[发明专利]废水处理方法和设备

说明书

本发明涉及废水或污水处理领域。根据本发明，一种处理废水的方法包括：利用氧气处理废水(10)中所含碳的第一步(A)，对第一步(A)结束时的处理过的水(14)中所含氮进行处理的第二步(B)，测定第一步(A)结束时的水(14)中的碳浓度和氮浓度之间的比率(C/N)的第三步(26)，第四步(28)，根据在第三步(26)中进行的测定和浓度比率的严格正设定点(30)之间的差值来控制第一步(A)所需的氧气供应。本发明还涉及用于实现该明方法的设备。

背景技术

本发明涉及废水或污水处理领域。本发明特别针对废水中碳基和氮基污染的处理和回收。本发明在于两步处理，第一步利用氧气对水中所含的碳进行处理，第二步在第一步结束时对处理过的水中所含的氮进行处理。

随着世界人口的增加，水的消耗量也在增加。日益增长的城市化创造了新的生产和人类消费模式，为了保护环境，将生活和工业消耗产生的废水排入自然环境之前对其进行处理就变得相当重要。此外，在大多数国家，立法强加实行这种处理。

通常，废水处理厂主要设计成通过使用特定细菌的生化过程去除碳、氮和磷。

例如，在活性污泥系统中，废水中包含的有机物在生物氧化过程中被去除，其中有机物为电子供体，而氧气为电子受体。细菌负责反应的催化。生物氧化反应的例子可以用以下方式表示：

C₁₀H₁₉NO₃+6.25O₂+0.25NH₄⁺+0.25HCO₃^-→4CO₂+5.75H₂O+1.25C₅H₇NO₂(公式1)

C₁₀H₁₉NO₃代表主要存在于废水中且需要去除的有机物；

C₅H₇NO₂代表生物质。

对于给定的反应，必须提供足够量的氧气来处理有机物。此外，还力求尽可能降低还原反应(reduction)和供应提供氧气的空气所需的能量消耗。为此，已经尝试使用污水中化学需氧量(通常称为COD)的测量值来控制进入活性污泥系统的空气流速。

该系统处理废水中的碳和部分氮。同样向其中增加氮处理也是公知的。第一步，有时称为步骤A，基本上利用氧气处理有机物，接着是第二步，有时称为步骤B，在步骤A结束时处理氮。

在处理有机物的第一步中，一直试图通过向所述处理提供处理最大量有机物所需的尽可能多的氧气来尽可能优化该处理。

氮的处理通常需要进行硝化作用，接着进行反硝化作用。硝化作用是通过自养细菌将氨态氮氧化成亚硝酸盐氮或硝酸盐氮的反应。反硝化作用是通过反硝化异养细菌将硝化反应中产生的亚硝酸盐或硝酸盐还原成氮气。文献EP0925258A1、US2015/0266759A1和EP1144318A1给出了通过硝化作用和反硝化作用进行氮处理的例子。

已经研制出了几种需要硝化作用/反硝化作用的方法。例如，一种被称为“硝酸盐分流”的方法试图阻止氮在亚硝酸盐(NO₂^-)阶段的氧化，从而避免产生硝酸。这种方法使得减少硝化作用和反硝化作用所需的氧和碳的量成为可能。在另一种称为全程自养脱氮(deammonificatio)的方法中，硝化作用可以是部分的。这种方法可以具有“厌氧氨氧化(Anammox)”的名称，这是其名称“厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation)”的缩写。

通常在处理氮的方法中，氧的供应也很重要，并且可以基于使用亚硝酸盐NO₂^-传感器进行的测量或者基于氨NH₄^-负载含量。