[发明专利]主流废水处理

说明书

发明领域

本发明涉及废水处理领域，特别是从废水中除去氮。具体地说，本发明涉及从废水处理系统中除去氮。

背景

湖泊、河流以及其它水源中的氮化合物的存在已经受到了全世界的关注。环境中的这些氮化合物的存在是富营养化(eutrophication)的主要原因之一。据认为，这些化合物促进了消耗溶解氧的藻类和其它水生植物的有害生长。因此，对于在废水排放之前减少废水中的氮化合物有增加的需求。已观察到在过去的几年中，关于废水处理厂除去氮的规定已变得更加严格。

概述

本发明的一个或多个实施方案提供用于从富含铵态氮(ammonium-nitrogen)的废水中除去氮的方法和系统。

本发明的一个实施方案是用于从富含铵态氮的废水中除去氮的方法。所述方法涉及引导废水的主流至第一级反应器，所述第一级反应器包括需氧处理区。第一级反应器可进一步包括一个或多个缺氧处理区。

所述方法还涉及操作用于缩短(short circulating)第一级反应器中的常规硝化途径的控制系统。所述缩短促进主流中的铵态氮部分氧化成亚硝酸盐。包含来自第一级反应器中的部分氧化作用的亚硝酸盐的流出物(effluent)可输送至第二级反应器用于脱氮作用。

第二级反应器可以接种有异养性脱氮微生物。所述方法可进一步涉及维持第二级反应器中的缺氧条件以促进流出物中的亚硝酸盐还原成氮气。第二级反应器中发生的脱氮作用可实现基本上低于5mg/L的总氮水平。离开第二级反应器的脱氮的流出物可进一步包含低于0.3mg/L的总磷水平。

操作所述控制系统的步骤可进一步涉及在需氧处理区中建立环境，所述环境有益于通过促进氨氧化细菌的生长并且抑制亚硝酸盐氧化细菌的生长来缩短常规硝化途径。

此外，操作所述控制系统可以涉及控制主流中溶解氧的水平以建立有益于缩短的环境。控制主流中溶解氧的水平可涉及：接收用于一个或多个工艺参数的输入值以产生用于所述一个或多个工艺参数的至少一个设定点值，所述一个或多个工艺参数影响所述缩短；计算对应于间歇地向所述第一级反应器施加固定速率的工艺空气(process air)以建立所述有益环境的时间百分比的起始因子；对主流进行取样以测量所述一个或多个工艺参数；以及，将所测量的工艺参数与所述设定点值以及所计算的起始因子进行比较，以调节所述工艺空气向所述第一级反应器的间歇施加。一个或多个工艺参数可包括废水流量、铵、铵态氮、氨、氨态氮、硝酸盐、硝态氮、亚硝酸盐、亚硝酸态氮、化学需氧量、生化需氧量、碳质生化需氧量、溶解氧、pH、碱度、第一级反应器的几何结构，以及第二级反应器的几何结构。控制主流中溶解氧的水平可进一步涉及向第一级反应器中引入控制量的溶解氧。引入控制量的溶解氧可通过向第一级反应器间歇地施加固定速率的工艺空气来实现。

操作控制系统可进一步涉及向第二级反应器中引入控制量的碳源。

所述方法可进一步涉及将第一级反应器中的pH水平控制至大约8.3。pH水平控制可进一步包括将碱性物料引至第一级反应器和/或将来自第二级反应器的脱氮的流出物再循环至第一级反应器。

本发明的另一个实施方案是用于从富含铵态氮的废水中除去氮的系统。所述系统可以包括具有第一级反应器、第二级反应器以及控制系统的主流处理系统。

第一级反应器可包括需氧处理区。需氧处理区中的环境可有益于通过促进氨氧化细菌的生长并且抑制亚硝酸盐氧化细菌的生长来缩短常规硝化途径。第一级反应器可进一步包括一个或多个缺氧处理区。

所述控制系统可促进第一级反应器中的常规硝化途径的缩短，所述缩短将主流中的铵态氮部分地氧化成亚硝酸盐。

可将包含亚硝酸盐的流出物从第一级反应器输送至第二级反应器用于脱氮。第二级反应器可接种有异养性脱氮微生物并且可包括缺氧条件用于促进流出物中的亚硝酸盐还原成氮气。脱氮可实现基本上低于5mg/L的总氮水平。离开第二级反应器的脱氮的流出物可进一步包含低于0.3mg/L的总磷水平。