[发明专利]用于从废水中最大化脱氮的方法和装置

说明书

本非临时申请要求享有于2013年3月14号提交的号为No.61/783232的美国临时申请的权益。号为No.61/783232的美国临时申请的全文由此通过引用并入此文。

和常规系统相比，人们非常希望在单个水槽中发生同步硝化和反硝化作用(SND)，因为人们不需要分开的水槽和混合硝酸盐溶液的从好氧硝化区域到厌氧反硝化区域的循环。就像通过利用曝气时间对氧化还原电位(ORP)以及氨pH值的控制(参见Guo等人,2009,其公开的全部内容明确地通过引用并入本文)(参见Peng等人，2004,其公开的全部内容明确地通过引用并入本文)所证明的，SND的优势通过利用亚硝酸盐分流途径进一步扩展。所述反应器微环境(由于缺乏混合和反应器设计的共同影响下，在所述反应器内形成的好氧和缺氧区域)以及絮凝微环境(在激活的沉淀絮凝物内形成的好氧和缺氧区域)已经被公设为同步硝化和反硝化作用SND的可能机制(参见Daigger等人.2007,其公开的全部内容明确地通过引用并入本文)。人们很难在上述机制中加入控制策略以实现稳定的SND性能。有报道称SND出现在分期闭合环路反应器(例如Orbal氧化沟)内部(参见Daigger和Littenton,2002,其公开的全部内容明确地通过引用并入本文)，这种反应器通常拥有较长的水力停留时间(HRT)，固体停留时间(SRT)以及持续较低的溶解氧(DO)。

亚硝酸氧化细菌(NOB)的抑制是实行诸如硝化-反硝化作用(参见Ciudad等人2005；GeeandKim,2004,Ju等人,2007,Yoo等人,1999,Yu等人,2000,Zeng等人,2008,),亚硝酸-分流和部分亚硝化-厌氧氨氧化(参见Fux等人,2002,Hippen等人,1997,vanDongen等人,2001,Wett,2006,Wett,2007,Wett等人,2010,其公开的全部内容明确地通过引用并入本文)和反厌氧氨氧化作用的短程生物脱氮(ScBNR)工艺。和常规的硝化-反硝化作用相比，通过控制NOB成功抑制亚硝酸氧化节省25％氧气和40％的有机碳(参见TurkandMarvinic,1986；AbelingandSeyfried,1992,其公开的全部内容明确地通过引用并入本文)。在反厌氧氨氧化工艺中，控制NOB在进一步还原所需要的曝气能量方面带来额外的益处，并且它能减少供电子体和固体处理的成本。附图1，附图2和附图3分别显示了通过常规硝化/反硝化作用，亚硝化/反亚硝化以及反厌氧氨氧化作用(部分亚硝化+厌氧氨氧化)的流程图。

考虑到为了满足日益严格的排污标准的高成本生物脱氮(BNR)，通过抑制NOB的ScBNR是一个热门话题。很多出版物已经论述了探究NOB抑制所做的努力，包括那些更具体的高温的使用(参见Hellinga等人,1998,其公开的全部内容明确地通过引用并入本文),自由氨高水平的抑制，或溶解的氧(DO)浓度(参见Blackburne等人,2008,其公开的全部内容明确地通过引用并入本文且并入)以及瞬态缺氧(参见KornarosandDokianakis,2010,其公开的全部内容明确地通过引用并入本文)。具体地，所有这些条件以各种方法部分或全部被使用，并且在处理诸如厌氧消化脱水溶液(经常处于高温)和垃圾渗滤液的“高强度”(高自由氨)污水流的系统中成功控制了NOB。在诸如家庭污水的低强度污水流中控制NOB仍然是挑战也是本发明公开的主题。现行ScBNR工艺中抑制NOB的控制描述如下。

温度和氨：人们相信温度和自由氨是氨氧化细菌(AOB)相对于NOB的优势所在。自从Anthonisen等人(1976)考虑到NOB自由氨(FA)抑制，就被之后的文献详细记录证明，Anthonisen等人(1976)的文献公开的全部内容明确地通过引用并入本文。但是，自从NOB适应被报道(参见TurkandMavinic,1989；以及Wong-ChongandLoehr,1978,其公开的全部内容明确地通过引用并入本文),控制FA抑制以获得稳定的亚硝化作用的了解变得更加有限。进一步地，人们知道高温相对于NOB对AOB更加有利(参见Kim等人,2008,其公开的全部内容明确地通过引用并入本文)。