吸收速率和控制曝气量的方法

　　申请日2014.01.13

　　公开(公告)日2014.07.16

　　IPC分类号G05D7/06; C02F3/02

　　摘要

　　本发明涉及一种监测污水生物处理氧吸收速率和控制曝气量的方法。本发明测定在不同空气流量q、温度和设定污泥浓度条件下，曝气充氧的氧转移系数KLa(d-1)和饱和溶解氧浓度mg/L，求出氧转移系数KLa和供气量q、温度T，在已知设定氧转移系数KLa(d-1)和溶解氧浓度的条件下，通过拟合某时段内的溶解氧变化曲线，利用上一时段的氧吸收速率，作为下一阶段可能的氧吸收速率，所需要的下一时段的最低曝气量q，在接下来的时段内，空气量q，溶解氧变化曲线，求出该时段氧吸收速率。本发明克服了现有技术存在的设备投资大、构造复杂或测试频率低等缺陷。本发明不增加额外的副反应器、溶解氧探头和污水传输设备的前提下，仅利用溶解氧探头就可连续监测OUR。

　　权利要求书

　　1.一种监测污水生物处理氧吸收速率和控制曝气量的方法，其特征在于按照如 下步骤进行：

　　(1)测定在不同空气流量q、温度和设定污泥浓度条件下，曝气充氧的氧转移系 数KLa(d-1)和饱和溶解氧浓度mg/L，求出氧转移系数KLa和供气量q、温度T 的数量关系式：

　　KLa=aqbT-20

　　(2)通过如下公式：

　　$\frac{\mathrm{dDO}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{KLa}(O_{\mathrm{Sat}}-\mathrm{DO})+\mathrm{OUR}$

　　$\frac{\mathrm{dDO}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{KLa}(O_{\mathrm{Sat}}-\mathrm{DO})+\mathrm{OUR}-\frac{\mathrm{DO}}{\mathrm{HRT}}$

　　在已知设定氧转移系数KLa(d-1)和饱和状态下的溶解氧浓度的条件下，通过拟 合某时段内的溶解氧变化曲线，求出本时段内的氧吸收速率，对于序批反应器， 使用前一个公式，对于连续反应器，使用后一个公式;

　　(3)利用上一时段的氧吸收速率，作为下一阶段可能的氧吸收速率，同样利用步 骤(2)里的公式，求出达到设定的溶解氧浓度，所需要的下一时段的最低曝气 量q;

　　(4)在接下来的时段内，向反应器内施加有步骤(3)求得的空气量q，测定该 时段内的溶解氧变化曲线，利用步骤(2)的方法，求出该时段的实际的氧吸收 速率，重复上述步骤(1)、(2)、(3)，(4)，直到反应结束。

　　2.根据权利要求1所述的一种监测污水生物处理氧吸收速率和控制曝气量的方 法，其特征在于溶解氧浓度的测定和氧吸收速率的测定都是在同一个主反应器内 完成。

　　3.根据权利要求1所述的一种监测污水生物处理氧吸收速率和控制曝气量的方 法，其特征在于测定的OUR为实际的污水处理反应器内的氧吸收速率值。

　　4.根据权利要求1所述的一种监测污水生物处理氧吸收速率和控制曝气量的方 法，其特征在于利用氧吸收速率的连续性，对污水处理过程曝气量的控制。

　　5.根据权利要求1所述的一种监测污水生物处理氧吸收速率和控制曝气量的方 法，其特征在于利用氧吸收速率的测定，和曝气量的控制都是有步骤2所述的公 式完成的。

　　说明书

　　一种监测污水生物处理氧吸收速率和控制曝气量的方法

　　技术领域

　　本发明属于一种污水生物处理的过程监测和控制技术，具体来说就是一种监 测污水生物处理氧吸收速率和控制曝气量的方法。

　　背景技术

　　污水生物处理的方法也叫活性污泥法，自从20世纪初活性污泥法发明以来， 一直是世界各国生活污水处理的主要方法。它是利用具有活性的微生物，在提供 溶解氧的条件下，将污水中的有机物和氨氮等氧化，达到去除的目的。溶解氧的 供应通常依靠鼓风机曝气来完成。曝气是污水处理过程中的主要能耗，通常能占 到污水生物处理过程的50%以上的能耗。因此，在保证处理效果的前提下，寻找 降低污水处理曝气量的方法，是降低污水处理能耗的重要手段。其中一个重要的 监测指标就是确定生物的氧吸收速率(OUR)。

　　在本发明作出之前，生物的OUR是反应污水生物处理过程污染物降解速度、 活性污泥活性的一个重要指标，传统的测定OUR方法包括间歇和连续测定两种方 法。间歇法是在曝气停止后，记录污水处理反应器内的溶解氧(DO)在一定时间 内降低的值，两者相除得到OUR，这种方法测定频率较低，不能作为一种连续的 在线监测的方法，并且测定值一般偏小;连续法是在主反应器旁边设置小型副反 应器(或者其它玻璃容器)，活性污泥混合液从主反应器中被连续输入到副反应器 内，再回流至主反应器，同步测定主、副反应器内的溶解氧浓度，其浓度差值和 副反应器停留时间(HRT)的比值即为OUR，这种方法需要在主反应器和副反应 器内都设置溶解氧探头，并且需要污水回流设备，构造复杂，增加了设备投资， 并且此方法测定的是副反应器内的OUR，并不能完全反映主反应器内OUR。

　　发明内容

　　本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制一种监测污水生物处理氧吸收速率 和控制曝气量的方法。

　　本发明的技术方案是：

　　一种监测污水生物处理氧吸收速率和控制曝气量的方法，其主要技术特征在 于按照如下步骤进行：

　　(1)测定在不同空气流量q、温度和设定污泥浓度条件下，曝气充氧的氧转移系 数KLa(d-1)和饱和溶解氧浓度mg/L，求出氧转移系数KLa和供气量q、温度T 的数量关系式：

　　KLa=aqbT-20 (1)

　　(2)通过如下公式：

　　$\frac{\mathrm{dDO}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{KLa}(O_{\mathrm{Sat}}-\mathrm{DO})+\mathrm{OUR}---(2-1)$

　　$\frac{\mathrm{dDO}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{KLa}(O_{\mathrm{Sat}}-\mathrm{DO})+\mathrm{OUR}-\frac{\mathrm{DO}}{\mathrm{HRT}}---(2-2)$

　　在已知设定氧转移系数KLa(d-1)和饱和状态下的溶解氧浓度的条件下，通过拟 合某时段内的溶解氧变化曲线，求出本时段内的氧吸收速率，对于序批反应器， 使用前一个公式(2—1)，对于连续反应器，使用后一个公式(2—2);

　　(3)利用上一时段的氧吸收速率，作为下一阶段可能的氧吸收速率，同样利用步 骤(2)里的公式，求出达到设定的溶解氧浓度，所需要的下一时段的最低曝气 量q;

　　(4)在接下来的时段内，向反应器内施加有步骤(3)求得的空气量q，测定该 时段内的溶解氧变化曲线，利用步骤(2)的方法，求出该时段的实际的氧吸收 速率，重复上述步骤(1)、(2)、(3)，(4)，直到反应结束。

　　所述发明的溶解氧浓度的测定和氧吸收速率的测定都是在同一个主反应器内完 成。

　　所述发明的测定的OUR为实际的污水处理反应器内的氧吸收速率值。

　　所述发明利用氧吸收速率的连续性，对污水处理过程曝气量的控制。

　　所述发明的氧吸收速率的测定，和曝气量的控制都是有步骤2所述的公式完成 的。

　　本发明具有以下有益效果：

　　1)本发明在不增加额外的副反应器、溶解氧探头和污水传输设备的前提下， 可以连续的测定OUR;

　　2)本发明测定的OUR为实际的污水处理反应器内的OUR值，更加贴近实际 情况;

　　3)本发明还可以用于污水处理过程曝气量的控制，控制效果优于传统的PID 控制，能够做到根据氧吸收速率曝气，避免过量曝气。

　　4)本发明不需要设置副反应器，仅利用安装在污水生物处理反应器内的溶 解氧探头，就可以连续的监测OUR。传统的污水生物处理曝气量控制一般采用可 编程控制器(PLC)，利用PID控制原理，设定合适的PID参数，来使得曝气池内 的溶解氧保持设定的浓度。由于污水成分和流量在早晚、以及季节性的变化，在 某一时段合适的PID参数通常很难在另外一个时段取得较好的控制效果。本发明 利用监测的OUR，可以准确的控制曝气量，保证反应器内溶解氧浓度处于设定值。

　　5)本发明可以应用于连续或者序批反应器中。