[发明专利]实现污水脱氮过程中N2O产生的减量控制方法

说明书

技术领域

要求保护的技术方案所属的技术领域为：活性污泥法污水处理系统自动控制技术，属于SBR法污水生物脱氮技术领域，适用于污水处理过程中温室气体产生的研究。

背景技术

污水脱氮过程中N₂O产生的研究

N₂O能够吸收中心波长为7.78、8.56、16.98μm等几个波段的长波红外辐射，等摩尔浓度N₂O的增温潜势是CO₂的200倍。据报道，N₂O的大气浓度增加1倍就将导致全球升温0.3℃。N₂O在对流层很稳定，经150年才衰减到初始浓度的37％，因此可以向上迁移扩散进入平流层，并破坏那里的臭氧层。目前大气中N₂O的浓度一直在以每年0.25％的速度持续增长，这其中人为源中污水处理对于全球N₂O的贡献占到19％，约为0.3～3.0Tg/a。因此研究污水处理过程中产生的N₂O具有十分重要的研究意义。

生物脱氮过程是污水处理过程中N₂O的主要产生源。生物脱氮过程主要由两段工艺共同完成，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。在硝化阶段，氨氮被转化成硝酸盐是由两类独立的细菌催化完成的两个不同的反应，首先由氨氧化菌(AOB)将氨氮氧化为亚硝酸盐(NO₂^-)，然后由亚硝酸盐氧化菌(NOB)将亚硝酸盐转化为硝酸盐(NO₃^-)。在第一步的过程中目前人们已经认可的过程是氨氮首先被AOB氧化为羟氨(NH₂OH)，随后羟氨在进一步被氧化为亚硝酸盐，羟氨是不稳定的物质，不能单独在自然界存在，一般我们常见的盐酸羟氨或者硫酸羟胺，他们常被用作强还原剂。对于硝化过成中N₂O的产生认识，人们只知道是硝化过程的中间体产生，但硝化过程比较复杂，除了人们已经知道的羟氨，还存在着某种不为人知中间过程，这些中间过程都有可能是硝化过程中N₂O的产生源。在反硝化阶段硝酸盐(NO₃^-)首先被还原为亚硝酸盐(NO₂^-)，之后亚硝酸盐(NO₂^-)进一步被还原为一氧化氮(NO)，一氧化氮(NO)在被还原为氧化亚氮(N₂O)，最后氧化亚氮(N₂O)被还原为氮气(N₂)，从而达到从污水中脱除氮的目的。N₂O是反硝化的一个中间产物，也有可能是某个过程的副产物，对于一个完整的硝化反硝化过程(参见说明附图)是一个比较复杂的过程，这其中究竟是哪一个步骤为N₂O的主要产生源，产生缘由都还不为人知，需要科研工作者继续深入研究，本发明就为该内容的研究提供了方法和设备。

自动控制在污水处理中的应用

随着计算机技术的飞速发展，在工程中的应用日益广泛与深入，特别是近年来其研究与应用成果更受人们的瞩目。但在污水处理领域其应用并不像其他行业深入，表现在国内外国内又远远落后于国外。国外已经将自动控制技术应用于污水生物处理的各个层面：控制出水COD、预测出水氨氮浓度、控制脱氮除磷、预测污泥膨胀的发生、控制出水SS浓度、防止和恢复毒物和冲击负荷的影响以及控制曝气强度等，涉及到多种活性污泥法处理工艺，其中大部分为仿真模拟研究。

在我国，自动控制的研究与应用在许多领域中都取得了可喜的成果，但在水处理中的研究很少，应用基本处于空白状态，本发明采用PLC编程的固定模式控制方式，通过程序控制SBR反应器的进水时间、硝化、反硝化时间和排水、闲置时间等，利用pH、DO、ORP作为控制参数，利用PLC程序可以控制反应器中恒定的pH、DO和温度，当反应器中实际值超出设定值时，程序会自动开启或关闭加酸加碱泵、曝气阀以及开始切断加热设备，恒定设定范围值，为试验过程中研究pH、DO、温度等影响因素时提供稳定的恒定条件。

发明内容

1.所要解决的技术问题