循环式活性污泥法分段进水深度脱氮过程控制实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及循环式活性污泥法分段进水深度脱氮过程控制实验装置，属于序批式活性污泥法及其变型工艺污水生物脱氮技术领域。本实用新型专利技术采用分多次进水的运行方式与实时控制系统的集成，并充分利用了原污水中的有机碳源，最大程度上节省了外投碳源量，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，并采用变时长好氧／缺氧的方式运行，而控制好氧曝气和缺氧搅拌的时间由实时过程控制策略来实现。本实用新型专利技术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，由于采用了在线实时过程控制仍能准确地控制交替好氧／缺氧时间，使整个系统的抗冲击负荷能力大大提高。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及CAST (循环式活性污泥法)分段进水深度脱氮过程控制 的教学实验装置，适用于含氮工业废水处理和城镇污水深度处理，属于序批 式活性污泥法(SBR)及其变型工艺污水生物脱氮

技术介绍
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NH4+及N03—)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、 AYO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
本技术目的是提供一种CAST分段进水深度脱氮过程控制的教学实验 装置，该装置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，由于采用了在线实时过程控制仍能准确地控制交替好 氧/缺氧时间，使整个系统的抗冲击负荷能力大大提高。本技术采用分多次进水的运行方式与实时控制系统的集成，并充分 利用了原污水中的有机碳源，最大程度上节省了外投碳源量，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，并采用变时长好 氧/缺氧的方式运行，而控制好氧曝气和缺氧搅拌的时间由实时过程控制策略 来实现。本技术采取了如下技术方案。本技术包括有选择器l、主反应区 2、连接在选择器1上的进水阀3和进水泵4、选择器内的搅拌器5、主反应 区2内的滗水器6和底部所设曝气器7、连接在曝气器7上的进气阀8和空气 压縮机9、连接在滗水器6上的排水阀10、用于将污泥从主反应区2回流至 选择器1的回流污泥泵12和回流污泥阀11、用于排放主反应区2内剩余污泥的排泥阀13、设置在主反应区2内的潜水搅拌器14、与选择器l相连接的碳源投加计量泵17、实时控制系统15，与实时控制系统15相连接的DO (溶解 氧)、ORP (氧化还原电位)、pH传感器16。所述的实时控制系统15包括连接 在进水泵4、搅拌器5、滗水器6、空气压縮机9、潜水搅拌器14、碳源投加 计量泵17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) 进水打开进水阀3和进水泵4并开启选择器1内搅拌器5，由预先 设定的时间控制废水处理量，当达到预定时间后停止进水；进水的同时开启 回流污泥阀11和污泥回流泵12，在预先设定的回流量下，污泥由主反应区2 末端回流至选择器l;2) 进水/曝气开始进水的同时，实时控制系统15开启进气阀8和空气 压縮机9，由空气压縮机9提供的压縮空气进入曝气器7，向主反应区2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0RP、 pH 传感器16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 气时间的实时控制，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，此时关闭进气阀3和空气压縮机9，停止曝气；3) 加原污水搅拌在实时控制系统15的调节下打开进水阀3和进水泵4, 同时边进水边开启主反应区2内潜水搅拌器14，系统进行缺氧反硝化脱氮过 程，反硝化进程由ORP、 pH在线传感器16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， 此时关闭进水阀3、进水泵4及潜水搅拌器14，停止进水搅拌；4) 再曝气在实时控制系统15的调节下开启进气阀8和空气压縮机9, 对反应系统进行曝气，使步骤3中因加入原污水而带入系统的氨氮转化为硝 态氮，曝气时间由实时控制系统控制，当pH值曲线上出现极小值，同时0RP 曲线上出现平台，关闭进气阀8和空气压縮机9，停止曝气；5) 重复加原污水反硝化及后曝气重复步骤3)、步骤4)两步，重复的 次数随原污水水质、处理水量及出水要求变化；6) 投加外碳源反硝化根据实时控制系统所预测的最终硝态氮产生量， 计算得出外加碳源的投量，在实时控制系统15的调节下开启碳源投加计量泵 17，投加的碳源至刚好满足反硝化要求，投加碳源的同时开启潜水搅拌器14， 反硝化进程由ORP、pH在线传感器监控，当pH值曲线上出现极大值，同时ORP 曲线上出现拐点时，反硝化结束后，关闭回流污泥阀ll、回流污泥泵12及选 择器内搅拌器5和主反应区搅拌器14;7) 沉淀投加外碳源反硝化工序结束时，由实时控制系统15中的时间 继电器根据预先设定的时间控制沉淀时间，此时进水阀3、进气阀8、排水阀 10和排泥阀13均处于关闭状态；8) 排水沉淀阶段结束后，停止污泥回流，在实时控制系统15调节下， 无动力式滗水器6开始工作，将处理后水经排水阀10排出，排水时间由无动 力式滗水器6控制；9) 闲置在实时控制系统15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；10) 系统依次重复l)、 2)、 3)、 4)、 5)、 6)、 7)、 8)、 9)各步骤，根据 原水水质或水量变化自动调节各步骤时长，整个系统交替经历好氧、缺氧、 厌氧状态，分段进水和间歇出水，并在每个周期结束时经由排泥阀13定期排 放剩余的活性污泥。本技术设计的装置主要包括长方体反应池本文档来自技高网...

【技术保护点】
循环式活性污泥法分段进水深度脱氮过程控制实验装置，包括有选择器（１）、主反应区（２）、连接在选择器（１）上的进水阀（３）和进水泵（４）、选择器（１）内的搅拌器（５）、设置在主反应区（２）内的滗水器（６）和设置在主反应区（２）底部的曝气器（７）、连接在曝气器（７）上的进气阀（８）和空气压缩机（９）、连接在滗水器（６）上的排水阀（１０）、用于将污泥从主反应区（２）回流至选择器（１）的回流污泥泵（１２）和回流污泥阀（１１）、用于排放主反应区（２）内剩余污泥的排泥阀（１３）；其特征在于：还包括有设置在主反应区（２）内的潜水搅拌器（１４）、用于投加碳源至主反应区（２）的碳源投加计量泵（１７）、实时控制系统（１５）和其输出端与实时控制系统（１５）相连的ＤＯ、ＯＲＰ、ｐＨ传感器（１６）；其中：所述的实时控制系统（１５）包括连接在进水泵（４）、搅拌器（５）、滗水器（６）、空气压缩机（９）、潜水搅拌器（１４）、碳源投加计量泵（１７）上的时间继电器、计算机以及连接在计算机上的数据采集卡。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭永臻，马娟，王丽，王淑莹，甘一萍，常江，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]