[發明專利]生物強化脫氮裝置及應用

在審

• 申請號: 202110978025.9
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113415887A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 楊淑霞;魏迅;白瑞峰;潘志強;周秀鳳;陸占魁;楊翠;陳曦
• 申請（專利權）人: 國美（天津）水技術工程有限公司
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F7/00;C02F3/00
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 楊歡

1.一種生物強化脫氮裝置，其特征在于，包括順序連通的廢水池、生化池以及沉淀池；所述的生化池包括順序連通的缺氧曝氣池、波動池、以及好氧曝氣池；所述的缺氧曝氣池以及波動池內均設置有ORP傳感器；所述的好氧曝氣池內設置有DO傳感器；所述的缺氧曝氣池、波動池、以及好氧曝氣池內均設置有曝氣頭；每個所述的曝氣頭分別通過曝氣支路與曝氣總管路連通；每個所述的曝氣支路上均設置有空氣流量計以及曝氣閥;

其中，缺氧曝氣池內的缺氧ORP探頭檢測限制性曝氣情況下，池內微生物對溶解氧的利用情況，通過與缺氧曝氣池連接的缺氧曝氣支路上的缺氧曝氣閥控制曝氣量，使ORP控制范圍-200mV至-50mV；

波動池內的波動ORP探頭檢測進水水質波動情況下，波動池內微生物對溶解氧的利用情況，通過與波動池連接的波動曝氣支路上的波動曝氣閥控制曝氣量，使ORP控制范圍-50mV至50mV；

好氧曝氣池內的好氧DO探頭檢測好氧曝氣池內微生物對溶解氧的利用情況，通過與好氧曝氣池連接的好氧曝氣支路上的好氧曝氣閥控制曝氣量，使DO控制范圍1.5mg/L至2mg/L。

2.根據權利要求1所述的生物強化脫氮裝置，其特征在于，所述的生化池通過進水管路與廢水池連接；所述的進水管路上設置有進水泵以及流量計。

3.一種權利要求1-2任一項所述的生物強化脫氮裝置的應用，其特征在于，應用于生物強化脫氮，具體包括下述步驟：

（1）啟動進水泵進水，通過流量計計量進水量，在系統啟動后將廢水池內的廢水泵入生化池；

（2）曝氣支路上均設置有空氣流量計以及曝氣閥控制曝氣量；

缺氧曝氣池內的缺氧ORP探頭檢測限制性曝氣情況下，池內微生物對溶解氧的利用情況，通過與缺氧曝氣池連接的缺氧曝氣支路上的缺氧曝氣閥控制曝氣量，使ORP控制范圍-200mV至-50mV；

波動池內的波動ORP探頭檢測水質波動情況下，波動池內微生物對溶解氧的利用情況，通過與波動池連接的波動曝氣支路上的波動曝氣閥控制曝氣量，使ORP控制范圍-50mV至50mV；

好氧曝氣池內的好氧DO探頭檢測好氧曝氣池內微生物對溶解氧的利用情況，通過與好氧曝氣池連接的好氧曝氣支路上的好氧曝氣閥控制曝氣量，使DO控制范圍1.5mg/L至2mg/L；

由于進水水質是不斷波動的，通過缺氧ORP探頭、波動ORP探頭和好氧DO探頭的檢測，修正設定值和調節曝氣量的過程聯動進行，該過程隨進水ORP值波動不斷循環重復，調整各池ORP和DO設定值和曝氣量趨于最佳；

（3）生化池出水進入沉淀池，進行泥水分離；通過污泥泵將污泥回流或部分作為剩余污泥閥間歇排放；保證系統污泥濃度在3000mg/L-4000mg/L，沉淀池出水各指標進行檢測，達到排放要求。

4.根據權利要求3所述的生物強化脫氮裝置的應用，其特征在于，步驟（2）中通過缺氧ORP探頭、波動ORP探頭和好氧DO探頭的檢測，修正設定值和調節曝氣量的過程聯動進行，具體包括下述步驟：

首先，建立初始的缺氧ORP設定值、波動ORP設定值以及好氧DO設定值,并將其作為輸入條件提供給PID控制模塊;PID控制模塊將缺氧ORP設定值、波動ORP設定值以及好氧DO設定值分別與實際缺氧ORP測量值、波動ORP測量值以及好氧DO測量值進行比較；

初始的缺氧ORP設定值控制范圍為-200mV至-50mV，波動ORP設定值控制范圍-50mV至50mV，好氧DO設定值控制范圍1.5mg/L至2mg/L；

分別用缺氧ORP探頭、波動ORP探頭以及好氧DO探頭來測量，PID控制模塊產生輸出，PID控制模塊的輸出一方面對應缺氧ORP探頭、波動ORP探頭測量值相對于缺氧ORP探頭、波動ORP探頭設定值的變化或偏差;另一方面輸出對應好氧DO測量值相對于好氧DO設定值的變化或偏差；

PID控制模塊輸出生成控制信號，該控制信號用于控制缺氧曝氣閥、波動曝氣閥以及好氧曝氣閥的開度；控制信號與PID控制模塊的輸出信號之間的關系是線性關系或者非線性關系；

缺氧曝氣閥、波動曝氣閥以及好氧曝氣閥的反饋輸出值作為滑動平均值函數模塊的輸入；滑動平均值函數模塊輸出與缺氧曝氣閥、波動曝氣閥以及好氧曝氣閥的反饋信號進行比較；

比較器接收表示閥門反饋的輸入信號A和表示經過滑動平均值函數處理的輸入信號B；比較器生成表示輸入值A與輸入值B之間的差的值并輸出；由比較器生成的輸出值作為絕對值函數的輸入值；絕對值函數生成變化的絕對值，即，輸入值A與輸入值B之差的絕對值；

后續比較器接收代表變化的絕對值，即，比較器的輸入值為經絕對值函數處理后的輸出值，從C輸入和代表閾值的輸入值D；當輸入值C大于輸入值D時，比較器觸發并產生輸出值；

觸發輸出作為增加第一計數器數值的條件，在第一計數器設定時間內第一計數器累加數值達到第一計數器閾值則進行動作，未達到第一計數器閾值則重置；具體為在第一計數器重置第一計數器數值之前達到閾值，則第一計數器輸出作為觸發調整ORP或DO設定值的條件；當第一計數器到預設的時間時，未達到閾值，重置第一計數器的輸出信號和第一計數器累加值，以避免BNR控制系統參數的振蕩；第一計數器的輸出值還用于重置其本身，當有輸出值時進行重置；調整ORP設定值的是將ORP設定值降低10毫伏作為新的設定值或調整DO設定值的是將DO設定值降低0.1mg/L作為新的設定值；

比較器的輸入值E代表變化的絕對值，即，比較器的輸入值為經絕對值函數處理后的輸出值，從E輸入和代表閾值的輸入值F；當輸入值E大于輸入值F時，比較器觸發并產生輸出值;

觸發輸出作為累加第二計數器值的信號，第二計數器不斷累加，直到達到其第二計數器的閾值，取反提供給與門輸出值；如果在第二計數器重置計數器之前，第二計數器累加的值達到其設定的閾值，則將提供給與門輸出值，并進行重置；如果在第二計數器重置計數器之前，第二計數器累加的值未達到其設定的閾值，計數器不會產生輸出，第二計數器和第二計數器重置；調整ORP設定值的是將ORP設定值增加5毫伏作為新的設定值或調整DO設定值的是將DO設定值增加0.05mg/L作為新的設定值。