行第三次曝气，实时监测系统中的DO和pH值，并通过过程控制器控制曝气过程；当曝气结束后，同时关闭气泵和搅拌器，系统进入第Ⅷ道工序；

Ⅷ沉淀和排水根据计算机中设定的沉淀时间控制系统中的时间控制器，直到沉淀完成自动打开出水管阀门，处理后的水经过出水管排出反应器外，达到设定的排水时间后自动关闭出水管阀门；

Ⅸ闲置排水结束后，根据计算机中设定的闲置时间进行反应器的闲置，通过实时过程控制器控制系统中的时间控制器，当达到预定的闲置时间后系统自动进入下一个周期的第Ⅰ道工序。

3.按照权利要求2的方法，其特征在于，第Ⅱ道工序中厌氧释磷完成的条件为ORP稳定在-200mV以下，且超过10min。

4.按照权利要求2的方法，其特征在于，第Ⅲ道工序中好氧硝化结束的条件为：pH的一阶导数由负变正，且曝气时间t>2h时；或DO>2mg/L，且曝气时间t>2h时。

5.按照权利要求2的方法，其特征在于，第Ⅴ和第Ⅶ道工序中好氧硝化结束的条件为：pH的一阶导数绝对值小于0.002min^-1，且曝气时间t>0.5h时；或DO>2mg/L，且曝气时间t>1h时。