[发明专利]改进的序批式反应器废水处理方法

说明书

发明领域

本发明涉及废水处理。尤其涉及用于通过需氧微生物方法控制的城市 和工业废水的生物处理系统。

发明背景

尽管水覆盖了行星的大约三分之二，这种水的大多数对于任何用途是 过咸的。由于随着世界人口的逐渐增加，对于水的需求连续增加，废水处 理已经成为非常重要的。

传统的生物学废水处理方法通常使用活性污泥配置并结合至少两个 槽：活性污泥反应器和二次澄清器。这种活性污泥法被用于处理有机碳(例 如，作为BOD、或生化需氧量的测定)和悬浮固体。为了去除污泥和悬 浮固体需要二次澄清器。

为了完成诸如氮和磷等营养素的高级处理，必须结合附加处理阶段。 常规的生物营养素去除(BNR)设备可以包括附加的两到三个槽。即使这 种BNR配置可以提供关于营养素去除的高级二次污水处理，但他们的大 型地面足迹(land footprint)和高成本经常阻碍他们的安装，尤其在下水 道干线还未建立的地方的分散需要中。

对于较大废水处理设备，能源费用是操作成本的主要贡献者，并可以 总计为每年几十万美元。例如，普通的二次活性污泥处理设备使用它的能 量消耗的大约65％用于通气。

序批式反应器(SBR)技术在空间和费用方面改进了其他活性污泥生 物废水处理方法，因为所述处理方法的所有阶段(诸如缺氧处理、需氧处 理和沉降)可以在一个槽中被执行。不需要二次澄清器。

SBR处理顺序由以下处理阶段的反复循环构成：填充、缺氧(可选)、 需氧、沉降、和倾注。

SBR技术已经减少了与常规活性污泥法相关联的地面足迹和成本。然 而，生物处理法的一个缺点，其对于活性污泥和SBR两种方法是普遍固 有的，即是缺少高级处理控制。常规SBR法控制通常包括根据操作人员 的废水负载估算来预置处理阶段(诸如需氧和缺氧阶段)的长度。这种类 型的SBR操作被称为定时控制。因为废水负载可以在天、星期或季度自 始至终是变化的，定时控制趋向于废水过度通气或通气不足。过度通气导 致过量的能量消耗以及损害污泥的性能。不足的通气循环不能完全处理废 水。

关于使用实时反应器监测、诊断和数据收集的“高级处理控制”是不普 遍的。此外，许多SBR系统不使用溶解氧(DO)控制用于他们的方法， 导致非常有限的对于缺氧和需氧生物方法的控制。

尽管在实时(“实时控制”)中使用DO测量的SBR需氧阶段处理长度 控制的研究和发展已经在实验室和中试规模反应器中被研究，但这项研究 还没有被广泛商业化。例如，通过Battistoni等人的研究(Ind.Eng.Chem. Res.，2003，4：509-515)，在意大利的Ancona大学使用专利(Battistoni，P.， Italian Patent No.NR99A000018，1999)方法控制器，其解释了ORP和DO 信号以在小型延长通气废水处理工厂中控制通气。所述文件的权利要求在 于控制器使用氨弯曲(ammonia elbow)的DO检测以控制通气循环长度。 这种技术不同于现有技术的在于它不包括自动DO校准和实时气流控制。 由于没有自动DO传感器校准，实时DO测量可能是不准确的，因此将整 个方法的有效性限制到仅仅是DO传感器被手动校准的那些情况。由于没 有实时气流控制，它将是不可靠的，如果系统的DO可以被保持在已知特 定范围内(如同在本发明中)以连贯的检测DO分布图中的氨弯曲以确保 完全的硝化作用和处理。因此，结果显示完全硝化作用(氨的去除)是矛 盾的。

其他公司，例如位于澳大利亚的Ondeo Services已经使技术商业化， 其应用其他传感器参数的用途。Ondeo Services OGAR(Optimized manaGement of Aeration by Redox)方法控制技术使用氧化还原电位(ORP) 控制硝化作用(氨到硝酸盐的转变)并控制通气长度。

发明概述

本发明包括利用了高级处理控制的改善的SBR废水处理系统。高级 处理控制允许SBR处理方法不仅完成有机碳和悬浮固体的去除，还增强 生物营养素的去除。此外，它提供了显著改善的能量效率。本发明使用用 于优化废水处理的需氧处理阶段长度和气流控制的“实时”处理控制法。独 特的DO传感器校准方法有助于高等级的精确和准确。