申请日2014.11.09
公开(公告)日2015.02.25
IPC分类号C02F3/12
摘要
处理难降解工业废水的微好氧SBR控制参数，它涉及序批式活性污泥法的过程控制。本发明解决了难降解工业废水在组成、水质、水量方面存在的变化对微好氧SBR系统带来的扰动和微好氧条件下DO不适合做控制参数的问题。步骤为：采用接种培驯法，用难降解工业废水驯化活性污泥，废水投加量以每周10%的比例增加;在污泥负荷为0.12～0.48kgCOD/(kgMLSS·d)、污泥浓度为6～7g/L、排水比为0.6、反应时间为6～18h、表观气速为0.09～0.15cm/s的条件下运行反应器，利用安装于反应器内的ORP测定仪，在线测定ORP值，并将其传输至计算机;依据ORP值的特征，采用3种方法：一是利用ORP绝对值，二是计算机自动识别ORP曲线进入平台期的特征点，三是计算机自动识别ORP对时间的一阶导数的曲线特征点，来控制微好氧SBR反应器的运行。
权利要求书
1.一个处理难降解工业废水的微好氧SBR控制参数，其特征在于所述控制参数按如下步骤获得：①采用接种培驯法，用难降解工业废水驯化活性污泥，启动微氧SBR反应器;反应器包括5个运行工序，分别为进水、反应、沉淀、排水、闲置;向反应器中投加活性污泥，以含有10%的难降解有机工业废水的污水驯化污泥;驯化过程中难降解工业废水的投加量以每周10%的比例增加;②处理难降解工业废水的微氧SBR反应器启动成功后，在如下设计参数下运行：污泥负荷为0.12~0.48kgCOD/(kgMLSS·d)，污泥浓度为6~7g/L，排水比为0.6，反应时间为6~18h，表观气速为0.09~0.15cm/s;运行期间，利用安装于反应器内的ORP测定仪，实时、在线测定系统内的ORP值，并将其传输至计算机;每隔一定时间，取样检测反应器内的COD值;③评估运行期间ORP变化规律与COD浓度的关系，并确定当COD浓度不再降低时的ORP值，以该ORP值作为微氧SBR反应器进入沉淀阶段的设定值。
2.根据权利要求1所述的一个处理难降解工业废水的微好氧SBR控制参数，其特征在于表观气速为0.10 cm/s。
3.根据权利要求1所述的一个处理难降解工业废水的微好氧SBR控制参数，其特征在于绘制COD、ORP随反应时间的变化曲线，计算机自动识别COD浓度稳定、进入平台期的ORP曲线的特征点后结束反应过程。
4.根据权利要求1所述的一个处理难降解工业废水的微好氧SBR控制参数，其特征在于绘制COD、ORP对时间的一阶导数随时间的变化曲线，计算机自动识别COD浓度达到稳定时的ORP对时间的一阶导数的特征点，以此为依据结束反应过程。
说明书
处理难降解工业废水的微好氧SBR控制参数
技术领域
本发明涉及序批式活性污泥法的过程控制，特别是序批式活性污泥法的过程控制参数。
背景技术
对于难降解工业废水来说，采用厌氧与好氧工艺联合是其有效去除方法，以厌氧工艺提高废水的生化性，以好氧工艺实现难降解工业废水的彻底降解，但这样的工艺流程较长，占地面积和动力消耗大、费用高。微好氧颗粒污泥是近年来兴起的一种新型的废水生物处理技术。微好氧条件使得反应器保持在较低的DO状态，此时培养的活性污泥中由于存在着DO的浓度梯度，颗粒内部几乎无氧，呈现出厌氧环境，而污泥外部则暴露在好氧环境中，使好氧微生物和厌氧微生物同时存在，将好氧氧化和厌氧还原在空间上和时间上有效的结合在一起，可以使难降解的有机物质首先被厌氧菌转化成小分子可生物降解的物质，是难降解有机物质的理想的新型生物处理工艺。微好氧活性污泥工艺不是简单的厌氧与好氧工艺的加合：与厌氧工艺相比，处理效率高，出水浓度低，难降解有机物矿化更完全，与好氧工艺相比，能耗少，动力消耗少，污泥产量低。此外，微好氧条件的引入解决了挥发有机物吹脱污染大气的问题。微好氧条件下形成的活性污泥：微观结构结实、紧密，沉降性能好;微生物种群丰富、多样化，且生物量大，因此，反应器容积负荷较高，且耐冲击负荷能力较强，对高浓度难降解废水具有独特适应和处理能力。在各种活性污泥工艺中，微好氧SBR工艺应用最为广泛。
但是由于难降解工业废水在组成、水质、水量方面都有较大的变化，给微好氧SBR系统带来了扰动，因此，给系统的运行带来了较大的影响，需对运行过程进行监测、控制。而对于微好氧SBR系统来说，因其生物降解过程复杂和缺乏有效的测定仪器而使其处于无监测和控制的情况。目前，在普通SBR系统中常用的控制参数为DO，但是在低DO条件下，溶解氧电极由于受检测下限的限制，测定的精度和灵敏度较低，因此不适宜用作为微好氧SBR系统的控制参数。
发明内容
微好氧SBR工艺运行复杂，自动化成都要求高，但缺乏有效的可控参数，为解决这个问题，本发明提供一个微氧SBR系统的运行控制参数ORP，依据ORP的变化来控制系统的反应时间，它可以通过如下三种方式之一实现：
(1) 对于处理难降解工业废水的微氧SBR工艺，设定ORP绝对值来控制反应时间。步骤如下：①采用接种培驯法，用难降解工业废水驯化活性污泥，启动微氧SBR反应器。反应器包括5个运行工序，即进水、反应、沉淀、排水、闲置;SBR反应器的容积负荷为0.12~0.48kgCOD/(kgMLSS·d)，污泥浓度为6~7g/L，排水比为0.6，反应时间为6~18h，表观气速为0.09~0.15cm/s;向反应器中投加活性污泥，以含有10%难降解有机工业废水的污水驯化污泥，驯化过程中难降解工业废水的投加量以每周10%的比例增加。②微氧SBR反应器启动成功后，利用安装于反应器内的ORP测定仪，实时、在线测定系统内的ORP值，并将其传输至计算机;每隔一定时间，取样检测反应器内的COD值。③评估ORP变化规律与COD浓度的关系，并确定当COD浓度不再降低时的ORP值，以该ORP值作为微氧SBR反应器进入沉淀阶段的设定值。
(2) 对于处理难降解工业废水的微氧SBR工艺，根据ORP测定曲线特征点来控制反应时间。步骤如下：①采用接种培驯法，用难降解工业废水驯化活性污泥，启动微氧SBR反应器。反应器包括5个运行工序，即进水、反应、沉淀、排水、闲置;SBR反应器的容积负荷为0.12~0.48kgCOD/(kgMLSS·d)，污泥浓度为6~7g/L，排水比为0.6，反应时间为6~18h，表观气速为0.09~0.15cm/s;向反应器中投加活性污泥，以含有10%难降解有机工业废水的污水驯化污泥，驯化过程中难降解工业废水的投加量以每周10%的比例增加。②微氧SBR反应器启动成功后，利用安装于反应器内的ORP测定仪，实时、在线测定系统内的ORP值，并将其传输至计算机;每隔一定时间，取样检测反应器内的COD值。③将反应器内的COD浓度和ORP值随时间的变化规律绘制成图，确定COD浓度变化与ORP值的关系，利用进入平台期的ORP曲线的拐点作为控制点，结束反应。
(3)对于处理难降解工业废水的微氧SBR工艺，根据ORP测定曲线对时间的一阶导数的变化曲线特征点来控制反应时间。步骤如下：①采用接种培驯法，用难降解工业废水驯化活性污泥，启动微氧SBR反应器。反应器包括5个运行工序，即进水、反应、沉淀、排水、闲置;SBR反应器的容积负荷为0.12~0.48kgCOD/(kgMLSS·d)，污泥浓度为6~7g/L，排水比为0.6，反应时间为6~18h，表观气速为0.09~0.15cm/s;向反应器中投加活性污泥，以含有10%难降解有机工业废水的污水驯化污泥，驯化过程中难降解工业废水的投加量以每周10%的比例增加。②微氧SBR反应器启动成功后，利用安装于反应器内的ORP测定仪，实时、在线测定系统内的ORP值，并将其传输至计算机;每隔一定时间，取样检测反应器内的COD值。③将反应器内的ORP对时间的一阶导数绘制成图，同时将反应器内的COD浓度值绘制在同一张图上，确定ORP对时间的一阶导数曲线变化规律与COD浓度变化的关系，用ORP的一阶导数曲线特征点作为控制点，结束反应。
发明原理与优点
污水生物处理系统是相当复杂的体系，其中同时进行着大量的生化反应，所以该系统的ORP是多种氧化物质与还原物质进行氧化还原反应的综合结果，是表征污水处理系统的氧化还原状态的综合性指标，可试验测定，也可由能斯特方程计算得到。该指标可衡量污水处理系统氧化还原能力。在难降解有机工业废水的微氧SBR处理系统中，主要的还原性物质是COD，主要的氧化性物质是DO，因此，上述两物质的浓度变化影响着ORP值。若微氧SBR系统供气量保持稳定，ORP的变化规律则可反映COD的降解过程。难降解工业废水投加入微氧SBR反应器后，由于快速的初期吸附作用，COD浓度快速下降，即反应器内的还原性物质含量减少;另一方面，因反应初期COD量充足，耗氧速率较快，可达到最大值，所以在供气速率不变的情况下，DO浓度降低或者处于平台期，根据能斯特方程，ORP值将升高。而当COD降解过程结束后，耗氧速率与供氧速率均不变，ORP值保持稳定。综上，利用ORP变化规律及特征，可反映COD的降解过程，因此可用其作为控制参数调控微氧SBR反应的运行。
SBR法污水处理工艺及其控制系统的长期研究与探索，发现溶解氧(DO)浓度、氧化还原电位(ORP)等变量不但具有易于实现在线检测、响应时间短、精度较高等优点，而且这些参数的变化规律还与SBR工艺去除有机物及硝化反硝化过程存在良好的相关性。但是在微氧条件下，DO电极因检测下限的限制，不能准确表征反应器内的DO状态。但在混合液中一旦存在微量的溶解氧， ORP电极即产生信号，即ORP可近似表征溶液中的微量DO，与DO电极相比，ORP电极测量微量DO更为灵敏和快捷。
本发明通过理论分析和试验验证，提供了一个微氧SBR反应的运行控制参数，以达到较高的难降解有机物质的去除效率和较易的工艺运行控制、管理。通过试验得到了处理难降解有机物质的微氧SBR反应器内ORP的最适值、COD去除率，为实际应用提供了技术支持，以其作为控制参数，具有检测准确、简单易行、可控性高的特点。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式中利用ORP绝对值实时控制微氧SBR反应器的COD降解过程的方法按照以下步骤实现：
①采用接种培驯法，用难降解工业废水驯化活性污泥，启动微氧SBR反应器。反应器包括5个运行工序，分别为进水、反应、沉淀、排水、闲置;向反应器中投加活性污泥，以含有10%难降解有机工业废水的污水驯化污泥。驯化过程中难降解工业废水的投加量以每周10%的比例增加。
②处理难降解工业废水的微氧SBR反应器启动成功后，在如下设计参数下运行：污泥负荷为0.12~0.48kgCOD/(kgMLSS·d)，污泥浓度为6~7g/L，排水比为0.6，反应时间为6~18h，表观气速为0.09~0.15cm/s。运行期间，利用安装于反应器内的ORP测定仪，实时、在线测定系统内的ORP值，并将其传输至计算机;每隔一定时间，取样检测反应器内的COD值。
③评估运行期间ORP变化规律与COD浓度的关系，并确定当COD浓度不再降低时的ORP值，以该ORP值作为微氧SBR反应器进入沉淀阶段的设定值。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤②中的表观气速为0.10 cm/s，其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，在步骤③中绘制COD、ORP随反应时间的变化曲线，计算机自动识别COD浓度稳定、进入平台期的ORP曲线的特征点后结束反应过程。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三不同的是，在步骤③中绘制COD、ORP对时间的一阶导数随时间的变化曲线，计算机自动识别COD浓度达到稳定时的ORP对时间的一阶导数的特征点，以此为依据结束反应过程。
