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CN111995083B - 一种用于厌氧氨氧化反应工艺的智能实时曝气控制方法 - Google Patents

一种用于厌氧氨氧化反应工艺的智能实时曝气控制方法 Download PDF

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CN111995083B CN202010861745.2A CN202010861745A CN111995083B CN 111995083 B CN111995083 B CN 111995083B CN 202010861745 A CN202010861745 A CN 202010861745A CN 111995083 B CN111995083 B CN 111995083B
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Abstract

本发明公开了一种用于厌氧氨氧化反应工艺的智能实时曝气控制方法，该方法包括：监测污水的实时氨氮浓度、实时亚硝酸盐氮浓度和实时硝酸盐氮浓度，计算实时脱氮速率；计算实时理论氧消耗速率R1；监测污水中的实时溶解氧浓度和实时曝气速率，计算实时实际氧输入速率R2；采用修正参数k修正R2，得到R’2；调整实时曝气速率，使R’2始终与R1相等，直至结束整个反应进程。本发明通过计算和比较R1和R’2，对实际曝气速率进行实时自动调控，从而适应实际反应过程中因温度、负荷、抑制物浓度等因素变动而导致的脱氮能力波动的情况，使反应过程中厌氧氨氧化菌活性和脱氮效率始终处于最佳状态，提高脱氮效率。

Description

一种用于厌氧氨氧化反应工艺的智能实时曝气控制方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种用于厌氧氨氧化反应工艺的智能实时曝气控制方法。
背景技术
一体式厌氧氨氧化工艺是一种自养型新型生物脱氮技术；和传统的硝化-异养反硝化工艺相比，此工艺具有节省曝气费用、无需外加碳源和污泥产率低等特点。
一体式厌氧氨氧化工艺涉及三种关键微生物主导的氮转化过程：1)好氧氨氧化菌在氧气存在的条件下将大约一半的氨氮转化为亚硝酸盐氮；2)同时，厌氧氨氧化菌将亚硝酸盐氮和剩下的一半氨氮转化为氮气脱除，完成脱氮过程；3)因为和好氧氨氧化菌具有相似的生态位，亚硝酸盐氧化菌总是和好氧氨氧化菌同时存在，但其会将亚硝酸盐氮进一步氧化为硝酸盐氮，导致脱氮效率的下降。同时亚硝酸盐氧化菌也会和好氧氨氧化菌竞争氧气，和厌氧氨氧化菌竞争亚硝酸盐氮，因此需要被抑制。
在实际运行过程中需要准确控制氧气的输入来维持这三类关键微生物的平衡：有效维持好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌，避免过量氧气输入导致对厌氧氨氧化的抑制，同时抑制好氧的亚硝酸盐氧化菌。然而在实际运行过程中，一体式厌氧氨氧化工艺面临温度、氨氮负荷、氨氮浓度、抑制物浓度等运行条件的变化导致的厌氧氨氧化菌脱氮能力的波动，以及对氧气需求的波动。如果不能及时调整曝气速率，很可能会产生曝气过量或不足、厌氧氨氧化菌受到抑制、亚硝酸盐氧化菌过量繁殖等问题，进而导致反应器脱氮效率的下降。根据反应器的运行情况来实时控制曝气速率一直是一体式厌氧氨氧化工艺运维难点，也是阻碍此工艺工业化推广应用的主要挑战之一。
现行的一体式厌氧氨氧化反应器多通过监测pH、氨氮浓度、亚硝酸盐或硝酸盐浓度、硝酸盐\氨氮比值、溶解氧浓度等来指示厌氧氨氧化反应进程和控制曝气速率。基于氨氮或者硝酸盐的曝气控制方法将监测到的氨氮浓度或者硝酸盐\氨氮比值于理论值或者设定值比较来控制曝气的开始或结束。基于溶解氧的曝气控制方法通过设定溶解氧浓度限值来维持溶解氧浓度在某一范围内来抑制亚硝酸盐氧化菌活性。基于pH的曝气控制方法利用一体式厌氧氨氧化反应产生氢离子的原理，通过设定pH值控制曝气的开启或曝气速率的升降。
维持高效脱氮效率的前提是根据微生物脱氮能力及时有效控制曝气速率等运行条件，使其既能满足微生物脱氮需求又不会过量，进而维持厌氧氨氧化菌的活性和对亚硝酸盐氧化菌的抑制。不当的监测控制不仅不能有效利用工艺潜能，而且可能导致厌氧氨氧化菌的抑制和流失，亚硝酸盐氧化菌的过度增殖，脱氮效率的下降甚至反应器的崩溃。而一体式厌氧氨氧化工艺中的核心微生物是生长缓慢且易受溶解氧等抑制的厌氧氨氧化菌，一旦反应器受到扰动将需要较长时间进行恢复。
现有的曝气控制方法通过监测反应底物或者反应产物来指示一体式厌氧氨氧化反应进程，进而对曝气过程进行调控。比如基于溶解氧的控制方法是通过监测溶解氧浓度来评估氧气的消耗情况，以及间接指示反应进程。这些方法仅监测某些物质在反应器内的水平，无法有效指示反应进行的快慢和反应器内微生物脱氮能力，更无法根据脱氮能力的变动对曝气速率等运行条件进行及时有效的调控。这些方法适用于温度、负荷、氨氮浓度、抑制物浓度等条件相对稳定的理想条件下。然而在实际运行过程中，这些条件会一直处于变动之中，导致反应器脱氮能力的变化。这就意味着这些方法无法及时调整曝气等运行条件来适应脱氮能力的变动。
发明内容
本发明提供了一种用于厌氧氨氧化反应工艺的智能实时曝气控制方法，该方法能够对实际曝气速率进行实时自动调控，从而适应实际反应过程中因温度、负荷、抑制物浓度等因素变动而导致的脱氮能力波动的情况，使反应过程中厌氧氨氧化菌活性和脱氮效率始终处于最佳状态，提高脱氮效率。
具体技术方案如下：
一种用于厌氧氨氧化反应工艺的智能实时曝气控制方法，包括：
(1)在厌氧氨氧化反应过程中，监测污水的实时氨氮浓度、实时亚硝酸盐氮浓度和实时硝酸盐氮浓度，计算实时脱氮速率；
(2)根据步骤(1)获得的实时脱氮速率，计算实时理论氧消耗速率R1；
(3)监测污水中的实时溶解氧浓度和实时曝气速率，根据式(1)计算实时氧输入速率R2；式(1)如下所示：
R2＝(αv+b)×(Cs-Ct’–t)×V (1)；
式(1)中，R2表示实时氧输入速率；v表示实时曝气速率；a和b分别为曝气装置在使用前测定的曝气速率与氧总转移系数之间存在的线性关系的斜率和截距；Cs表示实时温度下的饱和溶解氧浓度；Ct’–t表示t至t’的时间段内的平均溶解氧浓度值，Ct’–t＝(Ct’+Ct)/2，Ct’表示t’时间点的溶解氧浓度，Ct表示t时间点的溶解氧浓度；V表示反应器容积；t’和t分别表示厌氧氨氧化反应过程中两个不同的运行时间，且t’＞t；
(4)采用修正参数k对实时氧输入速率R2进行修正，得到修正后的实时实际氧输入速率R’2，修正公式为下列公式之一：
(4-1)若NIt’>NIt，则k＝2.23ΔN/[2.23ΔN+3.4(NIt’-NIt)+4.57(|NAt-NAt’|-0.15ΔN)]，ΔN＝(NHt+NIt+NAt)-(NHt’+NIt’+NAt’)；
(4-2)若NIt’≤NIt，则k＝2.23ΔN/[2.23ΔN+4.57(|NAt-NAt’|-0.15ΔN)]；ΔN＝(NHt+NIt+NAt)-(NHt’+NIt’+NAt’)；
其中，NIt’表示t’时间点时亚硝酸盐氮浓度的浓度值；NIt表示t时间点时亚硝酸盐氮浓度的浓度值；k表示修正参数；NAt表示t时间点时硝酸盐氮的浓度值；NAt’表示t’时间点时硝酸盐氮的浓度值；NHt表示t时间点时氨氮的浓度值；NHt’表示t’时间点时氨氮的浓度值；
(5)根据步骤(3)和步骤(4)提供的公式，实时调整实时曝气速率，使R’2始终与R1相等，直至结束整个反应进程。
本发明通过监测厌氧氨氧化反应过程中氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮浓度的变化情况计算单位时间内的脱氮速率，此脱氮速率实时指示工艺的实际脱氮能力。单位时间可根据厌氧氨氧化反应进程的实际情况设定。然后，以脱氮速率为基础，计算理论氧消耗速率。根据曝气装置在使用前测定的曝气速率与氧总转移系数之间存在的线性关系的斜率a和截距b，可以建立实时曝气速率与实时实际氧输入速率R2之间的关系。最后，通过比较理论上的氧消耗速率和实际氧输入速率的大小关系来调控实际曝气速率。
斜率a和截距b既可以直接采用生产曝气装置的厂商所提供的数值，也可以自行测定曝气速率和氧总转移系数，建立两者的线性关系，从而得到斜率a和截距b的具体数值。由于处理过程中待处理污水水质和实际温度处于不断变动的状态，步骤(3)中计算得到的实时氧输入速率R2和实际氧输入速率之间仍存在偏差，需要进行校正；所以本发明引入修正系数k，根据实时的运行条件对此偏差进行纠正。
本发明首先实时评估工艺的脱氮能力，然后据此实时自动调控曝气量使其大致满足微生物脱氮对氧的需求量，从而保证反应器能够根据脱氮能力的变动及时适当的对曝气进行调控，使反应器内厌氧氨氧化菌活性和脱氮效率始终处于最佳状态。
进一步地，步骤(1)中，实时脱氮速率的计算公式如式(2)所示；
VN＝[(NHt+NIt+NAt)-(NHt’+NIt’+NAt’)]/Δt (2)；
式(2)中，VN表示实时脱氮速率；NHt表示t时间点的氨氮浓度值；NIt表示t时间点的亚硝酸盐氮浓度值；NAt表示t时间点的硝酸盐氮浓度值；NHt’表示t’时间点的氨氮浓度值；NIt’表示t’时间点的亚硝酸盐氮浓度值；NAt’表示t’时间点的硝酸盐氮浓度值；Δt＝t’-t。
进一步地，步骤(2)中，理论氧消耗速率R1的计算公式如式(3)所示；
R1＝2.23VN (3)；
式(3)中，R1表示实时理论氧消耗速率，VN表示实时脱氮速率。
本发明还提供了一种用于厌氧氨氧化反应工艺的智能实时曝气控制方法，其采用智能实时曝气控制系统控制曝气；
所述智能实时曝气控制系统包括厌氧氨氧化反应器、在线水质监测探头组、曝气装置和数据获取分析及控制装置；所述曝气装置包括依次电连接的风机、空气流量计、流量自控阀和曝气头；
所述曝气头安装在厌氧氨氧化反应器的底部，厌氧氨氧化反应器的上部装有在线水质监测探头组，分别为氨氮监测探头、亚硝酸盐氮监测探头、硝酸盐氮监测探头和溶解氧监测探头；所述数据获取分析及控制装置分别与在线水质监测探头组以及流量自控阀和曝气头电连接；
具体步骤如下：
(1)在厌氧氨氧化反应器中，利用氨氮监测探头、亚硝酸盐氮监测探头和硝酸盐氮监测探头，监测污水的实时氨氮浓度、实时亚硝酸盐氮浓度、实时硝酸盐氮浓度实时温度，将各探头获取的水质数据传输至数据获取分析及控制装置中，计算实时脱氮速率；
(2)根据步骤(1)获得的实时脱氮速率，并利用数据获取分析及控制装置计算实时的理论氧消耗速率R1；
(3)利用溶解氧监测探头监测污水的实时溶解氧浓度，空气流量计监测实时曝气速率，将数据传输至数据获取分析及控制装置中，根据式(1)计算实时氧输入速率R2；式(1)如下所示：
R2＝(αv+b)×(Cs-Ct’–t)×V (1)；
式(1)中，R2表示实时氧输入速率；v表示实时曝气速率；a和b分别为曝气装置在使用前测定的曝气速率与氧总转移系数之间存在的线性关系的斜率和截距；Cs表示实时温度下的饱和溶解氧浓度；Ct’–t表示t至t’的时间段内的平均溶解氧浓度值，Ct’–t＝(Ct’+Ct)/2，Ct’表示t’时间点的溶解氧浓度，Ct表示t时间点的溶解氧浓度；V表示反应器容积；t’和t分别表示厌氧氨氧化反应过程中两个不同的运行时间，且t’＞t；
(4)数据获取分析及控制装置(4)采用修正参数k对实时氧输入速率R2进行修正，得到修正后的实时实际氧输入速率R’2，修正公式为下列公式之一：
(4-1)若NIt’>NIt，则k＝2.23ΔN/[2.23ΔN+3.4(NIt’-NIt)+4.57(|NAt-NAt’|-0.15ΔN)]，ΔN＝(NHt+NIt+NAt)-(NHt’+NIt’+NAt’)；
(4-2)若NIt’≤NIt，则k＝2.23ΔN/[2.23ΔN+4.57(|NAt-NAt’|-0.15ΔN)]，ΔN＝(NHt+NIt+NAt)-(NHt’+NIt’+NAt’)；
其中，NIt’表示t’时间点时亚硝酸盐氮浓度的浓度值；NIt表示t时间点时亚硝酸盐氮浓度的浓度值；k表示修正参数；NAt表示t时间点时硝酸盐氮的浓度值；NAt’表示t’时间点时硝酸盐氮的浓度值；NHt表示t时间点时氨氮的浓度值；NHt’表示t’时间点时氨氮的浓度值；
(5)根据步骤(3)和步骤(4)提供的公式，控制流量自控阀的开闭，实时调整实时曝气速率，使R’2始终与R1相等，直至结束整个反应进程。
进一步地，步骤(1)中，实时脱氮速率的计算公式如式(2)所示；
VN＝[(NHt+NIt+NAt)-(NHt’+NIt’+NAt’)]/Δt (2)；
式(2)中，VN表示实时脱氮速率；NHt表示t时间点的氨氮浓度值；NIt表示t时间点的亚硝酸盐氮浓度值；NAt表示t时间点的硝酸盐氮浓度值；NHt’表示t’时间点的氨氮浓度值；NIt’表示t’时间点的亚硝酸盐氮浓度值；NAt’表示t’时间点的硝酸盐氮浓度值；Δt＝t’-t。
进一步地，步骤(2)中，理论氧消耗速率R1的计算公式如式(3)所示；
R1＝2.23VN (3)；
式(3)中，R1表示实时理论氧消耗速率，VN表示实时脱氮速率。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明方法通过计算和比较实时理论氧消耗速率R1和修正后的实时实际氧输入速率R’2，对实际曝气速率进行实时自动调控，从而适应实际反应过程中因温度、负荷、抑制物浓度等因素变动而导致的脱氮能力波动的情况，使反应过程中厌氧氨氧化菌活性和脱氮效率始终处于最佳状态，提高脱氮效率。
(2)本发明方法还提供了与智能实时曝气控制方法相配套的智能实时曝气控制系统，可有效实现智能实时曝气控制，提高脱氮效率，装置结构简单，易于安装。
(3)本发明方法可有效避免一体式厌氧氨氧化工艺实际运行过程中因曝气过量或不足导致的关键微生物菌群失衡，保证反应器长期高效的脱氮性能。
附图说明
图1为本发明智能实时曝气控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，以下列举的仅是本发明的具体实施例，但本发明的保护范围不仅限于此。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种智能实时曝气控制系统，其包括厌氧氨氧化反应器1、在线水质监测探头组、曝气装置和数据获取分析及控制装置8。
其中，曝气装置包括依次电连接的风机11、空气流量计10、流量自控阀9和曝气头2；曝气头2安装在厌氧氨氧化反应器1的底部，厌氧氨氧化反应器1的上部装有在线水质监测探头组，分别为氨氮监测探头3、亚硝酸盐氮监测探头4、硝酸盐氮监测探头5、溶解氧监测探头6和温度监测探头7。数据获取分析及控制装置8分别与氨氮监测探头3、亚硝酸盐氮监测探头4、硝酸盐氮监测探头5、溶解氧监测探头6、温度监测探头7、空气流量计10以及流量自控阀9和曝气头2电连接。
本发明还提供了用于厌氧氨氧化反应工艺的智能实时曝气控制方法，具体步骤如下：
(1)在厌氧氨氧化反应器中，利用氨氮监测探头、亚硝酸盐氮监测探头和硝酸盐氮监测探头，监测污水的实时氨氮浓度、实时亚硝酸盐氮浓度、实时硝酸盐氮浓度实时温度，将各探头获取的水质数据传输至数据获取分析及控制装置中，计算实时脱氮速率；
实时脱氮速率的计算公式如式(2)所示；
VN＝[(NHt+NIt+NAt)-(NHt’+NIt’+NAt’)]/Δt (2)；
式(2)中，VN表示实时脱氮速率；NHt表示t时间点的氨氮浓度值；NIt表示t时间点的亚硝酸盐氮浓度值；NAt表示t时间点的硝酸盐氮浓度值；NHt’表示t’时间点的氨氮浓度值；NIt’表示t’时间点的亚硝酸盐氮浓度值；NAt’表示t’时间点的硝酸盐氮浓度值；Δt＝t’-t。
(2)根据步骤(1)获得的实时脱氮速率，并利用数据获取分析及控制装置计算实时理论氧消耗速率R1；
理论氧消耗速率R1的计算公式如式(3)所示；
R1＝2.23VN (3)；
式(3)中，R1表示实时理论氧消耗速率，VN表示实时脱氮速率。
(3)利用溶解氧监测探头监测污水的实时溶解氧浓度，空气流量计监测实时曝气速率，将数据传输至数据获取分析及控制装置中，根据式(1)计算实时氧输入速率R2；式(1)如下所示：
R2＝(αv+b)×(Cs-Ct’–t)×V (1)；
式(1)中，R2表示实时氧输入速率；v表示实时曝气速率；a和b分别为曝气装置在使用前测定的曝气速率与氧总转移系数之间存在的线性关系的斜率和截距；Cs表示实时温度下的饱和溶解氧浓度；Ct’–t表示t至t’的时间段内的平均溶解氧浓度值，Ct’–t＝(Ct’+Ct)/2，Ct’表示t’时间点的溶解氧浓度，Ct表示t时间点的溶解氧浓度；V表示反应器容积；t’和t分别表示厌氧氨氧化反应过程中两个不同的运行时间，且t’＞t。
斜率a和截距b既可以直接采用生产曝气装置的厂商所提供的数值，也可以自行测定曝气速率和氧总转移系数，建立两者的线性关系，从而得到斜率a和截距b的具体数值。参数α和b通常在特定条件下测得，比如使用自来水在特定温度(20℃)下测得，与污水厂实际运行条件有一定差距。这导致计算得到的氧输入速率与实际上的氧输入速率有一定偏差，为此引入下一步的修正步骤。
(4)数据获取分析及控制装置采用修正参数k对实时实际氧输入速率R2进行修正，得到修正后的实时实际氧输入速率R’2，修正方法如下：
(4-1)若NIt’>NIt，则k＝2.23ΔN/[2.23ΔN+3.4(NIt’-NIt)+4.57(|NAt-NAt’|-0.15ΔN)]，ΔN＝(NHt+NIt+NAt)-(NHt’+NIt’+NAt’)；
(4-2)若NIt’≤NIt，则k＝2.23ΔN/[2.23ΔN+4.57(|NAt-NAt’|-0.15ΔN)]，ΔN＝(NHt+NIt+NAt)-(NHt’+NIt’+NAt’)；
其中，NIt’表示t’时间点时亚硝酸盐氮浓度的浓度值；NIt表示t时间点时亚硝酸盐氮浓度的浓度值；k表示修正参数；NAt表示t时间点时硝酸盐氮的浓度值；NAt’表示t’时间点时硝酸盐氮的浓度值；NHt表示t时间点时氨氮的浓度值；NHt’表示t’时间点时氨氮的浓度值。
(5)根据步骤(3)和步骤(4)提供的公式，控制流量自控阀的开闭，实时调整实时曝气速率，使R’2始终与R1相等，直至结束整个反应进程。
应用例1
本应用例采用实施例1提供的方法使用人工合成污水模拟老龄垃圾渗滤液污水进行智能实时曝气控制；所配污水包含氨氮300-900mg/L,化学需氧量(COD)100mg/L,七水硫酸镁58mg/L,磷酸二氢钾111mg/L，六水氯化钙170mg/L。反应器有效容积8L。温度控制在30℃。曝气装置参数α为21.3，b为-0.0933。调控时间段Δt为2min。反应器运行129天后，脱氮效率达到81％。
以厌氧氨氧化反应工艺处理的常规曝气方法为对照，采用基于溶解氧的曝气控制控制方法，将溶解氧设定值设为0.33mg/L，曝气速率0.5-0.6L/min，脱氮效率为65.6％。

Claims (6)

1.一种用于厌氧氨氧化反应工艺的智能实时曝气控制方法，其特征在于，包括：
(1)在厌氧氨氧化反应过程中，监测污水的实时氨氮浓度、实时亚硝酸盐氮浓度和实时硝酸盐氮浓度，计算实时脱氮速率；
(2)根据步骤(1)获得的实时脱氮速率，计算实时理论氧消耗速率R1；
(3)监测污水中的实时溶解氧浓度和实时曝气速率，根据式(1)计算实时氧输入速率R2；式(1)如下所示：
R2＝(a v+b)×(Cs-Ct’–t)×V (1)；
式(1)中，R2表示实时实际氧输入速率；v表示实时曝气速率；a和b分别为曝气装置在使用前测定的曝气速率与氧总转移系数之间存在的线性关系的斜率和截距；Cs表示实时温度下的饱和溶解氧浓度；Ct’–t表示t至t’的时间段内的平均溶解氧浓度值，Ct’–t＝(Ct’+Ct)/2，Ct’表示t’时间点的溶解氧浓度，Ct表示t时间点的溶解氧浓度；V表示反应器容积；t’和t分别表示厌氧氨氧化反应过程中两个不同的运行时间，且t’＞t；
(4)采用修正参数k对实时氧输入速率R2进行修正，得到修正后的实时实际氧输入速率R’2，修正公式为下列公式之一：
(4-1)若NIt’>NIt，则k＝2.23ΔN/[2.23ΔN+3.4(NIt’-NIt)+4.57(|NAt-NAt’|-0.15ΔN)]，ΔN＝(NHt+NIt+NAt)-(NHt’+NIt’+NAt’)；
(4-2)若NIt’≤NIt，则k＝2.23ΔN/[2.23ΔN+4.57(|NAt-NAt’|-0.15ΔN)]；ΔN＝(NHt+NIt+NAt)-(NHt’+NIt’+NAt’)；
其中，NIt’表示t’时间点时亚硝酸盐氮浓度的浓度值；NIt表示t时间点时亚硝酸盐氮浓度的浓度值；k表示修正参数；NAt表示t时间点时硝酸盐氮的浓度值；NAt’表示t’时间点时硝酸盐氮的浓度值；NHt表示t时间点时氨氮的浓度值；NHt’表示t’时间点时氨氮的浓度值；
(5)根据步骤(3)和步骤(4)提供的公式，实时调整实时曝气速率，使R’2始终与R1相等，直至结束整个反应进程。
2.如权利要求1所述的用于厌氧氨氧化反应工艺的智能实时曝气控制方法，其特征在于，步骤(1)中，实时脱氮速率的计算公式如式(2)所示；
VN＝[(NHt+NIt+NAt)-(NHt’+NIt’+NAt’)]/Δt (2)；
式(2)中，VN表示实时脱氮速率；NHt表示t时间点的氨氮浓度值；NIt表示t时间点的亚硝酸盐氮浓度值；NAt表示t时间点的硝酸盐氮浓度值；NHt’表示t’时间点的氨氮浓度值；NIt’表示t’时间点的亚硝酸盐氮浓度值；NAt’表示t’时间点的硝酸盐氮浓度值；Δt＝t’-t。
3.如权利要求2所述的用于厌氧氨氧化反应工艺的智能实时曝气控制方法，其特征在于，步骤(2)中，理论氧消耗速率R1的计算公式如式(3)所示；
R1＝2.23VN (3)；
式(3)中，R1表示实时理论氧消耗速率，VN表示实时脱氮速率。
4.如权利要求1所述的用于厌氧氨氧化反应工艺的智能实时曝气控制方法，其特征在于，采用智能实时曝气控制系统控制曝气；
所述智能实时曝气控制系统包括厌氧氨氧化反应器、在线水质监测探头组、曝气装置和数据获取分析及控制装置；所述曝气装置包括依次电连接的风机、空气流量计、流量自控阀和曝气头；
所述曝气头安装在厌氧氨氧化反应器的底部，厌氧氨氧化反应器的上部装有在线水质监测探头组，分别为氨氮监测探头、亚硝酸盐氮监测探头、硝酸盐氮监测探头和溶解氧监测探头；所述数据获取分析及控制装置分别与在线水质监测探头组以及流量自控阀和曝气头电连接；
具体步骤如下：
(1)在厌氧氨氧化反应器中，利用氨氮监测探头、亚硝酸盐氮监测探头和硝酸盐氮监测探头，监测污水的实时氨氮浓度、实时亚硝酸盐氮浓度、实时硝酸盐氮浓度实时温度，将各探头获取的水质数据传输至数据获取分析及控制装置中，计算实时脱氮速率；
(2)根据步骤(1)获得的实时脱氮速率，并利用数据获取分析及控制装置计算实时的理论氧消耗速率R1；
(3)利用溶解氧监测探头监测污水的实时溶解氧浓度，空气流量计监测实时曝气速率，将数据传输至数据获取分析及控制装置中，根据式(1)计算实时氧输入速率R2；式(1)如下所示：
R2＝(a v+b)×(Cs-Ct’–t)×V (1)；
式(1)中，R2表示实时氧输入速率；v表示实时曝气速率；a和b分别为曝气装置在使用前测定的曝气速率与氧总转移系数之间存在的线性关系的斜率和截距；Cs表示实时温度下的饱和溶解氧浓度；Ct’–t表示t至t’的时间段内的平均溶解氧浓度值，Ct’–t＝(Ct’+Ct)/2，Ct’表示t’时间点的溶解氧浓度，Ct表示t时间点的溶解氧浓度；V表示反应器容积；t’和t分别表示厌氧氨氧化反应过程中两个不同的运行时间，且t’＞t；
(4)数据获取分析及控制装置采用修正参数k对实时氧输入速率R2进行修正，得到修正后的实时实际氧输入速率R’2，修正公式为下列公式之一：
(4-1)若NIt’>NIt，则k＝2.23ΔN/[2.23ΔN+3.4(NIt’-NIt)+4.57(|NAt-NAt’|-0.15ΔN)]，ΔN＝(NHt+NIt+NAt)-(NHt’+NIt’+NAt’)；
(4-2)若NIt’≤NIt，则k＝2.23ΔN/[2.23ΔN+4.57(|NAt-NAt’|-0.15ΔN)]，ΔN＝(NHt+NIt+NAt)-(NHt’+NIt’+NAt’)；
其中，NIt’表示t’时间点时亚硝酸盐氮浓度的浓度值；NIt表示t时间点时亚硝酸盐氮浓度的浓度值；k表示修正参数；NAt表示t时间点时硝酸盐氮的浓度值；NAt’表示t’时间点时硝酸盐氮的浓度值；NHt表示t时间点时氨氮的浓度值；NHt’表示t’时间点时氨氮的浓度值；
(5)根据步骤(3)和步骤(4)提供的公式，控制流量自控阀的开闭，实时调整实时曝气速率，使R’2始终与R1相等，直至结束整个反应进程。
5.如权利要求4所述的用于厌氧氨氧化反应工艺的智能实时曝气控制方法，其特征在于，步骤(1)中，实时脱氮速率的计算公式如式(2)所示；
VN＝[(NHt+NIt+NAt)-(NHt’+NIt’+NAt’)]/Δt (2)；
式(2)中，VN表示实时脱氮速率；NHt表示t时间点的氨氮浓度值；NIt表示t时间点的亚硝酸盐氮浓度值；NAt表示t时间点的硝酸盐氮浓度值；NHt’表示t’时间点的氨氮浓度值；NIt’表示t’时间点的亚硝酸盐氮浓度值；NAt’表示t’时间点的硝酸盐氮浓度值；Δt＝t’-t。
6.如权利要求5所述的用于厌氧氨氧化反应工艺的智能实时曝气控制方法，其特征在于，步骤(2)中，理论氧消耗速率R1的计算公式如式(3)所示；
R1＝2.23VN (3)；
式(3)中，R1表示实时理论氧消耗速率，VN表示实时脱氮速率。
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