[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

摘要

本发明公开了一种短程硝化的分段进水SBR工艺玉米淀粉废水脱氮方法适用于玉米淀粉废水及类似工业废水脱氮处理。分段进水SBR工艺一个处理周期有个串联的A/O时段，引适量高COD浓度水提升进水C/N，在各A时段初集中进水。第1次进低C/N水，第2~n‑1次进具有适宜C/N的混合水，第n次只进适量高COD浓度水；由pH、DO控制各段好氧硝化、由pH控制各段反硝化；采用高氨、高温、高pH和低DO策略启动短程硝化，然后借助废水自身温度和氨氮浓度，通过合理控制DO维持系统短程硝化长期稳定运行。本发明可在充分发挥分段进水SBR工艺优势的同时，改善出水水质、简化运行控制条件，实现提标节能和降耗目的。

主权项

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，对所述分段进水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；③ λ₁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_DOi>K_DOi‑1>K_DOi‑2>K_DOi‑3>0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）所述分段进水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。