[发明专利]一种硝酸盐部分还原耦合氨氧化实现城市污水二级出水深度处理的装置及实时控制方法

权利要求书

1.一种利用城市污水碳源实现原位硝酸盐部分还原耦合厌氧氨氧化的方法，该方法所用装置包括：污水处理厂二级出水蓄水池(2)和城市污水蓄水池(3)分别通过第一进水泵(2.1)、第二进水泵以及进水管与序批式SBR反应器(1)连接；外碳源水箱(5)通过外碳源进水泵(5.1)与序批式SBR反应器(1)连接；SBR反应器通过电磁排水阀、排空阀(1.6)和出水管与出水蓄水池(4)连接；整个SBR反应器的运行由PLC自动控制系统(6)进行调控；

在SBR反应器(1)内设有COD浓度传感器(1.7)、硝酸盐浓度传感器(1.8)、氨氮浓度传感器(1.9)；上述传感器在线采集的数据经导线传递到多参数在线监测仪(1.10)，然后通过在线参数信号接收口(6.4)传入在线参数控制仪(6.1)进行收集，在线参数控制仪(6.1)连接输入计算机(6.7)进行规则和计算；计算机连接反应器运行控制器(6.2)；

其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)接种硝酸盐至亚硝酸盐转化率高于50％的短程反硝化污泥，使SBR反应器内污泥浓度为2500-5000mg/L；开启第一进水泵，进污水处理厂二级出水，硝酸盐浓度为10～30mg/L，进水20-30min，关闭第一进水泵，开启搅拌器，缺氧搅拌150-240min，关闭搅拌器，静置沉淀30-45min，排水20-35min，闲置25-40min，上清液排水比为40％-60％；

(2)利用各个传感器每5min在线采集SBR反应器中COD浓度α、NH₄⁺-N浓度β、NO₃^--N浓度θ；利用在线流量监测器采集第一进水泵的流量Q₁、第二进水泵的流量Q₂；SBR反应器的有效容积记为V，当前排水比记为P；所采集的信号由多参数在线监测仪和PLC自动控制系统的控制面板以数字信号进行显示，然后输入PLC自动控制系统的计算机中，经设定过程控制程序进行数据处理和转换，以数值信号的形式输出；

所述过程控制程序如下：

Ⅰ：记R₁＝α/θ R₂＝θ/β R₃＝Q₁/Q₂ Q₀＝Q₁+Q₂

其中，COD浓度为α、NH₄⁺-N浓度为β、NO₃^--N浓度为θ，R₁为进水过程SBR反应器内COD与NO₃^--N的质量浓度之比，R₂为SBR反应器内NO₃^--N与NH₄⁺-N的质量浓度之比，R₃为污水处理厂二级出水与城市污水的进水体积比，Q₀为总进水量；

Ⅱ：如果计算所得的R₁＜2.0，则将调整信号传递给第一进水泵和第二进水泵，提高第一进水泵的转速，或降低第二进水泵的转速，直到满足2.0＜R₁＜3.5；如果R₁＞3.5，降低第一进水泵的转速，或提高第二进水泵的转速，直到满足2.0＜R₁＜3.5，如果计算得到的R₁＝2.0或3.5，则不调控各进水泵的转速，按照此时的转速继续进水；在此过程中，还必须满足Q₀＜VP，保证SBR反应器进水不过量；同时，考虑到城市污水与污水处理厂二级出水水质波动的情况，R₃的数值应该满足1.0＜R₃＜4.0；

Ⅲ：如果计算所得的R₂＜1.0，则将调整信号传递给第二进水泵，提高第二进水泵的转速，增大城市污水的进水量，直到满足1.0＜R₂＜1.8；如果R₂＞1.8，则降低第二进水泵的转速，减少城市污水的进水量，直到满足1.0＜R₂＜1.8；如果计算得到的R₂＝1.0或1.8，则不调控各进水泵的转速，按照此时的转速继续进水；

IV：如果计算输出的R₁和R₂参数不能同时满足设定范围，则优先满足R₂设定值，在1.0＜R₂＜1.8基础上，若R₁小于或者等于2.0，则开启外碳源进水泵，2.0＜R₁＜3.5时停止投加外碳源；若R₁大于或者等于3.5，调用过程控制程序，在pH曲线上升第二峰值点结束反应；本调控过程一直持续到进水结束；

V：计算该周期内亚硝酸盐增加量与硝酸盐减少量的比值，若比值大于或者等于70％，则下一周期过程控制的R₁、R₂与本周期的R₁、R₂保持一致；若比值＜70％，则返回步骤I。