本发明专利技术公开了一种通过监测N2O自动控制的污水处理装置及控制方法，其中缺氧处理池和好氧处理池之间通过内回流循环泵及管道相连通，缺氧处理池的底部通过管道及乙酸钠溶液传输泵与乙酸钠溶液储存罐相连，厌氧处理池与污泥沉淀池之间通过外回流循环泵及管道相连通，缺氧处理池和好氧处理池中分别设有缺氧处理池N2O检测探头和好氧处理池N2O检测探头，通过直接监测N2O浓度变化实现污水处理过程的自动快速调节，在提高污水处理效率的同时大幅减少N2O的产生，对污水处理领域实现高效自动化控制和节能减排具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于活性污泥法处理系统自动控制
，具体涉及一种通过监测N2O自动控制的污水处理装置及控制方法。
技术介绍
随着经济的迅速发展和社会的进步，人类生活和工业生产过程中产生的生活污水逐年增多，造成了水体富营养化等一系列严重的环境问题，严重威胁到了人们的生存环境和生活质量，因此，对于污水处理也有了更高的要求。优化污水处理效果关键在于实现对于污水处理过程的精确控制和快速调节，对于水质波动造成的过程变化能够快速反应，采取对应的调节措施，最终达到提高出水效果的目的。而目前污水处理厂普遍采用的是对污染物浓度定时采样，对溶解氧和pH值等间接水质指标在线监测的方法，无法对处理过程变化的快速响应，这样势必造成对水质和过程波动的反应滞后，不能在最快时间做出优化调整。在对污水处理过程的深入研究中人们发现，生物脱氮过程中能够产生一种强温室气体N2O，其对全球增温潜势分别为CO2和CH4的200-300倍和4-21倍，同时N2O也被认为是21世纪对臭氧层最严重的威胁之一。相关研究表明，污水处理过程的硝化和反硝化过程均有N2O产生，并且N2O的产生量与污水处理效果具有显著的相关性（KampschreurMJetal.Nitrousoxideemissionduringwastewatertreatment.Waterresearch.2009,43(17):4093-4103）。N2O产生于生物脱氮过程，其产生量是生物脱氮效果最直接的反应，相比于水体的溶解氧和pH值，能够更加迅速直接的反应污水处理过程的状态；而在污水处理过程运行良好时，N2O产生量较低，在污水处理过程出现异常时，N2O产生量会迅速增大。因此，通过监测N2O浓度大小变化能够快速反应污水处理过程的波动状况，进而实现对污水处理过程的精确调节，同时达到减少温室气体N2O产生的目的，是一种具有巨大应用价值的污水监测自动控制方法，然而，目前并没有该方面的相关报道。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种通过监测N2O自动控制的污水处理装置及控制方法，通过直接监测N2O浓度变化实现污水处理过程的自动快速调节，在提高污水处理效率的同时大幅减少N2O的产生，对污水处理领域实现高效自动化控制和节能减排具有重要意义。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种通过监测N2O自动控制的污水处理装置及控制方法，其特征在于：所述通过监测N2O自动控制的污水处理装置包括厌氧处理池、缺氧处理池、好氧处理池和污泥沉淀池，其中厌氧处理池的出水通过厌氧处理池出水口连接缺氧处理池，缺氧处理池的出水通过缺氧处理池出水口连接好氧处理池，好氧处理池的出水通过好氧处理池出水口连接污泥沉淀池，厌氧处理池、缺氧处理池和污泥沉淀池中均设有污泥搅拌器，好氧处理池的底部设有曝气管，该曝气管通过管道与气泵相连通，缺氧处理池和好氧处理池之间通过内回流循环泵及管道相连通，用于将好氧处理池中泥水混合物输入缺氧处理池中，缺氧处理池的底部通过管道及乙酸钠溶液传输泵与乙酸钠溶液储存罐相连，厌氧处理池与污泥沉淀池之间通过外回流循环泵及管道相连通，用于将污泥沉淀池中沉淀后的污泥输入厌氧处理池中，以维持污水处理系统内的污泥浓度，缺氧处理池和好氧处理池中分别设有缺氧处理池N2O检测探头和好氧处理池N2O检测探头，缺氧处理池N2O检测探头、好氧处理池N2O检测探头、气泵、乙酸钠溶液传输泵、内回流循环泵和外回流循环泵分别通过导线与PLC电脑自动控制系统相连接；所述通过监测N2O自动控制的污水处理装置的具体控制过程为：（1）待处理污水通过厌氧处理池上部的进水口进入厌氧处理池，在泥水搅拌器的搅拌作用下在厌氧处理池中保持污泥均匀地悬浮状态，泥水搅拌器的转速保持在300-500r/min，污水在厌氧处理池中的水力停留时间为1-2h，溶解氧浓度保持在0.2mg/L以下；（2）在厌氧处理池中处理过的污水通过厌氧处理池出水口进入缺氧处理池，污水和污泥在泥水搅拌器的搅拌作用下在缺氧处理池中保持污泥均匀地悬浮状态，泥水搅拌器的转速保持在300-500r/min，污水在缺氧处理池中的水力停留时间为2-3h，溶解氧浓度保持在0.5mg/L以下，缺氧处理池内的缺氧处理池N2O监测探头对缺氧处理池中的N2O浓度进行监测，当监测到缺氧处理池内的N2O浓度高于0.1mg/L时，PLC电脑自动控制系统控制开启乙酸钠溶液传输泵，以0.2L/min的传输速率将乙酸钠溶液储存罐中的摩尔浓度为0.5mol/L的乙酸钠溶液传输至缺氧处理池，补充缺氧处理池中反硝化作用所需碳源，促进反硝化作用进行，从而在提高脱氮效率的同时减少N2O产生，乙酸钠溶液传输泵在传输乙酸钠溶液到缺氧处理池进行反应的同时，缺氧处理池N2O监测探头将N2O浓度的监测数据反馈至PLC电脑自动控制系统，当监测到缺氧处理池内的N2O浓度低于0.1mg/L时，PLC电脑自动控制系统控制关闭乙酸钠溶液传输泵；（3）在缺氧处理池中处理过的污水通过缺氧处理池出水口进入好氧处理池，泥水混合物在曝气管的曝气作用下保持均匀的悬浮状态，污水中的污染物在好氧处理池中通过微生物好氧生物代谢作用被降解为二氧化碳和水，污水在好氧处理池中的水力停留时间为6-8h，好氧处理池中的溶解氧通过曝气作用保持在2mg/L，系统正常运行时，好氧处理池中发生硝化反应，将氨氮氧化为硝酸盐氮，内回流循环泵将生成的含有硝酸盐氮的泥水混合液输送至缺氧处理池，在缺氧处理池中进行反硝化反应实现生物脱氮，好氧处理池内的好氧处理池N2O监测探头对好氧处理池中的N2O浓度进行监测，当监测到好氧池内的N2O浓度高于0.1mg/L时，PLC电脑自动控制系统控制增大气泵的曝气量至原来的2倍，以提高好氧处理池内的溶解氧浓度，进而提高硝化反应效率的同时减少N2O的产生量，增大气泵的曝气量至原来的2倍的同时，好氧处理池N2O监测探头将N2O浓度的监测数据反馈至PLC电脑自动控制系统，当监测到好氧处理池N2O浓度低于0.1mg/L时，PLC电脑自动控制系统控制气泵恢复至初始曝气量；（4）在好氧处理池中处理过的污水通过好氧处理池出水口进入污泥沉淀池，污水在污泥沉淀池中通过重力沉降作用进行污泥和污水的分离，污水在污泥沉淀池中的停留时间为1-2h，泥水分离后的污水通过溢流堰流入污泥沉淀池出水口，从而排出该污水处理装置，沉淀后的污泥一部分通过污泥沉淀池排泥口排出污水处理装置，另一部分通过外回流循环泵回流至厌氧处理池，以保持污水处理装置整体的污泥浓度，该污水处理装置的污泥浓度保持在2500-3500mg/L，污泥停留时间为10-15d。本专利技术具有以下有益效果：1、通过PLC电脑自动控制系统能够实现反应器运行的在线调控，无需人工操作；2、系统直接对N2O浓度进行监测，对处理过程调节反应迅速，污水处理效果提升明显，N2O产生量减幅效果显著；3、本专利技术可广泛应用于各种实际废水处理过程，根据现有污水厂的实际情况进行设备改造安装，简单易行，可操作性强。附图说明图1是本专利技术中通过监测N2O自动控制的污水处理装置的结构示意图；图2是本专利技术中通过监测N2O本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通过监测N2O自动控制的污水处理装置及控制方法，其特征在于：所述通过监测N2O自动控制的污水处理装置包括厌氧处理池、缺氧处理池、好氧处理池和污泥沉淀池，其中厌氧处理池的出水通过厌氧处理池出水口连接缺氧处理池，缺氧处理池的出水通过缺氧处理池出水口连接好氧处理池，好氧处理池的出水通过好氧处理池出水口连接污泥沉淀池，厌氧处理池、缺氧处理池和污泥沉淀池中均设有污泥搅拌器，好氧处理池的底部设有曝气管，该曝气管通过管道与气泵相连通，缺氧处理池和好氧处理池之间通过内回流循环泵及管道相连通，用于将好氧处理池中泥水混合物输入缺氧处理池中，缺氧处理池的底部通过管道及乙酸钠溶液传输泵与乙酸钠溶液储存罐相连，厌氧处理池与污泥沉淀池之间通过外回流循环泵及管道相连通，用于将污泥沉淀池中沉淀后的污泥输入厌氧处理池中，以维持污水处理系统内的污泥浓度，缺氧处理池和好氧处理池中分别设有缺氧处理池N2O检测探头和好氧处理池N2O检测探头，缺氧处理池N2O检测探头、好氧处理池N2O检测探头、气泵、乙酸钠溶液传输泵、内回流循环泵和外回流循环泵分别通过导线与PLC电脑自动控制系统相连接；所述通过监测N2O自动控制的污水处理装置的具体控制过程为：（1）待处理污水通过厌氧处理池上部的进水口进入厌氧处理池，在泥水搅拌器的搅拌作用下在厌氧处理池中保持污泥均匀地悬浮状态，泥水搅拌器的转速保持在300‑500r/min，污水在厌氧处理池中的水力停留时间为1‑2h，溶解氧浓度保持在0.2mg/L以下；（2）在厌氧处理池中处理过的污水通过厌氧处理池出水口进入缺氧处理池，污水和污泥在泥水搅拌器的搅拌作用下在缺氧处理池中保持污泥均匀地悬浮状态，泥水搅拌器的转速保持在300‑500r/min，污水在缺氧处理池中的水力停留时间为2‑3h，溶解氧浓度保持在0.5mg/L以下，缺氧处理池内的缺氧处理池N2O监测探头对缺氧处理池中的N2O浓度进行监测，当监测到缺氧处理池内的N2O浓度高于0.1mg/L时，PLC电脑自动控制系统控制开启乙酸钠溶液传输泵，以0.2L/min的传输速率将乙酸钠溶液储存罐中的摩尔浓度为0.5mol/L的乙酸钠溶液传输至缺氧处理池，补充缺氧处理池中反硝化作用所需碳源，促进反硝化作用进行，从而在提高脱氮效率的同时减少N2O产生，乙酸钠溶液传输泵在传输乙酸钠溶液到缺氧处理池进行反应的同时，缺氧处理池N2O监测探头将N2O浓度的监测数据反馈至PLC电脑自动控制系统，当监测到缺氧处理池内的N2O浓度低于0.1mg/L时，PLC电脑自动控制系统控制关闭乙酸钠溶液传输泵；（3）在缺氧处理池中处理过的污水通过缺氧处理池出水口进入好氧处理池，泥水混合物在曝气管的曝气作用下保持均匀的悬浮状态，污水中的污染物在好氧处理池中通过微生物好氧生物代谢作用被降解为二氧化碳和水，污水在好氧处理池中的水力停留时间为6‑8h，好氧处理池中的溶解氧通过曝气作用保持在2mg/L，系统正常运行时，好氧处理池中发生硝化反应，将氨氮氧化为硝酸盐氮，内回流循环泵将生成的含有硝酸盐氮的泥水混合液输送至缺氧处理池，在缺氧处理池中进行反硝化反应实现生物脱氮，好氧处理池内的好氧处理池N2O监测探头对好氧处理池中的N2O浓度进行监测，当监测到好氧池内的N2O浓度高于0.1mg/L时，PLC电脑自动控制系统控制增大气泵的曝气量至原来的2倍，以提高好氧处理池内的溶解氧浓度，进而提高硝化反应效率的同时减少N2O的产生量，增大气泵的曝气量至原来的2倍的同时，好氧处理池N2O监测探头将N2O浓度的监测数据反馈至PLC电脑自动控制系统，当监测到好氧处理池N2O浓度低于0.1mg/L时，PLC电脑自动控制系统控制气泵恢复至初始曝气量；（4）在好氧处理池中处理过的污水通过好氧处理池出水口进入污泥沉淀池，污水在污泥沉淀池中通过重力沉降作用进行污泥和污水的分离，污水在污泥沉淀池中的停留时间为1‑2h，泥水分离后的污水通过溢流堰流入污泥沉淀池出水口，从而排出该污水处理装置，沉淀后的污泥一部分通过污泥沉淀池排泥口排出污水处理装置，另一部分通过外回流循环泵回流至厌氧处理池，以保持污水处理装置整体的污泥浓度，该污水处理装置的污泥浓度保持在2500‑3500mg/L，污泥停留时间为10‑15d。...
【技术特征摘要】
1.一种通过监测N2O自动控制的污水处理装置及控制方法，其特征在于：所述通过监测N2O自动控制的污水处理装置包括厌氧处理池、缺氧处理池、好氧处理池和污泥沉淀池，其中厌氧处理池的出水通过厌氧处理池出水口连接缺氧处理池，缺氧处理池的出水通过缺氧处理池出水口连接好氧处理池，好氧处理池的出水通过好氧处理池出水口连接污泥沉淀池，厌氧处理池、缺氧处理池和污泥沉淀池中均设有污泥搅拌器，好氧处理池的底部设有曝气管，该曝气管通过管道与气泵相连通，缺氧处理池和好氧处理池之间通过内回流循环泵及管道相连通，用于将好氧处理池中泥水混合物输入缺氧处理池中，缺氧处理池的底部通过管道及乙酸钠溶液传输泵与乙酸钠溶液储存罐相连，厌氧处理池与污泥沉淀池之间通过外回流循环泵及管道相连通，用于将污泥沉淀池中沉淀后的污泥输入厌氧处理池中，以维持污水处理系统内的污泥浓度，缺氧处理池和好氧处理池中分别设有缺氧处理池N2O检测探头和好氧处理池N2O检测探头，缺氧处理池N2O检测探头、好氧处理池N2O检测探头、气泵、乙酸钠溶液传输泵、内回流循环泵和外回流循环泵分别通过导线与PLC电脑自动控制系统相连接；所述通过监测N2O自动控制的污水处理装置的具体控制过程为：（1）待处理污水通过厌氧处理池上部的进水口进入厌氧处理池，在泥水搅拌器的搅拌作用下在厌氧处理池中保持污泥均匀地悬浮状态，泥水搅拌器的转速保持在300-500r/min，污水在厌氧处理池中的水力停留时间为1-2h，溶解氧浓度保持在0.2mg/L以下；（2）在厌氧处理池中处理过的污水通过厌氧处理池出水口进入缺氧处理池，污水和污泥在泥水搅拌器的搅拌作用下在缺氧处理池中保持污泥均匀地悬浮状态，泥水搅拌器的转速保持在300-500r/min，污水在缺氧处理池中的水力停留时间为2-3h，溶解氧浓度保持在0.5mg/L以下，缺氧处理池内的缺氧处理池N2O监测探头对缺氧处理池中的N2O浓度进行监测，当监测到缺氧处理池内的N2O浓度高于0.1mg/L时，PLC电脑自动控制系统控制开启乙酸钠溶液传输泵，以0.2L/min的传输速率将乙酸钠溶液储存罐中的摩尔浓度...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫旭，陈小平，郭东丽，孙剑辉，闫广轩，薛载坤，冯精兰，苏现伐，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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