[发明专利]短程硝化的分段进水SBR工艺玉米淀粉废水脱氮方法

权利要求书

1.一种短程硝化的分段进水SBR工艺玉米淀粉废水脱氮方法，其特征在于：

将玉米淀粉企业废水站“厌氧+好氧”工艺中的厌氧段出水称为第一浓度水，将厌氧段的进水称为第二浓度水；

（1）系统稳定运行阶段，对分段进水SBR反应器进水的调配

①经第一浓度水箱进水管(6)引第一浓度水至第一浓度水箱(1)，经第二浓度水箱进水管(7)引第二浓度水至第二浓度水箱(2)；

②第一浓度水配水泵(15)和第二浓度水配水泵(17)分别自第一浓度水箱(1)和第二浓度水箱(2)取水，经第一浓度水配水阀(16)和第二浓度水配水阀(18)及相应的配水管(8)，将第一浓度水和第二浓度水按比例配入混合水箱(3)；

根据第一浓度水、第二浓度水的COD浓度C₁、C₂和第一浓度水的氨氮浓度C_N，确定第二浓度水在混合水箱(3)中的配入比例λ₁；λ₁确定后，第一浓度水配入混合水箱(3)的比例为1-λ₁；

③λ₁值由式(1)确定

(1)

式中λ₁为配入混合水箱(3)中第二浓度水所占的比例；

C₁为第一浓度水中COD浓度；

C₂为第二浓度水中COD浓度；

C_N为第一浓度水中氨氮浓度；

④每天根据废水水质的变化情况，检测C₁、C₂和C_N值，根据检测结果由式(1)修正λ₁值，然后根据修正的λ₁调整第一浓度水与第二浓度水配入混合水箱(3)的比例，使混合水箱(3)中的混合水具有稳定的C/N比，以满足反硝化的需要；

⑤每天检测废水的总碱度，总碱度以CaCO₃计，当检测到第一浓度水箱(1)和第二浓度水箱(2)中的第一浓度水和第二浓度水的总碱度/氨氮4.0时，采用碳酸氢钠溶液调节第一浓度水箱(1)和第二浓度水箱(2)中水的碱度，使其总碱度/氨氮4.0；

（2）系统稳定运行阶段，所述分段进水SBR反应器一个处理周期的进水方式

①在一个处理周期中，具有n个串联的A/O运行时段，，在每一个A/O的A时段开始时集中进水，共有n次进水；第1次进第一浓度水箱(1)中的第一浓度水；第2次~第n-1次进混合水箱(3)中的混合水；第n次只进第二浓度水箱(2)中的第二浓度水；

②控制SBR反应器前n-1次为等量进水，即第1次第一浓度水的进水量Q₁与第2次~第n-1次混合水的进水量Q₂~Q_n-1相等，Q₁=Q₂…=Q_n-1；第n次第二浓度水的进水量Q_n按照其占第n-1次混合水进水量Q_n-1的比例λ₂确定，即；

③ Q_n占Q_n-1的比例λ₂由式(2)确定

(2)

Q_n占SBR一个处理周期全部处理水量的比例λ₃由式(3)确定

(3)

在SBR一个处理周期中引入的第二浓度水占全部处理水量的比例λ₄由式(4)确定

(4)

式(3)和式(4)中的n为SBR反应器一个处理周期的进水次数；

④根据每天检测得到的C₂和C_N值，由式(2)修正λ₂，根据修正的λ₂调整Q_n；

（3）系统稳定运行阶段，所述分段进水SBR反应器一个处理周期的运行控制方式

①进第一浓度水搅拌运行：在A₁时段，实时开启第一浓度水进水泵(23)和第一浓度水进水阀(24)，自第一浓度水箱(1)引水，经第一浓度水进水管(9)向SBR反应器(5)进水，同时开启搅拌器(31)搅拌运行；

当达到预定的进水量时，实时关闭第一浓度水进水阀(24)和第一浓度水进水泵(23)，然后继续搅拌t₁时间后关闭搅拌器(31)，停止搅拌运行，t₁取0~20min；

②曝气运行：在O_i时段，i≥1，实时开启鼓风机(29)和曝气阀(30)，对SBR反应器(5)曝气运行；在曝气运行过程中，控制正常硝化段的DO浓度不超过2.0mg/L，所谓正常硝化段是指，在固定曝气量的条件下，曝气硝化过程中DO浓度不变的阶段；

开始曝气后，实时在线监测pH和DO信号，在线监测的pH和DO信号的采样间隔t₂取60s，并对所采集的pH_i和DO_i值进行4值实时滑动滤波处理，即计算4个值的滑动平均值，同时计算相邻两个滑动滤波值pH_Lbi-1、pH_Lbi与DO_Lbi-1、DO_Lbi对时间的平均变化率K_pHi=(pH_Lbi-pH_Lbi-1)/(t_i-t_i-1)和K_DOi=(DO_Lbi-DO_Lbi-1)/(t_i-t_i-1)值；

在曝气过程中，当监测到K_pHi值连续3min以上均0后，注意监测K_pHi和K_DOi值变化的情况，当监测到K_pHi值由负变正，同时满足K_DOiK_DOi-1K_DOi-2K_DOi-30时，实时关闭鼓风机(29)和曝气阀(30)，停止曝气运行；

停止曝气运行后，系统自动读取预先设定的进水次数n值，；若读取的n值没有达到n-1次进水次数，系统将进入工序③运行，当达到第n-1次进水次数时，系统跳转到工序④运行；

③进混合水搅拌运行：在A_i时段，i≥2，实时开启混合水进水泵(25)和混合水进水阀(26)，自混合水箱(3)引水，经混合水进水管(10)向SBR反应器(5)进水，同时开启搅拌器(31)搅拌运行，当达到预定的进水量时，实时关闭混合水进水阀(26)和混合水进水泵(25)，停止进水；

开始搅拌后，实时在线监测pH信号，在线监测pH信号的采样间隔t₃取60s；在搅拌过程中，对所采集的pH_i值进行4值实时滑动滤波处理，即计算4个值的滑动平均值，并实时计算相邻两个滑动滤波值pH_Lbi-1与pH_Lbi对时间的平均变化率K_pHi=(pH_Lbi-pH_Lbi-1)/(t_i-t_i-1)；

在搅拌过程中，当监测到K_pHi值连续3min以上均0后，注意监测K_pHi值的正负变化情况，当监测到K_pHi值由正变负，并保持t₄时间以上K_pHi值均0时，实时关闭搅拌器(31)，停止搅拌运行，然后系统返回到工序②曝气运行，t₄取2~3min；

④进第二浓度水搅拌运行：在A_n时段，实时开启第二浓度水进水泵(27)和第二浓度水进水阀(28)，自第二浓度水箱(2)引水，经第二浓度水进水管(11)向SBR反应器(5)进行第n次进水，同时启动搅拌器(31)搅拌运行，当达到进水量时，实时关闭第二浓度水进水阀(28)和第二浓度水进水泵(27)，停止进水；

开始搅拌后，实时在线监测pH信号，在线监测pH信号的采样间隔t₃取60s；在搅拌过程中，对所采集的pH_i值进行4值实时滑动滤波处理，即计算4个值的滑动平均值，并实时计算相邻两个滑动滤波值pH_Lbi-1与pH_Lbi对时间的平均变化率K_pHi=(pH_Lbi-pH_Lbi-1)/(t_i-t_i-1)；

在搅拌过程中，当监测到K_pHi值连续3min以上均0后，注意监测K_pHi值的正负变化情况，当监测到K_pHi值由正变负，并保持t₄时间以上K_pHi值均0时，实时关闭搅拌器(31)，停止搅拌运行，t₄取2~3min；

⑤短时间曝气运行：停止搅拌后，再次实时开启鼓风机(29)和曝气阀(30)对SBR反应器(5)进行短时间鼓风曝气，曝气时间t₅取15~35min；当达到设定的曝气时间t₅时，实时关闭鼓风机(29)和曝气阀(30)，停止曝气运行；

⑥沉淀：停止短时间曝气运行后，使反应器中的混合液处于沉淀状态，实现泥水分离；

⑦排水和排泥：待达到设定的沉淀时间t₆时，实时开启排水阀(32)，将处理后的上清液经排水管(13)排出SBR反应器(5)，t₆取40~70min；根据设定的排泥方案，实时开启排泥阀(33)，经排泥管(14)排泥；当达到设定的排水时间t₇和排泥时间t₈时，实时关闭排水阀(32)和排泥阀(33)，停止排水和排泥，t₇取30~70min，t₈取5~20min；

⑧闲置：反应器处于停止工作的待机状态，当达到预定的闲置时间t₉后，系统自动转入下一周期的循环运行；

（4）分段进水SBR脱氮系统的启动

①接种污泥：接种具有硝化与反硝化功能的活性污泥，充入SBR反应器(5)，使反应器充满时的污泥浓度为4500~5000mg/L；

②接种污泥活性的恢复：按照上述工序（1）~（3）运行分段进水SBR工艺系统，在运行过程中，控制各好氧时段的溶解氧充足，待系统稳定后，进入下一阶段；

③采用游离氨、温度、pH和DO四重因素联合抑制亚硝酸盐氧化菌的策略启动系统的短程硝化：

维持反应器充满时的污泥浓度为4500~5000mg/L、系统的温度不低于28℃，同时控制O₁~O_n-1时段内正常硝化段的DO浓度不超过1.0mg/L，采用碳酸氢钠溶液调节SBR反应器(5)进水的碱度，使各好氧时段末的pH值不低于7.8，如果进水的氨氮浓度小于350mg/L，采用氯化铵溶液将第一浓度水和混合水的氨氮浓度调至不低于350mg/L，然后按照上述工序

（1）~（3）运行分段进水SBR工艺系统；但在短程硝化的驯化初期，需增大混合水箱(3)中第二浓度水的配入比例λ₁和A_n时段第二浓度水的进水量Q_n，即增大λ₂，然后随着曝气过程中亚硝酸盐氮积累率的增加，逐渐减小λ₁和Q_n，直至完成短程硝化启动后再按照上述工序（1）所述的式(1)确定λ₁、按照工序（2）所述的式(2)确定λ₂；在驯化过程中，每天监测各好氧时段末混合液中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮浓度，当各好氧时段末混合液中的亚硝酸盐氮的积累率大于80%时，即完成短程硝化的启动；

（5）所述分段进水SBR工艺系统的长期稳定运行

①短程硝化驯化完成后，不再对系统进水的氨氮浓度和对各曝气时段末pH值的限制，可按照上述工序（1）~（3）运行分段进水SBR工艺系统，在运行过程中，控制反应器充满时的污泥浓度为4500~5000mg/L，并注意控制各曝气时段内正常硝化段的DO浓度不超过2.0mg/L，即可保证系统的长期稳定运行；

②分段进水SBR工艺短程硝化长期稳定运行的保安措施

现场废水处理站在运行过程中，会受到某些极端因素的影响，出现反应器中的短程硝化向全程硝化转化的现象，为了保证系统短程硝化的稳定运行，当监测到各曝气时段末混合液中亚硝酸盐氮积累率降低到小于70%时，可再次按照上述工序（4）中③的步骤，及时将亚硝酸盐氮积累率调整恢复到80%以上。