实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种AOA+MABR耦合工艺的碳源投加优化控制***。针对污水处理厂进水C/N比偏低,AOA污泥双回流工艺存在内碳源不能满足反硝化脱氮需求的可能,在AOA工艺的好氧池和缺氧池之间耦合MABR工艺,实现同步硝化反硝化,以提升碳源利用率。为了更有效地利用污水处理***的内碳源以及降低外碳源投加量,本实用新型旨在优化污水处理工艺的内碳源利用及外碳源投加***,实现内碳源利用的最优化和碳源投加的减量化,从而降低污水处理厂的碳足迹。
本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现:
一种AOA+MABR耦合工艺的碳源投加优化控制***,其特征在于MABR膜组件布置于AOA工艺的好氧池与缺氧池之间,包括在线监测***、内碳源投加***、外碳源投加***、污泥外回流***以及碳源投加PLC控制***。
在线监测***包括流量测量仪、COD分析仪、总氮分析仪、NO3-N分析仪和污泥浓度分析仪。其中,生化池进水端布置进水流量测量仪、COD分析仪和总氮分析仪;MABR池前端布置COD分析仪和NO3-N分析仪,中段布置污泥浓度分析仪;缺氧池前端布置COD分析仪和NO3-N分析仪,末端布置COD分析仪和NO3-N分析仪。在线监测***的仪表均通过电气与碳源投加PLC***连接。
内碳源投加***包括污泥回流泵、内碳源污泥回流管路、流量计和自动控制阀门。其中,内碳源污泥回流管路从二沉池底部穿出,分别至MABR池前端和缺氧池前端;内碳源污泥回流管路上设置有第二污泥回流泵(即内碳源投加泵),各有一套流量计和自动控制阀分别布置在回流至MABR池和缺氧池的内碳源污泥回流管路上。生化池进水、MABR池、缺氧池的在线监测***与碳源投加PLC控制***连接,第二污泥回流泵、流量计、自动控制阀均与碳源投加PLC控制***连接。
外碳源投加***包括外碳源储存罐、外碳源投加管路、外碳源投加泵、流量计和自动控制阀门。其中,外碳源投加管路从外碳源储存罐分别至MABR池前端和缺氧池前端,两条管路分支上分别布置有外碳源投加泵、流量计和自动控制阀门。生化池进水、MABR池、缺氧池的在线监测***与碳源投加PLC控制***连接,外碳源投加管路上的外碳源投加泵、流量计、自动控制阀门均与碳源投加PLC控制***连接。
污泥外回流***包括污泥外回流管路、第一污泥回流泵、流量计和自动控制阀门。其中外回流管路从二沉池底部至厌氧池前端,管路上布置第一污泥回流泵、流量计和自动控制阀门,并且三者与碳源投加PLC控制***连接。
所述的内碳源投加泵、外碳源投加泵、污泥回流泵均选用变频泵,并配有变频器。
本实用新型还提供一种AOA+MABR耦合工艺的碳源投加优化控制方法,其特征在于:
采用生化池进水COD分析仪和TN分析仪的在线监测数据计算得C/N比,作为前馈参数。当进水C/N≥5时,只启动内碳源投加***;当进水C/N<5时,同时启动内碳源投加***和外碳源投加***进行联合投加控制。
1.内碳源投加优化控制方法
采用生化池进水流量测量仪、MABR池与缺氧池前端COD分析仪及NO3-N分析仪、污泥外回流管路及内碳源投加管路上流量计、缺氧池末端COD分析仪及NO3-N分析仪、MABR池中段污泥浓度分析仪的在线监测数据,基于碳源投加量预测模型,计算内碳源投加量,计算公式如下:
式(1)中,QMRSCMI为MABR池的内碳源投加量,mg COD/d,其中QMR为二沉池至MABR池的内碳源流量,L/d;SNOM为MABR池前端的NO3-N浓度,mg NO3-N/L;SCM为MABR池前端的COD浓度,mg COD/L;YH为污泥的产率系数,mg COD/mg COD;QI为生化池进水流量,L/d;QS为污泥外回流量,L/d。
式(2)中,QARSCAI为缺氧池的内碳源投加量,mg COD/d,其中QAR为二沉池至缺氧池的内碳源流量,L/d;SNOA为缺氧池前端的NO3-N浓度,mgNO3-N/L;SCA为缺氧池前端的COD浓度,mg COD/L;YH为污泥的产率系数,mg COD/mg COD。
进一步地,采用MABR池中段污泥浓度分析仪的在线监测数据作为中间参数,控制污泥浓度在3000~4000mg/L范围内,对内碳源投加量进行修正和调整。
进一步地,采用缺氧池末端COD分析仪和NO3-N分析仪的在线监测数据作为反馈参数,对内碳源投加量进行修正和调整。
进一步地,根据调整后的内碳源投加量,通过碳源投加PLC***调节第二污泥回流泵的频率及自动控制阀的开度。
2.内碳源与外碳源联合投加优化控制方法
为了降低MABR池内高悬浮污泥浓度与生物膜上微生物的生长竞争,以及减少外碳源投加泵的启停,采用内外碳源联合投加优化控制方法时,MABR池优先利用外碳源,缺氧池优先利用内碳源。当内碳源不能满足缺氧池反硝化需求时,再启动缺氧池外碳源投加泵。
采用生化池进水流量测量仪、MABR池前端及缺氧池前段COD分析仪和NO3-N分析仪、污泥外回流流量计的在线监测数据,基于碳源投加量预测模型,计算MABR池外碳源投加量,计算公式如下:
式(3)中,FECM为MABR池的外碳源投加量,mg COD/d。
式(4)中,FECA为缺氧池的外碳源投加量,mg COD/d。
进一步地,采用缺氧池末端NO3-N分析仪的在线监测数据作为反馈参数,进行内外碳源投加量的修正和调整。当缺氧池出水NO3-N浓度低于5mg/L时,内碳源满足脱氮需求,外碳源投加量FECA为零,即缺氧池外碳源投加泵不启动。当缺氧池出水NO3-N浓度高于10mg/L,启动缺氧池外碳源投加泵。
进一步地,根据调整后的内外碳源投加量,通过碳源投加PLC***调节第二污泥回流泵和缺氧池外碳源投加泵的启停和频率。
与现有的技术相比,本实用新型的优势在于:(1)在原有AOA工艺的基础上耦合MABR池,采用分段补给内碳源的方式,实现内碳源的优化利用;(2)由于MABR膜组件能够实现同步硝化反硝化的作用,好氧池和缺氧池占地面积缩小;(3)分别为MABR池和缺氧池提供内碳源和外碳源的优化投加量,能够优化生化池的脱氮效果;(4)联合优化控制内碳源与外碳源,通过简单易行的操作,降低污水厂外碳源物耗成本。
具体实施方式
下文将结合说明书附图和实施例详细说明本实用新型的实施方案。
本实施例提供一种AOA+MABR耦合工艺的碳源投加优化控制***及方法,所应用的工艺运行情况如下:某城镇污水处理厂生化池采用厌氧池-好氧池-MABR池-缺氧池的工艺,出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级标准A标准。
如图1所示,一种AOA+MABR耦合工艺的碳源投加优化控制***,厌氧池、好氧池、缺氧池和沉淀池顺次连接,MABR池设置在好氧池与缺氧池之间,MABR池上设置有在线监测***,包括生化池进水端设置流量测量仪(18)、COD分析仪(19)和总氮分析仪(20);MABR池的前端设置COD分析仪(19)和NO3-N分析仪(21);MABR池的中段设置污泥浓度分析仪(22);缺氧池的前端和末端各设置一组COD分析仪(19)和NO3-N分析仪(21)。在线监测***与碳源投加PLC控制***(1)通过电气连接。
一种AOA+MABR耦合工艺的碳源投加优化控制***,MABR池上设置有内碳源投加***,包括第二污泥回流泵(12)和内碳源投加管路(23);内碳源投加管路(23)上设有两列并联管路,MABR池内碳源投加流量计(13)、MABR池内碳源投加自动控制阀(14)布置在内碳源投加管路(23)上的一列管路上,缺氧池内碳源投加流量计(15)、缺氧池内碳源投加自动控制阀(16)布置在内碳源投加管路(23)上的另一列管路上。第二污泥回流泵(12)、MABR池内碳源投加流量计(13)、MABR池内碳源投加自动控制阀(14)、缺氧池内碳源投加流量计(15)、缺氧池内碳源投加自动控制阀(16)均与碳源投加PLC控制***(1)通过电气连接。内碳源投加管路(23)与MABR池和缺氧池连接。
一种AOA+MABR耦合工艺的碳源投加优化控制***,MABR池上设置有外碳源投加***,包括外碳源储存罐(2)和外碳源投加管路(24)。外碳源投加管路(24)上设有两列并联管路,MABR池外碳源投加泵(3)、MABR池外碳源投加流量计(4)和MABR池外碳源投加自动控制阀(5)布置在外碳源投加管路(24)上的一列管路上,缺氧池外碳源投加泵(6)、缺氧池外碳源投加流量计(7)、缺氧池外碳源投加自动控制阀(8)布置在外碳源投加管路(24)上的另一列管路上,MABR池外碳源投加泵(3)和缺氧池外碳源投加泵(6)与碳源投加PLC控制***(1)通过电气连接。外碳源投加管路(24)与MABR池和缺氧池连接。
一种AOA+MABR耦合工艺的碳源投加优化控制***,MABR池上设置有污泥外回流***,包括第一污泥回流泵(9)、污泥外回流流量计(10)、污泥外回流自动控制阀(11)、污泥外回流管路(25)。污泥外回流管路(25)设置在沉淀池的底部,第一污泥回流泵(9)安装在污泥外回流管路(25)上,通过污泥外回流流量计(10)、污泥外回流自动控制阀(11)与厌氧池的前端连接。沉淀池的底部还设有剩余污泥泵(17),将沉淀池中剩余的污泥进行排出。
进一步地,所述的内碳源投加泵、外碳源投加泵第二污泥回流泵(12)和第一污泥回流泵(9)均选用变频泵,并配有变频器。
基于MABR池和好氧池的碳源投加量预测模型,采用生化池进水COD分析仪(19)和TN分析仪(20)的在线监测数据作为前馈参数传输至碳源投加PLC控制***(1)数据处理单元进行解析。该水厂生化池进水C/N比约为5,启动内碳源投加优化控制方法。根据MABR池前端COD分析仪和NO3-N分析仪、缺氧池前端COD分析仪和NO3-N分析仪、生化池进水流量测量仪(18)、污泥外回流管路流量计(10)、MABR池内碳源投加流量计(13)、缺氧池内碳源投加流量计(15)的在线监测数据作为参数传输至碳源投加PLC控制***(1)数据处理单元进行解析和内碳源投加量计算。根据计算结果,MABR池内碳源投加量与缺氧池内碳源投加量比值为3:7,第二污泥回流泵总回流量为生化池进水流量。
通过碳源投加优化控制及运行实施,污水厂出水COD浓度稳定低于15mg/L,出水TN浓度稳定低于10mg/L,出水氨氮浓度稳定在0.5mg/L以下。通过内外碳源投加优化控制,在AOA+MABR耦合工艺中更合理地分配和利用了内碳源,降低了污水处理厂的外碳源投加成本。
以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。