本发明专利技术涉及一种膜生物反应器实现短程硝化的装置和方法，装置设有缺氧池、好氧池及由曝气头和鼓风机组成的曝气装置、膜池及由水泵及管道组成的膜池回流装置，好氧池设有在线溶解氧计，曝气装置里设有可控电动阀门和曝气控制器；膜池回流装置里设有回流控制器及回流液布水器，并与在线溶解氧浓度计进行信号连接；实现短程硝化的方法：通过实际测试确定控制数据：设置数据；在线控制自动运行。本发明专利技术适用于城市污水处理厂及其它诸如养殖废水、味精废水、焦化废水等含氮有机工业废水的处理，能在达到更好的污水处理效果的基础上，实现降低曝气能耗及外加碳源的投加。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种生化法污水生物处理技术，具体是在膜生物反应器中实现和控制短程硝化的装置和方法，适用于城市污水处理厂及其它诸如养殖废水、味精废水、焦化废水等含氮有机工业废水的处理。
技术介绍
由于淡水资源的短缺和水体富营养化的不断扩大，加剧了水资源的短缺，城市污水厂的排放标准不断提高。为了从根本上解决水资源问题，达到水的可持续利用，提出全部污水再生处理后达到地表IV类水质标准的水战略。污水深度处理后用作再生水已经是大势所趋。膜生物反应器MBR (Membrane Bio-Reactor)是20世纪末发展起来的最新废水资源再生利用技术，是膜分离技术和生物技术的有机结合。用超滤膜或微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的二沉池和常规过滤单元，水力停留时间HRT和泥龄SRT完全分离，与传统的污水生物处理技术相比，MBR出水水质良好，抗冲击负荷能力强，污泥产量小，占地面积小、 生物量大、生物多样性丰富、没有污泥膨胀与污泥流失之虞等优点。但为了控制膜污染，一般通过膜曝气提供膜擦洗气量，减轻膜污染。膜擦洗气量一般很大，溶解氧较高，含有高溶解氧的膜池混合液回流至缺氧区，会提高缺氧区的溶解氧，破坏反硝化的条件，影响反硝化效果及出水水质。传统生物脱氮通过硝化将NH/-N转化为NO3--N,再通过反硝化将NO3--N转化为氮气从水中逸出。在硝化阶段，NH/-N被转化成NO3--N是由两类独立的细菌完成的两个不同反应，首先由亚硝化菌Nitrosomonas将NH4+_N转化为NOf-N，然后由硝化菌Nitrobacter将 NO2--N转化为NCV-N。传统生物脱氮过程中硝化的最终产物是NO3--N,反硝化以NO3--N为电子受体。对于反硝化菌而言，无论是亚硝酸盐还是硝酸盐均可以作为最终受氢体，因而整个生物脱氮过程，也可经NH4+-N — NO2--N — N2这样的“简捷”途径完成，即短程生物脱氮工艺。与全程脱氮比较，短程脱氮具有如下优势节省25%供氧量；节约40%反硝化碳源；减少污泥生成量；缩短反应时间，反应器容积相应减少30% 40%。膜生物反应器工艺为了控制膜污染，膜单元曝气量较大，气水比一般大于15，膜池混合液回流到前端的缺氧段，造成缺氧段的DO的升高，由于反硝化要求在无DO或低DO下进行，缺氧段的高DO影响了反硝化反应的进行。对于好氧处理单元，一般没有控制D0，生物脱氮技术均为全程硝化，不能实现稳定高效的短程硝化，而由于全程硝化不仅好氧曝气量大，要求反应器具有更大的有效容积，反硝化要求可生化C0D/TKN即化学需氧量/总凯氏氮> 4. 0，而我国生活污水一般C0D/TKN均低于4. 0，尤其对于含NH4+_N高的工业废水，C/N 更低。所以全程硝化脱氮效率很低。对于稳定的短程硝化而言，C0D/TKN>2.4就可以实现高效脱氮，所以短程硝化脱氮技术不仅可以节省运行费用电费，而且可以节省为提高出水水质在反硝化过程中投加外碳源的费用。膜生物反应器的缺点主要是能耗高，运行成本高，将短程硝化与膜生物反应器结合，可以降低能耗，而膜生物反应器中实现短程生物脱氮鲜见报道。城市污水厂含氮量难于达标的主要原因在于反硝化碳源不足，进水的低碳氮比低。短程硝化脱氮技术与传统的全程硝化反应比较，可以节省40%的有机碳源。因而，如果在MBR的好氧处理系统中实现短程硝化，将NH/-N氧化为Ν02_-Ν后，通过内回流到系统的缺氧段，一方面回流液中DO较低，对缺氧反硝化的影响较小，另一方面可以大大减少反硝化所需碳源，从而实现高效的反硝化。在不必外加碳源的条件下，提高污水处理厂出水水质， 减轻污水再生回用的深度处理费用。可见，在MBR反应器中实现和控制短程硝化的方法是具有理论和现实意义，市场应用前景广阔。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提出了一种。该装置和方法能在达到更好的污水处理效果的基础上，实现降低曝气能耗及外加碳源的投加。本专利技术的目的是通过以下的技术方案来实现的本专利技术的膜生物反应器实现短程硝化的装置，设有缺氧池、好氧池及由曝气头和鼓风机组成的曝气装置、膜池及由水泵和管道组成的膜池回流装置，其特征是在好氧池中设有在线溶解氧计，在曝气装置里，曝气头和鼓风机之间设有可控电动阀门，并设有曝气控制器，该曝气控制器与所述可控电动阀门进行开闭控制连接，与在线溶解氧浓度计进行信号连接；膜池回流装置里的水泵为可控流量水泵，还设有回流控制器及回流液布水器，回流控制器与所述可控流量回流水泵进行流量控制连接，与在线溶解氧浓度计进行信号连接。利用所述膜生物反应器实现短程硝化的装置实现短程硝化的方法其特征在于包括以下步骤1)根据待处理污水的实际情况，通过实际测试，确定保证该工艺处理的污水含氮达标的控制数据好氧池中溶解氧浓度的上限Bl和下限值a2，一般al < 4mg/L, a2 > 0. ang/L，确定回流控制器提取溶解氧浓度信号时间间隔Tl，Tl 一般根据实际情况需要调节的精度或溶解氧测定仪的可靠性、灵敏度等选择，可以在l-20min范围内选取；根据膜池的进水量确定膜池回流比的上限值cl和下限值c2和回流比每次调节值士cO，一般cl <4， c2 > l,c0可在0. 01-0. 2范围内选取；根据好氧池的容积和曝气装置的情况确定电动阀开度的上限bl和下限值1^2，一般为bl 60% -100%, b2 20% -60% ；单次电动阀的动作角度士N2，根据所选用电磁阀的特点及需要调整的精度确定；确定曝气控制器提取溶解氧浓度信号时间间隔T2，一般为l-20min, DO低于设定下限bl的时间T3 ；一般T3 > IOmin02)接通回流控制器和曝气控制器电源，设置第1)步确定的数据；启动膜池回流液设备；3)在线溶解氧传感器获取实测信号，并将信号反馈给回流控制器，在回流控制器内，实测信号与设定值上下限每隔时间Tl进行一次比较；4)当实测溶解氧浓度在设定值范围之内，即在al、a2值之间，则系统继续运行，当前回流状态维持不变；当实测溶解氧浓度低于下限bl时，则加大回流比；当实测溶解氧浓度高于上限al时，则关小回流比，回流比每次调节值为士 cO，但回流比必须高于下限c2 ；回流比的变化引起回流量的变化，变频泵系统对此做出相应的调整；然后返回第幻步骤；当回流比达到上限Cl，溶解氧浓度仍低于下限a2，即仍需进行提高回流比时，返回第；3)步骤， 同时启动第5)步骤；5)在线溶解氧传感器获取实测信号反馈给曝气控制器，在曝气控制器内，实际溶解氧与设定的溶解氧上下限每隔T2进行一次比较；当溶解氧浓度仍低于下限a2时，电动阀开大N2角度，但必须小于电动阀最大开度bl ；重复第5)步骤；当实际溶解氧高于下限a2， 电动阀关小N2角度，当电动阀开度为下限1^2，溶解氧在T3时间内仍高于溶解氧下限a2时， 则关闭风机；返回第3)。传统的好氧池曝气极易造成溶解氧过高，而实现短程硝化的控制条件之一是低溶解氧，该装置的主要优点是通过将膜池回流液回流至好氧池，达到减少好氧池曝气量，维持好氧池的低溶解氧水平。由于膜池混合液携带大量的溶解氧，回流至缺氧区会破坏反硝化的条件，造成反硝化不完全。而将其通过布水器回流至好氧池，经布水器的切割作用，将大本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种利用以下工艺运行的膜生物反应器实现短程硝化的装置，设有缺氧池（１）、好氧池（２）及由曝气头（４）和鼓风机（４２）组成的曝气装置、膜池（８）及由水泵（３１）和管道组成的膜池回流装置，其特征是：在好氧池中设有在线溶解氧计（７），在曝气装置里，曝气头和鼓风机之间设有可控电动阀门（４１），并设有曝气控制器（６），该曝气控制器与所述可控电动阀门进行开闭控制连接，与在线溶解氧浓度计进行信号连接；膜池回流装置里的水泵为可控流量回流水泵，还设有回流控制器（５）及回流液布水器（３），回流控制器与所述可控流量回流水泵进行流量控制连接，与在线溶解氧浓度计进行信号连接；所述膜生物反应器实现短程硝化的装置实现短程硝化的方法：其特征在于包括以下步骤：１）根据待处理污水的实际情况，通过实际测试，确定保证该工艺处理的污水含氮达标的控制数据：好氧池中溶解氧浓度的上限ａ１和下限值ａ２，一般ａ１＜４ｍｇ／Ｌ，ａ２＞０．２ｍｇ／Ｌ，确定回流控制器提取溶解氧浓度信号时间间隔Ｔ１，Ｔ１一般根据实际情况需要调节的精度或溶解氧测定仪的可靠性、灵敏度等选择，可以在１－２０ｍｉｎ范围内选取；根据膜池的进水量确定膜池回流比的上限值ｃ１和下限值ｃ２和回流比每次调节值±ｃ０，一般ｃ１＜４，ｃ２＞１，ｃ０可在０．０１－０．２范围内选取；根据好氧池的容积和曝气装置的情况确定电动阀开度的上限ｂ１和下限值ｂ２，一般为ｂ１：６０％－１００％，ｂ２：２０％－６０％；单次电动阀的动作角度±Ｎ２，根据所选用电磁阀的特点及需要调整的精度确定；确定曝气控制器提取溶解氧浓度信号时间间隔Ｔ２，一般为１－２０ｍｉｎ，ＤＯ低于设定下限ｂ１的时间Ｔ３；一般Ｔ３＞１０ｍｉｎ；２）接通回流控制器和曝气控制器电源，设置第１）步确定的数据；启动膜池回流液设备；３）在线溶解氧传感器获取实测信号，并将信号反馈给回流控制器，在回流控制器内，实测信号与设定值上下限每隔时间Ｔ１进行一次比较；４）当实测溶解氧浓度在设定值范围之内，即在ａ１、ａ２值之间，则系统继续运行，当前回流状态维持不变；当实测溶解氧浓度低于下限ｂ１时，则加大回流比；当实测溶解氧浓度高于上限ａ１时，则关小回流比，回流比每次调节值为±ｃ０，但回流比必须高于下限ｃ２；回流比的变化引起回流量的变化，变频泵系统对此做出相应的调整；然后返回第３）步骤；当回流比达到上限ｃ１，溶解氧浓度仍低于下限ａ２，即仍需进行提高回流比时，返第３）步，同时启动第５）步骤；５）在线溶解氧传感器获取实测信号反馈给曝气控制器，在曝气控制器内，实际溶解氧与设定的溶解氧上下限每隔Ｔ２进行一次比较；当溶解氧浓度仍低于下限ａ２时，电动阀开大Ｎ２角度，但必须小于电动阀最大开度ｂ１；重复第５）步骤；当实际溶解氧高于下限ａ２，电动阀关小Ｎ２角度，当电动阀开度为下限ｂ２，溶解氧在Ｔ３时间内仍高于溶解氧下限ａ２时，则关闭风机；返回第３）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨岸明，甘一萍，常江，张树军，彭永臻，孟春霖，
申请(专利权)人：北京城市排水集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11
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