[发明专利]一种活性污泥氨氮利用速率在线检测装置及检测方法

说明书

本发明公开了一种活性污泥氨氮利用速率在线检测装置及检测方法。该装置包括反应系统、氨氮检测系统、流程控制系统和数据采集和处理系统；反应系统包括生物反应罐；生物反应罐内设有膜组件，膜组件的出水口与氨氮检测测量室入口连接；氨氮检测系统包括氨氮测量室和氨氮传感器；流程控制系统包括可编程逻辑控制器和数据采集控制器，可编程逻辑控制器分别与进样蠕动泵、进样电磁阀、循环电磁阀、排空电磁阀、曝气机和产水抽吸泵连接；数据采集控制器与氨氮传感器连接；数据采集与处理系统包括上位机，上位机分别与可编程逻辑控制器和所述数据采集控制器连接。该装置可快速测量污水中的氨氮浓度、氨氮利用速率，并可进一步实现硝化过程的实时预测和风险评估。

技术领域

本发明涉及一种活性污泥氨氮利用速率在线检测装置及检测方法，属于城市污水处理技术领域。

背景技术

我国水环境污染和水体富营养化的问题日益严重，氮是引起水体富营养化的主要因素之一。目前我国污水处理厂常见的生物脱氮工艺一般都是通过厌氧、缺氧、好氧的交替转化来强化生物脱氮的功能。工艺包含两个步骤：1)硝化反应，在好氧条件下将氨氮转化为亚硝态氮或硝态氮；2)反硝化反应，在缺氧环境下以有机碳源为电子供体将硝化反应过程中产生的亚硝态氮或硝态氮转化为氮气。

我国部分污水处理厂面临高标准氨氮达标的挑战，一方面是因为工艺设计和运行方面存在问题和不足；另一方面，也因为目前还缺少对硝化/反硝化过程的有效监测与控制手段。国内外目前都还停留在控制溶解氧浓度来间接调整硝化过程的阶段。由于缺少相关的仪器和设备支持，导致工艺人员无法了解过程参数，在调整工艺参数时缺乏有效指导，存在盲目调节的可能性。

虽然硝化速率测试的原理简单，但目前污水处理行业还没有专门用于监测硝化反应速率的仪表。这主要是因为现有在线水质仪表的测试周期比较长，通常是数十分钟得到一个浓度数据，而计算变化率时需要多个浓度数据，这使得反应速率测试的周期过长而起不到实时反应处理过程特征的作用。由于曝气过程的平衡时间约为0.5～1小时，平均为45分钟，因此根据采样原理，硝化速率测试周期需要低于平衡时间的一半，即20分钟左右。此外，高浓度活性污泥的预处理也是一个仪器开发的挑战。目前测定工艺硝化速率测试还需要在实验室开展人工采样和测试，时间长、成本高、连续性差。因此，研究和开发出快速能够连续、快速、实时检测污水处理过程硝化速率的在线仪表，实时反应污水处理工艺降解氨氮的反应速率，可以有效预测工艺运行的出水水质，对污水处理厂稳定达标运行及节能降耗具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种活性污泥氨氮利用速率在线检测装置及检测方法，该活性污泥氨氮利用速率装置可快速测量污水中的氨氮浓度，并结合生物反应动力学、自动控制技术及计算模型，可在线测量活性污泥对氨氮的利用速率(Ammonia Utilizing Rate,AUR)，并可进一步实现硝化过程的在线测定、实时预测和风险评估。

本发明提供的一种活性污泥氨氮利用速率在线检测装置，它包括反应系统、氨氮检测系统、流程控制系统和数据采集与处理系统；

所述反应系统包括生物反应罐；所述生物反应罐上设有进水口、循环口和排空口，所述进水口通过设有进样蠕动泵的管路与进样电磁阀连接，所述循环口通过设有循环电磁阀的管路与所述进样蠕动泵连接，与所述生物反应罐形成闭合回路；所述排空口与排空电磁阀连接；所述生物反应罐内部设有一膜组件，所述膜组件的底部设有曝气装置，所述曝气装置通过设有气体流量计的管路与曝气机连接，所述膜组件的出水口通过设有产水抽吸泵的管路与所述氨氮检测系统的入口连接；

所述氨氮检测系统包括氨氮传感器和氨氮测量室，所述氨氮传感器的测量端密封于所述氨氮测量室内；所述氨氮测量室设有氨氮测量入口和氨氮测量出口，所述氨氮测量出口与所述生物反应罐连接；

所述流程控制系统包括可编程逻辑控制器和数据采集控制器，所述可编程逻辑控制器分别与所述进样蠕动泵、所述进样电磁阀、所述循环电磁阀、所述排空电磁阀、所述曝气机和所述产水抽吸泵连接；所述数据采集控制器与所述氨氮传感器连接；