[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

说明书

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，属于污水生物处理技术领域。本发明利用城市污水中有机碳源提供电子供体的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，在序批式SBR反应器中配备自动控制系统，包括化学需氧量、氨氮、硝酸盐氮在线监测传感器，将在线采集的NH₄⁺‑N、NO₃^‑‑N、COD信号输入在线参数控制仪，通过设定自控程序，输出调整信号并作用于各执行单位控制器，及时调整反应器中COD/NO₃^‑‑N以及NH₄⁺‑N/NO₃^‑‑N的质量浓度比。本发明将提高城市污水厌氧氨氧化过程脱氮效率，充分利用城市污水中的有机碳源，提高亚硝酸盐积累效率的同时降低运行费用，易于操作，能够实现城市污水稳定高效脱氮。

技术领域

本发明涉及了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，属于污水生物处理技术领域。适用于城市污水和污水处理厂含有硝酸盐的污水处理厂二级出水，充分利用城市污水中的有机碳源还原硝酸盐成为亚硝酸盐，为后续厌氧氨氧化提供底物，实现城市污水深度脱氮。

背景技术

厌氧氨氧化技术是指，厌氧氨氧化菌将水中的氨氮和亚硝酸盐氮转化成氮气和少量的硝酸盐氮，该技术具有无需曝气、无需外加碳源、污泥产量小等优点，是极具发展潜力的自养生物脱氮技术之一，近年来受到业内广泛的关注，厌氧氨氧化技术与其他脱氮技术联合脱氮的工艺也逐渐成熟起来。短程硝化是厌氧氨氧化反应底物NO₂^--N的产生途径之一，在氨氧化菌的作用下将NH₄⁺-N转化为NO₂^--N，但此过程难以控制，尤其对于低氨氮的城市生活污水，短程硝化难以稳定维持，无法为厌氧氨氧化提供稳定的底物来源。因此，开发能够稳定产生NO₂^--N的方法就显得至关重要。

短程反硝化工艺是一种快速且稳定的NO₂^--N产生途径，此法将反硝化过程控制在NO₂^--N阶段，阻止反硝化菌利用碳源将NO₂^--N进一步还原为N₂。与短程硝化相比，短程反硝化无需曝气，反应时间缩短50％以上，且反应过程易与控制，因此具有巨大的工程应用潜力。但是，在利用实际城市污水短程反硝化处理低浓度硝酸盐废水时，往往存在有机碳源利用率不足，亚硝酸盐积累率较低，反应不易控制等不足之处。

同时，厌氧氨氧化反应产生的NO₃^--N也可以作为短程反硝化的底物，进一步降低出水的NO₃^--N 浓度。短程反硝化工艺具有重要的实际应用价值，故开发短程反硝化的装置与过程控制方法具有重要的意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了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。该装置包括一套带有线参数传感器的序批式SBR反应器和一套计算机自控系统；过程控制方法则根据计算机内按照算法和规则计算得出的数据信号对反应器内短程反硝化过程进行实时调控，从而达到充分利用城市污水中有机碳源、获得更高亚硝酸盐积累的目的。

为了实现对硝酸盐部分还原耦合氨氧化深度处理城市污水二级出水这一过程的实时控制，本发明提供了以下装置：