短程硝化耦合双sbr反硝化除磷的实时控制系统与方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的实时控制系统与方法，属于污水生 物处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着水体"富营养化"问题的日渐突出，污水排放标准不断严格，污水处理技术已 从单一去除有机物为目的的阶段进入既要去除有机物又要脱氮除磷的深度处理阶段，以控 制富营养化为目的的脱氮除磷已成为当今污水生物处理领域的研宄热点之一。然而由于硝 化菌、反硝化菌、聚磷菌在泥龄、碳源竞争等方面存在矛盾等原因，传统脱氮除磷工艺不能 同时取得较好的脱氮除磷效果。而反硝化除磷技术，将反硝化脱氮和生物除磷两个过程合 二为一，不仅可节省污水脱氮除磷时所需的碳源和曝气量，而且还可实现污泥减量化，同传 统脱氮除磷工艺相比，反硝化除磷工艺在COD与氧的消耗量上能分别节省约50%和30%， 相应减少约50%的剩余污泥量。
[0003] 为实现反硝化除磷，就需要有硝酸盐或亚硝酸盐作为反应的电子受体。若反硝化 聚磷菌以亚硝酸盐作为反应的电子受体进行吸磷作用，则可以使反硝化除磷工艺进一步节 省碳源与曝气量，同时可以减少反应时间，最终减少工艺运行费用。
[0004] 如何将氨氮的氧化控制在亚硝态氮阶段是该技术的关键。目前常用的方法可归结 为三类：单因子或多因子控制方法、实时控制方法、纯菌分离与固定化方法。虽然实现短程 硝化的方法不同，但最终目的都是通过抑制NOB的生长，逐渐将NOB淘洗出去，使得A0B在 反应器中占据优势。而实时控制系统由于实时控制变量，针对运行中可能出现的问题及时 采取相应的措施，不断优化运行方案，使得工艺运行稳定，处理效果良好。
【发明内容】
[0005] 本发明针对当前生活污水C/N低，传统脱氮除磷工艺脱氮除磷效果不好，能耗大 等问题，将短程硝化与反硝化除磷技术相耦合，可实现氮磷的同步深度去除，同时采用实时 控制，提高装置的可控性和灵活性。
[0006] 短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的实时控制系统，其特征在于：包括原水水箱 (1)、A2/〇-SBR反应器（I)、A2/〇-SBR反应器（II)、N-SBR反应器（III)、PLC控制箱（IV)， 计算机（V);原水泵1(2)与原水泵11(3)分别连接A2/〇-SBR反应器（I)与A2/〇-SBR反应 器（II);所述A2/〇-SBR反应器（I)设有搅拌器1(8)、气泵1(10)、气体流量计1(13)，通过 N-SBR进水泵1(4)与回流泵1(5)连接N-SBR反应器（III);所述A2/〇-SBR反应器（II)设 有搅拌器II(9)、气泵II(11)、气体流量计II(14)，通过N-SBR进水泵II(6)与回流泵II(7) 连接N-SBR反应器（III);所述A2/〇-SBR反应器（I)与A2/〇-SBR反应器（II)均设有曝气 头（16)、0RP传感器（26)、DO传感器（27)、NH4+传感器（28)、NO2_传感器（29)、NO3_传感器 (30)、TP传感器（31);所述N-SBR反应器（III)设有气泵III(12)、气体流量计III(15)、 曝气盘（17)、生物填料（18)、DO传感器（27)、N02_传感器（29)、NO3_传感器（30)、pH传感 器（32)、温度传感器（33);所述生物填料呈圆柱状，材质为碳纤维，孔隙率大于95%，比表 面积1000~1500m2/m3,填充率25 %~35 %，氨氮负荷0? 4~0? 6kg/m3/d;所述PLC控制箱 (IV)连接ORP传感器（26)、DO传感器（27)、NH4+传感器（28)、NO，传感器（29)、NO3-传感 器（30)、TP传感器（31)、pH传感器（32)、温度传感器（33)和计算机（V);所述计算机（V) 实时接收并转化、输出各传感器采集到的信号，在线监测A2/〇-SBR反应器（I)、A2/〇-SBR反 应器（II)内的0RP值、DO浓度、氨氮浓度、亚硝酸盐氮浓度、硝酸盐氮浓度、总磷浓度以及 N-SBR反应器（III)内的DO浓度、亚硝态氮浓度、硝态氮浓度、pH值、温度。
[0007] 利用短程硝化耦合双SBR反硝化除磷实时控制系统进行脱氮除磷的方法，主要包 括以下步骤：
[0008] 1)原水由原水水箱（1)经原水泵1(2)进入A2/〇-SBR反应器（I)，进水结束后，搅 拌器I(8)开始搅拌，控制D0〈0. 2mg/L，0RP= -100~-300mv，厌氧反应2~2. 5h，控制搅 拌器转速为30~50r/min，避免转速过快破坏反硝化除磷颗粒污泥；NH4+传感器（28)、TP传 感器（31)在线采集进水中的氨氮、总磷浓度；
[0009] 2)厌氧反应结束后，静置沉淀0. 5h，上清液通过N-SBR进水泵I(4)进入N-SBR 反应器（III)，进水结束后，气泵II1(12)开启，通过气体流量计II1(15)控制DO为1.0~ 2. 5mg/L;D0传感器（27)和pH传感器（32)将采集到的信号传输至PLC控制箱（IV)和计 算机（V)，当pH曲线上出现"拐点"或DO曲线上出现"突跃点""突跃点"即上升的拐点） 时停止曝气，将硝化过程控制在短程阶段，反应结束后静置沉淀0. 5h，通过回流泵I(5)将 硝化液出水注入A2/〇-SBR反应器（I);
[0010] 3)硝化液回流至A2/〇-SBR反应器（I)，反硝化聚磷菌以其中的亚硝态氮为电子受 体，以厌氧段合成的PHA为电子供体，控制D0〈0. 2mg/L，0RP= -50~-200mv，进行缺氧反 硝化除磷反应，反应时间3~4h;
[0011] 4)缺氧反应结束后，气泵1(10)开启，曝气0.5~lh吹脱反硝化阶段产生的氮气， 通过气体流量计I(13)控制DO为2. 5~3. 5mg/L;
[0012] 5)曝气结束后，气泵1(10)关闭，静置沉淀0.5h，上清液经最终出水阀1(22)排 出，剩余污泥经排泥阀I(24)排出，控制污泥龄15~18d，污泥浓度2500~3000mg/L;NH4+ 传感器（28)、N02_传感器（29)、NO3_传感器（30)、TP传感器（31)在线采集出水中的氨氮、 亚硝态氮、硝态氮和总磷浓度；
[0013] 6)N-SBR反应器（III)反应后的硝化液回流至A2/〇-SBR反应器（I)后，A2/〇-SBR 反应器（II)启动，原水经原水泵11(3)进入，进水结束后，搅拌器11(9)开始搅拌，控制 D0〈0. 2mg/L，0RP= -100~-300mv，反应2~2. 5h后，静置沉淀0? 5h，上清液通过N-SBR 进水泵II(6)进入N-SBR反应器（III)，进行短程硝化，当pH曲线上出现"拐点"或DO曲 线上出现"突跃点"时反应结束，静置沉淀0. 5h后硝化液经回流泵II(7)回流，进行缺氧反 硝化除磷反应，控制D0〈0. 2mg/L，0RP= -50~-200mv，3~4h后反应结束，气泵II(11)开 启，曝气0. 5~lh吹脱反硝化阶段产生的氮气，通过气体流量计II(14)控制DO为2. 5~ 3. 5mg/L，曝气结束后，气泵II(11)关闭，静置沉淀0. 5h，上清液经最终出水阀II(23)排出， 剩余污泥经排泥阀11(25)排出，A2/〇-SBR反应器（II)启动后即与A2/〇-SBR反应器（I)重 复以上运行方式不断运行；
[0014] 7)A2/〇-SBR反应器与N-SBR反应器内各传感器将采集到的信号，传输至PLC控制 箱（IV)和计算机（V)，得到实时控制变量，及时调整运行参数，优化系统运行。
[0015] 短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的实时控制系统与方法与现有技术相比具有下 列优点：
[0016] 1)解决了硝化菌与聚磷菌长短泥龄的矛盾，创造适合两种细菌各自生长的环境， 利于深度脱氮除磷。
[0017] 2)短程硝化与反硝化除磷相耦合，显著的节省碳源和曝气量。
[0018] 3)反硝化除磷污泥为颗粒污泥，具有良好的沉降性能和抗冲击负荷能力。
[0019] 4)采用生物膜法实现短程硝化，硝化效率高，且处理效果稳定。
[0020] 5)采用两个A2/〇-SBR反应器，降低了 N-SBR反应器的闲置率，同时增大污水处理 量。
[0021] 6)采用实时控制，提高装置的可控性和灵活性，优化系统运行，同时工艺简洁，布 置紧凑。
[0022] 7)污泥产率