一种单级连续流PN-AMX颗粒污泥反应器曝气优化控制方法与流程

一种单级连续流pn
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amx颗粒污泥反应器曝气优化控制方法
技术领域
1.本发明涉及污水处理领域，尤其是涉及一种单级连续流pn
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amx颗粒污泥反应器曝气优化控制方法。


背景技术：

2.pn
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amx(部分硝化
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厌氧氨氧化)反应器已用于高氨浓度废水的处理。到2014年，全球大约有100座生产运行pn/amx反应器。pn
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amx工艺可以在两阶段工艺中实施，例如sharon
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anammox，其中sharon反应器中获得的nh4 :no2
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＝1:1的流出物是anammox工艺所需要的。为了降低投资成本，pn
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amx工艺可以组合成使用顺序间歇反应器(sbr)或连续流反应器的单级系统。连续流反应器能更有效地使用曝气设备,在实际实施中成为首选。由于反应器中氨氧化细菌(aob)和amx细菌所需的微环境不同，因此在单级连续流反应器通常需要采用颗粒污泥。颗粒污泥的尺寸较大,可以在颗粒外部和内部形成不同的微环境,颗粒污泥外部的好氧环境可以促进aob生长，而颗粒污泥内部的厌氧环境可以供amx生长。
3.单级连续流pn
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amx颗粒污泥反应器的成功运行，在于保持颗粒污泥内部的厌氧和好氧环境的平衡。优化曝气调节是维持这种平衡的主要方法。在单级连续流pn
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amx颗粒污泥反应器的工程应用中，进水特征存在较大的波动，进水的水量、各种污染物浓度都会发生变化。进水水质和水量的波动，使得目前的曝气方法在维持颗粒内部好氧和厌氧环境的平衡较为困难。目前的曝气控制方法，大都基于反应器内溶解氧浓度的控制方法。不同的进水特征，需要不同的优化溶解氧浓度。并且在反应过程，颗粒污泥的尺寸也会发生变化，大颗粒污泥尺寸需要较高的溶解氧浓度来维持颗粒内部的好氧
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厌氧平衡环境，小颗粒污泥需要较低的溶解氧浓度，而在颗粒污泥反应器中，颗粒污泥的尺寸通常是难以精确控制的。因此基于溶解氧浓度的曝气控制存在明显不足。
4.目前急需一种有效的曝气控制方法，来维持颗粒污泥内部的好氧和厌氧环境的平衡，以确保进水氨氮的50％被氧化为亚硝酸盐氮，生产的亚硝酸盐氮也要和剩余的氨氮在amx菌的作用下，完成氮的去除。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种单级连续流pn
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amx颗粒污泥反应器曝气优化控制方法，可以稳定维持颗粒污泥内部的好氧和厌氧环境的平衡。
6.为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.1.一种单级连续流pn
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amx颗粒污泥反应器曝气优化控制方法，包括以下步骤：
8.1)通过进水监测装置对进水流量q和氨氮浓度nh
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进行监测，获得进水氨氮负荷；
9.2)用步骤1)获得进水流量q和氨氮浓度nh
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，结合以下等式，将平均流量q0和平均氨氮氨氮浓度进行比较，获得反应器内氨氮浓度设定值进行比较，获得反应器内氨氮浓度设定值
10.3)通过混合液氨氮浓度设定模块,设定反应器内氨氮浓度的目标值；
11.4)利用安装在反应器内的氨氮传感器测定反应器内氨氮浓度，并和反应器内氨氮浓度的目标值相比较；
12.5)由pi控制器，根据比例
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积分原则，计算获得维持混合液氨氮浓度所需要的溶解氧浓度设定值，溶解氧浓度的最高值为0.6mgo2/l，若pi控制器计算获得的溶解氧浓度高于0.6mgo2/l，则溶解氧浓度设定值仍然取值为0.6mgo2/l；
13.6)由溶解氧浓度设定模块设定步骤5)获得的溶解氧浓度设定值；
14.7)由pi控制器调节曝气装置，使反应器内的溶解氧浓度维持在设定值。
15.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
16.与现有技术相比，本发明公布的方法不直接设定反应器内的溶解氧浓度，而是通过测定进水流量、进水氨氮浓度，确定进水氨氮负荷，再确定获得最大氨氮去除率的混合液氨氮浓度，最终由pi控制器设定优化的溶解氧浓度并调节曝气装置。这种方法确保在进水水质水量、颗粒污泥尺寸动态变化的情况下，仍然可以获得优化的曝气控制，确保颗粒污泥内部好氧
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厌氧环境的平衡，使得颗粒内部的硝化菌aob和厌氧氨氧化amx都能保持较高的活性，获得最优的氨氮去除率。
附图说明
17.图1为本发明的具体操作步骤；
18.图2为进水流量每天的变化示意图；
19.图3为250天实施过程中，进水氨氮波动负荷和平均氨氮负荷的比值和优化的混合液氨氮浓度之间的关系示意图；
20.图4为250天实施过程中出水的氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮以及总氮的浓度示意图；
21.图5为实施过程中溶解氧浓度的变化示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施方式，对本发明的具体实施方式作进一步阐明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围。
23.下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作一步的具体描述：
24.如图1至图5所示，以体积为960l的单级连续流pn
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amx颗粒污泥反应器为例，说明本发明的具体实施方式。反应器平均水力停留时间(hrt)为12.5小时，对应的平均进水流量为1844.8l/d。颗粒污泥平均尺寸为1.5mm，正常运行时颗粒污泥浓度为3000mgvss/l。反应器温度控制住25摄氏度以上。为测试本发明在进水水量水质波动下的控制效果，在维持平均进水流量不变的条件下，进水的流量每天的变化如图2所示，在反应器入口安装进水电磁流量计、氨氮浓度传感器，在反应器内部安装溶解氧、氨氮、硝酸盐氮浓度传感器，各传感器的测试频率至少为30分钟测试一次。反应器内安装搅拌装置和曝气装置。在反应器正式运行前，完成以下步骤：
25.1)测定反应器充氧能力，测定搅拌装置的曝气能力，其测定值为反应器的最低充氧能力；测定不同曝气空气流量值下的充氧能力，为后期溶解氧控制提供基础数据。
26.2)反应器的启动。在反应器正式运行前，启动反应器，包括接种颗粒污泥，起始颗粒污泥的浓度为2000mg/l以上，总氮去除率在50％以上，维持进水流量在平均值不变，反应器水力停留时间为12.5小时，调节曝气量，使反应器内溶解氧浓度在0.3mgo2/l以下，持续运行反应器，直到总氮去除率达到80％以上，可以认为反应器启动完成，能够开始下一阶段的动态运行。
27.在反应器动态运行阶段，反应器进水流量按照图2所示进行动态调节，并且实施本发明提出的曝气优化控制方法。实施过程如下：
28.1)测定进水的流量和氨氮浓度，确定氨氮负荷；
29.2)根据等式计算反应器内需要的氨氮浓度目标值；
30.3)通过混合液氨氮浓度设定模块，设定反应器内氨氮浓度的目标值；
31.4)利用安装在反应器内的氨氮传感器测定反应器内氨氮浓度，并和反应器内氨氮浓度的目标值相比较；
32.5)由pi控制器，根据比例
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积分原则，计算获得维持混合液氨氮浓度所需要的溶解氧浓度设定值，溶解氧浓度的最高值为0.6mgo2/l，若pi控制器计算获得的溶解氧浓度高于0.6mgo2/l，则溶解氧浓度设定值仍然取值为0.6mgo2/l；
33.6)由溶解氧浓度设定模块，设定步骤5)获得的溶解氧浓度设定值；
34.7)由pi控制器调节曝气装置，根据反应器运行前测定的反应器充氧能力，调节曝气装置的曝气量，使反应器内的溶解氧浓度维持在设定值；
35.图3为反应器运行250天的过程，进水氨氮波动负荷和平均氨氮负荷的比值和优化的混合液氨氮浓度之间的关系。在保持优化的混合液氨氮浓度的条件下，可以确定较高的总氮去除效率。
36.图4为250天实施过程中出水的氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮以及总氮的浓度。其中总氮的浓度为每天传感器测试浓度的平均值。可以看到在波动进水的条件下，通过本发明的曝气优化控制方法，实现了较高的总氮去除率。
37.图5为实施过程中溶解氧浓度的变化，溶解氧浓度在0.1
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0.6mgo2/l之间波动。同恒定溶解氧浓度相比，本发明提出的曝气优化控制方法能够更好地应对进水水量和水质的波动，取得更加稳定和更高的总氮去除率。
38.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。