[发明专利]一种短程硝化耦合反硝化除磷的A2/O-生物接触氧化装置的实时控制及方法

说明书

技术领域

本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种短程硝化与反硝化除磷技术耦合的实时控制装置和基于此形成的强化脱氮除磷方法。

背景技术

由于氮、磷污染物的过量排放而引发的水体富营养化问题日益受到人们的重视，近年来开发了很多脱氮除磷的新技术，其中以短程硝化反硝化技术最备受关注，它将硝化过程控制在产亚硝态氮阶段，并以亚硝态氮为电子受体进行反硝化，与传统的全程硝化反硝化技术相比，该技术不仅可以节省25%的供氧量和45%的反硝化所需之碳源(以甲醇计)，而且还缩短了反应时间，减少了剩余污泥排放量。而短程硝化产生的NO₂^--N也可以作为反硝化聚磷菌的电子受体，与传统的脱氮除磷工艺相比，可节省50%的COD耗量、降低约30%的曝气能耗和50%的污泥产量，被视为是一种可持续的处理工艺。以上这些研究成果为低C/N污水的高效脱氮除磷工艺开发提供了基础。

如何将硝化控制在产亚硝态氮阶段是该技术的关键。目前可行的方法有：通过控制温度或溶解氧，使其适宜亚硝酸菌生长而抑制硝酸菌的生长；通过选择性因子，如利用游离氨对硝酸菌的抑制作用，将硝化控制在产亚硝酸氮阶段；控制污泥龄以及利用纯种分离富集、培养亚硝酸菌并使之固定等等。而实时控制系统由于具有实时性，即在一定的有效时间内对所发生的事件及时处理，近年来在污水生物处理中已有较多典型的成功的应用。通过在线传感器与PLC(可编程逻辑控制器)应用于污水处理工艺中，来确定工艺参数、优化运行方案、预测运行中可能出现的问题及采取的防止措施，使得工艺运行由经验判断走向定量分析。

发明内容

本发明针对当前污水处理中进水C/N低，脱氮除磷效率不高，能耗大等问题，将两种新型脱氮除磷技术耦合，同时引入实时控制系统，提高装置的实用性和可控性，为实际工程的精细管理和高效运行提供参考。

一种短程硝化耦合反硝化除磷的A²/O-生物接触氧化装置，其特征在于：包括原水水箱1、A²/O反应器2、中间沉淀池3、生物接触氧化池4、沉淀区5、出水水箱6、在线控制箱7和计算机8。所述原水水箱1设有加热器32；所述A²/O反应器2包括厌氧区11、缺氧区12和好氧区13；所述A²/O反应器2与生物接触氧化池4连接处为密封隔板，使两者彼此隔离；所述A²/O反应器2好氧区13的出水进入中间沉淀池3，中间沉淀池3经中间进水泵16连接生物接触氧化池4；所述生物接触氧化池4分为三个格室，分别记为第一格室4.1、第二格室4.2、第三格室4.3，内设填料21；所述沉淀区5设有溢流口22和排泥口23；所述A²/O反应器2的好氧区13和生物接触氧化池4均设有曝气盘26，分别通过第一流量计26.1、第二流量计26.2、第三流量计26.3、第四流量计26.4控制曝气量；所述A²/O反应器2的厌氧区11底部设有进水口和污泥回流口，首格缺氧区12的底部设有硝化液回流口；所述在线控制箱7连接NH₄⁺传感器28、NO₃^-传感器29、NO₂^-传感器30、TP传感器31、温度传感器19、DO传感器20、加热控制器33和计算机8；根据各传感器采集到的信号，通过计算机8输出，在线监测出水水箱6中的NH₄⁺、NO₃^-、NO₂^-、TP浓度以及生物接触氧化池4各格室内的温度和DO浓度。

利用A²/O-生物接触氧化装置进行脱氮除磷和实时控制的方法，主要包括以下步骤：

1）原水经进水泵9进入A²/O反应器2的厌氧区11，同步进入的还有来自中间沉淀池3经污泥回流泵17送来的回流污泥，污泥回流比100%～200%，平均污泥浓度6000～10000mg/L，通过搅拌装置10充分混合反应；反硝化聚磷菌（DPAOs）利用原水中的有机物合成内碳源（PHA）储存于细胞体内，同时释磷。

2）混合液随后进入缺氧区12，同时进入的还有经生物接触氧化池4实现短程硝化并完成固液分离的硝化液，硝化液回流比100%～400%；DPAOs以亚硝酸盐（部分硝酸盐）为最终电子受体,以PHA为电子供体，以“一碳两用”的方式同步反硝化除磷。