一种利用PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的方法，使用主流反应器和侧流反应器协同完成，在侧流反应器中反应，经过短程硝化反应后，将侧流反应器内达标的污泥和侧流反应器内出水氨氮浓度达标的污水被输送到主流反应器内进行反应；在主流反应器中，将污水中的氨氮和亚硝酸根通过氧化作业转化为氮气排放出去；在主流反应器和侧流反应器中，使用神经网络模拟FA抑制单元内的复杂反应过程，得到精准的输出预测值，并及时调控pH和氨氮浓度，实现对主流NOB活性的有效抑制，实现利用PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的方法。PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的方法。PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种利用PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的方法及装置


[0001]本专利技术涉及城市污水低碳处理
，尤其涉及一种利用PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的方法及装置。

技术介绍

[0002]PN/A是一种新颖的、可持续的生物脱氮工艺。与传统的硝化和反硝化工艺相比，PN/A工艺可节省60％的曝气消耗和近100％的有机碳需求。到目前为止，单级PN/A工艺已成功地应用于高浓度氨氮废水处理中。对于污水处理，PN/A工艺的应用也具有重要意义，因为它具有使污水处理厂接近能源自给的潜力。
[0003]尽管有越来越多成功的实验证据，但全面应用PN/A直接处理低氨氮浓度的城市主流污水尚未有完全成功的案例。对于污水厌氧氨氧化处理，最关键和最困难的瓶颈之一是短程硝化过程对亚硝酸盐氧化细菌(NOB)的持续抑制。在PN/A污水处理过程中NOB的生长已被广泛报道，NOB的富集会提高出水硝酸盐含量，降低厌氧氨氧化脱氮效率。因此，有效抑制NOB活性对于PN/A脱氮工艺稳定运行和全面应用具有重要意义。
[0004]现有NOB抑制技术中，利用城市污水厂侧流高氨氮浓度溶液中高的游离氨(FA)抑制NOB活性有一定的应用潜力，但该过程涉及主流侧流污泥的交换、多种微生物的交互作用，该过程具有高度复杂性、非线性、大时滞等特点，难以实现有效应用。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是现有的PN/A无法直接处理低氨氮浓度的城市主流污水，短程硝化过程对亚硝酸盐氧化细菌(NOB)无法有效持续抑制，从而导致降低厌氧氨氧化脱氮效率。针对问题，本专利技术提出了一种利用PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的方法及装置，利用神经网络对FA抑制单元中NOB活性预测及控制，实现城市污水短程硝化过程NOB的稳定抑制，实现城市污水主流PN/A脱氮工艺的稳定运行。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种利用PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的方法，使用主流反应器和侧流反应器协同完成，城市污水在预处理或者生化处理后产生的污泥，经过浓缩，再经过厌氧硝化产生甲烷和沼渣之后流出的液体进入侧流反应器中反应，经过短程硝化反应后，将侧流反应器内达标的污泥和侧流反应器内出水氨氮浓度达标的污水被输送到主流反应器内进行反应；在主流反应器中，将污水中的氨氮和亚硝酸根通过氧化作业转化为氮气排放出去；
[0007]其中，在主流反应器和侧流反应器中，使用神经网络模拟FA抑制单元内的复杂反应过程，得到精准的输出预测值，并及时调控pH和氨氮浓度，实现对主流NOB活性的有效抑制，实现利用PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的方法。
[0008]进一步地，侧流反应器内的反应包括以下步骤：
[0009]将城市污水经过HRAS/CEPT处理，处理后的污水被输入到主流反应器的进水桶内，处理后的污泥经过浓缩，再经过厌氧消化后作为高浓度氨氮废水被输入到侧流反应器的进
水桶内；
[0010]将侧流进水桶内的污水通过第一管线输送至FA抑制单元，同时主流反应器中NOB活性超标的污泥通过第二管线输送至FA抑制单元，最后碱也要作为调节量加入抑制单元；
[0011]运用数据采集器测定当前FA抑制单元中的pH、温度、氨氮浓度、污泥浓度以及抑制时间，并将其作为神经网络的输入层，通过神经网络获得经过FA抑制单元处理后的出水污泥中NOB和AOB的活性预测值；
[0012]将FA抑制单元处理后的污水或污泥输送至侧流反应器。
[0013]进一步地，主流反应器内的反应包括以下步骤：
[0014]将储存在主流进水桶内的预处理后的城市污水和侧流反应器处理后的氨氮浓度达标的污水一起输送至主流反应器中，将污水中的氨氮和亚硝酸根通过氧化作用转化为氮气排放出去；
[0015]运用数据采集器测定主流反应器中的pH、温度、氨氮浓度、总氮浓度以及DO浓度，根据这些参数的测定值和设定值进行对比，再通过风机调节主流反应器内的反应效果，将处理达标的污水和氮气排放出去，完成对城市污水的稳定脱氮的处理。
[0016]进一步地，运用数据采集器测定当前FA抑制单元中的pH、温度、氨氮浓度、污泥浓度以及抑制时间，并将其作为神经网络的输入层，通过神经网络获得经过FA抑制单元处理后的出水污泥中NOB和AOB的活性预测值，具体包括：
[0017]将FA抑制单元进水时的pH、温度、氨氮浓度、污泥浓度和抑制时间作为神经网络的输入层，将FA抑制单元出水时的NOB和AOB的活性作为神经网络的输出层，利用一定数量的实验数据对神经网络进行训练、验证和测试，并确定最佳的隐藏层神经元的个数，将FA抑制单元进水时的pH、温度、氨氮浓度、污泥浓度和抑制时间输入到训练好的神经网络模型中，用神经网络模拟FA抑制单元内的复杂反应过程，得到神经网络识别出的NOB和AOB活性。
[0018]进一步地，对NOB活性的上下限控制策略，把NOB活性始终控制在0.2
‑
0.4mg(NO3‑
‑
N)/g(MLVSS)/h范围内；当神经网络输出的出水污泥中NOB活性大于0.4mg(NO3‑
‑
N)/g(MLVSS)/h时，根据FA浓度计算方程，在确定氨氮浓度和温度不变的情况下，通过调节碱罐上的流量调节器，增大碱投加量，使FA抑制单元内的pH值增大；当神经网络输出的出水污泥中NOB活性小于0.2mg(NO3‑
‑
N)/g(MLVSS)/h时，根据FA浓度计算方程，在确定氨氮浓度和温度不变的情况下，通过关闭碱罐上的流量调节器，停止碱投加，使FA抑制单元内的pH值保持稳定。
[0019]进一步地，使用加热棒，使FA抑制单元的温度始终固定保持在35℃。
[0020]进一步地，pH设置为7.5
‑
8.6范围内，当输入层中的pH测量值大于8.6时，通过关闭碱罐上的流量调节器，停止碱投加；当pH测量值小于7.5时，通过调节碱罐上的流量调节器，增加碱投加量，使FA抑制单元内的pH值增大。其中，输入层的pH测量值由pH探头测出。
[0021]进一步地，氨氮浓度设置为1000
‑
2000mg/L；当氨氮浓度测量值低于1000mg/L时，通过减小主流反应器排出浮泥流量Q2，从而增大氨氮浓度；当氨氮浓度测量值高于2000mg/L时，通过增大Q2，从而降低氨氮浓度。
[0022]进一步地，FA抑制单元内设置有游离氨，游离氨能够抑制亚硝酸盐氧化菌NOB的活性，并且保持氨氧化菌AOB的活性。
[0023]本专利技术又一较佳实施例提供了一种利用PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的装置，
包括侧流进水桶、FA抑制单元、碱罐、短程硝化反应器、主流进水桶、短程硝化
‑
厌氧氨氧化反应器，其中：
[0024]侧流进水桶用于存储预处理过后的高浓度氨氮废水且与FA抑制单元的入口连通，其流量大小为Q1(Q1一般不可调)，所述碱罐与FA抑制单元入口连通，FA抑制单元的出口与短本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的方法，其特征在于，使用主流反应器和侧流反应器协同完成，城市污水在预处理或者生化处理后产生的污泥，经过浓缩，再经过厌氧硝化产生甲烷和沼渣之后流出的液体进入所述侧流反应器中反应，经过短程硝化反应后，将所述侧流反应器内达标的污泥和所述侧流反应器内出水氨氮浓度达标的污水被输送到主流反应器内进行反应；在主流反应器中，将污水中的氨氮和亚硝酸根通过氧化作业转化为氮气排放出去；其中，在所述主流反应器和侧流反应器中，使用神经网络模拟FA抑制单元内的复杂反应过程，得到精准的输出预测值，并及时调控pH和氨氮浓度，实现对主流NOB活性的有效抑制，实现利用PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的方法。2.如权利要求1所述的一种利用PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的方法，其特征在于，所述侧流反应器内的反应包括以下步骤：将城市污水经过HRAS/CEPT处理，处理后的污水被输入到主流反应器的进水桶内，处理后的污泥经过浓缩，再经过厌氧消化后作为高浓度氨氮废水被输入到侧流反应器的进水桶内；将侧流进水桶内的污水通过第一管线输送至FA抑制单元，同时主流反应器中NOB活性超标的污泥通过第二管线输送至FA抑制单元，最后碱也要作为调节量加入所述抑制单元；运用数据采集器测定当前FA抑制单元中的pH、温度、氨氮浓度、污泥浓度以及抑制时间，并将其作为神经网络的输入层，通过神经网络获得经过FA抑制单元处理后的出水污泥中NOB和AOB的活性预测值；将FA抑制单元处理后的污水或污泥输送至侧流反应器。3.如权利要求2所述的一种利用PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的方法，其特征在于，所述主流反应器内的反应包括以下步骤：将储存在主流进水桶内的预处理后的城市污水和侧流反应器处理后的氨氮浓度达标的污水一起输送至主流反应器中，将污水中的氨氮和亚硝酸根通过氧化作用转化为氮气排放出去；运用数据采集器测定主流反应器中的pH、温度、氨氮浓度、总氮浓度以及DO浓度，根据这些参数的测定值和设定值进行对比，再通过风机调节主流反应器内的反应效果，将处理达标的污水和氮气排放出去，完成对所述城市污水的稳定脱氮的处理。4.如权利要求2所述的一种利用PN/A实现城市污水稳定低碳脱氮的方法，其特征在于，运用数据采集器测定当前FA抑制单元中的pH、温度、氨氮浓度、污泥浓度以及抑制时间，并将其作为神经网络的输入层，通过神经网络获得经过FA抑制单元处理后的出水污泥中NOB和AOB的活性预测值，具体包括：将所述FA抑制单元进水时的pH、温度、氨氮浓度、污泥浓度和抑制时间作为神经网络的输入层，将所述FA抑制单元出水时的NOB和AOB的活性作为神经网络的输出层，利用一定数量的实验数据对神经网络进行训练、验证和测试，并确定最佳的隐藏层神经元的个数，将所述FA抑制单元进水时的pH、温度、氨氮浓度、污泥浓度和抑制时间输入到训练好的神经网络模型中，用神经网络模拟FA抑制单元内的复杂反应过程，得到神经网络识别出的NOB和AOB活性。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李天豪，谢懿，夏俊，张晓琳，刘建勇，
申请(专利权)人：上海城建城市运营集团有限公司上海城建养护管理有限公司，
类型：发明
国别省市：