[发明专利]采用液相N2O浓度在线检测仪判断SBR工艺亚硝化进程的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，涉及一种判断SBR(序批式生物反应器)亚硝化进程的方法，尤其是一种采用液相N₂O浓度在线检测仪判断SBR工艺亚硝化进程的方法。

背景技术

短程硝化反硝化生物脱氮工艺是将硝化过程控制在NO₂^-阶段，随后提供碳源进行反硝化。和传统的全程硝化反硝化工艺相比，该工艺省去了由NO₂^-氧化为NO₃^-和由NO₃^-还原为NO₂^-的两个多余过程，从而在理论上可节省25％的O₂和40％的反硝化碳源(以CH₃OH为反硝化碳源计)。除此之外，该工艺还具有污泥生成量小、反应器容积小和占地面积小等优点。短程硝化反硝化工艺是目前生物脱氮领域的研究热点，但由于工程实际应用中难以将NH₄⁺-N的氧化控制在NO₂^--N阶段，即实现亚硝化的积累，目前的研究大多仍处于实验室研究阶段。因此，运用SBR反应器实时控制的优点和短程硝化反硝化工艺结合，研究亚硝化的实现、维持和控制问题，无疑具有十分重要的现实意义。其研究成果将为SBR短程脱氮工艺的工程应用和实时控制提供技术支持。

N₂O是一种温室气体，在亚硝化过程中，N₂O主要由不完全氨氧化和氨氧化细菌(AOB)的反硝化作用产生。实验研究发现，短程硝化过程随着氨的氧化和亚硝态氮的积累会出现液相N₂O浓度的升高和再降低的变化规律，且升高和降低的过程近似呈现对称性，液相N₂O浓度曲线特征能够间接反映氨氧化的进程。因此，可通过对液相N₂O浓度的在线监测，以实时判断溶液中NH₄⁺-N氧化反应程度。目前，关于亚硝化过程中N₂O的产生的研究甚多，但都未提及N₂O可作为控制参数来实现对亚硝化工艺的实时控制这一技术。

污水处理工程的一个显著发展趋势是工艺运行由经验判断走向定量分析，将在线传感器与PLC(可编程逻辑控制器)应用于各种污水处理过程中，来确定工艺参数和优化运行方案。目前普遍采用的控制参数有pH、DO和ORP。若采用N₂O作为实时控制参数对亚硝化过程进行监控，则可拓宽N₂O在线检测系统在污水处理工程中的适用范围，并为污水亚硝化反应器的实时控制提供了一个实时观测性强和可量化的新型控制参数。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种采用液相N₂O浓度在线检测仪判断SBR亚硝化进程的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明采用液相N₂O浓度在线检测仪判断SBR工艺亚硝化进程的方法为：通过在线监测低氧氨氧化过程中液相N₂O的浓度曲线，依据曲线特征判断亚硝化反应完成的时间。

进一步，在曝气条件下，当N₂O的浓度经历先上升后下降直至下降到接近开始上升时的最低点时，即此点作为亚硝化完成的判断点，该点对应溶液中亚硝态氮浓度最高，从而实现亚硝态氮的积累和对SBR亚硝化过程的精准控制；如果曝气时间过长，即超过该点后继续曝气，则会导致亚硝态氮向硝态氮的转化，使得亚硝酸盐的累积率降低。

进一步，氨的亚硝化过程总是伴随N₂O的先升高和后降低，当N₂O接近最低点时，由此判断亚硝化反应完成的时间点，以达到对亚硝化反应的精准控制，防止亚硝酸盐被进一步氧化为硝酸盐，实现亚硝酸盐的最大累积。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提出的亚硝化工艺控制参数完全不同于现有技术，为短程硝化工艺的研究和实际工程应用提供了一种有益的方法。

(2)本发明与传统控制参数相比，N₂O作为控制亚硝化完成的参数的优势为：在线监测的N₂O曲线能间接反映氨氧化的进程，且可根据曲线特征预测氨氧化完成所需时间。