處理包含銨形式的氮的排放物的方法及實施這種方法的設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及使用序列生物反應器處理包含銨形式的氮的排放物(effluent)的方法，所述方法是以下類型的方法，根據(jù)這種類型的方法:
[0002]-把要在一個完整周期中處理的排放物體積以一個或多個相繼的體積份額引入到生物反應器中，每個體積份額在一個子周期過程中處理，
[0003]-每個子周期包括一體積份額的進料階段，以及至少一個曝氣第一步驟，在該步驟的過程中通過將空氣或氧注入到該排放物中而發(fā)生銨向亞硝酸根的完全或部分氧化，
[0004]-沉降和排出步驟在該完整周期結束之后發(fā)生。
[0005]通常，在每個子周期中，曝氣第一步驟之后是在缺氧條件下的非曝氣第二步驟，在該步驟的過程中，所產(chǎn)生的亞硝酸根以及銨通過脫氨化而轉化成氮氣，而不供應含碳底物。
【背景技術】
[0006]通過硝化和脫氨化進行的銨處理代表了相當新的處理途徑，這種處理途徑由于相對于通過硝化和反硝化的更為傳統(tǒng)的處理來說其所產(chǎn)生的能量增益的原因而是特別有益的。
[0007]這種處理在國際專利申請WO 2009/080912中提出，根據(jù)該申請，在部分硝化步驟的過程中曝氣的調節(jié)基于生物反應器所含排放物中的溶解氧的最大和最小設定值。
[0008]部分硝化步驟的啟動實驗顯示出希望改善這個步驟的控制，以對其進行更為快速地管理。還希望改善缺氧條件下的非曝氣步驟的效率的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明尤其旨在改善序列生物反應器中的部分硝化和脫氨化的反應的調節(jié)和控制。相繼進行的這兩個反應使得能夠充分處理氨態(tài)氮，同時減少無論是外部碳或是氧形式的能量的消耗。
[0010]這兩種反應中的每一種反應均要求特定的條件以確保在具有大的漂移(d6rive)風險的工業(yè)范圍內(nèi)的完全處理。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，如上所限定類型的包含銨形式的氮的排放物的處理方法的特征在于:
[0012]-要處理的N-NH4的質量由在進料階段結束時反應器中的排放物的體積并且由反應器中的N-NHdB始濃度與曝氣步驟結束時的希望濃度之間的差值來確定，
[0013]-最大曝氣時間Tm專用于曝氣步驟，
[0014]-并且通過考慮要處理的N-NHd^質量和最大曝氣時間T?來確定曝氣步驟開始時的初始空氣流量Qairinit。
[0015]初始空氣流量Qairinit由下式確定:
[0016]Qairinit= k x 要處理的 N-NH 4的質量 x 60/T M
[0017]其中:
[0018]Qairinit =要應用的初始空氣流量，以Nm3/h(每小時的標準m3)表示
[0019]k =在0.1至0.5之間的系數(shù)
[0020]要處理的N-NHj^質量，以克表示
[0021]TM，以分鐘表不
[0022]并且，在注入氧的情況下，氧流量由Qairinit和空氣中的氧含量推出。
[0023]時間Tm根據(jù)序列生物反應器SBR的一個周期的總持續(xù)時間和子周期的數(shù)目來確定。通常，該曝氣時間占包含4個子周期的8小時的一個周期總時間的大約30%。
[0024]k的值根據(jù)細菌活性和反應器中所含排放物中的懸浮物質(MES)的濃度根據(jù)實驗確定。
[0025]優(yōu)選地，在曝氣步驟的過程中，空氣流量Q&的計算在整個剩余曝氣期的過程中根據(jù)殘余氧濃度的值調節(jié)。有利地，殘余溶解氧濃度保持在限定范圍內(nèi)，尤其是0.1mg 02/L至0.6mg 02/Lo
[0026]保持該曝氣條件，即供應空氣或氧的設備的操作，直至達到希望的N-M^t度或最小濃度，或者直至達到最大曝氣時間TM。
[0027]在曝氣步驟結束時的希望的N-NH4&度優(yōu)選是初始N-NH 4濃度的40 % -60 %。
[0028]系數(shù)k有利地選擇為0.1-0.25的平均值。
[0029]通常，在每個子周期中，曝氣第一步驟之后是在缺氧條件下的非曝氣第二步驟，在該步驟的過程中，所產(chǎn)生的亞硝酸根以及銨通過脫氨化而轉化成氮氣，而不供應含碳底物。
[0030]為了避免在沉降和排出步驟的過程中發(fā)生的生物反應，最后子周期可通過考慮在先子周期的結果來進行:
[0031]-如果在先子周期過程中接受的供料已經(jīng)被完全處理，該評價基于倒數(shù)第二子周期結束時的銨濃度，其優(yōu)選必須小于或等于5mg/L(反映與測量敏感度相容的良好處理的最小值)，則在最后子周期的進料階段的過程中引入新的銨供料，以用于曝氣然后在缺氧條件下的處理，
[0032]-而如果在先子周期過程中接受的供料僅被部分處理，并且具有高的殘余銨濃度，優(yōu)選高于5mg/L，則最后子周期用于處理這種殘余供料，而無進料階段。
[0033]本發(fā)明還涉及實施如上限定的方法處理包含銨的排放物的設備，包括序列生物反應器，以及一組與該反應器相連的裝置，包括:
[0034]-用于以一個或多個相繼的體積份額向生物反應器供應排放物的進料裝置，
[0035]-曝氣裝置，位于反應器的底部并且連接到壓力下的氧或空氣源，
[0036]-在反應器中的至少一個機械攪拌裝置，
[0037]-經(jīng)處理水從反應器的排出系統(tǒng)，
[0038]-過量污泥的提取系統(tǒng)，
[0039]-以及位于要處理的排放物中的各傳感器，以確定要處理的氮供料以及要進行的處理序列的數(shù)目，
[0040]其特征在于其包括:
[0041]-至少一個傳感器，用于測量序列生物反應器中的氨濃度N-NH4,
[0042]-以及計算裝置，用于
[0043]-考慮專用于曝氣步驟的最大曝氣時間TM，
[0044]-由進料階段結束時反應器中的排放物體積并且由反應器中N-NH4的初始濃度與曝氣步驟結束時的希望濃度之間的差值來確定要處理的N-NHd^質量，
[0045]-并且通過考慮要處理的N-NHd^質量和最大曝氣時間T?來確定曝氣步驟開始時的初始空氣流量Qairinit。
[0046]該計算裝置被編程以根據(jù)下式確定初始空氣流量Qairinit:
[0047]Qairinit= k x 要處理的 N-NH 4的質量 x 60/T M
[0048]其中:
[0049]Qairinit =要應用的初始空氣流量，以Nm 3/h (每小時的標準m3)表示
[0050]k =在0.1至0.5之間、優(yōu)選在0.1至0.25之間的系數(shù)
[0051]要處理的N-NHj^質量，以克表示
[0052]Tm,以分鐘表不
[0053]并且，在注入氧的情況下，氧流量由Qairinit和空氣中的氧含量推出。
【附圖說明】
[0054]除了以上所述的配置之外，本發(fā)明還在于一定數(shù)目的其它配置，它們將在下文中涉及實施例時進行更為明確地討論，這些實施例參考附圖進行描述并且不是任何限制性的。在這些附圖中:
[0055]圖1是利用序列生物反應器實施本發(fā)明方法的設備的垂直剖面示意圖。
[0056]圖2是顯示反應器中的Ν-ΝΗ4、Ν-Ν02、Ν-Ν03的濃度、注入空氣流量和溶解氧濃度隨著橫坐標時間的變化的圖。
[0057]圖3是用于相同化合物的與圖2類似的圖，顯示了亞硝酸根的產(chǎn)生的調節(jié)。
[0058]圖4是顯示四個相繼子周期的圖，在此期間在進料步驟中供應的銨供料在子周期結束時已經(jīng)被處理，并且
[0059]圖5是顯示三個相繼子周期和第四子周期的圖，在三個相繼子周期的過程中銨供料還未被完全處理，第四子周期用于處理剩余氨供料。
【具體實施方式】
[0060]參考附圖中的圖1，可以看到用于通過硝化和脫氨化處理銨的設備，其包括槽形式的序列生物反應器1，上游具有緩沖槽2，在其中如果需要的話儲存有要處理的排放物。
[0061]該設備還包括:
[0062]-用于向生物反應器供應排放物的進料裝置3，尤其是泵的形式，其吸入口連接到槽2的下部并且其排出口開向通到反應器I的管道；
[0063]-曝氣裝置4，尤其由噴嘴形成，其位于反應器I的底部并且經(jīng)由電動閥門6連接到壓力下的空氣源5。
[0064]作為一種變化形式，曝氣裝置4可注入氧或富氧空氣到反應器中。
[0065]在反應器I中提供至少一個機械攪拌裝置7。經(jīng)處理水從反應器I的排出通過尤其由泵8和管道9構成的系統(tǒng)提供，所述管道9形成一直到反應器中的水平10的潛入管。
[0066]用于提取過量污泥的系統(tǒng)包括泵11，其吸入口連接到反應器的下部并且其排出口開向排放管道。
[0067]在反應器I中，要處理的排放物的份額一次性傳送，或者優(yōu)選相繼地借助于裝置3傳送。它們被添加到反應器的生物體積中，其由最小水平10限定，直至達到最大水平12。在一個處理周期的過程中接受的水力體積對應于最大水平12與最小水平10之間的差。這個水力體積以對應于不同處理序列或子周期的相繼份額注料。
[0068]在進行一個處理周期并且在最后的沉積步驟之后，經(jīng)處理水的排出通過專用的排出系統(tǒng)8提供，其實現(xiàn)從水平12到水平10。過量產(chǎn)生的污泥如果需要的話在處理周期結束時通過系統(tǒng)11排出。
[0069]該設備還包括安裝在泵3的排出口上的流量計13，以使得能夠利用同時的時間測量結果計算針對每個子周期注入到反應器I中的排放物的體積。反應器I配備有排放物水平的檢測器14，這使得能夠確定反應器I中的排放物的體積。
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