[發明專利]一種反硝化除磷過程中N2O產生的減量控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201210268298.5
• 申請日: 2012-07-29
• 公開（公告）號: CN102849850A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 彭永臻;苗志加;王淑瑩;薛桂松;翁冬晨
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;G05B19/418
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

要求保護的技術方案所屬的技術領域為：活性污泥法處理系統自動控制技術，屬于SBR法污水生物脫氮除磷技術領域，適用于反硝化除磷過程中溫室氣體產生的研究。

背景技術

N₂O能夠吸收中心波長為7.78、8.56和16.98的長波紅外輻射，從而產生溫室效應，其單分子增溫潛勢是CO₂的310倍。雖然N₂O在大氣中的含量很低，但對全球氣候的增溫效應在未來將越來越顯著，據報道大氣中N₂O的體積分數每增加一倍，將會使全球地表氣溫平均上升0.4℃。N₂O是一種長生命周期氣體，其在大氣中可以穩定存在114a，因此可以向上遷移擴散至平流層并損耗那里的臭氧層。大氣中90%的N₂O來自于微生物的硝化反硝化作用，其中污水生物脫氮處理過程人為的強化了微生物的這一作用，對于全球N₂O貢獻占到了25%。

反硝化除磷是用厭氧、缺氧交替的環境代替傳統的厭氧、好氧環境，從而達到“一碳兩用”，最大限度的解決了目前污水處理中碳源不足的問題，能夠節省30%的曝氣量，同時減少50%的排泥量。目前隨著污水處理中短程硝化工藝的應用，以NO₂-N為電子受體進行反硝化除磷與傳統NO₃-N為電子受體相比，能夠減少所需碳源，縮短反應時間、降低能耗更具有經濟效益。然而在亞硝酸鹽（NO₂^-）為電子受體反硝化除磷過程中，亞硝酸鹽（NO₂^-）首先被還原為一氧化氮（NO），之后一氧化氮（NO）進一步被還原為氧化亞氮（N₂O），最后氧化亞氮（N₂O）被還原為氮氣（N₂），同時在這個過程中磷酸鹽被聚磷菌吸收入細胞內，從而達到脫氮除磷的目的。N₂O是反硝化除磷的一個中間產物，對于這一過程中不同運行條件產生N₂O積累的影響因素還不為人知。這就需要科研工作者深入研究，避免N₂O的產生于逸散，本發明就為該內容的研究提供了設備和方法。自動控制在污水處理中的應用

近年來隨著計算機技術的飛速發展，自動控制的研究與應用在許多領域有了長足的進步，但是在污水處理中的研究還較少，大型污水處理廠的應用基本處于空白狀態。本發明利用PLC編程的固定模式控制方式，通過電腦程序控制SBR進水時間、厭氧攪拌、缺氧攪拌、沉淀、排水、閑置時間等，利用PH、DO、ORP在線檢測系統實時回饋信號，利用PLC程序控制PH、DO和溫度使反應器內數值恒定。當反應器內檢測值超過設定值時，程序會自動開啟或關閉加酸、加堿泵、曝氣閥、加熱設備的電源，恒定設定范圍。為研究反硝化除磷實驗過程中產N₂O的影響因素時，提供穩定的PH、DO和溫度的運行條件。利用N₂O微電極實時檢測系統記錄反應器內N₂O產生量，每1s讀數考察N₂O的變化情況。

發明內容

本發明的目的在于提供一種反硝化除磷過程中N₂O產生的減量控制裝置及方法，用于研究反硝化除磷過程中N₂O產生的影響因素，從而確定最佳的工藝參數，指導污水處理廠在滿足運行效果的前提下，優化工藝參數，達到最大化減少N₂O產生量的目的。

本發明所采用的技術方案是：提供一種反硝化除磷過程中N₂O產生的減量控制裝置，如圖1，包括SBR反應器、配水箱，其特征在于，通過PLC電腦自控系統程序模塊設定時間控制與配水箱相連的蠕動泵將配水定量注入SBR反應器、通過PLC電腦自控系統控制排泥系統開啟或關閉時間進行定量排泥排泥，N₂O微電極與SBR反應器相連實時檢測信號回饋至N₂O在線檢測系統，磁力攪拌器放置于SBR反應器底部，SBR反應器內部的底部設置曝氣頭，其中曝氣頭通過曝氮氣管路與流量計、電磁閥、氮氣罐連接，pH與溫度探頭、溶解氧探頭、ORP探頭設置在SBR反應器的一側，實時檢測信號回饋至PLC電腦控制系統通過程序設定數值來控制加酸系統、加堿系統、加熱電阻、電磁閥的開啟與關閉，同時PLC電腦控制系統通過程序模塊控制亞硝酸鈉投加系統、排水閥的開啟，排水口與排水閥相連接，SBR反應器一側設置取樣口，頂部的右側設置排氣口。