[发明专利]废水的生物反硝化方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及以下类型的废水生物反硝化方法，所述类型的方法包括硝化-反硝化序列，之后是对于该水的第一部分的后-反硝化步骤，在该步骤的过程中电子供体被注入到此第一部分中，而该水的第二部分经过分路(dérivation)，然后在该后-反硝化步骤的下游与第一部分混合。

背景技术

硝化-反硝化序列使得能够通过如下过程除去氨态氮：产生硝酸根(硝化)，然后通过反硝化产生气态氮N₂(除去硝酸根)，其在于将硝酸根还原为亚硝酸根然后还原为氮。反应被催化并且要求存在电子供体，尤其是外部碳源。

在废水净化站中，硝化-反硝化序列可以在空间间隔下进行，使用不同的专用区域，和/或在使用分批操作的同一序列反应器中进行，使用曝气-搅拌分离，并且有时甚至是在同时的特定条件下。

发明内容

本发明涉及一种生物反硝化方法，其具有在不同区域中的硝化和反硝化的空间间隔，这种方法可适用于游离、混合和固定培养物。

已知反硝化不仅伴有气态氮的产生，还伴有氮氧化物的产生，尤其是一氧化二氮N₂O，这是一种温室气体，其变暖潜能值比二氧化碳CO₂的变暖潜能值高三百二十倍并且其寿命估计是120-150年。

在将后-反硝化处理的第一部分与绕过此后-反硝化的第二部分混合之后，废水应当具有低于由规程确定的设定值的硝酸根浓度，该设定值对于[N-NO₃]浓度来说可以是大约10mg/L。

本发明尤其旨在提供废水生物反硝化方法，其使得能够在该处理的下游获得小于或等于所希望的设定值的[N-NO₃]浓度，同时避免或减少一氧化二氮N₂O的产生。

优选地，本发明还旨在处理电子供体的剂量确定问题并且调节分路流量。

关于电子供体(尤其是外部碳)的剂量确定，存在与剂量不足以及过剂量有关的风险。

在剂量不足的情况下，会产生不完全反硝化，导致经处理水中亚硝酸根的累积：这些亚硝酸根意味着不可能降低最终排放物的总氮含量TN(或NGL)，并且它们构成了经处理水中额外的需氧量(BOD和COD)。对于所涉及的反硝化菌群(flore)来说，从硝酸根到亚硝酸根的还原在能量方面是更为有效的。结果是，在反应器内硝酸根相对于可用电子供体的过量将促使后者首先将所有硝酸根还原为亚硝酸根。此后，并且仅仅此后，如果还存在电子供体的量的话，亚硝酸根将能够被还原成气态氮。

除了由于多余电子供体带来的额外成本之外，过剂量导致处理结束时水的化学和生物需氧量的提高。

分路流量的管理也是棘手的。

如果分路流量过大，则分路导致处理后的废水中的氮过量，所述废水通常构成工厂废弃物，其应当满足针对总氮的法定浓度。

分路流量不足或者不存在分路会导致与溶解氧的处理有关的电子供体(尤其是甲醇)的不必要消耗，所述溶解氧存在于水中，并且中和一部分的注入的电子供体，尤其是含碳底物。

还存在与计量学有关的困难，尤其是关于N-NO₃浓度的传感器，其根据现有技术状况具有大约0.5mg/L-1mg/L的不精确度，这接近可能希望的0.5mg/L-3mg/L的浓度范围。结果，与测量相关的相对误差是显著的，这使得难以有效控制电子供体的注入。

根据本发明，如上限定类型的废水生物反硝化方法的特征在于：

-废水的第一部分在后-反硝化过程中经历几乎完全反硝化，以便以小于4mg/L的硝酸根浓度[N-NO₃]离开该步骤，以最小化一氧化二氮N₂O的产生，

-并且由以下项目确定分流比率(taux de dérivation)：

-在后-反硝化上游的水中的硝酸根浓度[N-NO₃]的测量结果，

-后-反硝化处理下游的两个部分的混合物所希望的硝酸根浓度[N-NO₃]，

-以及在两个部分混合之前，离开后-反硝化的第一部分中的硝酸根浓度[N-NO₃]。

优选地，废水的第一部分以低于2mg/L的硝酸根浓度[N-NO₃]离开后-反硝化步骤。

根据本发明，在后-反硝化过程中进行的几乎完全反硝化限制了一氧化二氮的产生。还原的亚硝酸根的百分数被提高并且N₂O/N₂产生比率下降，使得氮N₂变为所产生的主要气体。