公布日：2023.10.03
申請日：2023.07.28
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F3/12(2023.01)N;C02F3/28(2023.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種低碳高效脫氮的方法，快速混合器的DO濃度值控制在0.5㎎/L~1㎎/L，反硝化反應(yīng)區(qū)的DO濃度值控制在0.1㎎/L~0.2㎎/L；厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)的DO濃度值為0㎎/L~0.05㎎/L，污泥回流比控制在30%~60%，內(nèi)回流比控制在150%~200%，通過嚴格控制DO濃度值，將DO濃度值控制在最適宜的有效值內(nèi)，持續(xù)穩(wěn)定的創(chuàng)造了亞硝態(tài)氮環(huán)境，為后續(xù)厭氧氨氧化菌獲取穩(wěn)定反應(yīng)基質(zhì)亞硝態(tài)氮提供了前提條件，設(shè)置反復(fù)多次周期性回流循環(huán)，呈多倍提升脫氮反應(yīng)效率，低碳氮比條件下實現(xiàn)厭氧氨氧化協(xié)同脫氮，提高功能菌群的豐度，能夠節(jié)省80%有機碳源，進而降低了污泥產(chǎn)量和溫室氣體排放。
權(quán)利要求書
1.一種低碳高效脫氮的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、市政污水經(jīng)過收集管導(dǎo)流后進入格柵井，通過格柵機去除粗大的懸浮物；S2、調(diào)節(jié)池對市政污水進行水量調(diào)節(jié)、水質(zhì)均化，得到中和污水；S3、將中和污水經(jīng)過潛水提升泵輸送至快速混合器，隨之中和污水依次進入循環(huán)式厭氧氨氧化生物反應(yīng)器的亞硝態(tài)氮穩(wěn)定獲取區(qū)、反硝化反應(yīng)區(qū)和厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)，經(jīng)過循環(huán)式厭氧氨氧化生物反應(yīng)器處理的少量剩余污泥通過內(nèi)回流管線回流至快速混合器，同時投加PAC藥劑，經(jīng)快速混合器混合后進入循環(huán)式厭氧氨氧化生物反應(yīng)器，反復(fù)循環(huán)，將NH4氧化為N2，直至氨氮質(zhì)量濃度小于1.3㎎/L，其中，快速混合器的DO濃度值控制在0.5㎎/L～1㎎/L，反硝化反應(yīng)區(qū)的DO濃度值控制在0.1㎎/L～0.2㎎/L，厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)的DO濃度值控制在0㎎/L～0.05㎎/L，污泥回流比控制在30％～60％，內(nèi)回流比控制在150％～200％；S4、將步驟S3中的污水通入MBR膜池，MBR膜池用于實現(xiàn)泥水固液分離，污泥混合液通過污泥回流管線回流至快速混合器，再生水進入回用水池。
2.如權(quán)利要求1所述的一種低碳高效脫氮的方法，其特征在于：在步驟S3中，包括如下步驟：S31、少量剩余污泥經(jīng)過快速混合器快速混合后進入亞硝態(tài)氮穩(wěn)定獲取區(qū)，高濃度的NO3-抑制的正向反應(yīng)，亞硝態(tài)氮穩(wěn)定獲取區(qū)化學(xué)反應(yīng)式為：NH4++2O2→NO2-+2H2ONH3+1.5O2→NO2-+2H++H2O經(jīng)過亞硝態(tài)氮穩(wěn)定獲取區(qū)提高亞硝態(tài)氮NO2-的濃度；S32、步驟S31出水進入反硝化反應(yīng)區(qū)中，通過反硝化作用將NO3-還原為NO2-，在通過反硝化作用將NO2-還原為氮氣；之后，進入?yún)捬醢毖趸磻?yīng)區(qū)，厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)利用厭氧氨氧化菌，以NO2-作為電子受體,將NH4氧化為N2，反硝化反應(yīng)區(qū)、厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)化學(xué)反應(yīng)式為：NH4++1.5NO3-→0.5N2+2H2ONH4++1.5NO2-+0.5H2O→0.5N2+2H++2H2O。
3.如權(quán)利要求1所述的一種低碳高效脫氮的方法，其特征在于：格柵機后端設(shè)有進水水質(zhì)檢測管線，進水水質(zhì)檢測管線連接進水水質(zhì)檢測系統(tǒng)，進水水質(zhì)檢測系統(tǒng)將采集的COD、BOD、氨氮、總磷和總氮數(shù)據(jù)通過網(wǎng)線傳送至PLC智能控制系統(tǒng)，通過AI程序?qū)崟r監(jiān)測進水碳氮比值。
4.如權(quán)利要求3所述的一種低碳高效脫氮的方法，其特征在于：調(diào)節(jié)池內(nèi)部設(shè)有浮球液位計，調(diào)節(jié)池末端設(shè)有潛水提升泵連接提升管線，提升管線上設(shè)有電磁流量計，浮球液位計通過信號線將液位信號傳輸至PLC智能控制系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求1～4任意一項所述的一種低碳高效脫氮的方法，其特征在于：快速混合器內(nèi)設(shè)有DO傳感器和PH傳感器，DO傳感器和PH傳感器經(jīng)多參數(shù)在線檢測儀將采集到的DO和PH數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸線傳送至PLC智能控制系統(tǒng)；快速混合器通過加藥管線分別與碳源加藥裝置、PAC加藥裝置連接。
6.如權(quán)利要求5所述的一種低碳高效脫氮的方法，其特征在于：MBR膜池內(nèi)部設(shè)有膜組件，膜組件下端設(shè)有曝氣裝置，曝氣裝置通過曝氣管線與風(fēng)機連接，膜組件上端通過產(chǎn)水管線與產(chǎn)水泵進水端、反洗泵出水端連接，其中，產(chǎn)水泵出水連接回用水池，反洗泵進水端通過反洗管線連接回用水池；MBR膜池末端底部設(shè)有污泥回流泵，污泥回流泵通過污泥回流管線連接快速混合器，污泥回流管線上設(shè)有電磁流量計；MBR膜池底部設(shè)有放空排泥管線以連通調(diào)節(jié)池。
7.如權(quán)利要求5所述的一種低碳高效脫氮的方法，其特征在于：回用水池末端設(shè)有出水水質(zhì)檢測管線；出水水質(zhì)檢測管線連接出水水質(zhì)檢測系統(tǒng)，出水水質(zhì)檢測系統(tǒng)將采集的COD、BOD、氨氮、總磷和總氮數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸線傳送至PLC智能控制系統(tǒng)，通過程序?qū)崟r監(jiān)測出水水質(zhì)。
8.如權(quán)利要求7所述的一種低碳高效脫氮的方法，其特征在于：PLC智能控制系統(tǒng)包括AI算力模塊，AI算力模塊讀取DO濃度和PH濃度實時數(shù)據(jù)，根據(jù)實時采集DO濃度值大小與設(shè)定限值進行對比計算，控制增強或減弱污泥回流泵運行頻率，調(diào)節(jié)回流比數(shù)值大小，控制快速混合器的DO濃度保持在1mg/L。
9.如權(quán)利要求8所述的一種低碳高效脫氮的方法，其特征在于：亞硝態(tài)氮穩(wěn)定獲取區(qū)和反硝化反應(yīng)區(qū)內(nèi)部均設(shè)有循環(huán)推流器，厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)內(nèi)末端設(shè)有內(nèi)回流泵，內(nèi)回流泵通過內(nèi)回流管線連接快速混合器，內(nèi)回流管線上設(shè)有電磁流量計。
10.如權(quán)利要求9所述的一種低碳高效脫氮的方法，其特征在于：亞硝態(tài)氮穩(wěn)定獲取區(qū)、反硝化反應(yīng)區(qū)和厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)底部均設(shè)有放空排泥管線連通調(diào)節(jié)池。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種低碳高效脫氮的方法，以解決污水出水總氮過高的問題，從而實現(xiàn)市政污水高效處理的同時，提高再生水品質(zhì)。
本發(fā)明技術(shù)方案如下：一種低碳高效脫氮的方法，包括以下步驟：
S1、市政污水經(jīng)過收集管導(dǎo)流后進入格柵井，通過格柵機去除粗大的懸浮物；
S2、調(diào)節(jié)池對市政污水進行水量調(diào)節(jié)、水質(zhì)均化，得到中和污水；
S3、將中和污水經(jīng)過潛水提升泵輸送至快速混合器，隨之中和污水依次進入循環(huán)式厭氧氨氧化生物反應(yīng)器的亞硝態(tài)氮穩(wěn)定獲取區(qū)、反硝化反應(yīng)區(qū)和厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)，經(jīng)過循環(huán)式厭氧氨氧化生物反應(yīng)器處理的少量剩余污泥通過內(nèi)回流管線回流至快速混合器，同時投加PAC藥劑，經(jīng)快速混合器混合后進入循環(huán)式厭氧氨氧化生物反應(yīng)器，反復(fù)循環(huán)，將NH4氧化為N2，直至氨氮質(zhì)量濃度小于1.3㎎/L，其中，快速混合器的DO濃度值控制在0.5㎎/L～1㎎/L，反硝化反應(yīng)區(qū)的DO濃度值控制在0.1㎎/L～0.2㎎/L，厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)的DO濃度值控制在0㎎/L～0.05㎎/L，污泥回流比控制在30％～60％，內(nèi)回流比控制在150％～200％；
S4、將步驟S3中的污水通入MBR膜池，MBR膜池用于實現(xiàn)泥水固液分離，污泥混合液通過污泥回流管線回流至快速混合器，再生水進入回用水池。
值得一體的是，外回流比也叫污泥回流比，與之相對的內(nèi)回流比是硝化液回流比，污泥回流比的定義是污泥回流量與曝氣池進水量的比值。
進一步地，在步驟S3中，包括如下步驟：
S31、少量剩余污泥經(jīng)過快速混合器快速混合后進入亞硝態(tài)氮穩(wěn)定獲取區(qū)，高濃度的NO3-抑制的正向反應(yīng)，亞硝態(tài)氮穩(wěn)定獲取區(qū)化學(xué)反應(yīng)式為：
NH4++2O2→NO2-+2H2O
NH3+1.5O2→NO2-+2H++H2O
經(jīng)過亞硝態(tài)氮穩(wěn)定獲取區(qū)提高亞硝態(tài)氮NO2-的濃度，然后進入下一個除氮處理周期；
S32、步驟S31出水進入反硝化反應(yīng)區(qū)中，通過反硝化作用將NO3-還原為NO2-，在通過反硝化作用將NO2-還原為氮氣；之后，進入?yún)捬醢毖趸磻?yīng)區(qū)，厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)利用厭氧氨氧化菌，以NO2-作為電子受體,將NH4氧化為N2，反硝化反應(yīng)區(qū)、厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)化學(xué)反應(yīng)式為：
NH4++1.5NO3-→0.5N2+2H2O
NH4++1.5NO2-+0.5H2O→0.5N2+2H++2H2O。
進一步地，格柵機后端設(shè)有進水水質(zhì)檢測管線；進水水質(zhì)檢測管線連接進水水質(zhì)檢測系統(tǒng)，進水水質(zhì)檢測系統(tǒng)將采集的COD、BOD、氨氮、總磷和總氮數(shù)據(jù)通過網(wǎng)線傳送至PLC智能控制系統(tǒng)，通過AI程序?qū)崟r監(jiān)測進水碳氮比值。
進一步地，調(diào)節(jié)池內(nèi)部設(shè)有浮球液位計，調(diào)節(jié)池末端設(shè)有潛水提升泵連接提升管線，提升管線上設(shè)有電磁流量計，浮球液位計通過信號線將液位信號傳輸至PLC智能控制系統(tǒng)。
進一步地，快速混合器內(nèi)設(shè)有DO傳感器和PH傳感器，DO傳感器和PH傳感器經(jīng)多參數(shù)在線檢測儀將采集到的DO和PH數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸線傳送至PLC智能控制系統(tǒng)；快速混合器通過加藥管線分別與碳源加藥裝置、PAC加藥裝置連接。
進一步地，MBR膜池內(nèi)部設(shè)有膜組件，膜組件下端設(shè)有曝氣裝置，曝氣裝置通過曝氣管線與風(fēng)機連接，膜組件上端通過產(chǎn)水管線與產(chǎn)水泵進水端、反洗泵出水端連接，其中，產(chǎn)水泵出水連接回用水池，反洗泵進水端通過反洗管線連接回用水池；MBR膜池末端底部設(shè)有污泥回流泵，污泥回流泵通過污泥回流管線連接快速混合器，污泥回流管線上設(shè)有電磁流量計；MBR膜池底部設(shè)有放空排泥管線以連通調(diào)節(jié)池。
進一步地，回用水池末端設(shè)有出水水質(zhì)檢測管線；出水水質(zhì)檢測管線連接出水水質(zhì)檢測系統(tǒng)，出水水質(zhì)檢測系統(tǒng)將采集的COD、BOD、氨氮、總磷和總氮數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸線傳送至PLC智能控制系統(tǒng)，通過程序?qū)崟r監(jiān)測出水水質(zhì)。
進一步地，PLC智能控制系統(tǒng)包括AI算力模塊，AI算力模塊讀取DO濃度和PH濃度實時數(shù)據(jù)，根據(jù)實時采集DO濃度值大小與設(shè)定限值進行對比計算，控制增/減污泥回流泵運行頻率，調(diào)節(jié)回流比數(shù)值大小，控制快速混合器的DO濃度保持在1mg/L。
進一步地，亞硝態(tài)氮穩(wěn)定獲取區(qū)和反硝化反應(yīng)區(qū)內(nèi)部均設(shè)有循環(huán)推流器，厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)內(nèi)末端設(shè)有內(nèi)回流泵，內(nèi)回流泵通過內(nèi)回流管線連接快速混合器，內(nèi)回流管線上設(shè)有電磁流量計。
進一步地，亞硝態(tài)氮穩(wěn)定獲取區(qū)、反硝化反應(yīng)區(qū)和厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)底部均設(shè)有放空排泥管線連通調(diào)節(jié)池。
根據(jù)上述方案的本發(fā)明，其有益效果在于：
(1)本發(fā)明提供了一種低碳高效脫氮的方法，快速混合器的DO濃度值控制在0.5㎎/L～1㎎/L，反硝化反應(yīng)區(qū)的DO濃度值控制在0.1㎎/L～0.2㎎/L；厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)的DO濃度值為0㎎/L～0.05㎎/L，污泥回流比控制在30％～60％，內(nèi)回流比控制在150％～200％，通過嚴格控制DO濃度值，將DO濃度值控制在最適宜的有效值內(nèi)，持續(xù)穩(wěn)定的創(chuàng)造了亞硝態(tài)氮環(huán)境，為后續(xù)厭氧氨氧化菌獲取穩(wěn)定反應(yīng)基質(zhì)亞硝態(tài)氮提供了前提條件，設(shè)置反復(fù)多次周期性回流循環(huán)，呈多倍提升脫氮反應(yīng)效率，低碳氮比條件下實現(xiàn)厭氧氨氧化協(xié)同脫氮，提高功能菌群的豐度，能夠節(jié)省80％有機碳源，進而降低了污泥產(chǎn)量和溫室氣體排放，而且，能夠使得出水水質(zhì)穩(wěn)定達標且優(yōu)于國家一級A標準和《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》標準。
(2)本發(fā)明提供了一種低碳高效脫氮的方法，應(yīng)用搭載AI算力模塊的PLC智能控制技術(shù)，高效、科學(xué)、實時計算循環(huán)式厭氧氨氧化生物反應(yīng)器前端亞硝態(tài)氮穩(wěn)定獲取區(qū)的需氧量、內(nèi)外回流比，使生物系統(tǒng)運行和出水水質(zhì)更加穩(wěn)定，同時應(yīng)用搭載AI算力模塊的PLC智能控制技術(shù)更符合生化系統(tǒng)運行，降低人工操作強度，提高了污水處理的效率和效果，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗目標，實現(xiàn)智能與水資源循環(huán)利用的高度吻合。
（發(fā)明人：彭加順;吳利肖;朱樂樂;劉高軍）
