[发明专利]在分级循环序列式生物反应器中处理富氮排放物的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及通过在将反应阶段分级的序列式生物反应器中将铵氧化成亚硝酸盐然后将亚硝酸盐脱硝成氮气来处理富氮排放物(effluents)的方法，根据该方法，将要处理的流入物(affluent)的体积倒入含硝化(nitrifiantes)细菌的反应器中，操作条件的提供要使得亚硝酸盐化(nitritantes)细菌的作用优先并最大限度抑制硝酸盐化(nitratantes)细菌的作用，包括具有至少一个引起硝化的曝气阶段和随后的停止曝气并在反应器中引入碳源以用于将亚硝酸盐转化成氮的阶段的处理循环。

本发明更特别地涉及其氮浓度高于100mg N/l的排放物的处理。

背景技术

富集排放物的氮的处理

众多的污染物处理设备面临越来越多的与其含氮(主要是含氨)废料(rejets)在宿主环境中的控制和处理有关的困难。氨容易引起环境损害，如水生环境中的氧损耗、对鱼的毒性或者富营养化现象。为了限制这些影响，各种法规作出了越来越严格的排放限制，这通常要求现有处理站进行昂贵的修整。

处理氮的主要方法之一是硝化/脱硝生物法，根据该方法，在曝气条件下在两个步骤中将铵首先氧化成亚硝酸盐，然后氧化成硝酸盐，并且最后在缺氧条件中还原成氮气。在富集排放物的情况下，通过控制各种参数，可以通过部分硝化成亚硝酸盐然后将其直接脱硝来简化这种生物过程。已经在EP-A-826639和WO 00/05176中描述了这种方法，也称作“回避硝酸盐(shunt des nitrates)”，其在理论上能够将硝化用的氧输入量降低25％并将脱硝用的可生物降解碳的输入量降低40％，并且能够减少相关的异养污泥的生成。

配有厌氧消化器的废水净化站在污泥处理线中产生富含铵(大约1000mgN/l)的料流(flux)，其在回到设备前端时可以占总含氮进料(charge)的最多20％。因此在许多情况下对它们进行特定处理以避免主要处理线为达到排放限制而进行昂贵修整。此外，越来越多的场所不得不处理生成的臭气或气体排放物，产生非常富含氨形式的冷凝物，这绝对必须最小化。最后，垃圾场的渗滤液构成了第三类排放物，对于该排放物来说铵离子是主要污染源。

所有这些排放物通常含很少的可生物降解碳，这意味着该生物处理设备可以几乎完全针对氮的处理来确定尺寸。“回避硝酸盐”类型的生物处理因此与传统的硝化/脱硝相比能够明显降低成本。

SBR(序列式生物反应器)配置中的回避硝酸盐

Fux，C.，Lange K.，Faessler，A.，Huber，P.，Grueniger，B.和Siegrist，H.(2003)在杂志《Water Science and Technology(水科学与技术)》，第48卷，No.8，第9-18页(2003)的名为“Nitrogenremoval from digester supernatant via nitrite-SBR or SHARON？(从消化器上清液中去除氮是通过亚硝酸盐-SBR还是SHARON？)”的文章中证实了包括供料、(曝气+缺氧)反应、沉降和滗析阶段的序列式生物反应器(SBR)用于对富氮排放物回避硝酸盐法的优点。这是因为，这种SBR配置通过在相同反应器中保留生物质可以施加大体积进料，这与SHARON法(专利EP-A-826639)不同，对SHARON法而言，生物质保留的欠缺可使负责将亚硝酸盐氧化成硝酸盐的生物质进行特定浸滤。根据Fux等人的SBR法，将在完整循环中要处理的流入物的体积以相继的体积级分倒入反应器中，该完整处理循环被分成相继的子循环，每一子循环包括体积级分供料阶段，随后是引起硝化的曝气阶段，随后是缺氧阶段，在该缺氧阶段中停止曝气并在反应器中引入含碳源以便将亚硝酸盐转化成氮。

对于废料如厌氧消化器上清液、气体处理冷凝物和垃圾场渗滤液来说，由于以下的两个主要原因，优化亚硝酸盐生成和还原反应是特别困难的：

·这些废料在流量和铵浓度方面经受非常大的变化，这要求不断地调节操作标准以提供性质恒定的排放物。

·高度富含盐和各种离子化合物的介质(例如本发明涵盖的那些)容易对探针的灵敏度产生负面影响(氧化还原探针特别被硫化物污染)并造成偏差，这导致迅速转变成变差的延迟模式。

鲁棒的管理系统的开发因而希望确保在SBR反应器中通过回避硝酸盐处理富集排放物的氮的可靠性。

发明内容