分段进水CAST亚硝酸盐型反硝化除磷方法及其过程控制装置，属于SBR及其变型工艺污水生物脱氮技术领域。包括：选择器、主反应区、进水泵、搅拌器、潜水搅拌器、回流污泥泵、曝气器、空气压缩机、滗水器、排水阀、排泥阀、实时控制系统。采用分多次进水的运行方式与实时控制系统的集成，并在最大程度上利用了原污水中的有机碳源，同时科学合理的分配每一阶段氨氧化、反硝化吸磷及释磷的时间。增加缺氧搅拌时段并采用变时长缺氧/好氧的方式运行，强化了好氧时段选择器的缺氧吸磷作用和缺氧时段主反应区的缺氧吸磷作用，而控制缺氧搅拌和好氧曝气的时间由实时过程控制策略来实现。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及分段进水CAST(循环式活性污泥法)亚硝酸盐型反硝化除磷技术及其过程控制装置，适用于含氮、磷工业废水处理和城镇污水深度处理，属于SBR(序批式活性污泥法)及其变型工艺污水生物脱氮
技术介绍
水资源的严重污染和匮乏是困扰当今世界经济、人类生存的重大国际性难题，尤其是大量未经处理或未经适当处理的含氮、磷污水的排放所造成的富营养化问题在我国已到了极为严重的地步，许多湖泊水体已不能发挥其正常功能而严重地影响了工农业和渔业生产。我国在2003年颁布实施的城镇污水处理厂污染物排放标准对氮、磷排放提出了严格的要求，而且对污水厂的建设提出了更高的要求，新建污水处理厂要有脱氮、除磷工艺，对原污水处理厂没有脱氮、除磷工艺的，要按照国家标准对原有设施进行改、扩建，污水处理的主要矛盾已逐渐由有机污染物的去除转变为氮、磷污染物的去除。活性污泥法是当前用于治理氮、磷污染的主要方法。生物脱氮过程主要分为两部分，即通过硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐氮，再通过反硝化细菌将硝酸盐氮转化为氮气从水中逸出。生物除磷也分为两个阶段:第一阶段为厌氧释磷，即产酸菌在厌氧或缺氧条件下，分解废水中的大分子有机物为乙酸等低分子脂肪酸(VFA)或短链脂肪酸(SCFA)等，聚磷菌则在厌氧条件下，分解体内的多聚磷酸盐和糖原等产生ATP，利用ATP吸收产酸菌产生的基质，合成聚羟基丁酸盐(PHB)，同时释放无机磷？0/_;第二阶段为好氧摄磷，即在好氧条件下，聚磷菌氧化ΡΗΒ，除产生能量用于自身生长合成外，还把体外的PO/_运输到体内合成ATP和核酸，过剩的PO广被聚合成多聚磷酸盐储存在体内，最后，高磷污泥通过剩余污泥的方式排去，从而达到除磷的目的。CAST工艺因具有流程简单、运行过程可控性高、不易产生污泥膨胀、具有一定脱氮除磷性能等优点，是目前我国新建中小型城镇污水处理厂首选工艺，同时也是传统活性污泥法的污水处理厂改建为具有脱氮、除磷功能的污水处理厂时的备选工艺。然而，目前实际应用的CAST工艺所采用的运行方式基本上都是以时序控制为主，例如一个典型的运行周期包括4个小时，其中2小时为进水-曝气阶段，I小时为沉淀阶段，另外I小时为排水阶段。然而，这种固定时长的运行方式的缺点显而易见，不能灵活应对时刻变化的进水水质，从而导致工艺对污染物的去除效率不稳定，出水水质不达标。此外，该工艺为单一污泥悬浮生长系统，利用同一反应器中的混合微生物种群完成有机物氧化、生物脱氮和生物除磷，这种多处理功能的相互影响在实际应用中限制了 CAST工艺的处理效能，也给控制提出了非常严格的要求。硝化细菌是一种化能自养菌；有机物降解则由异养细菌完成。当这两种细菌混合培养时，由于存在对底物和DO的竞争，硝化菌的生长将受到抑制，难以成为优势种群，由于异养菌对氨的同化作用速率远大于硝化细菌对氨的氧化速率。当进水有机负荷较高时，在生物处理系统中占优势的异氧氧化菌种将会利用氨氮物质进行合成代谢，大量消耗溶解氧，抑制硝化作用。此外，固定的曝气时间有可能使得硝化时间不足导致出水氨氮超标或多度曝气造成能源浪费。CAST工艺中有约20%的氧化态氮物质通过回流污泥进行反硝化，其余则通过同步硝化反硝化和沉淀、闲置期污泥的反硝化实现。而尽管同步硝化反硝化可采用变强度曝气实现，但其效果不理想。在沉淀、闲置期中，由于有机物已充分降解，反硝化所需的碳源不足，也限制了反硝化效率的进一步提高。总氮的去除效率受到影响，由此引发下一个周期选择器内因回流混合液中有硝态氮存在时由于聚磷菌和反硝化菌对基质形成竞争，使聚磷菌释磷受到抑制而不能充分放磷，从而进一步影响聚磷菌过量吸磷的能力，而要想进一步提高除磷效率，就需要外加药剂进行化学除磷。此外，除磷与脱氮在泥龄上的需求矛盾也导致两种营养物的高去除率不能兼得，致使该工艺的应用受到了限制。因此，为了实现节能降耗，并保证工艺出水水质，需要一种可根据原水水质调节各阶段时间的优化运行方式。短程生物脱氮的原理是将氨氮氧化控制在亚硝化阶段，然后通过反硝化作用将亚硝酸氮还原为氮气，是经nh4+-n — no2_-n —队这样的途径完成，整个过程较全程硝化反硝化大大缩短。根据硝化反应的化学计量学，与全程硝化反硝化脱氮相比，短程硝化反硝化的优势表现在:1)减少反硝化阶段约40%的COD需要量；2)反应速率约高出63%; 3)减少污泥产量(硝化过程可少产污泥33%?35%左右，反硝化过程中可少产污泥55%左右);4)节省25%的需氧量。短程脱氮技术对多种废水的脱氮处理方面显示了较好的应用前景，国内外研宄者也尝试了与不同生物处理工艺结合，虽然在一定程度上提高了氮的去除效果，但对于污水中同时要求去除的磷，在碳源有限的条件下，通常优先进行脱氮反应，从而造成工艺的除磷效果仍不理想。另一方面，相比传统的好氧除磷方式，反硝化除磷技术能在缺氧条件下，以NO3--N或MV-N作为最终电子受体，利用内碳源(PHB)，通过“一碳两用”方式同时实现反硝化脱氮和吸磷作用，具有节能降耗的优势:1)C0D耗量可节省50%;2)氧气耗量降低30% ;3)污泥产量有望减少50%。反硝化除磷理论打破了传统脱氮除磷机理所认为的脱氮除磷必须分别由专性反硝化菌和专性聚磷菌来完成的理念，使得除磷和反硝化脱氮过程由同一类微生物来实现，在该处理过程中，NO3^-N或Ν02_-Ν已不再被单纯地视为除磷工艺的抑制性因素，可以其作为最终电子受体进行反硝化吸磷反应。因此，它作为一种集脱氮和除磷于一体的新型污水生物处理技术，能实现资源的最大化利用，也为缓解能源与解决环境问题提供了一种切实有效的途径，而将硝化控制在亚硝酸盐阶段并实现反硝化除磷技术与CAST工艺的耦合则能够进一步解决因进水碳源不足或微生物种群泥龄矛盾导致的营养物去除率不高的问题。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种分段进水CAST亚硝酸盐型反硝化除磷技术及其过程控制装置，该方法不仅能够提高处理效率、降低运行成本，而且在进水污染物浓度发生较大变化时，由于采用了实时过程控制仍能准确地控制交替缺氧/好氧时间，使整个系统的抗冲击负荷能力大大提尚。本专利技术采用分多次进水的运行方式与实时控制系统的集成，并在最大程度上利用了原污水中的有机碳源，同时科学合理的分配每一阶段氨氧化、反硝化吸磷及释磷的时间。增加缺氧搅拌时段并采用变时长缺氧/好氧的方式运行，强化了好氧时段选择器的缺氧吸磷作用和缺氧时段主反应区的缺氧吸磷作用，而控制缺氧搅拌和好氧曝气的时间由实时过程控制策略来实现。本专利技术采取了如下技术方案。本专利技术分段进水CAST亚硝酸盐型反硝化除磷装置，其特征在于，包括有选择器(I)、主反应区(2)、将原污水打入选择器(I)内的进水泵(3)、设置在选择器(I)内的搅拌器(4)、设置在主反应区(2)内的潜水搅拌器(5)、用于将污泥从主反应区(2)末端回流至选择器(I)的回流污泥泵(6)、主反应区(2)底部所设曝气器(7)、与曝气器(7)连接的空气压缩机(8)、设置在主反应区(2)内的滗水器(9)以及与之相连的排水阀(10)、用于排放主反应区⑵内剩余污泥的排泥阀(11)、实时控制系统(12)，与实时控制系统(12)相连接的DO (溶解氧)、ORP (氧化还原电当前第1页1 2&nbs本文档来自技高网...
【技术保护点】
分段进水CAST亚硝酸盐型反硝化除磷装置，其特征在于，包括有选择器(1)、主反应区(2)、将原污水打入选择器(1)内的进水泵(3)、设置在选择器(1)内的搅拌器(4)、设置在主反应区(2)内的潜水搅拌器(5)、用于将污泥从主反应区(2)末端回流至选择器(1)的回流污泥泵(6)、主反应区(2)底部所设曝气器(7)、与曝气器(7)连接的空气压缩机(8)、设置在主反应区(2)内的滗水器(9)以及与之相连的排水阀(10)、用于排放主反应区(2)内剩余污泥的排泥阀(11)、实时控制系统(12)，与实时控制系统(12)相连接的DO(溶解氧)、ORP(氧化还原电位)、pH传感器；所述的实时控制系统(12)用于控制包括连接进水泵(3)、搅拌器(4)、潜水搅拌器(5)、回流污泥泵(6)、空气压缩机(8)、滗水器(9)、排水阀(10)以及排泥阀(11)的时间继电器、计算机以及连接在计算机上的数据采集卡；选择器(1)与主反应区(2)为池体的两部分，前端为选择器(1)，后端为主反应区(2)，选择器(1)与主反应区(2)之间设有隔板，隔板的底部设有通孔使得选择器(1)与主反应区(2)连通。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马娟，俞小军，孙雷军，孙洪伟，陈永志，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。