[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于短程硝化反硝化的脉冲式SBR强化低碳源城市污水高效脱氮除磷的装置及工艺，属于污水处理领域。

背景技术

氮、磷元素导致的水体富营养化已经成为一个全球性难题。为解決这个难题，人们制定了越来越严格的污水排放标准，同时人们也在不断改进污水处理工艺。对于市政污水的脱氮除磷而言，生物处理法是最为经济的。然而，污水中的碳源不足使得污水处理厂无法实现高效的脱氮除磷。因此，解决原水碳源的限制性问题成为了一个重要的研究方向。

目前研究的途径主要集中在以下两点：（1）原水碳源利用率的最大化；（2）碳源使用量的最小化。分段进水是最大化利用原水碳源的有效途径，该工艺通过采用原水分流方式和过程控制，不但强化了厌缺氧微生物对于原水碳源的有效利用，而且尽可能地减少了好氧阶段的有机负荷，节约了曝气消耗，进而大大提高了氮磷的去除效果。不过，分段进水工艺的处理效果依旧受原水C/N的限制，当所处理的城市污水的C/N小于5时，不投加外碳源也无法实现出水水质达标。

短程生物脱氮技术是将生物硝化过程控制在氨氧化阶段，而后直接进行反硝化的脱氮途径。相比于全程脱氮，它不但节省了进一步曝气氧化所需的能源，而且也节省了反硝化所需的碳源。对于处理低碳源城市污水而言，短程脱氮的实现可以从减少碳源使用量的角度大大缓解原水碳源的限制性问题。然而，如何实现短程脱氮的稳定和短程脱氮过程中亚硝酸盐积累对微生物代谢的毒害作用是制约短程脱氮工艺得以应用的最大难题。

发明内容

本发明专利的目的在于提出了一套针对低碳氮比城市污水同步脱氮除磷的处理装置及实时控制方法。本发明通过改变传统SBR法的运行方式，采用递减进水缺好氧交替的运行方法，充分利用了原污水中的碳源有机物，并结合实时过程控制合理分配了每一段的硝化、反硝化时间，稳定实现了系统的短程硝化反硝化，并通过设置厌氧段的方式满足了聚磷菌对于生物除磷的要求。

本发明的目的是通过以下解决方案来解决的：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）；上述传感器经数据线分别与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。

本发明提供的一种低碳源城市污水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，具体工序如下：

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；