[实用新型]循环式活性污泥法分段进水深度脱氮过程控制实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及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领域。

背景技术

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NO₃^-)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/O、A²/O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。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种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。

本实用新型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。

本实用新型采取了如下技术方案。本实用新型包括有选择器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、设置在主反应区2内的潜水搅拌器14、与选择器1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、空气压缩机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1；