多次進水sbr充分利用原水碳源處理城市生活污水的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種含氮廢水的SBR生物處理工藝和裝置，尤其是能夠充分利用原水中的碳源以及實現過程實時控制，屬于城市生活污水生物處理技術領域。
【背景技術】
[0002]我國在2002年頒布的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中一級A標準要求排污單位出水水質為COD小于50mg/L，氨氮小于5mg/L，總氮小于15mg/L，總磷小于0.5mg/L0國內許多污水廠不能實現總氮的達標排放，如何提高脫氮效果，是現階段城市污水處理領域的迫切需求。
[0003]污水生物脫氮通過硝化將NH/-N轉化為NO3 -N，再通過反硝化將NO3 -N轉化為氮氣從水中逸出。反硝化階段以NO3 -N為電子受體，有機物作為電子供體，將硝氮轉化為氮氣完成生物脫氮。短程硝化技術將硝化過程控制在亞硝階段，可節省25%的曝氣量和40%的碳源。
[0004]傳統的污水生物脫氮技術如A/0、A2/0工藝雖具有一定的脫氮效果，但由于其運行過程的可控性較差，氮的去除率很難達到80%以上。另外若要保持系統中有較高的污泥濃度，必須進行污泥回流和硝化液回流，增加了運行成本和能源消耗。傳統的SBR工藝的處理裝置只有一個SBR反應池，進水、反應、沉淀、排水等均在此反應池中進行，占地面積小，是目前較常規的活性污泥法污水處理工藝。但傳統的SBR處理工藝常會出現硝化和反硝化作用不完全或者根據經驗設定的反應時間過長浪費不必要的時間和能源浪費。
[0005]SBR工藝中傳統的好氧/缺氧的運行方式，使得原水中的碳源在曝氣過程中去除，浪費了碳源，要達到深度脫氮的目的，還需在反硝化過程中投加大量碳源，增加了運行費用。而缺氧/好氧的運行方式又因為出水中存在硝態氮和亞硝態氮使得出水總氮不能達標。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是為了解決上述問題，提供一種多次進水SBR充分利用原水碳源處理城市生活污水的裝置，并通過實施過程控制合理分配每次攪拌、曝氣的時間，能夠在節省運行費用的條件下達到深度脫氮的目的。
[0007]為實現上述目的，本發明提供一種多次進水SBR充分利用原水碳源處理城市生活污水的裝置，包括原水箱(I)、原水進水栗(2)、序批式反應器SBR(3)、空氣壓縮機(4)、氣體流量計(5)、曝氣頭(6)、攪拌器(7)、排水閥(8)、排泥閥(9)、pH探頭(10)、DO探頭(11)、pH測定儀(12)、DO測定儀(13)、計算機(14)、信號輸入端口(15)、信號輸出端口(16)、過程控制器(17)、進水栗繼電器(18)、曝氣栗繼電器(19)、攪拌器繼電器(20)、排水閥繼電器
(21)、排泥閥繼電器(22)、過程控制器信號輸出端口(23)、顯示器(24)。
[0008]原水箱(I)通過原水進水栗⑵與SBR(3)相連，SBR(3)分別與排水閥⑶和排泥閥(9)連接。SBR(3)內部設置曝氣頭(6)、攪拌器(7)、pH探頭(10)、DO探頭(11)，空氣壓縮機(4)通過氣體流量計(5)與曝氣頭(6)連接，pH探頭(10)、DO探頭(11)分別與PH測定儀(12)、D0測定儀(13)連接，測定儀上的數據信息通過信號輸入端口(15)與計算機(14)連接，數據信息顯示在顯示器(24)上，計算機(14)的信號輸出端口(16)經導線連接過程控制器(17)，過程控制器的進水栗繼電器(18)、曝氣栗繼電器(19)、攪拌器繼電器
(20)、排水閥繼電器(21)、排泥閥繼電器(22)分別與原水進水栗(2)、空氣壓縮機(4)、攪拌器(7)、排水閥(8)、排泥閥(9)連接。
[0009]本發明同時提供多次進水SBR充分利用原水碳源處理城市生活污水的方法，包括以下步驟:
[0010](I)啟動裝置，實現短程硝化:以城市污水處理廠的硝化污泥為接種污泥注入SBR，其污泥濃度為2000-4000mg/L，同時，以城市生活污水作為原水注入原水箱，通過原水進水栗打入SBR中；隨后啟動曝氣系統對SBR中的城市生活污水進行硝化，反應過程中DO維持在1.5-2mg/L，pH值維持在7.8-8.5 ;SBR排水比為0.5-0.7，每天運行4-5個周期，每個周期包括進水，攪拌，曝氣，沉淀，排水，閑置，在上述條件下運行SBR，當其出水亞硝酸鹽累積率大于95%且持續維持15天以上時，SBR短程硝化得以實現；
[0011](2)運行裝置，實現原水碳源充分利用:
[0012](I)進水:根據進水量確定進水時間，并通過控制器對計時器進行設定，啟動進水栗，將原水箱中的生活污水注入SBR，當達到預先設定的時間后，進水栗自動關閉，進水結束；
[0013](II)攪拌:進水結束后攪拌器自動開啟，SBR內開始進行反硝化反應。反硝化進程由PH探頭監控，并通過pH測定儀將數據信息通過數據采集卡輸入到計算機中，數據作為缺氧反硝化的實時控制參數；將數據信號輸入過程控制器，通過濾波處理及計算，得出過程實時控制變量，并通過控制策略對得出的實時控制變量進行比較，當滿足下列兩個條件中的任意一條:pH曲線一階導數由正變負，且攪拌時間大于0.5h ;攪拌時間大于1.5h。證明反硝化反應結束，攪拌器自動關閉；
[0014](III)曝氣:空氣壓縮機自動開啟，進入好氧階段，pH探頭、DO探頭分別測定水中的PH值、溶解氧濃度D0，通過pH測定儀、DO測定儀將數據信息通過數據采集卡輸入到計算機中，數據作為好氧短程硝化的實時控制參數；將數據信號輸入過程控制器，通過濾波處理及計算，得出過程實時控制變量，并通過控制策略對得出的實時控制變量進行比較，當滿足下列兩個條件中的任意一條:pH曲線一階導數由負變正，且曝氣時間大于Ih ;D0大于4mg/L，且曝氣時間大于2h。證明好氧短程硝化結束，空氣壓縮機自動關閉；
[0015](IV)重復 1、I1、III 步驟 2 ?3 次；
[0016](V)攪拌:曝氣結束后攪拌器自動開啟，SBR進入內源反硝化階段，反硝化進程由PH探頭監控，并通過pH測定儀將數據通過數據采集卡輸入到計算機中，處理后的數據作為內源反硝化的實時控制參數；將數據信號輸入過程控制器，通過濾波處理及計算，得出過程實時控制變量，并通過控制策略對得出的實時控制變量進行比較，當滿足下列兩個條件中的任意一條:pH曲線一階導數由正變負，且攪拌時間大于Ih ;攪拌時間大于1.5h。證明內源反硝化反應結束，攪拌器自動關閉；
[0017](VI)沉淀:在計算機中設定沉淀時間為0.5h?lh，通過實時控制系統中的時間控制器進行計時直到沉淀完成；
[0018](VII)排水:在計算機中設定排水時間為5min?20min，通過實時控制系統中的時間控制器進行計時，系統自動開啟排水閥，達到設定的排水時間后排水閥自動關閉；
[0019](VIII)閑置:排水結束后，根據計算機設定的閑置時間Ih?2h，通過實時控制系統中的時間控制器進行計時，當達到設定的閑置時間后系統自動進入下一個周期的運行。
[0020]本發明的技術原理如下:
[0021]城市生活污水第一次進入SBR后，攪拌過程利用原水中的有機物在反硝化菌的作用下去除上一周期剩余的亞硝態氮。之后每次進水，反硝化細菌利用原水中的有機物為電子供體，亞硝態氮為電子受體，將之前曝氣產生的亞硝態氮還原為氮氣，此過程為外源反硝化過程，反硝化過程會不斷產生堿度，PH不斷上升，反硝化結束以后，多次SBR進入厭氧發酵產酸階段，P