Orbal氧化沟生物脱氮工艺溶解氧控制装置制造方法及图纸

Ｏｒｂａｌ氧化沟脱氮工艺溶解氧控制装置属于活性污泥法的智能控制领域。现有工艺恒定曝气的运行方法，脱氮效果差，浪费能耗。本实用新型专利技术计算机的数据信号输出接口连接过程控制器相连，过程控制器中设置外沟曝气变频控制器，通过过程控制器的输出端与外、中、内沟道变频鼓风机相连接；变频鼓风机同外、中、内沟道曝气头相连。根据分析的进水水质，通过活性污泥反应动力学计算，确定各沟道初始溶解氧设定值，并由计算机控制过程控制器，通过三沟道的曝气变频控制器控制鼓风机的曝气量；当水质水量发生改变时，通过各沟道内溶解氧的变化情况及设定规则，调整鼓风机曝气量。本实用新型专利技术总氮去除率在８０％以上，节约曝气能耗３０％以上。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术所属的
为活性污泥法污水生物处理系统智能控制领域。
技术介绍
Orbal氧化沟系统及其脱氮运行存在的问题1、 Orbal氧化沟系统是一种多沟道(通常为三沟)的单污泥延时曝气活 性污泥法系统。污水和回流污泥由外沟道进入系统，依次流经中沟和内沟后 进入二沉池。每一个沟道都是一个相对独立的完全混合系统，混合液在其中 不断进行循环流动。在典型的三沟道系统中，外沟、中沟和内沟的溶解氧(DO) 一般大致控制在(M).5mg/1、 0.5 1.5mg/l和2 5mg/l之间。这种溶解氧的阶梯 分布有利于节约曝气能耗，同时可以为生物脱氮创造条件。外沟内的亏氧状 态提高了供氧的利用率，同时较低的溶解氧浓度和较丰富的含碳有机物，也 提供了反硝化的条件。内沟相对较高的溶解氧浓度可以保证有机物去除和硝 化作用；中沟可以发挥"摆动"沟道的作用，当反硝化效果不好时，中沟采用较 低的溶解氧浓度强化反硝化作用，当硝化效果不好时，中沟采用较高的溶解 氧浓度强化硝化作用。氧化沟工艺系统具有处理效果稳定，运行管理简便等 特点，在城市污水处理中得到了广泛应用。目前我国在建城镇污水厂中有一 半以上都采用氧化沟工艺。2、 溶解氧(DO)控制在污水处理中的应用随着我国水体富营养化问题的加剧，城镇污水厂排放标准中，对出水氮 的要求更加严格。由于缺乏有效的控制和管理手段，造成目前许多污水厂出 水总氮浓度过高，并没有发挥氧化沟工艺的节能优势和脱氮功能，甚至不能 发挥正常的有机物降解和硝化功能。目前，许多国内污水处理厂虽然都安装 了溶解氧(DO)仪、氧化还原电位(ORP)仪和pH仪等在线监测仪表，但是在 实际运行过程中，由于缺乏管理经验和专业知识，不得不仍然沿用传统的恒 定曝气量的方法。恒定曝气量的运行方式很难适应水质水量的变化，并根据 反应进程调节曝气量，因而会造成大量的能耗浪费，并导致脱氮效果不理想 和系统运行的不稳定。曝气池中氧气不足和过量都会导致污泥生存环境的恶化，引起处理效果下降并导致系统的不稳定运行当氧气不足时，一方面由于 曝气池中丝状菌会大量繁殖，最终产生污泥膨胀;另一方面由于其他细菌的生 长速率降低而引起的出水水质下降。而当氧气过量(即过量曝气)则会引起由 于活性污泥絮体遭到破坏而导致悬浮固体沉降性变差，同时使曝气能耗过高。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种Orbal氧化沟生物脱氮工艺溶解氧控制装 置，克服现有装置能耗浪费大，脱氮效果不理想和系统运行的不稳定的问题。实现Orbal氧化沟的高效脱氮过程就在于在反硝化主要发生的外沟道， 实现最大程度的氨氮氧化(硝化过程)和硝态氮去除(反硝化过程)。但是， 一方面硝化和反硝化过程是相互促进的过程，只有较高的硝化反应，才能为 反硝化反应提供充足的反应底物；另一方面，两个反应对于反应条件的要求 不同氨氮氧化的硝化过程是需要氧参与的过程，要求体系内一定的溶解氧 浓度；而硝态氮去除的反硝化过程是不需要氧的，随着溶解氧浓度的提高， 反硝化过程会被抑制甚至完全停止。因此，确定合适的溶解氧，使Orbal氧化 沟的外沟硝化，尤其是反硝化过程能够达到最大的反应速率，并实现外沟道 内最大程度的总氮去除，是本脱氮系统设计的关键。本技术中，通过现有的活性污泥反应动力学的计算，并结合大量实 际运行数据，分析了外沟道内氨氮、硝态氮和亚硝态氮浓度的变化情况同溶 解氧浓度的关系，发现在特定的溶解氧值条件下可以达到硝化和反硝化过程 两者最优组合，使外沟道内的总氮浓度值达到最小值，如附图l所示在溶解氧小于某一特定值范围内，随着溶解氧的增加，氨氮氧化作用不 断增强，氨氮浓度不断降低，同时硝态氮浓度增加不明显，说明在这一较低 的溶解氧范围内，硝化效果在加强的过程中，反硝化效果没有受到溶解氧增 加的影响，总氮(在城市污水和生活污水中，总氮主要以氨氮和硝态氮两种 形式存在)去除不断得到加强；而在特征点处，此时总氮浓度达到最低点，说明总氮在该溶解氧条件下达到了最大的去除效果，则此时的溶解氧值为外 沟道内最佳设定值(外沟道的反硝化作用是系统脱氮运行的关键，硝化作用可以在中沟道和内沟道中得以确保)；在特征点之后，随着溶解氧浓度的增加， 硝化效果进一步加强，氨氮浓度进一步降低；但是反硝化效果急剧恶化，硝态氮浓度不断升高，表现在总氮上就是总氮值不断升高。在连续流系统中， 运行条件适当的情况下，亚硝态氮的浓度始终保持很低。虽然外沟道最佳的溶解氧浓度值受到进水有机物浓度、氮元素浓度以及 反应器特性，如水力停留时间，污泥浓度，污泥龄和污泥回流比等影响，但 是客观上存在一个溶解氧值，在该溶解氧条件下，可以实现外沟道的总氮值 为最小。由于中沟道和内沟道较高的溶解氧浓度，同时缺乏反硝化过程中需要的 碳源，所以在系统脱氮中的作用有限，但是控制其溶解氧浓度在一定范围内， 可以保证系统的正常运行前提下，节约曝气能耗。技术方案一种Orbal氧化沟生物脱氮工艺的溶解氧控制装置，包括进水水箱A， 同心三沟道串联布置的Orbal氧化沟B，沉淀池C和计算机控制系统D四大 部分组成(参见附图2)，进水由水箱A依次连接进水泵，经过进水管2和 进水口 3连接Orbal氧化沟B的外沟道4;在外、中、内沟道内设曝气头，推 流泵，搅拌器，内沟道连接沉淀池C;在Orbal氧化沟反应器B的外沟道4，中沟道9和内沟道14中分别设置 外沟道溶解氧传感器26，中沟道溶解氧传感器27和内沟道溶解氧传感器28， 上述传感器分别通过导线与外沟溶解氧测定仪29、中沟溶解氧测定仪30和内 沟溶解氧测定仪31连接后，与计算机32的数据信号输入接口 33连接；其特征在于计算机的数据信号输出接口 34经导线连接过程控制器35 的输入端36相连，过程控制器35中设置外沟曝气变频控制器37、中沟曝气 变频控制器38和内沟曝气变频控制器39，通过过程控制器的输出端40，分 别与外沟道变频鼓风机41、中沟道变频鼓风机42和内沟道变频鼓风机43相 连接；外沟道变频鼓风机41、中沟道变频鼓风机42和内沟道变频鼓风机43 分别通过外沟道曝气管44、中沟道曝气管45和内沟道曝气管46，同外沟道 曝气头5、中沟道曝气头11和内沟道曝气头16相连。本技术提供一种Orbal氧化沟生物脱氮工艺的溶解氧控制方法，其特 征在于，包括以下步骤1) 启动进水泵连续进水，启动曝气鼓风机向三沟道曝气，启动搅拌器搅 拌，启动推流泵推动混合液循环流动；启动污泥回流泵连续回流二沉池污泥。2) 根据分析的进水水质情况，通过现有的活性污泥反应动力学计算，同 时结合大量实验确定相应进水条件下的溶解氧设定值，设定初始的外沟道、 中沟道和内沟道的溶解氧初始值，设定值由计算机输出控制信号给过程控制 器，过程控制器通过三沟道的曝气变频控制器分别控制变频鼓风机的曝气量；外沟道溶解氧设定值DOrefl:取使外沟道内总氮浓度值为最小值(如附 图1所示特征点处)条件下的溶解氧浓度(由于溶解氧的存在对于反硝化过 程的强烈抑制作用，所以外沟道溶解氧的范围一般都在0 0.4mg/l);中沟道溶 解氧设定值DOref2:取使中沟道内氨氮浓度小于8.0mg/l的最小的溶解氧浓 度；内沟道溶解氧设定值DOref3取使内沟道内氨氮浓度小于1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｏｒｂａｌ氧化沟生物脱氮工艺的溶解氧控制装置，包括进水水箱（Ａ），同心三沟道串联布置的Ｏｒｂａｌ氧化沟（Ｂ），沉淀池（Ｃ）和计算机控制系统（Ｄ）四大部分，进水由水箱（Ａ）依次连接进水泵，经过进水管（２）和进水口（３）连接Ｏｒｂａｌ氧化沟Ｂ的外沟道（４）；在外、中、内沟道内设曝气头，推流泵，搅拌器，内沟道连接沉淀池（Ｃ）；　　　　在Ｏｒｂａｌ氧化沟反应器Ｂ的外沟道（４），中沟道（９）和内沟道（１４）中分别设置外沟道溶解氧传感器（２６），中沟道溶解氧传感器（２７）和内沟道溶解氧传感器（２８），上述传感器分别通过导线与外沟溶解氧测定仪（２９）、中沟溶解氧测定仪（３０）和内沟溶解氧测定仪（３１）连接后，与计算机（３２）的数据信号输入接口（３３）连接；　　　　其特征在于：计算机的数据信号输出接口（３４）经导线连接过程控制器（３５）的输入端（３６）相连，过程控制器（３５）中设置外沟曝气变频控制器（３７）、中沟曝气变频控制器（３８）和内沟曝气变频控制器（３９），通过过程控制器的输出端（４０），分别与外沟道变频鼓风机（４１）、中沟道变频鼓风机（４２）和内沟道变频鼓风机（４３）相连接；外沟道变频鼓风机（４１）、中沟道变频鼓风机（４２）和内沟道变频鼓风机（４３）分别通过外沟道曝气管（４４）、中沟道曝气管（４５）和内沟道曝气管（４６），同外沟道曝气头（５）、中沟道曝气头（１１）和内沟道曝气头（１６）相连。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭永臻，高守有，王淑莹，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：11[]