CAST分段进水强化脱氮过程控制系统技术方案

本发明专利技术是ＣＡＳＴ分段进水强化脱氮过程控制系统，适用于含氮工业废水处理和城镇污水强化处理。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、主反应区底部所设曝气器、连接在曝气器上的空气压缩机、排水阀、用于排放主反应区内剩余污泥的排泥阀和与计算机相连接的ＯＲＰ、ｐＨ传感器和在线控制系统。在线控制系统与连接在进水泵、搅拌器、潜水搅拌器、回流污泥泵、空气压缩机、排水阀和排泥阀上的时间继电器相连。本发明专利技术采用在线控制策略控制生物脱氮过程中的好氧曝气和缺氧搅拌时间，解决了曝气或搅拌时间不足所引起的硝化或反硝化不完全和曝气或搅拌时间过长所带来的运行成本的提高和能源的浪费。

Process control system of CAST staged influent enhanced nitrogen removal

The invention relates to a process control system of CAST segment feed water intensified nitrogen removal, which is suitable for treating nitrogen containing industrial waste water and strengthening urban sewage treatment. Including the selector, the main reaction zone, water pump, mixer, blender, return sludge pump, the main reaction zone is arranged at the bottom of the aerator, aerator connected to an air compressor, a drain valve, for the discharge of the main reaction zone within the sludge mud valve and computer connected ORP, pH sensor and online control system. The on-line control system is connected with a time relay connected to the inlet pump, the agitator, the submersible mixer, the return sludge pump, the air compressor, the drain valve and the mud valve. The invention adopts the online control strategy of biological nitrogen removal in anoxic aerobic aeration and stirring time, solve the shortage caused by nitrification aeration or stirring time or incomplete denitrification and aeration or stirring time caused by the operation cost and increase the waste of energy.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及CAST (循环式活性污泥法)分段进水强化脱氮过程控制系统， 适用于含氮工业废水处理和城镇污水强化处理，属于SBR(序批式活性污泥法) 及其变型工艺污水生物脱氮
技术背景富营养化问题是当今世界各国面临的最主要的水污染问题之一，近年来 尽管我国城市污水的处理率不断提高，但是由氮、磷污染引起的水体富营养 化问题没有得到根本的解决，甚至有日益严重的趋势。我国的大型淡水湖泊 和近岸海域均达中度或重度的富营养污染。我国在2002年新颁布的《城镇污 水处理厂污染物排放标准》中增加了总氮、总磷最高允许排放浓度，同时也 对出水氨氮提出了更严格的要求，可见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。污水中的磷通常可以通过投加混凝剂 去除，但由于氮化合物(如NH/及N(V)的分子量比较小，无法通过投加药剂 去除；另外，如果利用膜技术来去除氮化合物，仅反渗透膜技术是最有效的， 但该方法成本过于昂贵，难以推广应用；而其它的膜处理技术，如纳滤、微 滤等方法均无法有效去除污水中的氮化合物，因此氮的去除是污水深度处理 的难点和重点，只有利用生物脱氮技术才能彻底去除。生物脱氮过程主要分为两部分，即通过硝化作用将氨氮转化为硝酸盐氮， 再通过反硝化作用将硝酸盐氮转化为氮气从水中逸出。传统的污水生物脱氮 技术如A/0、 A70工艺，其运行过程的可控性较差，且氮的去除率很难达到 80%以上。CAST是SBR法的一种变形工艺，在SBR的基础上增设一个生物选择器， 以期取得抑制丝状菌污泥膨胀发生和良好脱氮除磷效果，然而在实践中该工 艺的脱氮除磷效果多不理想。在现有的CAST工艺中，进水-反应、沉淀、排水各阶段的时间是固定不 变的，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，1小时为沉淀阶段，另外1小时为排水阶段，这样的运行方式是针对原水的平 均水质而确定的。而原水水质是波动变化并不是固定不变的，显然这种固定 的运行方式不是一种优化的方式。例如，当进水中污染物浓度比平均浓度增 高时，如果2个小时的进水时间不变，同时曝气量也不变，那么2个小时的曝气反应时间就不足；同样，当进水中污染物浓度降低时，那么2个小时的 曝气反应时间就过多而浪费。而且，2个小时的曝气反应时间尽管可能满足硝 化反应的需要，但由于没有足够的缺氧反硝化时间，总氮的去除效率会受到 影响。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。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种CAST分段进水强化脱氮在线控制系统，该系统不 仅能够提高处理效率、降低了运行成本，而且在进水污染物浓度发生较大变 化时，由于采用了在线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高。本专利技术采用分多次进水的运行方式与在线控制系统的集成，并充分利用 了原污水中的有机碳源，同时科学合理的分配每一阶段硝化、反硝化的时间。 增加缺氧搅拌阶段，并采用变时长缺氧/好氧的方式运行，而控制好氧曝气和 缺氧搅拌的时间由在线控制策略来实现。本专利技术采取了如下技术方案。本专利技术包括有选择器、主反应区、将原污 水打入选择器内的进水泵、设置在选择器内的搅拌器、设置在主反应区内的 潜水搅拌器、用于将污泥从主反应区回流至选择器的回流污泥泵、主反应区 底部所设曝气器、连接在曝气器上的空气压縮机、用于将处理出水从主反应 区排出的排水阀、用于排放主反应区内剩余污泥的排泥阀、在线控制系统， 与在线控制系统相连接的D0 (溶解氧)、0RP (氧化还原电位)、pH传感器。 所述的在线控制系统用于控制包括连接在进水泵、搅拌器、潜水搅拌器、回 流污泥泵、空气压縮机、排水阀以及排泥阀的时间继电器、计算机以及连接 在计算机上的数据采集卡。采用上述装置对污水进行脱氮处理时，包括以下步骤1) 进水通过在线控制系统打开进水泵并开启选择器内搅拌器；进水的 同时开启回流污泥泵，在预先设定的回流量下，污泥由主反应区末端回流至 选择器；2) 进水/搅拌同时边进水边开启主反应区内潜水搅拌器，系统进行缺 氧反硝化脱氮过程，反硝化进程由D0、 0RP、 pH在线传感器监控，并通过数 据采集卡实时将所获得的数据信息传输到计算机进行处理，最终达到对进水 和搅拌时间的控制，当pH值曲线上出现极大值，同时0RP曲线上出现拐点， 表明反硝化过程结束，此时关闭进水泵及潜水搅拌器，停止进水搅拌；3) 曝气停止进水搅拌后，由在线控制系统开启空气压縮机，由空气压 縮机提供的压縮空气进入曝气器，向主反应区混合液中供氧，进行有机物的 降解和含氮化合物的硝化作用。整个过程由D0、 0RP、 pH传感器监控，并通 过数据采集卡实时将所获得的数据传输到计算机实施曝气时间的在线控制， 当pH值曲线上出现极小值，同时0RP曲线上出现平台，表明硝化过程结束， 此时关闭空气压縮机，停止曝气，然后系统进入下一道工序。4) 重复加原污水反硝化及后曝气重复步骤2)、步骤3)两步，重复的 次数随原污水水质及处理水量要求变化；5) 沉淀曝气工序结束时，由在线控制系统中的时间继电器根据预先设 定的时间控制沉淀时间，此时进水泵、搅拌器、潜水搅拌器、回流污泥泵、 空气压縮机、排水阀和排泥阀均处于关闭状态；6) 排水沉淀阶段结束后，通过在线控制系统调节，将处理后水经排水 阀排出，排水时间由连接在排水阀上的时间继电器控制；7) 闲置在在线控制系统调节下，整个反应系统内的所有阀门、继电器 和计量泵均关闭，反应器既不进水也不排水，处于待机状态；8) 系统依次重复步骤l) 步骤7)，根据原水水质或水量变化自动调节 各步骤时长，整个系统交替经历厌氧、缺氧、好氧状态，分段进水和间歇出 水，并在每个周期结束时经由排泥阀定期排放剩余的活性污泥。本专利技术的工作原理及过程 (1)投加原污水，使其中含有的可被反硝化菌利用的有机碳源的量刚好满足系统内上一个周期所残留的硝态氮反硝化的要求。反硝化过程硝态氮不 断被还原为氮气，使得反应系统内氧化态物质不断减少，因此ORP值不断下降，当反硝化完全结束后，由于进入了厌氧状态，ORP下降速率加快，0RP曲 线出现拐点。同时反硝化过程由于不断产生碱度，所以pH值会持续上升，当 反硝化结束时，由于进入厌氧发酵产酸阶段，所以pH值会由上升变为下降， 出现转折点。根据以上特征点，我们可以精确判断反硝化反应的进程，反硝 化结束时，停止搅拌。(2) 启动空气压縮机进行曝气，好氧去除水中有机物，然后将水中氨氮 氧化为硝态氮，即进行硝化反应。曝气过程中产生的气泡使得污水和活性污 泥充分接触，起到了搅拌混合的作用。活性污泥氧化水中有机物及氨氮是好 氧过程，因此当有机物降解完全、硝化反应结束时，水中溶解氧将不再被微 生物利用，因此DO值会出现跃升，水中氧化态物质也不再增加，0RP值出现 平台。同时硝化反应是一个产酸的反应，因此当硝化反应结束时，pH值会由 下降变为上升。根据以上特征点，我们可以精确了解系统中的反应进程，当 硝化反应结束时，停止曝气，避免了过度曝气而浪费的能源。(3) 投加适量原污水，使其中含有的可被反硝化菌利用的有机碳源的量 刚好满足曝气阶段产生的硝态氮反硝化的要求。根据pH本文档来自技高网...

【技术保护点】
ＣＡＳＴ分段进水强化脱氮过程控制系统，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）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）、连接在曝气器（７）上的空气压缩机（８）、用于将处理出水从主反应区（２）排出的排水阀（９）、用于排放主反应区（２）内剩余污泥的排泥阀（１０）和与计算机相连接的ＤＯ、ＯＲＰ、ｐＨ传感器（１２）；其特征在于：还包括在线控制系统（１１），在线控制系统（１１）与连接在进水泵（３）、搅拌器（４）、潜水搅拌器（５）、回流污泥泵（６）、空气压缩机（８）、排水阀（９）和排泥阀（１０）上的时间继电器相连；在线控制系统（１１）还与计算机相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭永臻，马娟，刘洋，王丽，马宁平，
申请(专利权)人：北京工业大学，北京华利嘉环境工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]