[发明专利]用于废水处理的氧供应的调节方法及实施其的设备

说明书

技术领域

本发明涉及通过在同一曝气池中的硝化作用/反硝化作用的交替曝气方法处理的包含还原形式的含氮污染物尤其是氨态氮的废水的生物处理。

更具体地，本发明涉及调节通过包括相继循环的交替曝气生物处理废水的池中的氧供应的方法，每个循环包括曝气第一阶段，用于使用需氧细菌尤其氧化含碳和含氮化合物，以及缺氧第二阶段，用于还原在前个曝气阶段中形成的亚硝酸盐和硝酸盐。

背景技术

在现有技术中，该池配备有氧化还原电势和/或溶解氧测量传感器，根据该方法，至少：

-当溶解氧测量结果变为大于高阈值时，

-或者当氧化还原电势变得大于高阈值时，

则停止曝气阶段的氧供应。

这种类型的方法尤其由“MEMENTO TECHNIQUE de L’EAU(水技术手册)”可知，DEGREMONT SUEZ，第10版，第2卷，尤其是第914-915页。

在这种已知方法中，在该曝气第一阶段的过程中，供应的氧的量可以按照已知原理根据溶解氧、氧化还原电势或进入到曝气池中的污染物的测量结果或测量结果组合(如COD或氨态氮)进行设定或调节。这个曝气阶段的结束可由涉及氧化还原电势、溶解氧和时间的测量结果或测量结果组合的已知装置确定。例如，当曝气时间达到最大限值时或者当曝气池中的氧化还原电势的测量结果从一定时间以后大于高阈值时并且在曝气阶段的持续时间已经达到最小时间的条件下，可停止氧供应。

在此曝气阶段之后，该缺氧第二阶段能够还原在前个曝气阶段的过程中形成的亚硝酸盐和硝酸盐。细菌则主要使用由原水(l’eau brute)提供的碳。此缺氧阶段的结束由涉及氧化还原电势和时间的测量结果或测量结果组合的已知装置确定。例如，当缺氧时间达到最大限值时或者当曝气池中的氧化还原电势的测量结果小于低阈值时并且在缺氧阶段的持续时间已经达到最小时间的条件下，则可重新开始氧供应。

但是，这些基于氧化还原电势和溶解氧测量结果的氧供应调节方法受限于主要由于以下原因引起的偏移：

-一方面，保持氧化还原电势测量探测器的难度，这些探测器对于水中存在的某些化合物是敏感的；

-另一方面，硝化和反硝化反应的近似表现。

所述调节通常还具有曝气和缺氧阶段的最小和最大时间延迟，以及通过基于要处理的污染物的量在一天中随所处时刻而变化的事实，根据实际的时刻而非氧化还原电势和溶解氧测量结果管理曝气阶段、缺氧阶段和曝气阶段中空气的量的可能性。

这些基于时间的不同“防护措施(garde-fous)”使得能够保障生物反应的良好运行，但它们常常导致要安全地调整所述调节参数，这通常引起不太优化的能量消耗。

发明内容

在考虑了这种现有技术之后，本发明的目的因而在于提出一种调节氧供应的方法，其能够以一种可持续发展的方式优化消耗的能量，同时改善该处理。

NH4和NO3传感器与氧和氧化还原传感器相比更能代表在去除含氮污染物中所涉及的化学反应，因为由生物反应产生的化学参数被直接测量。

某些作者已经提出使用基于NH4和NO3测量的连续调节算法，这要求在曝气池中引入连续可变的氧量。这种类型的连续调节需要可变流量的空气产生装置或者流量连续调节装置，其成本和操作难度可能与通过序列(séquencée)曝气的小尺寸生物处理设备不相容。

在序列曝气方法中，硝化和反硝化在同一个池中相继发生：

-该硝化可通过在介质中存在氧供应的情况下的总化学反应来描述：

NH4+5/2O2→NO3+2H2O

当所有的氨态氮被去除时，终止该反应，换句话说，当NH4的测量结果接近于零时，不再需要注入氧。

某些作者(专利US 7 416 669)已经提出当氨态氮的测量结果接近于零时，任选地结合某些最小或最大停止时间条件，自动停止氧向曝气池的引入。

-该反硝化可通过在液体介质中没有溶解氧时的下述总化学等式来描述：

2NO3+3C→N2+3CO2

当所有的硝酸盐被去除时终止该反应。细菌则不再具有任何可用的氧，并且需要再氧化该介质以允许其进行呼吸(respirer)。换句话说，在NO3的测量结果接近零时需要注入氧，以避免促进对于沉降或过滤不太有益的细菌如丝状细菌的增殖。

某些作者(专利US 7 416 669)已经提出当硝酸盐的测量结果接近于零时，任选地结合某些最小或最大运行时间的条件，自动再起动氧向所述池中的引入。