申請日2014.01.13
公開(公告)日2014.07.16
IPC分類號G05D7/06; C02F3/02
摘要
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測污水生物處理氧吸收速率和控制曝氣量的方法。本發(fā)明測定在不同空氣流量q、溫度和設(shè)定污泥濃度條件下，曝氣充氧的氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa(d-1)和飽和溶解氧濃度mg/L，求出氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa和供氣量q、溫度T，在已知設(shè)定氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa(d-1)和溶解氧濃度的條件下，通過擬合某時段內(nèi)的溶解氧變化曲線，利用上一時段的氧吸收速率，作為下一階段可能的氧吸收速率，所需要的下一時段的最低曝氣量q，在接下來的時段內(nèi)，空氣量q，溶解氧變化曲線，求出該時段氧吸收速率。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的設(shè)備投資大、構(gòu)造復(fù)雜或測試頻率低等缺陷。本發(fā)明不增加額外的副反應(yīng)器、溶解氧探頭和污水傳輸設(shè)備的前提下，僅利用溶解氧探頭就可連續(xù)監(jiān)測OUR。
權(quán)利要求書
1.一種監(jiān)測污水生物處理氧吸收速率和控制曝氣量的方法，其特征在于按照如 下步驟進(jìn)行：
(1)測定在不同空氣流量q、溫度和設(shè)定污泥濃度條件下，曝氣充氧的氧轉(zhuǎn)移系 數(shù)KLa(d-1)和飽和溶解氧濃度mg/L，求出氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa和供氣量q、溫度T 的數(shù)量關(guān)系式：
KLa=aqbT-20
(2)通過如下公式：
在已知設(shè)定氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa(d-1)和飽和狀態(tài)下的溶解氧濃度的條件下，通過擬 合某時段內(nèi)的溶解氧變化曲線，求出本時段內(nèi)的氧吸收速率，對于序批反應(yīng)器， 使用前一個公式，對于連續(xù)反應(yīng)器，使用后一個公式;
(3)利用上一時段的氧吸收速率，作為下一階段可能的氧吸收速率，同樣利用步 驟(2)里的公式，求出達(dá)到設(shè)定的溶解氧濃度，所需要的下一時段的最低曝氣 量q;
(4)在接下來的時段內(nèi)，向反應(yīng)器內(nèi)施加有步驟(3)求得的空氣量q，測定該 時段內(nèi)的溶解氧變化曲線，利用步驟(2)的方法，求出該時段的實(shí)際的氧吸收 速率，重復(fù)上述步驟(1)、(2)、(3)，(4)，直到反應(yīng)結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測污水生物處理氧吸收速率和控制曝氣量的方 法，其特征在于溶解氧濃度的測定和氧吸收速率的測定都是在同一個主反應(yīng)器內(nèi) 完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測污水生物處理氧吸收速率和控制曝氣量的方 法，其特征在于測定的OUR為實(shí)際的污水處理反應(yīng)器內(nèi)的氧吸收速率值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測污水生物處理氧吸收速率和控制曝氣量的方 法，其特征在于利用氧吸收速率的連續(xù)性，對污水處理過程曝氣量的控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測污水生物處理氧吸收速率和控制曝氣量的方 法，其特征在于利用氧吸收速率的測定，和曝氣量的控制都是有步驟2所述的公 式完成的。
說明書
一種監(jiān)測污水生物處理氧吸收速率和控制曝氣量的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于一種污水生物處理的過程監(jiān)測和控制技術(shù)，具體來說就是一種監(jiān) 測污水生物處理氧吸收速率和控制曝氣量的方法。
背景技術(shù)
污水生物處理的方法也叫活性污泥法，自從20世紀(jì)初活性污泥法發(fā)明以來， 一直是世界各國生活污水處理的主要方法。它是利用具有活性的微生物，在提供 溶解氧的條件下，將污水中的有機(jī)物和氨氮等氧化，達(dá)到去除的目的。溶解氧的 供應(yīng)通常依靠鼓風(fēng)機(jī)曝氣來完成。曝氣是污水處理過程中的主要能耗，通常能占 到污水生物處理過程的50%以上的能耗。因此，在保證處理效果的前提下，尋找 降低污水處理曝氣量的方法，是降低污水處理能耗的重要手段。其中一個重要的 監(jiān)測指標(biāo)就是確定生物的氧吸收速率(OUR)。
在本發(fā)明作出之前，生物的OUR是反應(yīng)污水生物處理過程污染物降解速度、 活性污泥活性的一個重要指標(biāo)，傳統(tǒng)的測定OUR方法包括間歇和連續(xù)測定兩種方 法。間歇法是在曝氣停止后，記錄污水處理反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧(DO)在一定時間 內(nèi)降低的值，兩者相除得到OUR，這種方法測定頻率較低，不能作為一種連續(xù)的 在線監(jiān)測的方法，并且測定值一般偏小;連續(xù)法是在主反應(yīng)器旁邊設(shè)置小型副反 應(yīng)器(或者其它玻璃容器)，活性污泥混合液從主反應(yīng)器中被連續(xù)輸入到副反應(yīng)器 內(nèi)，再回流至主反應(yīng)器，同步測定主、副反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧濃度，其濃度差值和 副反應(yīng)器停留時間(HRT)的比值即為OUR，這種方法需要在主反應(yīng)器和副反應(yīng) 器內(nèi)都設(shè)置溶解氧探頭，并且需要污水回流設(shè)備，構(gòu)造復(fù)雜，增加了設(shè)備投資， 并且此方法測定的是副反應(yīng)器內(nèi)的OUR，并不能完全反映主反應(yīng)器內(nèi)OUR。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，研制一種監(jiān)測污水生物處理氧吸收速率 和控制曝氣量的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：
一種監(jiān)測污水生物處理氧吸收速率和控制曝氣量的方法，其主要技術(shù)特征在 于按照如下步驟進(jìn)行：
(1)測定在不同空氣流量q、溫度和設(shè)定污泥濃度條件下，曝氣充氧的氧轉(zhuǎn)移系 數(shù)KLa(d-1)和飽和溶解氧濃度mg/L，求出氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa和供氣量q、溫度T 的數(shù)量關(guān)系式：
KLa=aqbT-20 (1)
(2)通過如下公式：
在已知設(shè)定氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa(d-1)和飽和狀態(tài)下的溶解氧濃度的條件下，通過擬 合某時段內(nèi)的溶解氧變化曲線，求出本時段內(nèi)的氧吸收速率，對于序批反應(yīng)器， 使用前一個公式(2—1)，對于連續(xù)反應(yīng)器，使用后一個公式(2—2);
(3)利用上一時段的氧吸收速率，作為下一階段可能的氧吸收速率，同樣利用步 驟(2)里的公式，求出達(dá)到設(shè)定的溶解氧濃度，所需要的下一時段的最低曝氣 量q;
(4)在接下來的時段內(nèi)，向反應(yīng)器內(nèi)施加有步驟(3)求得的空氣量q，測定該 時段內(nèi)的溶解氧變化曲線，利用步驟(2)的方法，求出該時段的實(shí)際的氧吸收 速率，重復(fù)上述步驟(1)、(2)、(3)，(4)，直到反應(yīng)結(jié)束。
所述發(fā)明的溶解氧濃度的測定和氧吸收速率的測定都是在同一個主反應(yīng)器內(nèi)完 成。
所述發(fā)明的測定的OUR為實(shí)際的污水處理反應(yīng)器內(nèi)的氧吸收速率值。
所述發(fā)明利用氧吸收速率的連續(xù)性，對污水處理過程曝氣量的控制。
所述發(fā)明的氧吸收速率的測定，和曝氣量的控制都是有步驟2所述的公式完成 的。
本發(fā)明具有以下有益效果：
1)本發(fā)明在不增加額外的副反應(yīng)器、溶解氧探頭和污水傳輸設(shè)備的前提下， 可以連續(xù)的測定OUR;
2)本發(fā)明測定的OUR為實(shí)際的污水處理反應(yīng)器內(nèi)的OUR值，更加貼近實(shí)際 情況;
3)本發(fā)明還可以用于污水處理過程曝氣量的控制，控制效果優(yōu)于傳統(tǒng)的PID 控制，能夠做到根據(jù)氧吸收速率曝氣，避免過量曝氣。
4)本發(fā)明不需要設(shè)置副反應(yīng)器，僅利用安裝在污水生物處理反應(yīng)器內(nèi)的溶 解氧探頭，就可以連續(xù)的監(jiān)測OUR。傳統(tǒng)的污水生物處理曝氣量控制一般采用可 編程控制器(PLC)，利用PID控制原理，設(shè)定合適的PID參數(shù)，來使得曝氣池內(nèi) 的溶解氧保持設(shè)定的濃度。由于污水成分和流量在早晚、以及季節(jié)性的變化，在 某一時段合適的PID參數(shù)通常很難在另外一個時段取得較好的控制效果。本發(fā)明 利用監(jiān)測的OUR，可以準(zhǔn)確的控制曝氣量，保證反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度處于設(shè)定值。
5)本發(fā)明可以應(yīng)用于連續(xù)或者序批反應(yīng)器中。
