申请日2014.07.04
公开(公告)日2017.10.10
IPC分类号C02F3/00; C02F3/30; C02F101/16
摘要
本发明涉及废水生物反硝化方法，该方法包括硝化‑反硝化序列，之后是对于该水的一部分的后‑反硝化步骤(6)，在该步骤的过程中电子供体被注入到此第一部分中，而该水的第二部分经过分路(5b)，然后在该后‑反硝化步骤的下游与第一部分混合;废水的第一部分在后‑反硝化过程中经历几乎完全反硝化，以便以小于4mg/L的硝酸根浓度[N‑NO3]离开该步骤，以最小化一氧化二氮N2O的产生;并且由以下项目确定分流比率：在后‑反硝化上游的水中的硝酸根浓度[N‑NO3]的测量结果(9);后‑反硝化处理下游的两个部分的混合物所希望的硝酸根浓度[N‑NO3];以及在两个部分混合之前、离开后‑反硝化的第一部分中的硝酸根浓度[N‑NO3]。
权利要求书
1.废水生物反硝化方法，该方法包括硝化-反硝化序列，之后是对于该水的第一部分的后-反硝化步骤，在该步骤的过程中电子供体被注入到此第一部分中，而该水的第二部分经过分路，然后在该后-反硝化步骤的下游与第一部分混合，其特征在于：
-废水的第一部分在后-反硝化过程中经历几乎完全反硝化，以便以小于4mg/L的硝酸根[N-NO3]浓度离开该步骤，以最小化一氧化二氮N2O的产生，
-并且由以下项目确定分流比率：
-在后-反硝化上游的水中的硝酸根[N-NO3]浓度的测量结果，
-后-反硝化处理下游的两个部分的混合物所希望的硝酸根[N-NO3]浓度，
-以及在两个部分混合之前、离开后-反硝化的第一部分中的硝酸根[N-NO3]浓度。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于废水的第一部分以低于2mg/L的硝酸根[N-NO3]浓度离开后-反硝化步骤。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于借助于以下措施控制所用电子供体的注入：
-一方面，测量后-反硝化上游的水中的硝酸根[N-NO3]浓度，并且测量废水的流量，
-并且另一方面，估计在混合两个部分之前、离开后-反硝化的第一部分中的由硝酸根氮[N-NO3]的浓度所表示的含氮载荷，此估计根据在混合两个部分之后、离开该处理的硝酸根[N-NO3]浓度的测量结果(14)和所使用的分流比率计算，
-将电子供体流量的估计或测量值与希望的设定值进行比较，并且改变注入的电子供体流量以减小估计值与希望值之间的偏差。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于离开后-反硝化的第一部分中的硝酸根[N-NO3]浓度的估计使用模糊逻辑进行，以确定可能的数值范围。
5.根据上述权利要求任一项的方法，其特征在于根据在不同处理位置所希望的硝酸根浓度，通过确定分流比率的值来控制分路流量，并且将其与上限值和下限值(Qmax pdn，Qmin pdn)进行比较，以采用在所施加的限值内的设定值，并且根据所采用的设定值与测量值的比较，对改变分路流量的部件(15)起作用以达到设定值。
6.根据权利要求1-4任一项的方法，其特征在于电子供体是选自以下的碳源(19)：甲醇、乙酸、甘油或者在反硝化反应器中易于分散的含碳化合物。
7.根据权利要求1-4任一项的方法，其特征在于进行后-反硝化上游的水中的溶解氧的测量(20)和硝酸根[N-NO3]浓度的测量(9)，以估计等效的含氮载荷。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于：
-测量分路之前的待处理废水的入口流量，
-通过考虑分流比率计算用于确保未分流部分的反硝化的电子供体流量，
-由分流部分与经历后-反硝化的部分的混合的下游的NO3浓度测量结果(14)和分流比率来估计在与分流部分混合之前、离开后-反硝化的NO3浓度，
-确保分路流量的控制以限制与溶解氧有关的含碳底物的损失。
9.用于实施根据权利要求1的方法的设备，其特征在于该设备包括：
-流量测量装置，用于：
-测量离开曝气单元(3)的流量FIT Qe;
-测量分路流量FIT Qbp，这或者通过直接使用仪器(17)或者通过基于入口流量FIT Qe和后-反硝化的供料流量的估计来进行;
-测量后-反硝化单元(6)的入口流量，这或者通过使用仪器(21)或者通过基于入口流量和分路流量FIT Qbp的估计来进行;
-分路流量调节装置(13);
-使用合适传送器的水质测量系统(9，20，14);
-电子供体流量调节装置(18，23)。
说明书
废水的生物反硝化方法和设备
技术领域
本发明涉及以下类型的废水生物反硝化方法，所述类型的方法包括硝化-反硝化序列，之后是对于该水的第一部分的后-反硝化步骤，在该步骤的过程中电子供体被注入到此第一部分中，而该水的第二部分经过分路(dérivation)，然后在该后-反硝化步骤的下游与第一部分混合。
背景技术
硝化-反硝化序列使得能够通过如下过程除去氨态氮：产生硝酸根(硝化)，然后通过反硝化产生气态氮N2(除去硝酸根)，其在于将硝酸根还原为亚硝酸根然后还原为氮。反应被催化并且要求存在电子供体，尤其是外部碳源。
在废水净化站中，硝化-反硝化序列可以在空间间隔下进行，使用不同的专用区域，和/或在使用分批操作的同一序列反应器中进行，使用曝气-搅拌分离，并且有时甚至是在同时的特定条件下。
发明内容
本发明涉及一种生物反硝化方法，其具有在不同区域中的硝化和反硝化的空间间隔，这种方法可适用于游离、混合和固定培养物。
已知反硝化不仅伴有气态氮的产生，还伴有氮氧化物的产生，尤其是一氧化二氮N2O，这是一种温室气体，其变暖潜能值比二氧化碳CO2的变暖潜能值高三百二十倍并且其寿命估计是120-150年。
在将后-反硝化处理的第一部分与绕过此后-反硝化的第二部分混合之后，废水应当具有低于由规程确定的设定值的硝酸根浓度，该设定值对于[N-NO3]浓度来说可以是大约10mg/L。
本发明尤其旨在提供废水生物反硝化方法，其使得能够在该处理的下游获得小于或等于所希望的设定值的[N-NO3]浓度，同时避免或减少一氧化二氮N2O的产生。
优选地，本发明还旨在处理电子供体的剂量确定问题并且调节分路流量。
关于电子供体(尤其是外部碳)的剂量确定，存在与剂量不足以及过剂量有关的风险。
在剂量不足的情况下，会产生不完全反硝化，导致经处理水中亚硝酸根的累积：这些亚硝酸根意味着不可能降低最终排放物的总氮含量TN(或NGL)，并且它们构成了经处理水中额外的需氧量(BOD和COD)。对于所涉及的反硝化菌群(flore)来说，从硝酸根到亚硝酸根的还原在能量方面是更为有效的。结果是，在反应器内硝酸根相对于可用电子供体的过量将促使后者首先将所有硝酸根还原为亚硝酸根。此后，并且仅仅此后，如果还存在电子供体的量的话，亚硝酸根将能够被还原成气态氮。
除了由于多余电子供体带来的额外成本之外，过剂量导致处理结束时水的化学和生物需氧量的提高。
分路流量的管理也是棘手的。
如果分路流量过大，则分路导致处理后的废水中的氮过量，所述废水通常构成工厂废弃物，其应当满足针对总氮的法定浓度。
分路流量不足或者不存在分路会导致与溶解氧的处理有关的电子供体(尤其是甲醇)的不必要消耗，所述溶解氧存在于水中，并且中和一部分的注入的电子供体，尤其是含碳底物。
还存在与计量学有关的困难，尤其是关于N-NO3浓度的传感器，其根据现有技术状况具有大约0.5mg/L-1mg/L的不精确度，这接近可能希望的0.5mg/L-3mg/L的浓度范围。结果，与测量相关的相对误差是显著的，这使得难以有效控制电子供体的注入。
根据本发明，如上限定类型的废水生物反硝化方法的特征在于：
-废水的第一部分在后-反硝化过程中经历几乎完全反硝化，以便以小于4mg/L的硝酸根浓度[N-NO3]离开该步骤，以最小化一氧化二氮N2O的产生，
-并且由以下项目确定分流比率(taux de dérivation)：
-在后-反硝化上游的水中的硝酸根浓度[N-NO3]的测量结果，
-后-反硝化处理下游的两个部分的混合物所希望的硝酸根浓度[N-NO3]，
-以及在两个部分混合之前，离开后-反硝化的第一部分中的硝酸根浓度[N-NO3]。
优选地，废水的第一部分以低于2mg/L的硝酸根浓度[N-NO3]离开后-反硝化步骤。
根据本发明，在后-反硝化过程中进行的几乎完全反硝化限制了一氧化二氮的产生。还原的亚硝酸根的百分数被提高并且N2O/N2产生比率下降，使得氮N2变为所产生的主要气体。
在混合两个部分之后，离开该处理的水中的硝酸根浓度高于离开后-反硝化的第一部分中的硝酸根浓度，但仍小于或等于离开该处理的水所希望的设定值。
如果与本发明相反，与离开该处理的水所希望的设定值对应的部分反硝化已经针对所有的水进行或者针对大部分的这些废水进行，则一氧化二氮N2O的产生会大于根据本发明方法的情况。
有利地，借助于以下措施控制电子供体的注入：
-一方面，测量后-反硝化上游的水中的硝酸根浓度[N-NO3]，并且测量废水的流量，
-并且另一方面，估计在混合两个部分之前、离开后-反硝化的第一部分中的含氮载荷(charge)([N-NO3]浓度)，此估计根据在混合两个部分之后、离开该处理的硝酸根浓度[N-NO3]的测量结果和所使用的分流比率计算，
-将电子供体流量的估计或测量值与希望的设定值进行比较，并且改变注入的电子供体流量以减小估计值与希望值之间的偏差。
根据本发明，在后-反硝化时进行的几乎完全反硝化在离开时提供其低硝酸根浓度无法通过可用传感器精确测量的水。相反，当两个部分已经混合在一起时，硝酸根的浓度则更高并且能够以令人满意的精确度测量。由这个值和分流比率可以推出离开后-反硝化的第一部分中的硝酸根浓度，这对应于某种虚拟测量结果。
离开后-反硝化的第一部分中的硝酸根浓度的估计有利地使用模糊逻辑进行，以确定可能的数值范围。
优选地，根据在不同处理位置所希望的硝酸根浓度，通过确定分流比率的值来控制分路流量，并且将其与上限值和下限值进行比较，以采用在所施加的限值内的设定值。根据设定值与测量值的比较，对改变分路流量的部件起作用以达到设定值。选择这个设定值以限制与溶解氧有关的电子供体的损失。
电子供体可以是选自以下的碳源：甲醇、乙酸、甘油或者在反硝化反应器中易于分散的含碳化合物。
通常，进行后-反硝化上游的水中的溶解氧的测量和硝酸根浓度的测量，以估计等效的含氮载荷。
有利地，
-测量分路之前的待处理废水的入口流量，
-通过考虑分流比率计算用于确保未分流部分的反硝化的电子供体流量，
-由分流部分与经历后-反硝化的部分的混合的下游的NO3浓度测量结果和分流比率来估计在与分流部分混合之前、离开后-反硝化的NO3浓度，
-确保分路流量的控制以限制与溶解氧有关的含碳底物的损失。
本发明还涉及用于实施如上限定的方法的设备，其特征在于该设备包括：
-流量测量装置，用于：
-测量离开曝气单元(ouvrage)的流量FIT Qe;
-测量分路流量，这或者通过直接使用仪器或者通过基于入口流量FIT Qe和后-反硝化的供料流量的估计来进行;
-测量后-反硝化单元的入口流量，这或者通过使用仪器或者通过基于入口流量和分路流量FIT Qbp的估计来进行;
-分路流量调节装置：
-使用合适传送器的水质测量系统;
-电子供体流量调节装置。