CN109455889A - 高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置及调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置及调控方法，涉及污水生物处理的技术领域，该高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置，包括曝气池、混凝池、第一沉淀池、异养反硝化池、第二沉淀池、自养生物脱氮池和PLC控制器；沿原水流通方向所述曝气池、所述混凝池、所述第一沉淀池、所述异养反硝化池、所述第二沉淀池和所述自养生物脱氮池顺次连通，且相邻反应池通过孔隙连通，解决了现有技术中存在的厌氧消化污泥脱水液中有机物对自养脱氮生物含量和活性的影响、污水中的铁元素浓度较高和利用不充分、自养生物脱氮污泥浓度低、自养生物脱氮工艺的运行成本高、自养生物脱氮装置运行不稳定和出水总氮的指标偏高的技术问题。

Description

高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置及调控方法

技术领域

本发明涉及污水生物处理技术领域，尤其是涉及一种高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置及调控方法。

背景技术

随着日益发展的工农业、迅速集中的城市人口和不断提高的居民生活水平，从而产生了大量的污水，为了处理污水从而建造了大量的污水厂去处理这些污水，但是在处理这些污水的同时会产生大量的污泥。城镇污水处理厂污泥厌氧消化是污泥处理处置的重要环节，高含固污泥(消化池进泥含固率在10％左右)厌氧消化技术是目前正在推广的技术之一，为了污泥运输方便，国家规定城镇污水处理厂污泥出厂时含水率至少要小于80％，为此污泥在出厂前通常都需要脱水，从而产生大量厌氧消化污泥脱水液，但是高含固污泥在进行厌氧消化时，其总氮不仅不会得到去除，同时还会因为有机氮的释放，增加厌氧消化污泥脱水液中的氨氮，由于氨氮浓度的增加，从而导致碳氮比较小(通常小于2)，低碳氮比的厌氧消化污泥脱水液如果回流到污水处理厂污水处理线前端进行处理，将会增加15％～25％的进水氨氮负荷，影响污水厂的出水水质，同时需要添加碳源，从而增加处理成本。厌氧消化污泥脱水液如果直接排入到水体环境，会导致水体氮素污染。

此外，为了提高污泥的脱水性能，很多污水厂需要在活性污泥中添加混凝剂来提高污泥的脱水性能，污水厂常用氯化铁作为混凝剂进行对污泥进行脱水。受氯化铁生产工艺的影响，有时候氯化铁混凝剂中会含有较高含量的亚铁离子，当添加较多的该混凝剂时，会导致厌氧消化污泥脱水液中的二价铁的浓度比较高。此外，高浓度的三价铁元素会消耗厌氧消化污泥脱水液中的碱度和磷元素，从而导致厌氧消化污泥脱水液中的碱度和磷元素缺乏，从而增加厌氧消化污泥脱水液处理的困难。最后，在厌氧消化污泥脱水液进入自养生物脱氮单元之前，如果厌氧消化污泥脱水液中的二价铁离子未被有效去除，则二价铁可能会由于自养生物脱氮单元中的曝气生成三价铁，进而在自养生物脱氮单元中生成三价铁沉淀，最终导致自养生物脱氮单元中污泥活性降低甚至失活，从而导致整个***的失败；同时铁元素是重要的混凝剂，在污水处理中，充分利用污水中的铁元素对节省资源具有重要意义。

目前对于厌氧消化污泥脱水液多采用传统硝化－反硝化工艺进行脱氮处理，这种工艺存在能耗高的问题，尤其是对于低碳氮比的厌氧消化污泥脱水液还需要添加额外碳源，从而增加了污水处理厂处理费用。以短程硝化－厌氧氨氧化为核心的自养生物脱氮工艺与传统的硝化反硝化工艺相比，自养生物脱氮工艺无需外加碳源，耗氧量低，可显著降低运行费用；污泥产量少，避免二次污染，与好氧硝化/缺氧反硝化工艺相比具有节省碳源100％、降低曝气能耗60％和污泥产量低的优点。同时通过利用污水中铁元素的混凝作用，可同时去除铁元素和污水中悬浮物，从而减少混凝剂的投入，减少成本。

在现有的自养生物脱氮工艺中，现有的自养生物脱氮装置对自养生物脱氮污泥的富集效率不高，导致自养生物脱氮装置中的污泥浓度低，从而导致整个自养生物脱氮装置的处理效率低下，出水很难达到国家的水质控制标准；自养生物脱氮装置中要生成硝酸盐氮，根据自养生物脱氮的反应式，自养生物脱氮装置对废水中总氮的最高理论去除率只能达到88.7％，从而导致自养生物脱氮装置存在出水总氮浓度难于达标排放的问题；此外自养生物脱氮装置缺乏有效预警***，导致自养生物脱氮装置在即将失稳时无法及时预警，严重影响自养生物脱氮装置稳定有效运行。

综上所述，目前对于高铁高固厌氧消化污泥脱水液采用自养生物脱氮技术处理时需要解决的主要问题包括：如何资源化去除厌氧消化污泥脱水液中的铁元素、如何解决自养生物脱氮装置中的自养生物脱氮污泥浓度低、如何保证自养生物脱氮装置稳定运行、如何避免自养生物脱氮装置出水中硝酸盐含量超标、如何减少自养生物脱氮工艺的运行成本。如何克服现有这些技术的缺陷，已成为了本技术领域需要研究和解决的课题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置及调控方法，以缓解了现有技术中存在的厌氧消化污泥脱水液中有机物对自养脱氮生物含量和活性的影响、污水中的铁元素浓度较高和利用不充分、自养生物脱氮污泥浓度低、自养生物脱氮工艺的运行成本高、自养生物脱氮装置运行不稳定和出水总氮的指标偏高的技术问题。

第一方面，本发明提供的一种高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置，包括：曝气池、混凝池、第一沉淀池、异养反硝化池、第二沉淀池、自养生物脱氮池和PLC控制器；

沿原水流通方向所述曝气池、所述混凝池、所述第一沉淀池、所述异养反硝化池、所述第二沉淀池和所述自养生物脱氮池顺次连通，且相邻反应池通过孔隙连通；

输送营养物质的营养物质进料管道与出水回流管道连接之后通过出水回流管与所述异养反硝化池连接；

所述自养生物脱氮池内设有自养生物脱氮池组合式在线检测仪，且所述自养生物脱氮池组合式在线检测仪通过管线与所述PLC控制器连接。

进一步地，所述曝气池通过管道分别与进水泵，碱液添加泵连接，所述曝气池通过溢流孔与所述混凝池连接；所述曝气池底部设有曝气装置，所述曝气装置通过管道与曝气池流量计连接，所述曝气池流量计通过管道与曝气池鼓风机连接，所述曝气池鼓风机通过管线与所述PLC控制器连接；

所述曝气装置在所述曝气池中将所述原水中的二价铁离子氧化成三价铁离子以减少所述混凝池中的混凝剂用量。

进一步地，所述混凝池通过管道与混凝剂添加泵连接，所述混凝池的搅拌电机通过搅拌桨与搅拌装置连接，斜向设置的导流板和沉淀池底板之间形成缝隙，以使所述混凝池与第一沉淀池连接，所述混凝池还设有混凝池组合式在线检测仪并与所述PLC控制器连接。

进一步地，所述第一沉淀池通过溢流孔与所述异养反硝化池连接，所述第一沉淀池底部设有排泥管。

进一步地，在所述异养反硝化池通过溢流孔与所述第一沉淀池连接，所述异养反硝化池的内部设有竖向导流板，所述竖向导流板一侧为异养反硝化池升流区，另一侧为异养反硝化池降流区；

斜向设置的导流板和沉淀池底板之间形成缝隙，以使所述异养反硝化池与第二沉淀池连接；

在异养反硝化池的底部设有搅拌装置并通过搅拌桨与搅拌电机连接，加热装置设在异养反硝化池升流区液面以下并与所述PLC控制器连接；所述异养反硝化池还设有异养反硝化池组合式在线检测仪并与所述PLC控制器连接。

进一步地，所述第二沉淀池通过上部的溢流孔与所述自养生物脱氮池连接，所述第二沉淀池底部设有排泥管。

进一步地，所述自养生物脱氮池通过溢流孔与所述第二沉淀池连接，所述自养生物脱氮池的内部设有竖向导流板，竖向导流板将自养生物脱氮池分为自养生物脱氮池升流区和自养生物脱氮池降流区；自养生物脱氮池降流区中填充有固定生物载体；自养生物脱氮池的底部设有曝气装置，曝气装置通过管道与自养生物脱氮池流量计连接，之后再与自养生物脱氮池鼓风机连接，自养生物脱氮池鼓风机通过管线与所述PLC控制器连接；自养生物脱氮池还设有自养生物脱氮池组合式在线检测仪通过管线与所述PLC控制器连接；同时自养生物脱氮池还设有平板膜过滤装置，所述平板膜过滤装置与平板膜过滤装置出水管连接；出水回流管道在所述自养生物脱氮池外面与平板膜过滤装置出水管连接后再与出水回流泵连接。

进一步地，所述固定生物载体尺寸为直径×高×壁厚＝D×H×W＝1－10cm×1－10cm×2－5mm，所述固定生物载体投加率的体积比为40－60％。

进一步地，在所述第一沉淀池和所述第二沉淀池的底部均设置有截流装置；在所述截流装置的底部设置有导流板；

在所述第一沉淀池内的所述截流装置一端与所述导流板连接，另外一端与所述混凝池的侧壁连接；

在所述第二沉淀池内的所述截流装置一端与所述导流板连接，另外一端与所述异养反硝化池的侧壁连接。

第二方面，本发明提供的一种调控方法，包括：第一方面任一项所述的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置；

通过异养反硝化池组合式在线检测仪检测异养反硝化池中的温度、硝酸盐氮浓度、pH和氨氮浓度等参数；通过自养生物脱氮池组合式在线检测仪检测自养生物脱氮池中的温度、溶解氧浓度、硝酸盐氮浓度、pH和氨氮浓度参数，PLC控制器中的数据分析模块对来自自养生物脱氮池组合式在线检测仪和异养反硝化池组合式在线检测仪的数据进行分析，得到自养生物脱氮池中的硝酸盐氮浓度与进水氨氮浓度的比值、自养生物脱氮池出水中的氨氮浓度、亚硝酸盐氮浓度和硝酸盐氮浓度，异养反硝化池和自养生物脱氮池中的温度，这些参数通过与PLC控制器中的数据分析模块中的预设参数进行比对，当这些参数的变化超过预设参数时，PLC控制器中的预警模块发出警告，并对自养生物脱氮池进行调整。

本发明提供的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置及调控方法，至少具有以下优点：

本发明提供的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置，在曝气池中，通过曝气作用去除95％以上的二价铁。在混凝池和第一沉淀池中，主要是去除铁元素和悬浮物。混凝池和第一沉淀池中可以去除95％－99％的铁离子和去除95％以上的悬浮物，同时去除30％－40％的有机物，出水悬浮物浓度≤50mg/L。利用曝气除二价铁产生的三价铁作为混凝剂进行混凝处理，可节省40％－60％混凝剂的费用。在异养反硝化池中的作用是去除硝酸盐氮和有机物。在异养反硝化池中，在异养反硝化细菌的作用下，利用进水中的有机物和回流出水中的硝酸盐氮进行反硝化，把硝酸盐氮变成氮气，同时去除进水中的有机物，从而减少了自养生物脱氮工艺中的有机物。通过异养反硝化池去除异养反硝化池进水中85％以上的有机物，同时去除90％以上自养生物脱氮池产生的硝酸盐氮。通过沉淀池的沉淀作用和沉淀污泥的回流，异养反硝化池中的污泥浓度保持在7000－10000mg/L。在自养生物脱氮池中，通过在自养生物脱氮池中添加悬浮生物载体，采用固定生物载体，利用固定生物载体可以为微生物提供一个空间差，从而给不同功能的自养脱氮微生物分别提供各自适合的生态位：短程硝化菌在载体的外部的好氧区生长，厌氧氨氧化菌在载体里面的缺氧区内生长。在外部的短程硝化菌利用水体中的溶解氧把进水中的约50％的氨氮氧化成亚硝酸盐氮，之后在载体内部的厌氧氨氧化菌利用短程硝化菌产生的亚硝酸盐氮和剩下的氨氮进行作用生成氮气，从而把污水中的氨氮去除。同时在固定生物载体和平板膜过滤装置的作用下，可以在3－5个月内对自养生物脱氮污泥进行富集，并且在自养生物脱氮池中的自养生物脱氮污泥浓度保持在15000－20000mg/L；自养生物脱氮池的总氮处理负荷达到2.7－7.2kg/(m³·d)，进水中的氨氮的去除率达到98％以上。在所述自养生物脱氮池中，通过控制自养生物脱氮池中的溶解氧在0.3－1mg/L、温度在30－35℃、出水回流比1－10、出水氨氮小于10mg/L、自养生物脱氮池中的硝酸盐氮浓度和进水氨氮浓度的比值低于0.12、出水亚硝酸盐氮和氨氮小于10mg/L，当以上参数超过变化范围时，PLC控制器发出警告，从而对自养生物脱氮池进行预警，进而对这些参数进行调控，控制这些参数在控制范围内，从而保证自养生物脱氮池的稳定运行，保证处理后出水水质达到国家相关排放标准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置的结构示意图。

图标：1－曝气池；11－进水泵；12－溢流孔；13－曝气装置；14－排泥管；15－碱液添加泵；2－混凝池；21－搅拌电机；22－混凝剂添加泵；23－混凝池组合式在线检测仪；24－搅拌桨；25－搅拌装置；3－第一沉淀池；31－溢流孔；32－排泥管；33－截流装置；34－导流板；35－沉淀池底板；36－导流板；4－异养反硝化池；41－异养反硝化池升流区；42－异养反硝化池降流区；43－搅拌电机；44－异养反硝化池组合式在线检测仪；45－加热装置；46－搅拌装置；47－出水回流管；48－竖向导流板；49－搅拌桨；410－营养物质进料添加泵；411－营养物质进料管道；412－出水回流管道；5－第二沉淀池；51－溢流孔；52－排泥管；53－截流装置；54－导流板；55－沉淀池底板；56－导流板；6－自养生物脱氮池；61－自养生物脱氮池组合式在线检测仪；62－自养生物脱氮池降流区；63－自养生物脱氮池升流区；64－固定生物载体；65－平板膜过滤装置；66－加热装置；67－曝气装置；68－竖向导流板；69－PLC控制器；610－自养生物脱氮池鼓风机；611－曝气池鼓风机；612－曝气池流量计；613－自养生物脱氮池流量计；614－出水回流泵；615－平板膜过滤装置出水管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

请参照图1，下面将结合附图对本发明实施例提供的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置及调控方法做详细说明。

第一方面，本发明的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置是由依序连接曝气池1、混凝池2、第一沉淀池3、异养反硝化池4、第二沉淀池5和自养生物脱氮池6；

曝气池1通过管道与进水泵11和碱液添加泵15连接，曝气池1通过溢流孔12与混凝池2连接；曝气池1底部设有曝气装置13，曝气装置13通过管道与曝气池流量计612连接，曝气池流量计612通过管道与曝气池鼓风机611连接，曝气池鼓风机611通过管线与PLC控制器69连接；

混凝池2通过管道与混凝剂添加泵22连接，同时混凝池2的搅拌电机21通过搅拌桨24与搅拌装置25连接，混凝池2通过斜向导流板36和沉淀池底板35之间的缝隙与第一沉淀池3连接，同时混凝池2还设有混凝池组合式在线检测仪23并与PLC控制器69连接；

第一沉淀池3通过溢流孔31与异养反硝化池4连接，第一沉淀池3底部设有排泥管32，同时第一沉淀池3底部还设有截流装置33、导流板34、沉淀池底板35和斜向导流板36；

在异养反硝化池4通过溢流孔31与第一沉淀池3连接，营养物质进料添加泵410通过营养物质进料管道411与出水回流管道412连接之后通过出水回流管47与异养反硝化池4连接；异养反硝化池4的内部设有竖向导流板48，竖向导流板48一侧为异养反硝化池升流区41，另一侧为异养反硝化池降流区42，异养反硝化池4通过斜向导流板56和沉淀池底板55之间的缝隙与第二沉淀池5连接；在异养反硝化池4的底部设有搅拌装置46并通过搅拌桨49与搅拌电机43连接，加热装置45设在异养反硝化池升流区41液面以下并与PLC控制器69连接；异养反硝化池4还设有异养反硝化池组合式在线检测仪44并与PLC控制器69连接；

第二沉淀池5通过上部的溢流孔51与自养生物脱氮池6连接，第二沉淀池5底部设有排泥管52，同时第二沉淀池5底部还设有截流装置53、导流板54、沉淀池底板55和斜向导流板56；

自养生物脱氮池6通过溢流孔51与第二沉淀池5连接，自养生物脱氮池6的内部设有竖向导流板68，竖向导流板68将自养生物脱氮池6分为自养生物脱氮池升流区63和自养生物脱氮池降流区62；自养生物脱氮池降流区62中填充有固定生物载体64；自养生物脱氮池6的底部设有曝气装置67，曝气装置67通过管道与自养生物脱氮池流量计613连接，之后再与自养生物脱氮池鼓风机610连接，自养生物脱氮池鼓风机610通过管线与PLC控制器69连接；自养生物脱氮池6还设有自养生物脱氮池组合式在线检测仪61通过管线与PLC控制器69连接；同时自养生物脱氮池6还设有平板膜过滤装置65，平板膜过滤装置65与平板膜过滤装置出水管615连接；出水回流管道412在自养生物脱氮池6外面与平板膜过滤装置出水管615连接后再与出水回流泵614连接；

固定生物载体64尺寸为直径×高×壁厚＝D×H×W＝1－10cm×1－10cm×2－5mm，固定生物载体64投加率为40－60％体积比。

具体地，这里的固定生物载体的尺寸的直径可为：1、2、3、4、5、6、7、8、9或10cm，同样的，固定生物载体的高可为：1、2、3、4、5、6、7、8、9或10cm，固定生物载体的壁厚为2、3、4或5cm，并且上述直径、高和壁厚彼此的尺寸可是任何组合，如：1x1x3等。

在第一沉淀池3的底部设置截流装置33，截流装置33采用穿孔板，在穿孔板上面设置有1－5cm的圆孔，即圆孔直径为1、2、3、4或5cm，开孔率为40％－60％，即为40％、50％或60％；同时截流装置33下部设有导流板34伸入混凝池2底部；截流装置33两侧分别与混凝池2侧壁和导流板34连接；通过导流板34的设置可使混凝池2中的混合液经截流装置33进入第一沉淀池3，而在第一沉淀池3中沉淀下来的污泥通过导流板34与沉淀池底板35之间形成的导流缝进入混凝池2，从而实现进入第一沉淀池3的混合液与第一沉淀池3中沉淀下来的污泥分别从导流板34的上面和下面通过，避免两种不同流向的流体之间相互干扰，从而提高沉淀效果。

在第二沉淀池5的底部设置截流装置53，截流装置53采用穿孔板，在穿孔板上面设置有1－5cm的圆孔，即圆孔直径为1、2、3、4或5cm，开孔率为40％－60％，即为40％、50％或60％；截流装置53下部设有导流板54伸入异养反硝化池4底部；截流装置53两侧分别与异养反硝化池4侧壁和导流板54连接；通过导流板54的设置可使异养反硝化池4中的混合液经截流装置53进入第二沉淀池5，而在第二沉淀池5中沉淀下来的污泥通过导流板54与沉淀池底板55之间形成的导流缝进入异养反硝化池4，从而实现进入第二沉淀池5的混合液与第二沉淀池5中沉淀下来的污泥分别从导流板54的上面和下面通过，避免两种不同流向的流体之间相互干扰，从而提高沉淀效果。

PLC控制器69中设有数据分析模块和预警模块。

异养反硝化池4中的搅拌装置46，搅拌装置采用三叶螺旋桨，叶片为三个弯曲叶片形成，搅拌装置46可将混合液从异养反硝化池升流区41的底部上升到异养反硝化池升流区41顶部，之后混合液可通过竖向导流板48上部溢流进入异养反硝化池降流区42，从异养反硝化池降流区42上部向下流动到异养反硝化池升流区41下部，通过竖向导流板48下部重新进入异养反硝化池升流区41中，从而形成内循环***，保证废水与反硝化污泥的混合效果，提高反硝化速率。

混凝池2中的混合液通过搅拌装置25采用上升流的搅拌装置，中的搅拌装置25，搅拌装置采用三叶螺旋桨，三叶螺旋桨的叶片为三个弯曲叶片形成，搅拌装置25可将混合液从混凝池2的底部上升到混凝池2顶部，使第一沉淀池3底部的污泥能够与进水和混凝剂充分混合，从而提高混凝剂和三价铁离子的利用率，提高对悬浮物的去除率。

本发明提供的调控方法，包括以下步骤：

通过异养反硝化池组合式在线检测仪44检测异养反硝化池4中的温度、硝酸盐氮浓度、pH和氨氮浓度等参数；通过自养生物脱氮池组合式在线检测仪61检测自养生物脱氮池6中的温度、溶解氧浓度、硝酸盐氮浓度、pH和氨氮浓度参数，PLC控制器69中的数据分析模块对来自自养生物脱氮池组合式在线检测仪61和异养反硝化池组合式在线检测仪44的数据进行分析，得到自养生物脱氮池6中的硝酸盐氮浓度与进水氨氮浓度的比值、自养生物脱氮池6出水中的氨氮浓度、亚硝酸盐氮浓度和硝酸盐氮浓度，异养反硝化池4和自养生物脱氮池6中的温度，这些参数通过与PLC控制器69中的数据分析模块中的预设参数进行比对，当这些参数的变化超过预设参数时，PLC控制器69中的预警模块发出警告，并对自养生物脱氮池6按以下步骤进行调整：

(一)在曝气池1中控制曝气强度在200－800ml/(min·L)，PLC控制器69通过控制曝气池鼓风机611和曝气池流量计612来控制曝气强度在200－800ml/(min·L)。

(二)在混凝池2中控制pH在7.5－8.5之间，当pH超过或者低于这个范围时，PLC控制器69发出预警信号，通过调节碱液添加泵15的流量来调整混凝池2中pH在7.5－8.5之间，从而实时保证pH在控制范围内。

(三)在异养反硝化池4中，通过营养物质进料添加泵410，控制异养反硝化池4中的碱度/氨氮＝2－3(摩尔比)，COD：P＝100：1(质量比)，来调整整个反应器营养物质的浓度满足生物处理的条件。

(四)在自养生物脱氮池6中，当自养生物脱氮池6中的硝酸盐氮的浓度和进水氨氮浓度的比值大于0.12时，PLC控制器69发出预警信号，通过PLC控制器69降低自养生物脱氮池鼓风机610的曝气量和控制DO浓度在0.3－1mg/L，使得自养生物脱氮池6中的硝酸盐氮浓度与进水氨氮浓度的比值小于0.12。

(五)在自养生物脱氮池6中，当出水氨氮浓度大于10mg/L时，PLC控制器69发出预警信号，通过PLC控制器69提高自养生物脱氮池鼓风机610的曝气量，使得自养生物脱氮池6出水中的氨氮浓度低于10mg/L。

(六)在自养生物脱氮池6中，当自养生物脱氮池6的出水亚硝酸盐浓度大于10mg/L时，PLC控制器69发出预警信号，通过PLC控制器69减少自养生物脱氮池鼓风机610的曝气量，使得自养生物脱氮池6出水中的亚硝酸盐氮浓度低于10mg/L。

通过实施例对本高铁高固厌氧消化污泥脱水液自养生物脱氮装置及调控方法说明实现过程：

下面为某个实验处理对象的处理过程：某污泥消化池的上清液，该废水中的氨氮浓度为900mg/L，COD浓度为800mg/L，悬浮物浓度为600mg/L，pH＝6－6.5，总铁500mg/L，二价铁350mg/L，碱度为900mg/L(以CaCO3计)，磷元素为0.5mg/L。

(1)曝气池去除二价铁

来自进水泵11的废水进入曝气池1，污水在曝气池1中的水力停留时间为2－4h，通过流量计612曝气量控制在300－400ml/(L·min)，通过曝气使出水二价铁降到6mg/L以下，但是总铁含量基本不变。

(2)混凝池和第一沉淀池去除总铁和SS

污水通溢流孔12进入混凝池2，控制水力停留时间为2－4h，通过碱液添加泵15控制混凝池中的pH在7.5－8.5之间，同时通过混凝剂添加泵22来添加PAC的浓度为70－100mg/L，PAM的浓度为2－5mg/L；第一沉淀池3下部设有截流装置33，截流装置33采用穿孔板，在穿孔板上面设置有4cm的圆孔，开孔率为50％，第一沉淀池3的水力停留时间为3－6h，在重力作用下完成固液分离，沉淀污泥通过导流板34与沉淀池底板35之间形成的导流缝进入混凝池2；经过混凝池和第一沉淀池的作用，出水中的总铁可以降低到9mg/L以下，悬浮物降到50mg/L，同时可以节省55％的混凝剂费用。

(3)异养反硝化去除自养生物脱氮池产生的硝酸盐氮和进水中的有机物

第一沉淀池3的出水通过溢流孔31进入异养反硝化池4的异养反硝化池升流区41，在异养反硝化池4中的搅拌装置46采用上升流的搅拌装置，混合液在搅拌装置46的提升下从竖向导流板48上部进入异养反硝化池降流区42，通过营养物质进料添加泵410添加碳酸氢钠溶液和磷元素，控制碱度/氨氮＝2(摩尔比)，COD：P＝100：1(质量比)，异养反硝化池4中絮状污泥的异养反硝化菌利用进水中的有机物将自养生物脱氮池6回流的硝酸盐氮生成氮气，通过第二沉淀池5对污泥的截留作用，保证异养反硝化池4中的污泥浓度在8000－10000mg/L。通过PLC控制器69、加热装置45与异养反硝化池组合式在线检测仪44的联控控制异养反硝化池4的温度在30－35℃，控制异养反硝化池4的污水回流比控制在800％，污水在异养反硝化池4中的水力停留时间在12－24h，经过异养反硝化处理，在异养反硝化池4中可实现363mg/L的COD去除，硝酸盐氮可去除87％。异养反硝化池降流区42下部的混合液一部分重新进入异养反硝化池升流区41，另一部分通过截流装置53进入第二沉淀池5。

(4)第二沉淀池的固液分离

第二沉淀池5的作用主要是对异养反硝化池4的出水混合液进行固液分离，混合液通过截流装置53进入第二沉淀池5，截流装置53采用穿孔板，在穿孔板上面设置有4cm的圆孔，开孔率为50％，混合液在第二沉淀池5的水力停留时间在3－6h，在重力作用下完成固液分离，沉淀污泥通过导流板54与沉淀池底板55之间形成的导流缝进入异养反硝化池4，出水悬浮物浓度降到50mg/L，剩余污泥根据需要从排泥管52排出，上清液通过溢流孔51进入自养生物脱氮池6。

(5)自养生物脱氮去除污水中的氨氮

污水从第二沉淀池5的溢流孔51进入自养生物脱氮池6，在自养生物脱氮池6中投加固定生物载体64，固定生物载体64尺寸为直径×高×壁厚＝D×H×W＝5cm×5cm×4mm，投加率为45％，利用固定生物载体可以为微生物提供一个空间差，从而给不同功能的自养脱氮微生物分别提供各自适合的生态位：短程硝化菌在载体的外部的好氧区生长，短程硝化菌利用水体中的溶解氧把进水中的约50％的氨氮氧化成亚硝酸盐氮；厌氧氨氧化菌在载体里面的缺氧区内生长，厌氧氨氧化菌利用短程硝化菌产生的亚硝酸盐氮和剩下的氨氮进行作用生成氮气，从而把污水中的氨氮去除。通过固定生物载体64可以快速的对自养生物脱氮污泥进行富集，通过添加该固定生物载体64和平板膜过滤装置65可以在3－5个月内对自养生物脱氮污泥富集，同时保持自养生物脱氮池6中污泥浓度在15000－20000mg/L。

污水从第二沉淀池5的溢流孔51进入自养生物脱氮池6后，在自养生物脱氮池6中被循环处理：采用自养生物脱氮池鼓风机610将空气通过曝气装置67打入自养生物脱氮池降流区62底部，将混合液提升到自养生物脱氮池降流区62上部，混合液通过竖向导流板68上部进入自养生物脱氮池降流区62，之后混合液经过自养生物脱氮池降流区62重新进入自养生物脱氮池升流区63下部进行循环；通过内循环提高了氨氮的去除效率，在自养生物脱氮池6中可实现894mg/L的氨氮去除，去除率达到99％。在自养生物脱氮池6中，通过PLC控制器69、加热装置66与自养生物脱氮池组合式在线检测仪61的联控控制自养生物脱氮池6的温度在30－35℃；通过PLC控制器69、自养生物脱氮池鼓风机610、自养生物脱氮池流量计613与自养生物脱氮池组合式在线检测仪61的联控将自养生物脱氮池6的溶解氧控制在0.3－1mg/L；同时控制自养生物脱氮池6中的pH在7.5－8.5、氨氮浓度和亚硝酸氮浓度在10mg/L以下。污水在自养生物脱氮池6中的水力停留时间为3－8h，此时自养生物脱氮池6的氮容积去除负荷率可达2.7－7.2kg/(m³·d)。

(6)高铁高固厌氧消化污泥脱水液自养生物脱氮装置及调控方法：

在高铁高固厌氧消化污泥脱水液处理装置中，通过异养反硝化池组合式在线检测仪44检测异养反硝化池4中的温度、硝酸盐氮浓度、pH和氨氮浓度等参数；通过自养生物脱氮池组合式在线检测仪61检测自养生物脱氮池6中的温度、溶解氧浓度、硝酸盐氮浓度、pH和氨氮浓度参数，PLC控制器69中的数据分析模块对来自自养生物脱氮池组合式在线检测仪61和异养反硝化池组合式在线检测仪44的数据进行分析，来分析自养生物脱氮池6中的硝酸盐氮浓度与进水氨氮浓度的比值、自养生物脱氮池6出水中的氨氮浓度、亚硝酸盐浓度和硝酸盐浓度，异养反硝化池4和自养生物脱氮池6中的温度，这些参数通过与PLC控制器69中的数据分析模块中的标准参数进行比对，当这些参数的变化超过标准参数时，PLC控制器69中的预警模块发出警告，并对自养生物脱氮池6按以下步骤进行调整：

1)在曝气池1中控制曝气强度在300－400ml/(min·L)，PLC控制器69通过控制曝气池鼓风机611和曝气池流量计612来控制曝气强度在300－400ml/(min·L)。

2)在混凝池2中控制pH在7.5－8.5之间，当pH超过或者低于这个范围时，PLC控制器69发出预警信号，通过PLC控制器69调节碱液添加泵15的流量来调整混凝池2中pH，从而实时保证pH在控制范围内。

3)自养生物脱氮池6中，自养生物脱氮池6的出水中的氨氮，亚硝酸盐氮，硝酸盐氮的浓度，当自养生物脱氮池6中的硝酸盐氮的浓度和进水氨氮浓度的比值大于0.12时，PLC控制器69发出预警信号，通过PLC控制器69调整自养生物脱氮池鼓风机610的曝气量，使得自养生物脱氮池6中的硝酸盐氮浓度与进水氨氮浓度的比值低于0.12。

4)自养生物脱氮池6中当自养生物脱氮池6的出水氨氮浓度大于10mg/L时，PLC控制器69发出预警信号，通过PLC控制器69提高自养生物脱氮池鼓风机610的曝气量，使得自养生物脱氮池6出水中的氨氮浓度低于10mg/L。

5)自养生物脱氮池6中当自养生物脱氮池6的出水亚硝酸盐浓度大于10mg/L时，PLC控制器69发出预警信号，通过PLC控制器69减少自养生物脱氮池鼓风机610的曝气量，使得自养生物脱氮池6出水中的亚硝酸盐氮浓度低于10mg/L。

通过以上参数的预警和调控，从而实现对自养生物脱氮池6的实时控制和预警，保证自养生物脱氮池6的长期稳定高效运行。

高铁高固厌氧消化污泥脱水液经过本方法处理后，其相关处理单元对高铁低碳氮比污水主要污染物的削减情况如表1所示。由表1可见，悬浮物、总铁、COD、氨氮、总氮均可满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中的一级B标准。

表1本方法对某高铁高固厌氧消化污泥脱水液主要污染物的削减情况

(原水、出水和去除量单位：mg/L)

备注：“—”表示无相关数据。

以上对本发明的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置及调控方法进行了说明，但是，本发明不限定于上述具体的实施方式，只要不脱离权利要求的范围，可以进行各种各样的变形或变更。本发明包括在权利要求的范围内的各种变形和变更。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置，其特征在于，包括：曝气池(1)、混凝池(2)、第一沉淀池(3)、异养反硝化池(4)、第二沉淀池(5)、自养生物脱氮池(6)和PLC控制器(69)；

沿原水流通方向所述曝气池(1)、所述混凝池(2)、所述第一沉淀池(3)、所述异养反硝化池(4)、所述第二沉淀池(5)和所述自养生物脱氮池(6)顺次连通，且相邻反应池通过孔隙连通；

输送营养物质的营养物质进料管道(411)与出水回流管道(412)连接之后通过出水回流管(47)与所述异养反硝化池(4)连接；

所述自养生物脱氮池(6)内设有自养生物脱氮池组合式在线检测仪(61)，且所述自养生物脱氮池组合式在线检测仪(61)通过管线与所述PLC控制器(69)连接。

2.根据权利要求1所述的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置，其特征在于，所述曝气池(1)通过管道分别与进水泵(11)，碱液添加泵(15)连接，所述曝气池(1)通过溢流孔(12)与所述混凝池(2)连接；所述曝气池(1)底部设有曝气装置(13)，所述曝气装置(13)通过管道与曝气池流量计(612)连接，所述曝气池流量计(612)通过管道与曝气池鼓风机(611)连接，所述曝气池鼓风机(611)通过管线与所述PLC控制器(69)连接；

所述曝气装置(13)在所述曝气池(1)中将所述原水中的二价铁离子氧化成三价铁离子以减少所述混凝池(2)中的混凝剂用量。

3.根据权利要求2所述的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置，其特征在于，所述混凝池(2)通过管道与混凝剂添加泵(22)连接，所述混凝池(2)的搅拌电机(21)通过搅拌桨(24)与搅拌装置(25)连接，斜向设置的导流板(36)和沉淀池底板(35)之间形成缝隙，以使所述混凝池(2)与第一沉淀池(3)连接，所述混凝池(2)还设有混凝池组合式在线检测仪(23)并与所述PLC控制器(69)连接。

4.根据权利要求3所述的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置，其特征在于，所述第一沉淀池(3)通过溢流孔(31)与所述异养反硝化池(4)连接，所述第一沉淀池(3)底部设有排泥管(32)。

5.根据权利要求4所述的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置，其特征在于，在所述异养反硝化池(4)通过溢流孔(31)与所述第一沉淀池(3)连接，所述异养反硝化池(4)的内部设有竖向导流板(48)，所述竖向导流板(48)一侧为异养反硝化池升流区(41)，另一侧为异养反硝化池降流区(42)；

斜向设置的导流板(56)和沉淀池底板(55)之间形成缝隙，以使所述异养反硝化池(4)与第二沉淀池(5)连接；

在异养反硝化池(4)的底部设有搅拌装置(46)并通过搅拌桨(49)与搅拌电机(43)连接，加热装置(45)设在异养反硝化池升流区(41)液面以下并与所述PLC控制器(69)连接；所述异养反硝化池(4)还设有异养反硝化池组合式在线检测仪(44)并与所述PLC控制器(69)连接。

6.根据权利要求5所述的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置，其特征在于，所述第二沉淀池(5)通过上部的溢流孔(51)与所述自养生物脱氮池(6)连接，所述第二沉淀池(5)底部设有排泥管(52)。

7.根据权利要求6所述的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置，其特征在于，所述自养生物脱氮池(6)通过溢流孔(51)与所述第二沉淀池(5)连接，所述自养生物脱氮池(6)的内部设有竖向导流板(68)，竖向导流板(68)将自养生物脱氮池(6)分为自养生物脱氮池升流区(63)和自养生物脱氮池降流区(62)；自养生物脱氮池降流区(62)中填充有固定生物载体(64)；自养生物脱氮池(6)的底部设有曝气装置(67)，曝气装置(67)通过管道与自养生物脱氮池流量计(613)连接，之后再与自养生物脱氮池鼓风机(610)连接，自养生物脱氮池鼓风机(610)通过管线与所述PLC控制器(69)连接；自养生物脱氮池(6)还设有自养生物脱氮池组合式在线检测仪(61)通过管线与所述PLC控制器(69)连接；同时自养生物脱氮池(6)还设有平板膜过滤装置(65)，所述平板膜过滤装置(65)与平板膜过滤装置出水管(615)连接；出水回流管道(412)在所述自养生物脱氮池(6)外面与平板膜过滤装置出水管(615)连接后再与出水回流泵(614)连接。

8.根据权利要求7所述的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置，其特征在于，所述固定生物载体(64)尺寸为直径×高×壁厚＝D×H×W＝1－10cm×1－10cm×2－5mm，所述固定生物载体(64)投加率的体积比为40－60％。

9.根据权利要求8所述的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置，其特征在于，在所述第一沉淀池(3)和所述第二沉淀池(5)的底部均设置有截流装置(53)；在所述截流装置(53)的底部设置有导流板(56)；

在所述第一沉淀池(3)内的所述截流装置(33)一端与所述导流板(34)连接，另外一端与所述混凝池(2)的侧壁连接；

在所述第二沉淀池(5)内的所述截流装置(53)一端与所述导流板(54)连接，另外一端与所述异养反硝化池(4)的侧壁连接。

10.一种调控方法，包括：权利要求1－9任一项所述的高铁高固污泥消化脱水液自养生物脱氮组合装置；

通过异养反硝化池组合式在线检测仪(44)检测异养反硝化池(4)中的温度、硝酸盐氮浓度、pH和氨氮浓度等参数；通过自养生物脱氮池组合式在线检测仪(61)检测自养生物脱氮池(6)中的温度、溶解氧浓度、硝酸盐氮浓度、pH和氨氮浓度参数，PLC控制器(69)中的数据分析模块对来自自养生物脱氮池组合式在线检测仪(61)和异养反硝化池组合式在线检测仪(44)的数据进行分析，得到自养生物脱氮池(6)中的硝酸盐氮浓度与进水氨氮浓度的比值、自养生物脱氮池(6)出水中的氨氮浓度、亚硝酸盐氮浓度和硝酸盐氮浓度，异养反硝化池(4)和自养生物脱氮池(6)中的温度，这些参数通过与PLC控制器(69)中的数据分析模块中的预设参数进行比对，当这些参数的变化超过预设参数时，PLC控制器(69)中的预警模块发出警告，并对自养生物脱氮池(6)进行调整。