[发明专利]一种处理畜禽养殖厌氧消化液的电子计量平衡偶联控制方法

权利要求书

1.一种处理畜禽养殖厌氧消化液的电子计量平衡偶联控制方法，其特征在于：采用基于化学计量学的电子计量平衡偶联控制方法实现畜禽粪污厌氧消化液的高效脱氮除磷，使用分步进水序批式反应器，在缺氧阶段添加与电子受体量相匹配的畜禽养殖废水原液来解决脱氮除磷过程的电子供体需求，在系统碳源及碱度自平衡利用的基础上实现低碳氮比畜禽养殖厌氧消化液的达标排放；

所述分步进水序批式反应器包括反应器主体，还包括三相分离器和内导流筒，所述三相分离器和内导流筒分别设置在反应器主体内，且所述三相分离器位于内导流筒的上方；

还包括一锥底，所述锥底与反应器主体的下方相通并连接；在所述锥底中心还设置有一曝气装置；所述曝气装置与外部曝气泵相连；

所述反应器本体的一侧设有原液进水口和厌氧消化液进水口，另一侧沿反应器本体不同高度处设置有若干出水口；所述锥底的一侧还设有排泥口；

还包括温控仪和搅拌器，所述温控仪与反应器本体的内部连接用于控制反应器本体内温度；所述搅拌器设置在所述内导流筒的内部；

还包括如下步骤：

1)第一步进水阶段：将V₀体积的厌氧消化液和V₁体积的畜禽养殖废水原液分别经厌氧消化液进水口和原液进水口进入反应器主体；

2)缺氧搅拌A1：开启搅拌器进行泥水混合；该阶段反应器内主要发生反硝化和释磷作用；异养反硝化菌将反应器内的亚硝态氮(NO₂^--N)转化为N₂；聚磷菌PAOs进行释磷作用，把细胞内聚磷水解为正磷酸盐；

3)曝气阶段O1：启动外部曝气泵，通过曝气装置对反应器主体进行鼓风曝气；在好氧条件下，自养硝化菌进行短程硝化作用，将第一步进水中的氨氮(NH₄⁺-N)转化为亚硝态氮；聚磷菌进行吸磷作用，过量地从污水中摄取磷酸盐；

4)第二步进水阶段：将V₂体积的原液经原液进水口进入反应器本体；

5)缺氧搅拌A2：开启搅拌器进行泥水混合，反应器内发生以反硝化作用为主的反应过程，缺氧搅拌持续8h；在缺氧搅拌条件下，异养反硝化菌利用第二步进水中的易生物降解有机物作为电子供体，将曝气阶段O1积累的亚硝态氮还原为N₂，同时实现对有机物的去除，并为系统回补碱度；

6)曝气阶段O2：启动外部曝气泵，通过曝气装置对反应器本体进行鼓风曝气，控制反应器内溶解氧浓度处于1.0～1.5mg/L，反应器内发生以短程硝化作用为主的反应过程，曝气持续3h；在好氧条件下，自养硝化菌进行短程硝化作用，进一步去除第一步进水与第二步进水中的氨氮；

7)静置阶段：反应器内的泥水混合液通过重力沉降，在三相分离器内分离，其中污泥滑入锥底，从排泥口排出，上清液待排放；

8)排水阶段：静置沉降分离后的上清液从出水口排出；

所述电子计量平衡偶联控制实现系统碳源利用平衡的条件参数V₀、V₁和V₂可通过电子计量平衡理论计算得到：

(X_N·V₀+S_N·V₁)×2.3＝S_BOD·V₂

[S_N·V₂·(1-x)+S_N·V₁+X_N·V₀]×4＝S_COD·V₁+X_COD·V₀

式中：V₀、V₁和V₂分别代表厌氧消化液进水体积、缺氧段A1原液体积和缺氧段A2原液体积；S_N、S_COD和S_BOD分别代表畜禽养殖废水原液的NH₄⁺-N、COD和BOD₅浓度；X_N、X_COD分别代表畜禽养殖废水厌氧消化液的NH₄⁺-N和COD浓度；x代表SFSBR系统排水体积比；V代表反应器有效容积；

所述反应器实现系统碱度自平衡的条件为系统在一个运行周期内碱度的供应量应不低于碱度的消耗量：

[S_N·V₂·(1-x)+X_N·V₀+S_N·V₁]×3.57+X_ALK·V₀+S_ALK·(V₁+V₂)≥[X_N·V₀+S_N·(V₁+V₂)]×7.14

式中：S_ALK和X_ALK分别代表畜禽养殖废水原液和厌氧消化液的碱度值，V₀、V₁和V₂分别代表厌氧消化液进水体积、缺氧段A1原液体积、缺氧段A2原液体积；S_N代表畜禽养殖废水原液的NH₄⁺-N浓度；X_N代表畜禽养殖废水厌氧消化液的NH₄⁺-N浓度；x代表SFSBR系统排水体积比。