[发明专利]用于处理连续生物反应器内的水的方法，其包括在线测量所述反应器内亚硝酸盐浓度

说明书

1、技术领域

本发明的领域是带有铵形式氮的水的处理。本发明尤其适用于处理工业或城市污水，例如厌氧消化池上清液、借助湿式氧化处理污泥得到的流出物、气体处理冷凝物、由处理废水污泥得到的冷凝物、排放浸出物(discharge lixiviates)、屠宰场流出物、液体猪粪或带有铵形式氮的任何其它类型的流出物。

具体说来，本发明涉及一种实施水处理方法的连续生物反应器(SBR)，尤其通气和缺氧生物处理步骤是在所述连续生物反应器内依次实施。

2、现有技术

常常使用生物水处理方法来降低水中的氮污染含量。

这些生物方法包括在连续生物反应器(SBR)中实施的硝化-反硝化(nitrification-denitrification)方法。

这种方法在于将待处理的水引入生物反应器中，在生物反应器内交替实施通气和缺氧阶段。

在通气阶段期间，将氧(例如空气或纯氧形式)注入反应器中以促进能够将铵形式(NH₄⁺)氮转化成硝酸盐(NO₃^-)的自养硝化生物质生长，所述自养硝化生物质实际上由将铵形式(NH₄⁺)的氮转化成亚硝酸盐(NO₂^-)的生物质(称为AOB(“氨氧化细菌”)生物质)和将亚硝酸盐(NO₂^-)转化成硝酸盐(NO₃^-)的生物质(称为NOB(“亚硝酸盐氧化细菌”)生物质)构成。

在缺氧阶段期间，停止对反应器通气将促进反硝化生物质生长，所述反硝化生物质在通过亚硝酸盐阶段时将硝酸盐还原成分子氮气(重氮)N₂。此反硝化生物质为异养性的，即，其无法在不存在有机碳源的情况下生长。

图1中示意性显示了这一借助硝化-反硝化反应减少氮污染的方法。

由于此类生物处理方法的实施引起水中氮污染含量显著降低，故其是特别有效的。然而，这种方法存在一些缺点。具体说来，此方法的实施需要向反应器中注入相对较大量的氧来确保将铵转化成硝酸盐。此外，大部分待处理水的有机污染含量(BOD或生化需氧量)都太低而不能借助硝化-反硝化反应合意地减少氮污染。因此，通常需要将碳以试剂(例如，易于生物降解的含碳基质)形式注入反应器中，以致异养型细菌能确保除去令人满意的量的硝酸盐。

这种借助硝化-反硝化反应的处理方法因为需要消耗相当多的氧和碳试剂，实施起来成本较高。

为了能至少部分减轻这些缺点，已经开发出一种旨在通过使硝酸盐形成最少来减少铵形式污染的方法。这种称为亚硝化-反亚硝化(nitritation-denitritation)的方法又称“硝酸盐转向(nitrates-shunt)”法，由以下步骤组成：将待处理的水引入连续生物反应器中，在连续生物反应器中，在提供选择性压力促进AOB细菌生长成NOB细菌的损害物的操作条件下，交替实施通气阶段和缺氧阶段。这些操作条件可以是高铵(NH₄⁺)浓度、在通气阶段期间的低溶解氧浓度、高于28℃的温度、低污泥龄或数个操作条件的组合。

在通气阶段期间，将氧注入反应器中将使AOB型细菌能够生长，AOB型细菌作用于氨氮(NH₄⁺)，由此形成亚硝酸盐(NO₂^-)。使用连续生物反应器将在每一向反应器中馈入供处理水的程序后，产生高铵浓度。由于高铵浓度对NOB细菌的抑制作用高于对AOB细菌的抑制作用，使得其生长受到限制。此外，注入氧优选使反应器中维持低溶解氧浓度，以便促进AOB细菌生长成NOB细菌的损害物，因为AOB细菌部分对氧具有较高亲和力。因此，利用NOB生物质由亚硝酸盐产生的硝酸盐有限。

在缺氧阶段期间，异养生物质的作用基本上是将亚硝酸盐转化成分子氮，硝酸盐的含量很低。所述异养生物质与NOB生物质竞争消耗亚硝酸盐，并有助于限制NOB生物质的生长。

图2中示意性显示了这一借助“硝酸盐转向”减少氮污染的方法。

与图1中描述的经典硝化-反硝化方法相比较，这种亚硝化-反亚硝化方法的实施使氧消耗减少约25％，并使碳试剂消耗减少约40％。因此，其以一种较为经济的方式合意地减少了水中的氮污染。