[发明专利]一种深床反硝化滤池控制氮气释放控制方法

说明书

技术领域

本发明应用于污水处理厂深床反硝化滤池，主要通过优化氮气释放技术，提高深床反硝化滤池使用性能。

背景技术

污水处理厂深度处理常采用深床反硝化滤池作为反硝化脱氮和过滤工艺。反硝化过程，缺氧环境下微生物利用碳源，将硝态氮转化为氮气，氮气分子通过碰撞形成气泡，占据滤料之间间隙，使得滤床水头损失快速增加，需要定期释放，恢复滤床过滤能力。

深床反硝化滤池氮气释放方式为，采用一定强度水反冲滤料层，水流牵引滤床中气泡向上移动排出。氮气释放水反冲时间大约1-3分钟。氮气释放不改变滤床截留悬浮物和生物淤泥引起的水头损失，只消除氮气堆积引起的水头损失。

氮气释放过程的控制方法有：(方法一)相邻氮气释间隔时间称为氮气释放间隔周期，通常通过经验设定为固定值，氮气释放间隔周期设定，不考虑进水流量变化或硝基氮浓度变化对氮气产生量的影响，定时释放氮气。(方法二)氮气堆积负荷总量控制技术用于氮气释放，该技术设定滤床的能够堆积氮气的负荷为固定值。氮气水反冲释放结束后，开始累积计算氮气的产生量，达到设定值，水反冲启动，释放氮气。该技术忽略悬浮物和生物淤泥堆积对氮气堆积的影响，能够有效控制过滤周期前半期的氮气释放，但滤池运行后半期滤床堆积的悬浮物和生物淤泥将对氮气在滤床中的堆积负荷影响加剧，后半期的氮气释放无法有效控制。

实际应用过程，进水流量降低或进水硝基氮浓度降低时，氮气产生量减少，氮气释放间隔周期应当延长，氮气释放频率应当降低；流量增加或进水硝基氮浓度增加时，氮气释放频率也应适当增加。氮气释放间隔周期设定为固定值并不能够因流量或进水硝基氮浓度变化而调整，造成滤床水头损失或者过早恢复，增加能耗；或者未能及时恢复，增加能耗，缩短过滤周期，增加反冲水耗。

深床反硝化滤池采用石英砂作为滤料，石英砂滤料空隙率约为42％，即滤料颗粒之间空隙体积总和约为滤料堆积体积的42％。悬浮物和生物淤泥在滤床中的堆积体积约为滤床空隙体积的10％，计算可知滤床能够堆积悬浮物和生物淤泥体积约为滤床体积的4.2％。滤床能够堆积最大氮气量为30克/立方米，计算滤床能够堆积的氮气的堆积体积为滤床体积的2.3％。随着滤床堆积悬浮物和生物淤泥浓度的增加，氮气在滤床中的堆积负荷也将减少。因此，为有效控制深床反硝化滤池的氮气释放应考虑滤床堆积悬浮物和生物淤泥的影响。

发明内容

深床反硝化滤池反硝化过程产生氮气堆积在滤床内，使得滤床水头损失快速增加，影响深床反硝化滤池正常运行，需要在单个过滤周期内多次释放氮气。滤床截留的的悬浮物、反硝化产生的生物淤泥和氮气共同作用使得滤床水头损失增加。水头损失总量控制氮气释放技术设定氮气释放间隔周期内滤床中堆积悬浮物、生物淤泥和氮气引起的最大水头损失为固定值ΔHmax，将该值输入控制系统，当过滤及反硝化过程，滤床水头损失测量参数增至ΔHmax，氮气释放启动。本方案氮气释放技术通过滤床截留悬浮物产生的水头损失经验曲线或时间控制气水全反冲。该方案氮气释放技术增加悬浮物和生物淤泥引起水头损失进行参数修正，动态模拟滤床堆积氮气再释放氮气的过程，准确判断各个氮气释放周期。延长滤池过滤周期，降低滤池氮气释放频率，降低滤池运行的能耗和水耗。

水头损失总量控制氮气释放技术为新型的氮气释放控制技术，实际应用过程，深床反硝化滤池(5)每格滤池安装在线水头损失检测仪(15)和滤池液位(7)向自动控制系统(8)实时反馈每格滤池水头损失信号。设定氮气释放间隔周期内深床反硝化滤池(5)中堆积悬浮物、生物淤泥和氮气引起的最大水头损失为固定值ΔHmax，输入控制系统(8)。

相邻氮气释放间隔周期内，深床反硝化滤池(5)截留悬浮物、生物淤泥和氮气共同作用使得在深床反硝化滤池(5)水头损失快速增加，如图2，在线水头损失检测仪(15)给控制系统(8)反馈水头损失测量值并绘制曲线(1)，当测量水头损失曲线(1)触及氮气释放水头损失设定值ΔHmax时，氮气释放流程启动，水反冲脱除深床反硝化滤池(5)中堆积的氮气，消除氮气引起的水头损失，恢复滤池的过滤及反硝化能力。