申請(qǐng)日2014.11.09

　　公開(公告)日2015.02.25

　　IPC分類號(hào)C02F3/12

　　摘要

　　處理難降解工業(yè)廢水的微好氧SBR控制參數(shù)，它涉及序批式活性污泥法的過程控制。本發(fā)明解決了難降解工業(yè)廢水在組成、水質(zhì)、水量方面存在的變化對(duì)微好氧SBR系統(tǒng)帶來的擾動(dòng)和微好氧條件下DO不適合做控制參數(shù)的問題。步驟為：采用接種培馴法，用難降解工業(yè)廢水馴化活性污泥，廢水投加量以每周10%的比例增加;在污泥負(fù)荷為0.12～0.48kgCOD/(kgMLSS·d)、污泥濃度為6～7g/L、排水比為0.6、反應(yīng)時(shí)間為6～18h、表觀氣速為0.09～0.15cm/s的條件下運(yùn)行反應(yīng)器，利用安裝于反應(yīng)器內(nèi)的ORP測(cè)定儀，在線測(cè)定ORP值，并將其傳輸至計(jì)算機(jī);依據(jù)ORP值的特征，采用3種方法：一是利用ORP絕對(duì)值，二是計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別ORP曲線進(jìn)入平臺(tái)期的特征點(diǎn)，三是計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別ORP對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)的曲線特征點(diǎn)，來控制微好氧SBR反應(yīng)器的運(yùn)行。

　　權(quán)利要求書

　　1.一個(gè)處理難降解工業(yè)廢水的微好氧SBR控制參數(shù)，其特征在于所述控制參數(shù)按如下步驟獲得：①采用接種培馴法，用難降解工業(yè)廢水馴化活性污泥，啟動(dòng)微氧SBR反應(yīng)器;反應(yīng)器包括5個(gè)運(yùn)行工序，分別為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置;向反應(yīng)器中投加活性污泥，以含有10%的難降解有機(jī)工業(yè)廢水的污水馴化污泥;馴化過程中難降解工業(yè)廢水的投加量以每周10%的比例增加;②處理難降解工業(yè)廢水的微氧SBR反應(yīng)器啟動(dòng)成功后，在如下設(shè)計(jì)參數(shù)下運(yùn)行：污泥負(fù)荷為0.12~0.48kgCOD/(kgMLSS·d)，污泥濃度為6~7g/L，排水比為0.6，反應(yīng)時(shí)間為6~18h，表觀氣速為0.09~0.15cm/s;運(yùn)行期間，利用安裝于反應(yīng)器內(nèi)的ORP測(cè)定儀，實(shí)時(shí)、在線測(cè)定系統(tǒng)內(nèi)的ORP值，并將其傳輸至計(jì)算機(jī);每隔一定時(shí)間，取樣檢測(cè)反應(yīng)器內(nèi)的COD值;③評(píng)估運(yùn)行期間ORP變化規(guī)律與COD濃度的關(guān)系，并確定當(dāng)COD濃度不再降低時(shí)的ORP值，以該ORP值作為微氧SBR反應(yīng)器進(jìn)入沉淀階段的設(shè)定值。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)處理難降解工業(yè)廢水的微好氧SBR控制參數(shù)，其特征在于表觀氣速為0.10 cm/s。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)處理難降解工業(yè)廢水的微好氧SBR控制參數(shù)，其特征在于繪制COD、ORP隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲線，計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別COD濃度穩(wěn)定、進(jìn)入平臺(tái)期的ORP曲線的特征點(diǎn)后結(jié)束反應(yīng)過程。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)處理難降解工業(yè)廢水的微好氧SBR控制參數(shù)，其特征在于繪制COD、ORP對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)隨時(shí)間的變化曲線，計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別COD濃度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的ORP對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)的特征點(diǎn)，以此為依據(jù)結(jié)束反應(yīng)過程。

　　說明書

　　處理難降解工業(yè)廢水的微好氧SBR控制參數(shù)

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及序批式活性污泥法的過程控制，特別是序批式活性污泥法的過程控制參數(shù)。

　　背景技術(shù)

　　對(duì)于難降解工業(yè)廢水來說，采用厭氧與好氧工藝聯(lián)合是其有效去除方法，以厭氧工藝提高廢水的生化性，以好氧工藝實(shí)現(xiàn)難降解工業(yè)廢水的徹底降解，但這樣的工藝流程較長(zhǎng)，占地面積和動(dòng)力消耗大、費(fèi)用高。微好氧顆粒污泥是近年來興起的一種新型的廢水生物處理技術(shù)。微好氧條件使得反應(yīng)器保持在較低的DO狀態(tài)，此時(shí)培養(yǎng)的活性污泥中由于存在著DO的濃度梯度，顆粒內(nèi)部幾乎無氧，呈現(xiàn)出厭氧環(huán)境，而污泥外部則暴露在好氧環(huán)境中，使好氧微生物和厭氧微生物同時(shí)存在，將好氧氧化和厭氧還原在空間上和時(shí)間上有效的結(jié)合在一起，可以使難降解的有機(jī)物質(zhì)首先被厭氧菌轉(zhuǎn)化成小分子可生物降解的物質(zhì)，是難降解有機(jī)物質(zhì)的理想的新型生物處理工藝。微好氧活性污泥工藝不是簡(jiǎn)單的厭氧與好氧工藝的加合：與厭氧工藝相比，處理效率高，出水濃度低，難降解有機(jī)物礦化更完全，與好氧工藝相比，能耗少，動(dòng)力消耗少，污泥產(chǎn)量低。此外，微好氧條件的引入解決了揮發(fā)有機(jī)物吹脫污染大氣的問題。微好氧條件下形成的活性污泥：微觀結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)、緊密，沉降性能好;微生物種群豐富、多樣化，且生物量大，因此，反應(yīng)器容積負(fù)荷較高，且耐沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)，對(duì)高濃度難降解廢水具有獨(dú)特適應(yīng)和處理能力。在各種活性污泥工藝中，微好氧SBR工藝應(yīng)用最為廣泛。

　　但是由于難降解工業(yè)廢水在組成、水質(zhì)、水量方面都有較大的變化，給微好氧SBR系統(tǒng)帶來了擾動(dòng)，因此，給系統(tǒng)的運(yùn)行帶來了較大的影響，需對(duì)運(yùn)行過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制。而對(duì)于微好氧SBR系統(tǒng)來說，因其生物降解過程復(fù)雜和缺乏有效的測(cè)定儀器而使其處于無監(jiān)測(cè)和控制的情況。目前，在普通SBR系統(tǒng)中常用的控制參數(shù)為DO，但是在低DO條件下，溶解氧電極由于受檢測(cè)下限的限制，測(cè)定的精度和靈敏度較低，因此不適宜用作為微好氧SBR系統(tǒng)的控制參數(shù)。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　微好氧SBR工藝運(yùn)行復(fù)雜，自動(dòng)化成都要求高，但缺乏有效的可控參數(shù)，為解決這個(gè)問題，本發(fā)明提供一個(gè)微氧SBR系統(tǒng)的運(yùn)行控制參數(shù)ORP，依據(jù)ORP的變化來控制系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，它可以通過如下三種方式之一實(shí)現(xiàn)：

　　(1) 對(duì)于處理難降解工業(yè)廢水的微氧SBR工藝，設(shè)定ORP絕對(duì)值來控制反應(yīng)時(shí)間。步驟如下：①采用接種培馴法，用難降解工業(yè)廢水馴化活性污泥，啟動(dòng)微氧SBR反應(yīng)器。反應(yīng)器包括5個(gè)運(yùn)行工序，即進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置;SBR反應(yīng)器的容積負(fù)荷為0.12~0.48kgCOD/(kgMLSS·d)，污泥濃度為6~7g/L，排水比為0.6，反應(yīng)時(shí)間為6~18h，表觀氣速為0.09~0.15cm/s;向反應(yīng)器中投加活性污泥，以含有10%難降解有機(jī)工業(yè)廢水的污水馴化污泥，馴化過程中難降解工業(yè)廢水的投加量以每周10%的比例增加。②微氧SBR反應(yīng)器啟動(dòng)成功后，利用安裝于反應(yīng)器內(nèi)的ORP測(cè)定儀，實(shí)時(shí)、在線測(cè)定系統(tǒng)內(nèi)的ORP值，并將其傳輸至計(jì)算機(jī);每隔一定時(shí)間，取樣檢測(cè)反應(yīng)器內(nèi)的COD值。③評(píng)估ORP變化規(guī)律與COD濃度的關(guān)系，并確定當(dāng)COD濃度不再降低時(shí)的ORP值，以該ORP值作為微氧SBR反應(yīng)器進(jìn)入沉淀階段的設(shè)定值。

　　(2) 對(duì)于處理難降解工業(yè)廢水的微氧SBR工藝，根據(jù)ORP測(cè)定曲線特征點(diǎn)來控制反應(yīng)時(shí)間。步驟如下：①采用接種培馴法，用難降解工業(yè)廢水馴化活性污泥，啟動(dòng)微氧SBR反應(yīng)器。反應(yīng)器包括5個(gè)運(yùn)行工序，即進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置;SBR反應(yīng)器的容積負(fù)荷為0.12~0.48kgCOD/(kgMLSS·d)，污泥濃度為6~7g/L，排水比為0.6，反應(yīng)時(shí)間為6~18h，表觀氣速為0.09~0.15cm/s;向反應(yīng)器中投加活性污泥，以含有10%難降解有機(jī)工業(yè)廢水的污水馴化污泥，馴化過程中難降解工業(yè)廢水的投加量以每周10%的比例增加。②微氧SBR反應(yīng)器啟動(dòng)成功后，利用安裝于反應(yīng)器內(nèi)的ORP測(cè)定儀，實(shí)時(shí)、在線測(cè)定系統(tǒng)內(nèi)的ORP值，并將其傳輸至計(jì)算機(jī);每隔一定時(shí)間，取樣檢測(cè)反應(yīng)器內(nèi)的COD值。③將反應(yīng)器內(nèi)的COD濃度和ORP值隨時(shí)間的變化規(guī)律繪制成圖，確定COD濃度變化與ORP值的關(guān)系，利用進(jìn)入平臺(tái)期的ORP曲線的拐點(diǎn)作為控制點(diǎn)，結(jié)束反應(yīng)。

　　(3)對(duì)于處理難降解工業(yè)廢水的微氧SBR工藝，根據(jù)ORP測(cè)定曲線對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)的變化曲線特征點(diǎn)來控制反應(yīng)時(shí)間。步驟如下：①采用接種培馴法，用難降解工業(yè)廢水馴化活性污泥，啟動(dòng)微氧SBR反應(yīng)器。反應(yīng)器包括5個(gè)運(yùn)行工序，即進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置;SBR反應(yīng)器的容積負(fù)荷為0.12~0.48kgCOD/(kgMLSS·d)，污泥濃度為6~7g/L，排水比為0.6，反應(yīng)時(shí)間為6~18h，表觀氣速為0.09~0.15cm/s;向反應(yīng)器中投加活性污泥，以含有10%難降解有機(jī)工業(yè)廢水的污水馴化污泥，馴化過程中難降解工業(yè)廢水的投加量以每周10%的比例增加。②微氧SBR反應(yīng)器啟動(dòng)成功后，利用安裝于反應(yīng)器內(nèi)的ORP測(cè)定儀，實(shí)時(shí)、在線測(cè)定系統(tǒng)內(nèi)的ORP值，并將其傳輸至計(jì)算機(jī);每隔一定時(shí)間，取樣檢測(cè)反應(yīng)器內(nèi)的COD值。③將反應(yīng)器內(nèi)的ORP對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)繪制成圖，同時(shí)將反應(yīng)器內(nèi)的COD濃度值繪制在同一張圖上，確定ORP對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)曲線變化規(guī)律與COD濃度變化的關(guān)系，用ORP的一階導(dǎo)數(shù)曲線特征點(diǎn)作為控制點(diǎn)，結(jié)束反應(yīng)。

　　發(fā)明原理與優(yōu)點(diǎn)

　　污水生物處理系統(tǒng)是相當(dāng)復(fù)雜的體系，其中同時(shí)進(jìn)行著大量的生化反應(yīng)，所以該系統(tǒng)的ORP是多種氧化物質(zhì)與還原物質(zhì)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的綜合結(jié)果，是表征污水處理系統(tǒng)的氧化還原狀態(tài)的綜合性指標(biāo)，可試驗(yàn)測(cè)定，也可由能斯特方程計(jì)算得到。該指標(biāo)可衡量污水處理系統(tǒng)氧化還原能力。在難降解有機(jī)工業(yè)廢水的微氧SBR處理系統(tǒng)中，主要的還原性物質(zhì)是COD，主要的氧化性物質(zhì)是DO，因此，上述兩物質(zhì)的濃度變化影響著ORP值。若微氧SBR系統(tǒng)供氣量保持穩(wěn)定，ORP的變化規(guī)律則可反映COD的降解過程。難降解工業(yè)廢水投加入微氧SBR反應(yīng)器后，由于快速的初期吸附作用，COD濃度快速下降，即反應(yīng)器內(nèi)的還原性物質(zhì)含量減少;另一方面，因反應(yīng)初期COD量充足，耗氧速率較快，可達(dá)到最大值，所以在供氣速率不變的情況下，DO濃度降低或者處于平臺(tái)期，根據(jù)能斯特方程，ORP值將升高。而當(dāng)COD降解過程結(jié)束后，耗氧速率與供氧速率均不變，ORP值保持穩(wěn)定。綜上，利用ORP變化規(guī)律及特征，可反映COD的降解過程，因此可用其作為控制參數(shù)調(diào)控微氧SBR反應(yīng)的運(yùn)行。

　　SBR法污水處理工藝及其控制系統(tǒng)的長(zhǎng)期研究與探索，發(fā)現(xiàn)溶解氧(DO)濃度、氧化還原電位(ORP)等變量不但具有易于實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)、響應(yīng)時(shí)間短、精度較高等優(yōu)點(diǎn)，而且這些參數(shù)的變化規(guī)律還與SBR工藝去除有機(jī)物及硝化反硝化過程存在良好的相關(guān)性。但是在微氧條件下，DO電極因檢測(cè)下限的限制，不能準(zhǔn)確表征反應(yīng)器內(nèi)的DO狀態(tài)。但在混合液中一旦存在微量的溶解氧， ORP電極即產(chǎn)生信號(hào)，即ORP可近似表征溶液中的微量DO，與DO電極相比，ORP電極測(cè)量微量DO更為靈敏和快捷。

　　本發(fā)明通過理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，提供了一個(gè)微氧SBR反應(yīng)的運(yùn)行控制參數(shù)，以達(dá)到較高的難降解有機(jī)物質(zhì)的去除效率和較易的工藝運(yùn)行控制、管理。通過試驗(yàn)得到了處理難降解有機(jī)物質(zhì)的微氧SBR反應(yīng)器內(nèi)ORP的最適值、COD去除率，為實(shí)際應(yīng)用提供了技術(shù)支持，以其作為控制參數(shù)，具有檢測(cè)準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單易行、可控性高的特點(diǎn)。

　　具體實(shí)施方式

　　具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式中利用ORP絕對(duì)值實(shí)時(shí)控制微氧SBR反應(yīng)器的COD降解過程的方法按照以下步驟實(shí)現(xiàn)：

　�、俨捎媒臃N培馴法，用難降解工業(yè)廢水馴化活性污泥，啟動(dòng)微氧SBR反應(yīng)器。反應(yīng)器包括5個(gè)運(yùn)行工序，分別為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置;向反應(yīng)器中投加活性污泥，以含有10%難降解有機(jī)工業(yè)廢水的污水馴化污泥。馴化過程中難降解工業(yè)廢水的投加量以每周10%的比例增加。

　　②處理難降解工業(yè)廢水的微氧SBR反應(yīng)器啟動(dòng)成功后，在如下設(shè)計(jì)參數(shù)下運(yùn)行：污泥負(fù)荷為0.12~0.48kgCOD/(kgMLSS·d)，污泥濃度為6~7g/L，排水比為0.6，反應(yīng)時(shí)間為6~18h，表觀氣速為0.09~0.15cm/s。運(yùn)行期間，利用安裝于反應(yīng)器內(nèi)的ORP測(cè)定儀，實(shí)時(shí)、在線測(cè)定系統(tǒng)內(nèi)的ORP值，并將其傳輸至計(jì)算機(jī);每隔一定時(shí)間，取樣檢測(cè)反應(yīng)器內(nèi)的COD值。

　�、墼u(píng)估運(yùn)行期間ORP變化規(guī)律與COD濃度的關(guān)系，并確定當(dāng)COD濃度不再降低時(shí)的ORP值，以該ORP值作為微氧SBR反應(yīng)器進(jìn)入沉淀階段的設(shè)定值。

　　具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是，步驟②中的表觀氣速為0.10 cm/s，其他與具體實(shí)施方式一相同。

　　具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是，在步驟③中繪制COD、ORP隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲線，計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別COD濃度穩(wěn)定、進(jìn)入平臺(tái)期的ORP曲線的特征點(diǎn)后結(jié)束反應(yīng)過程。

　　具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三不同的是，在步驟③中繪制COD、ORP對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)隨時(shí)間的變化曲線，計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別COD濃度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的ORP對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)的特征點(diǎn)，以此為依據(jù)結(jié)束反應(yīng)過程。