[发明专利]用于在废水处理中脱除氮的方法和装置

说明书

使用各种控制策略，使用一个或多个反应器和一种或多种控制方法来在废水处理中将氮脱除，以实现维持高的氨氧化菌(AOB)氧化速率的可测量的控制，同时实现选择出亚硝酸盐氧化菌(NOB)，所述控制策略包括：1)氨和氨设定值的使用；2)操作性的DO以及DO设定值的使用；3)厌氧氨氧化菌和更轻的絮体AOB部分的生物强化；4)在若干反应器配置和条件下实施瞬时缺氧，以便利用厌氧氨氧化菌或异养生物体脱除氮氧化物。通过瞬时缺氧和好氧SRT的控制、选择出NOB、以及通过保持反应器的氨(NH₄)和氮氧化物(NOx)的浓度大致相等来控制DO浓度或曝气间隔，所述控制以最少的曝气将氮的脱除最大化。

本申请是分案申请，其原申请的国际申请号为PCT/US2013/059775，国际申请日是2013年09月13日，中国国家申请号为201380058150.1，进入中国的日期为2015年05月06日，发明名称为“用于在废水处理中脱除氮的方法和装置”。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年9月13日提交的号为61/700,717的美国临时申请、于2012年10月1日提交的号61/708,498的美国临时申请和于2013年3月14日提交的号为61/783,232的美国临时申请的权益。号为61/700,717，61/708,498和61/783,232的美国临时申请通过引用并入本文。

背景技术

本公开通常涉及废水处理系统和方法。通常而言脱除氮是一项处理任务，其在反应器体积、曝气能量和化学品用量方面需要最多的资源。本公开的目标在于在脱除氮中的更加节约资源的代谢途径-所谓的短程生物脱除氮。本公开的各个方面使得能够从废水中脱除氮以便以减少的能量、化学品和成本生产高品质的流出物。

抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)是用于实施短程生物脱除氮(ScBNR)工艺的先决条件，所述工艺诸如为亚硝化-反亚硝化(nitritation-denitritation)(参见Ciudad等人，2005年；Gee和Kim，2004年；Ju等人，2007年；Yoo等人，1999年；Yu等人，2000年；Zeng等人，2008年)；亚硝酸盐分流(nitrite-shunt)和部分亚硝化-厌氧氨氧化(厌氧氨氧化(anammox))(参见FUX等人，2002年；Hippen等人，1997年；Van Dongen等人，2001年；Wett，2006年；Wett，2007年；Wett等人，2010年)；以及反氨化(deammonification)。通过控制NOB而成功地抑制亚硝酸盐氧化相比于传统的硝化-反硝化(参见Turk和Mavinic，1986年；Abeling和Seyfried，1992年)节省25％的氧气和40％的有机碳。在反氨化工艺中，NOB的控制产生在进一步降低所需的曝气能量、以及降低电子供体和固体处理成本方面的额外益处。图1、图2和图3示出用于分别通过传统的硝化/反硝化、亚硝化/反亚硝化和反氨化(部分亚硝化+厌氧氨氧化)来脱除氮的流程图。

相比于传统系统，由于不需要单独的罐以及将混合的液体(liquor)硝酸盐从好氧硝化区循环到厌氧反硝化区，因此特别希望在单个罐内进行同步硝化和反硝化(SND)。SND的益处通过利用亚硝酸盐分流路径而进一步扩展，如通过使用曝气持续时间的控制所证实的那样，所述控制利用氧化还原电位(ORP)(参见Guo等人，2009年)和氨pH曲线(参见Peng等人，2004年)。反应器微环境(由于较差的混合和反应器设计的组合在反应器内形成的好氧和缺氧区)和絮体微环境(在活性污泥絮体内形成的好氧和缺氧区域)已被假定为适于SND的可能机制(参见Daigger等人，2007年)。但是难于将控制策略并入到上述机制中以实现稳定的SND性能。据报道在分段的闭环反应器(诸如氧化沟，Orbal)内发生SND(参见Daigger和Littenton，2000年)，其通常采用较长的水力停留时间(HRT)、固体停留时间(SRT)、和连续的低溶解的氧(DO)。