CN216141333U - 一种aoa+mabr耦合工艺的碳源投加优化控制*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种AOA+MABR耦合工艺的碳源投加优化控制***，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；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；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；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。
Description
技术领域
本实用新型属于污水处理技术与降低物耗控制领域，具体涉及一种AOA+MABR耦合工艺的碳源投加优化控制***。
背景技术
AOA工艺(厌氧-好氧-缺氧工艺)在传统AAO工艺的基础上，将缺氧池后置于好氧池，取消了硝化液回流，同时二沉池污泥进行双回流，即回流至厌氧区作为污泥外回流；回流至缺氧区，利用二沉池污泥发酵产生的内碳源作为反硝化碳源。MABR(Membrane AeratedBiofilm Reactor，即膜曝气生物膜反应器)工艺通过无泡曝气的方式将氧气直接输送至生物膜，提升了氧利用率，并且能够实现同步硝化反硝化过程。将MABR置于AOA工艺的好氧池和缺氧池之间进行工艺耦合，同时将二沉池污泥回流至厌氧池、MABR池及缺氧池，能够减小好氧池容积，并进一步提升碳源利用效率和氧气利用效率。但目前许多污水处理厂进水C/N比普遍偏低，碳源不足，仅仅靠内碳源可能不能满足脱氮需求，因此需要投加外碳源。但如何控制AOA+MABR耦合工艺***中内碳源与外碳源之间的平衡利用是亟需解决的问题。
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。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种AOA+MABR耦合工艺的碳源投加控制***示意图。
图1中：1.碳源投加PLC控制***、2.外碳源储存罐、3.MABR池外碳源投加泵、4.MABR池外碳源投加流量计、5.MABR池外碳源投加自动控制阀门、6.缺氧池外碳源投加泵、7.缺氧池外碳源投加流量计、8.缺氧池外碳源投加自动控制阀门、9.第一污泥回流泵(外回流泵)、10.第一污泥回流流量计、11.第一污泥回流自动控制阀门、12.第二污泥回流泵(内碳源投加泵)、13.第二污泥回流至MABR池流量计、14.第二污泥回流至MABR池自动控制阀门、15.第二污泥回流至缺氧池流量计、16.第二污泥回流至缺氧池自动控制阀门、17.剩余污泥泵、18.生化池进水流量测量仪、19.COD分析仪、20.总氮分析仪、21.NO3-N分析仪、22.污泥浓度分析仪、23.内碳源投加管路、24.外碳源投加管路、25.污泥外回流管路。
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。
Claims (2)
1.一种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，其特征在于：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；
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；
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；
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。
2.根据权利要求1所述的一种AOA+MABR耦合工艺的碳源投加优化控制***，其特征在于：所述的第二污泥回流泵（12）、MABR池外碳源投加泵（3）、缺氧池外碳源投加泵（6）和第一污泥回流泵（9）均选用变频泵，并配有变频器。
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