本发明专利技术公开了一种活性污泥反硝化速率在线检测装置及检测方法。该装置包括反应系统、硝氮检测系统、流程控制系统和数据采集与处理系统；反应系统包括生物反应罐；生物反应罐内部设有膜组件，膜组件的出水口通过设有产水抽吸泵的管路与硝氮测量室入口连接；硝氮检测系统包括封装在硝氮测量室中的硝氮传感器；硝氮测量出口与生物反应罐连接；流程控制系统包括可编程逻辑控制器和中间继电器组，可编程逻辑控制器分别与硝氮传感器和中间继电器组连接，每个中间继电器分别与进水蠕动泵、进水电磁阀、循环电磁阀、排空电磁阀和产水抽吸泵连接。利用本发明专利技术装置可对活性污泥反硝化速率实现自动、连续、在线检测，同时还可调整外部碳源的投加量，评估反硝化活性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于污水生物脱 氮
技术介绍
污水中含有较高浓度的氮和磷，进入水环境后容易引起富营养化和其他危害。因 此，污水需要进行较为彻底的脱氮除磷处理。我国污水处理厂常采用传统的生物脱氮工艺， 流程简单、运行稳定。生物脱氮工艺的原理是通过微生物的生长和代谢活动，将氨氮转化为 硝氮，然后再转化为氮气从水中去除。前者称为硝化过程，主要在好氧条件下发生，需要供 氧作为电子受体;后者称为反硝化过程，在缺氧环境下发生，需要有机碳源作为电子供体。 硝化和反硝化过程协调一致，才能保障生物脱氮的顺利进行。 然而，在我国污水处理厂普遍存在总氮脱除困难的问题，主要是反硝化过程不充 分导致总氮超标的风险。反硝化不足的原因包括碳源进水不足、存在毒性抑制、冬季低温、 反硝化细菌活性降低等因素。这些因素难以通过简单的运行调整进行控制，因此，污水处理 厂的运行管理人员在处理反硝化不足的问题是普遍面临着缺乏检测和控制手段的困境，导 致总氮稳定达标成为现在污水处理行业的挑战。 为了克服反硝化过程不足的问题，一方面是强化工艺设计和运行管理，增加工艺 调整的灵活性;另一方面，需要研究和开发反硝化过程的监测与控制手段，使工艺运行人员 能够快速准确了解反硝化过程的效率，并提供控制反硝化过程的方法。但是，由于缺少直接 测定和表征反硝化过程的仪表，目前国内外都还停留在通过监测出水水质来间接评估反硝 化效率的阶段。这种评估方法时间滞后性明显、影响因素很复杂，难以快速准确判别问题。 在控制手段方面，投加碳源是一种有效措施，但目前工艺运行基本都采用恒量投加，缺少调 节和控制的方法。综上所述，可以看到由于缺少检测仪器和加药控制，污水处理工艺的运行 人员在调整工艺参数时缺乏有效信息和指导，存在盲目调节、错误调节的可能性。 反硝化速率(De-nitr if i cat ion Rate, DNR)是指单位时间内硝酸盐被反硝化菌利 用和降解的量。反硝化速率实质上就是反硝化过程的反应速率，与反应底物和生物活性密 切相关。对反硝化速率进行连续监测，不仅可以实时掌握过程的运行状态，而且有利于快速 调整加药系统，从而解决反硝化过程出现问题时发现不及时、处理措施不到位等问题。但 是，目前还没有专门用于监测活性污泥反硝化速率的仪表，也没有基于反硝化速率调控工 艺运行的方法和策略。部分单位在实验室开展人工采样来测试活性污泥的反硝化速率，主 要用于评估活性污泥的最大反硝化能力，无法用于工艺运行过程的实时检测和动态调整。 因此，有必要研究开发出能够连续、快速、实时检测污水处理过程反硝化速率的在线仪表， 提出通过实时反硝化速率辅助控制碳源投加等操作的条件和方法，从而实现污水处理厂生 物脱氮过程的稳定运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，在开发 软硬件系统的基础上，实现自动、连续、在线检测，用于实时监测污水处理工艺的反硝化性 能和调整外部碳源的投加量，此外，还可以连续测定污水中的硝氮和活性污泥的反硝化速 率，可用于预测出水硝氮浓度、参与碳源投加控制，保证污水处理厂中脱氮过程的稳定运 行。 本专利技术提供的一种活性污泥反硝化速率在线检测装置，它包括反应系统、硝氮检 测系统、流程控制系统和数据采集与处理系统； 所述反应系统包括生物反应罐;所述生物反应罐上设有进水口、循环口和排空口， 所述进水口通过设有进样蠕动栗的管路与进水电磁阀连接，所述循环口通过设有循环电磁 阀的管路与所述进水蠕动栗连接，与所述生物反应罐形成闭合回路;所述排空口与排空电 磁阀连接;所述生物反应罐内部设有一膜组件，所述膜组件的出水口通过设有产水抽吸栗 的管路与所述硝氮检测系统的入口连接； 所述硝氮检测系统包括硝氮传感器，所述硝氮传感器的测量位置密封于所述硝氮 测量室中；所述硝氮测量室设有硝氮测量入口和硝氮测量出口，所述硝氮测量出口与所述 生物反应罐连接； 所述流程控制系统包括可编程逻辑控制器和控制不同部件的若干个中间继电器 组成的中间继电器组，所述可编程逻辑控制器分别与所述硝氮传感器和所述中间继电器组 连接，每个所述中间继电器分别与所述进水蠕动栗、所述进水电磁阀、所述循环电磁阀、所 述排空电磁阀和所述产水抽吸栗连接； 所述数据采集与处理系统包括上位机，所述上位机与所述可编程逻辑控制器连 接。 上述的活性污泥反硝化速率在线检测装置中，所述生物反应罐模拟污水脱氮工艺 中的生化池的缺氧段，罐内不曝气，使用循环管路搅拌并使溶液混合，以保证完全混合的效 果。 上述的活性污泥反硝化速率在线检测装置中，所述膜组件具体可为中空纤维膜组 件，并连接产水抽吸栗，用于过滤高浊度的混合液，为检测装置硝氮传感器提供清洁过滤水 样;产水抽吸栗的出水送入内部密封紫外可见光谱仪的检测窗部位的硝氮测量室，实现对 硝氮浓度的连续检测，硝氮测量室的出水返回所述生物反应罐，构成采样管路的闭合循环。 上述的活性污泥反硝化速率在线检测装置中，所述装置还包括碳源投加系统，所 述碳源投系统包括碳源贮存罐，通过设有碳源投加栗的管路与所述生物反应罐连接;所述 碳源投加栗与所述流程控制系统中的中间继电器连接;通过设置碳源投加系统可利用该在 线检测装置对污水处理厂中的生物脱氮工艺中的碳源投加量进行调节，此外，还可进一步 测定最大反硝化速率、评估反硝化活性等。 上述的活性污泥反硝化速率在线检测装置中，所述硝氮传感器可为在线紫外可见 光谱仪，该光谱仪的检测原理是分光光度法，光谱仪中部设有检测窗（即该硝氮传感器的测 量位置），可以连续扫描200~800nm吸收谱;通过检测205nm和225nm的吸收峰，可以参考国 家标准监测方法确定水样中的硝氮浓度。该探头测量时间短，最快可以实现每5秒一个数 据，因此能够满足快速检测和计算控制的需求;光谱仪整体密封防水，采用压缩空气定期吹 扫检测窗，具有可靠性好、稳定性高、自清洗免维护等特性。 上述的活性污泥反硝化速率在线检测装置中，所述装置还包括用于清洗所述膜组 件和所述硝氮测试探头的清洗系统;所述清洗系统包括空气压缩机、清洗电磁阀和管体上 开设有若干个孔的穿孔管;所述穿孔管位于所述膜组件的底部;所述清洗电磁阀上设有三 通，连接方式分别如下:A)与所述空气压缩机连接;B)通过设有减压阀的管路与所述穿孔管 连接;C)与所述硝氮传感器的检测窗处的压缩空气喷口连接;所述清洗电磁阀与所述流程 控制系统中的中间继电器连接。 上述的活性污泥反硝化速率在线检测装置中，通过在可编辑逻辑控制器(PLC)中 编写程序，即可按照指定顺序控制所述装置中的各个部件实现全自动连续检测，具体如下： 通过控制进水电磁阀和进水蠕动栗，使得污水处理厂生化池中的活性污泥混合液 经所述进水蠕动栗被抽至所述生物反应罐中；通过控制所述产水抽吸栗，使得活性污泥混 合液中的高浓度悬浮物被所述膜组件自动和连续的过滤掉，为后续水质仪表(硝氮检测系 统）提供洁净的样品；通过控制所述可编程逻辑控制器，控制所述硝氮传感器采用硝氮浓 度;通过控制所述循环电磁阀，可使的活性污泥通过所述生物反应罐的循环口在所述生物 反应罐内连续循环(进水-过滤-检测-排出）；检测结束后，通过控制排空电磁阀可将所述生 物反应罐内的活性污泥排出。 上述的活性污泥反硝化速率在线检测装置中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种活性污泥反硝化速率在线检测装置，它包括反应系统、硝氮检测系统、流程控制系统和数据采集与处理系统；所述反应系统包括生物反应罐；所述生物反应罐上设有进水口、循环口和排空口，所述进水口通过设有进样蠕动泵的管路与进水电磁阀连接，所述循环口通过设有循环电磁阀的管路与所述进水蠕动泵连接，与所述生物反应罐形成闭合回路；所述排空口与排空电磁阀连接；所述生物反应罐内部设有一膜组件，所述膜组件的出水口通过设有产水抽吸泵的管路与所述硝氮检测系统的入口连接；所述硝氮检测系统包括硝氮传感器，所述硝氮传感器的测量位置密封于所述硝氮测量室中；所述硝氮测量室设有硝氮测量入口和硝氮测量出口，所述硝氮测量出口与所述生物反应罐连接；所述流程控制系统包括可编程逻辑控制器和控制不同部件的若干个中间继电器组成的中间继电器组，所述可编程逻辑控制器分别与所述硝氮传感器和所述中间继电器组连接，每个所述中间继电器分别与所述进水蠕动泵、所述进水电磁阀、所述循环电磁阀、所述排空电磁阀和所述产水抽吸泵连接；所述数据采集与处理系统包括上位机，所述上位机与所述可编程逻辑控制器连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邱勇，李冰，田宇心，施汉昌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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