[发明专利]连续流工艺中快速实现并稳定维持短程硝化的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性污泥法污水生物脱氮的方法，尤其是利用过程控制在连续流污水处理工艺中快速启动和稳定维持短程硝化的方法。 

背景技术

我国污水处理厂多采用连续流工艺处理城市污水或有机工业废水，城市污水厂曝气能耗约占污水厂所有运行费用的50%，污水处理的运行费用是庞大的、长期的。 

传统的硝化反硝化脱氮工艺，主要分为两步，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。而在硝化阶段，氨氮（NH₄⁺-N）首先由氨氧化菌(AOB)转化为亚硝酸盐氮(NO₂^--N)，然后由亚硝酸盐氧化菌(NOB)将亚硝酸盐氮转化为硝酸盐氮(NO₃^--N)。在生物脱氮过程中硝化作用的最终产物是NO₃^--N，反硝化作用也以NO₃^--N为电子受体。而短程硝化-反硝化生物脱氮的基本原理就是将硝化过程控制在NO₂^--N阶段，阻止NO₂^--N的进一步硝化，然后直接进行NO₂^--N的反硝化。由于短程硝化-反硝化工艺需要经过生物脱氮过程中由由NO₂^-→NO₃^-再由NO₃^-→NO₂^-的步骤，其传统的硝化反硝化脱氮工艺在曝气阶段需要大量氧气、在反硝化阶段碳源的需要量也很多、并产生大量污泥、具有较长的反应时间及较大的反应容积等缺点。 

目前，制约短程硝化-反硝化推广应用的瓶颈在于短程硝化难以快速启动，且长期维持较为困难。实现稳定短程硝化反硝化的关键点在于如何防止好氧阶段亚硝酸氮向硝酸氮的进一步转化，而长期稳定维持短程脱氮取决于是否能实现氨氧化菌（AOB）的富集和亚硝酸氧化菌（NOB）的淘洗。现有的大多短程硝化-反硝化主要在高温、高pH、高游离氨等条件下才得以实现，而普通的城市污水处理厂不具备这些条件，因此短程硝化-反硝化脱氮技术多应用于污泥消化液以及垃圾渗滤液的处理。其次，该技术主要在间歇式活性污泥法（SBR）内成功实现，而在连续流中处理城市污水中很难实现短程硝化。由于连续流反应器中影响因素较多，水质水量及其各控制参数变化较大，难以实现短程硝化-反硝化，即使实现也只能短期维持，长期稳定运行较为困难。 

发明内容

本发明涉及一种连续流工艺中快速实现并稳定维持短程硝化的装置和方法，解决了如何使短程硝化-反硝化工艺快速启动并在反应池内连续、稳定维持的技术难题。解决了污水脱氮处理中曝气能耗高的问题，实现城市污水的高效处理。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种连续流工艺中快速实现并稳定维持短程硝化的装置，按照从进水端至出水端的顺序，依次设置进水箱、曝气系统和沉淀系统，其特征在于：所述进水箱经进水泵连通完全混合式反应池，完全混合式反应池上方的出水口经管道连通沉淀池，沉淀池的上部连有系统出水口，沉淀池内设置挡泥板，沉淀池的底部连接剩余污泥口，沉淀池的底部还经污泥回流管和污泥回流泵与完全混合式反应池连通； 

完全混合式反应池内设有DO探头、pH探头和曝气头，DO探头、pH探头经DO/pH在线检测仪表将采集的DO和pH数据通过数据线传送至PLC控制系统的信号输入端，所述PLC控制系统的信号输出端与空气压缩机的控制开关连接，经气体流量计与各曝气头连接，并调节完全混合式反应池内的曝气量。

所述的完全混合式反应池和沉淀池可通过拆卸管道或关闭阀门来连通或断开。 

在间歇启动阶段，当氨氮降解快接近完全时，所述PLC控制系统能根据DO/pH在线检测仪表实时监测的DO和pH数值变化特征，及时关闭空气压缩机的开关。 

在连续运行阶段，所述PLC控制系统能根据DO/pH在线检测仪表实时监测的DO浓度值的大小，调整空气压缩机的开度，控制完全混合式反应池内的DO浓度维持在0.8-1.5mg/L之间。 

所述沉淀池为中心进水、周边出水的辐流式沉淀池，其进水管在中心，出水堰在周边。