[实用新型]一种减少N2O产生的污水处理自动控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于污水生物处理技术领域，涉及活性污泥法处理系统自动控制技术，具体涉及一种减少N₂O产生的污水处理自动控制装置。

背景技术

随着世界经济的迅速发展和社会的进步，人类向大气中排入的温室气体逐年增加，引起了全球气候变暖海平面上升、极地冰雪面积减少等一系列严重的生态问题，进而引起了全世界各国的广泛关注。N₂O是一种重要的温室气体，其温室效应是CO₂的296倍。同时，N₂O还是一种破坏臭氧层的物质。因此，如何有效地减少N₂O的产生与释放，是近些年国内外研究者关注的热点问题之一。

研究表明，城市生活污水处理厂是N₂O的重要产生源。城市生活污水处理厂的一个重要作用是实现污水中含氮污染物的去除，污水生物脱氮过程包含硝化与反硝化两个不同的代谢反应，两个反应过程均能产生N₂O。硝化过程主要由硝化菌（如氨氧化细菌）在好氧条件下实现NH₄⁺或NH₃氧化物经由NO₂^-被氧化为NO₃^-的过程；而反硝化过程主要由反硝化细菌（如异养菌）在缺氧条件下将NO₃^-或NO₂^-还原成N₂O和N₂。

许多研究发现，生物脱氮的硝化和反硝化过程中N₂O的产生均伴随高浓度的NO₂^-，处理系统NO₂^-的积累是导致N₂O产生的直接原因。这是因为硝化过程中，亚硝酸盐浓度的升高会使AOB通过反硝化作用（将亚硝酸盐还原为N₂O）产生N₂O；反硝化过程中，亚硝酸盐浓度的升高会导致反硝化效率的降低和N₂O的积累。许多引起N₂O产生的条件，如：低碳氮比、高氨氮负荷、高COD负荷和低DO等，都会首先造成系统NO₂^-积累，进而释放大量N₂O（Kampschreur, M.J; Temmink, H; Kleerebezem, R; Jetten, MSM; van Loosdrecht, MCM. Nitrous oxide emission during wastewater treatment. Water research, 2009. 43(17): p. 4093-4103.）。因此，通过采用有效措施，调节系统运行过程，进而避免NO₂^-积累现象出现，是实际污水处理过程实现N₂O减排的一条新路径。

近年来，围绕如何减少生活污水处理过程中N₂O的产生这一热点问题，国内外研究者开展了大量的工作，并实用新型了许多污水处理过程N₂O减排的相关工艺和方法，但还存在一些缺陷。例如：公开号为CN 103466794A和CN 103466795A的专利分别提供了污水处理过程减少N₂O产生的控制方法，但均针对序批式污水处理装置，这种处理方式适用于污水量较小的处理过程。目前城市污水处理厂的生物脱氮过程是水处理中N₂O的主要产生源，污水量较大，一般均采用连续处理工艺，因此这两项实用新型创造虽能够较好的减少N₂O的产生，但其应用范围具有较大的局限性。公告号为CN 102849850B的专利提出了一种污水反硝化除磷过程N₂O产生减量控制装置及操作方法，使用溶解氧、温度、pH和ORP探头在线精确监测污水处理过程，通过电脑自控系统进行调节，实现污水处理过程N₂O减排，然而，这种装置需要对反应池进行密封，并且操作方法在线监测项目多，系统控制复杂，维护和建设成本较高，不适用于大型城市污水处理厂。