[发明专利]处理包含铵形式的氮的排放物的方法及实施这种方法的设备

说明书

技术领域

本发明涉及使用序列生物反应器处理包含铵形式的氮的排放物(effluent)的方法，所述方法是以下类型的方法，根据这种类型的方法：

-把要在一个完整周期中处理的排放物体积以一个或多个相继的体积份额引入到生物反应器中，每个体积份额在一个子周期过程中处理，

-每个子周期包括一体积份额的进料阶段，以及至少一个曝气第一步骤，在该步骤的过程中通过将空气或氧注入到该排放物中而发生铵向亚硝酸根的完全或部分氧化，

-沉降和排出步骤在该完整周期结束之后发生。

通常，在每个子周期中，曝气第一步骤之后是在缺氧条件下的非曝气第二步骤，在该步骤的过程中，所产生的亚硝酸根以及铵通过脱氨化而转化成氮气，而不供应含碳底物。

背景技术

通过硝化和脱氨化进行的铵处理代表了相当新的处理途径，这种处理途径由于相对于通过硝化和反硝化的更为传统的处理来说其所产生的能量增益的原因而是特别有益的。

这种处理在国际专利申请WO 2009/080912中提出，根据该申请，在部分硝化步骤的过程中曝气的调节基于生物反应器所含排放物中的溶解氧的最大和最小设定值。

部分硝化步骤的启动实验显示出希望改善这个步骤的控制，以对其进行更为快速地管理。还希望改善缺氧条件下的非曝气步骤的效率的控制。

发明内容

本发明尤其旨在改善序列生物反应器中的部分硝化和脱氨化的反应的调节和控制。相继进行的这两个反应使得能够充分处理氨态氮，同时减少无论是外部碳或是氧形式的能量的消耗。

这两种反应中的每一种反应均要求特定的条件以确保在具有大的漂移(dérive)风险的工业范围内的完全处理。

根据本发明，如上所限定类型的包含铵形式的氮的排放物的处理方法的特征在于：

-要处理的N-NH₄的质量由在进料阶段结束时反应器中的排放物的体积并且由反应器中的N-NH₄初始浓度与曝气步骤结束时的希望浓度之间的差值来确定，

-最大曝气时间T_M专用于曝气步骤，

-并且通过考虑要处理的N-NH₄的质量和最大曝气时间T_M来确定曝气步骤开始时的初始空气流量Qair_init。

初始空气流量Qair_init由下式确定：

Qair_init＝k x要处理的N-NH₄的质量x 60/T_M

其中：

Qair_init＝要应用的初始空气流量，以Nm³/h(每小时的标准m³)表示

k＝在0.1至0.5之间的系数

要处理的N-NH₄的质量，以克表示

T_M，以分钟表示

并且，在注入氧的情况下，氧流量由Qair_init和空气中的氧含量推出。

时间T_M根据序列生物反应器SBR的一个周期的总持续时间和子周期的数目来确定。通常，该曝气时间占包含4个子周期的8小时的一个周期总时间的大约30％。

k的值根据细菌活性和反应器中所含排放物中的悬浮物质(MES)的浓度根据实验确定。

优选地，在曝气步骤的过程中，空气流量Q_air的计算在整个剩余曝气期的过程中根据残余氧浓度的值调节。有利地，残余溶解氧浓度保持在限定范围内，尤其是0.1mg O₂/L至0.6mg O₂/L。

保持该曝气条件，即供应空气或氧的设备的操作，直至达到希望的N-NH₄浓度或最小浓度，或者直至达到最大曝气时间T_M。

在曝气步骤结束时的希望的N-NH₄浓度优选是初始N-NH₄浓度的40％-60％。

系数k有利地选择为0.1-0.25的平均值。

通常，在每个子周期中，曝气第一步骤之后是在缺氧条件下的非曝气第二步骤，在该步骤的过程中，所产生的亚硝酸根以及铵通过脱氨化而转化成氮气，而不供应含碳底物。

为了避免在沉降和排出步骤的过程中发生的生物反应，最后子周期可通过考虑在先子周期的结果来进行：