專利名稱：用于廢水處理的氧供應(yīng)的調(diào)節(jié)方法及實(shí)施其的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)在同一曝氣池中的硝化作用/反硝化作用的交替曝氣方法處理的包含還原形式的含氮污染物尤其是氨態(tài)氮的廢水的生物處理。更具體地，本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)通過(guò)包括相繼循環(huán)的交替曝氣生物處理廢水的池中的氧供應(yīng)的方法，每個(gè)循環(huán)包括曝氣第一階段，用于使用需氧細(xì)菌尤其氧化含碳和含氮化合物，以及缺氧第二階段，用于還原在前個(gè)曝氣階段中形成的亞硝酸鹽和硝酸鹽。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，該池配備有氧化還原電勢(shì)和/或溶解氧測(cè)量傳感器，根據(jù)該方法， 至少-當(dāng)溶解氧測(cè)量結(jié)果變?yōu)榇笥诟唛撝禃r(shí)，-或者當(dāng)氧化還原電勢(shì)變得大于高閾值時(shí)，則停止曝氣階段的氧供應(yīng)。這種類型的方法尤其由“MEMENTO TECHNIQUE de L，EAU(水技術(shù)手冊(cè))”可知， DEGREMONT SUEZ，第10版，第2卷，尤其是第914-915頁(yè)。在這種已知方法中，在該曝氣第一階段的過(guò)程中，供應(yīng)的氧的量可以按照已知原理根據(jù)溶解氧、氧化還原電勢(shì)或進(jìn)入到曝氣池中的污染物的測(cè)量結(jié)果或測(cè)量結(jié)果組合(如 COD或氨態(tài)氮)進(jìn)行設(shè)定或調(diào)節(jié)。這個(gè)曝氣階段的結(jié)束可由涉及氧化還原電勢(shì)、溶解氧和時(shí)間的測(cè)量結(jié)果或測(cè)量結(jié)果組合的已知裝置確定。例如，當(dāng)曝氣時(shí)間達(dá)到最大限值時(shí)或者當(dāng)曝氣池中的氧化還原電勢(shì)的測(cè)量結(jié)果從一定時(shí)間以后大于高閾值時(shí)并且在曝氣階段的持續(xù)時(shí)間已經(jīng)達(dá)到最小時(shí)間的條件下，可停止氧供應(yīng)。在此曝氣階段之后，該缺氧第二階段能夠還原在前個(gè)曝氣階段的過(guò)程中形成的亞硝酸鹽和硝酸鹽。細(xì)菌則主要使用由原水(l’eau brute)提供的碳。此缺氧階段的結(jié)束由涉及氧化還原電勢(shì)和時(shí)間的測(cè)量結(jié)果或測(cè)量結(jié)果組合的已知裝置確定。例如，當(dāng)缺氧時(shí)間達(dá)到最大限值時(shí)或者當(dāng)曝氣池中的氧化還原電勢(shì)的測(cè)量結(jié)果小于低閾值時(shí)并且在缺氧階段的持續(xù)時(shí)間已經(jīng)達(dá)到最小時(shí)間的條件下，則可重新開始氧供應(yīng)。但是，這些基于氧化還原電勢(shì)和溶解氧測(cè)量結(jié)果的氧供應(yīng)調(diào)節(jié)方法受限于主要由于以下原因引起的偏移-一方面，保持氧化還原電勢(shì)測(cè)量探測(cè)器的難度，這些探測(cè)器對(duì)于水中存在的某些化合物是敏感的；-另一方面，硝化和反硝化反應(yīng)的近似表現(xiàn)。所述調(diào)節(jié)通常還具有曝氣和缺氧階段的最小和最大時(shí)間延遲，以及通過(guò)基于要處理的污染物的量在一天中隨所處時(shí)刻而變化的事實(shí)，根據(jù)實(shí)際的時(shí)刻而非氧化還原電勢(shì)和溶解氧測(cè)量結(jié)果管理曝氣階段、缺氧階段和曝氣階段中空氣的量的可能性。這些基于時(shí)間的不同“防護(hù)措施(garde-fous) ”使得能夠保障生物反應(yīng)的良好運(yùn)行，但它們常常導(dǎo)致要安全地調(diào)整所述調(diào)節(jié)參數(shù)，這通常引起不太優(yōu)化的能量消耗。

發(fā)明內(nèi)容
在考慮了這種現(xiàn)有技術(shù)之后，本發(fā)明的目的因而在于提出一種調(diào)節(jié)氧供應(yīng)的方法，其能夠以一種可持續(xù)發(fā)展的方式優(yōu)化消耗的能量，同時(shí)改善該處理。NH4和N03傳感器與氧和氧化還原傳感器相比更能代表在去除含氮污染物中所涉及的化學(xué)反應(yīng)，因?yàn)橛缮锓磻?yīng)產(chǎn)生的化學(xué)參數(shù)被直接測(cè)量。某些作者已經(jīng)提出使用基于NH4和N03測(cè)量的連續(xù)調(diào)節(jié)算法，這要求在曝氣池中引入連續(xù)可變的氧量。這種類型的連續(xù)調(diào)節(jié)需要可變流量的空氣產(chǎn)生裝置或者流量連續(xù)調(diào)節(jié)裝置，其成本和操作難度可能與通過(guò)序列(s6qUenC6e)曝氣的小尺寸生物處理設(shè)備不相容。在序列曝氣方法中，硝化和反硝化在同一個(gè)池中相繼發(fā)生-該硝化可通過(guò)在介質(zhì)中存在氧供應(yīng)的情況下的總化學(xué)反應(yīng)來(lái)描述NH4+5/202 — N03+2H20當(dāng)所有的氨態(tài)氮被去除時(shí)，終止該反應(yīng)，換句話說(shuō)，當(dāng)NH4的測(cè)量結(jié)果接近于零時(shí)，不再需要注入氧。某些作者(專利US 7 416 669)已經(jīng)提出當(dāng)氨態(tài)氮的測(cè)量結(jié)果接近于零時(shí)，任選地結(jié)合某些最小或最大停止時(shí)間條件，自動(dòng)停止氧向曝氣池的引入。-該反硝化可通過(guò)在液體介質(zhì)中沒(méi)有溶解氧時(shí)的下述總化學(xué)等式來(lái)描述2N03+3C — N2+3C02當(dāng)所有的硝酸鹽被去除時(shí)終止該反應(yīng)。細(xì)菌則不再具有任何可用的氧，并且需要再氧化該介質(zhì)以允許其進(jìn)行呼吸(respirer)。換句話說(shuō)，在N03的測(cè)量結(jié)果接近零時(shí)需要注入氧，以避免促進(jìn)對(duì)于沉降或過(guò)濾不太有益的細(xì)菌如絲狀細(xì)菌的增殖。某些作者(專利US 7 416 669)已經(jīng)提出當(dāng)硝酸鹽的測(cè)量結(jié)果接近于零時(shí)，任選地結(jié)合某些最小或最大運(yùn)行時(shí)間的條件，自動(dòng)再起動(dòng)氧向所述池中的引入。這些可以使用NH4或N03的測(cè)量結(jié)果的低閾值確定決定開始或停止氧向曝光池中引入的時(shí)刻的措施導(dǎo)致操作條件隨時(shí)間的漂移(c^rives)，其結(jié)果是處理不足或者氧的過(guò)度消耗，這增加了消耗的能量，原因如下〇氨態(tài)氮和硝酸鹽的測(cè)量結(jié)果可以在接近零的數(shù)值中在一個(gè)方向上或者在另一個(gè)方向上偏移lmg/1或更多。這些誤差可例如歸因于 在傳感器周圍的纖維狀廢物(麻纖維(filasse))的累積 在測(cè)量單元上的沉積物 校準(zhǔn)偏移 介質(zhì)中氯化物濃度的變化，這誤報(bào)了硝酸鹽的測(cè)量結(jié)果 介質(zhì)中鉀濃度的變化，這誤報(bào)了氨態(tài)氮的測(cè)量結(jié)果 探測(cè)器的老化；〇當(dāng)測(cè)量結(jié)果的零點(diǎn)大于實(shí)際濃度值時(shí)，并不總是達(dá)到低閾值并且曝氣和非曝氣階段的交替無(wú)法恰當(dāng)?shù)貙?shí)施；并且〇當(dāng)測(cè)量結(jié)果小于實(shí)際濃度值時(shí)，提前達(dá)到測(cè)量結(jié)果的低閾值并且該方法不是優(yōu)化的。
-相反，對(duì)于更高的值來(lái)說(shuō)，NH4和N03傳感器的偏移相比于絕對(duì)測(cè)量結(jié)果來(lái)說(shuō)較小并且由這種偏移引起的誤差通常在處理保證(garanties de traitement)所要求的精確度方面是可接受的，所述處理保證以離開工廠時(shí)的平均值來(lái)表示。所述處理保證通常以總氮值(NGL)來(lái)表示，所述總氮值的數(shù)值表示在處理的水中所含的所有含氮化合物之和，而無(wú)論它們是還原的形式(氨態(tài)氮或有機(jī)氮)還是氧化的形式(硝酸鹽，亞硝酸鹽)。因而為了管理向曝氣池中供氧或停止供氧，不必考慮這些化合物中的每種化合物的單個(gè)測(cè)量結(jié)果的高閾值，而是考慮測(cè)量的化合物的總和。此外已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，測(cè)量的含氮化合物的總和在一個(gè)長(zhǎng)的曝氣周期之后達(dá)到其最大值，因而為了更好地提供處理保證，N-NH4+N-N03之和的高閾值對(duì)于停止空氣向曝氣池中的供應(yīng)來(lái)說(shuō)是相關(guān)的。本發(fā)明的目標(biāo)尤其在于，根據(jù)向介質(zhì)中的氧供應(yīng)是否為零或恒定，通過(guò)觀察NH4 或N03的測(cè)量結(jié)果的斜率的顯著演變，從而檢測(cè)硝化和反硝化反應(yīng)的結(jié)束。根據(jù)本發(fā)明提供調(diào)節(jié)通過(guò)包括相繼循環(huán)(cycles)的交替曝氣生物處理廢水的池中的氧供應(yīng)的方法，每個(gè)循環(huán)包括曝氣第一階段，用于使用需氧細(xì)菌尤其氧化含碳和含氮化合物，以及缺氧第二階段，用于還原在前個(gè)曝氣階段中形成的亞硝酸鹽和硝酸鹽，該方法的特征在于-在該池的液體中或者在離開該池的液體中設(shè)置至少一個(gè)氨態(tài)氮測(cè)量傳感器和至少一個(gè)硝酸鹽測(cè)量傳感器，-從以下事件開始運(yùn)行(miseen service)曝氣階段的氧供應(yīng)-硝酸鹽測(cè)量結(jié)果的減小速率變?yōu)樾∮诘烷撝担?當(dāng)以下觸發(fā)事件中的至少之一發(fā)生時(shí)停止曝氣階段的氧供應(yīng)-氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的減小速率變?yōu)樾∮诘烷撝担?氨態(tài)氮和硝酸鹽測(cè)量結(jié)果之和變?yōu)榇笥诟唛撝?。這種方法的實(shí)施已經(jīng)給出了良好的結(jié)果，因?yàn)樵谄貧獬刂泄?yīng)的氧的量足以確保氮的硝化以及細(xì)菌的內(nèi)源呼吸。相反，在某些周期可能會(huì)發(fā)生以下情況當(dāng)面臨污染物大量流入時(shí)，氧供應(yīng)變得不足。例如在排放物由于下水管網(wǎng)沖刷而帶來(lái)額外污染物的下雨周期開始時(shí)或者在工業(yè)排放物流入時(shí)的設(shè)備峰值周期可能就是這種情況。該氧供應(yīng)則是限制硝化作用的因素。因而觀察到氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的略微減小，甚至在有些時(shí)候氨態(tài)氮的測(cè)量值增加并且殘余溶解氧的測(cè)量結(jié)果非常低，甚至為零。在介質(zhì)中供應(yīng)的氧優(yōu)先被細(xì)菌捕獲。因此，如果溶解氧的測(cè)量結(jié)果是不足的，例如Ι-aiig/L，則空氣的供應(yīng)不應(yīng)只由于氨態(tài)氮的減小已經(jīng)小于低閾值的唯一事實(shí)而停止。根據(jù)本發(fā)明，任選地，-除了氨態(tài)氮和硝酸鹽測(cè)量傳感器之外，提供至少一個(gè)溶解氧測(cè)量傳感器；-當(dāng)以下觸發(fā)事件中的至少之一發(fā)生時(shí)停止曝氣階段的氧供應(yīng)-氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的減小速率變?yōu)樾∮诘烷撝挡⑶胰芙庋鯗y(cè)量結(jié)果大于高閾值；-氨態(tài)氮和硝酸鹽測(cè)量結(jié)果之和變?yōu)榇笥诟唛撝怠?br> 因而根據(jù)硝酸鹽、氨態(tài)氮的濃度的連續(xù)測(cè)量結(jié)果的減小，根據(jù)這些測(cè)量結(jié)果之和及任選的溶解氧測(cè)量結(jié)果而進(jìn)行該氧供應(yīng)的自動(dòng)操作。由此導(dǎo)致更好地適合于需要的曝氣，氧的供應(yīng)減少并且節(jié)省能量。硝化和反硝化的處理也得到改善。有利地，控制向曝氣池中的氧供應(yīng)的開始的硝酸鹽測(cè)量結(jié)果的減小速率的低閾值為小于lmg/L/h，例如小于0. 5mg/L/h，優(yōu)選從大于一定的時(shí)間以后，例如尤其從大于10分鐘以后。優(yōu)選地，在發(fā)生以下事件之一時(shí)停止氧供應(yīng)-在曝氣池中氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的減小為小于lmg/L/h，例如小于0.5mg/L/h，優(yōu)選從大于一定的時(shí)間以后，例如尤其從大于10分鐘以后；-硝酸鹽和氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果之和變?yōu)榇笥诟唛撝?，所述高閾值取決于在總氮方面的處理保證，例如10mg/L。觸發(fā)或運(yùn)行事件可被延遲以使得如果從確定的時(shí)間以后跨過(guò)與事件對(duì)應(yīng)的閾值，則控制停止或啟動(dòng)氧供應(yīng)而沒(méi)有其它條件。在硝化階段的過(guò)程中供應(yīng)給曝氣池的氧的量可以是恒定的，如果氧化措施不能夠改變它的話。否則，有利地是能夠根據(jù)氨態(tài)氮和/或硝酸鹽測(cè)量結(jié)果，尤其是經(jīng)過(guò)閾值或者代表性曲線的斜率變化，從而改變傳送到曝氣池中的氧的流量。優(yōu)選地，在硝化階段的過(guò)程中供應(yīng)到曝氣池中的氧的量根據(jù)輸入污染物的量確定。在沒(méi)有通過(guò)一個(gè)或多個(gè)專用于此目的的傳感器直接測(cè)量輸入污染物的情況下，可以以前個(gè)反硝化階段過(guò)程中的輸入污染物為基礎(chǔ)，其由在前個(gè)缺氧階段的全部或部分中的氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的上升斜率來(lái)估計(jì)。在某些情況下，尤其是在高輸入污染物的周期，傳送到曝氣池中的氧的流量對(duì)應(yīng)于設(shè)備確定尺寸的標(biāo)稱流量，直到氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的降低小于低閾值，尤其是0. 5mg/L/h。 從此刻開始，傳送的氧的流量可被降低到與輸入污染物成比例的值。在某些其它情況下，尤其是低輸入污染物的周期，傳送到池中的氧的流量可有利地是與輸入污染物成比例的值，也即與前個(gè)缺氧周期的全部或部分中的氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的上升斜率成比例的值。因而，向曝氣池中的氧供應(yīng)所需的能量對(duì)應(yīng)于去除要處理的含碳和含氮污染物僅僅所需的值，即使溶解氧保持在低的值，甚至為零的值。氧可以在硝化階段的過(guò)程中順序或連續(xù)供應(yīng)到曝氣池中，而無(wú)論這是以富氧空氣或大氣或者純氧或含溶解氧的流體的注入形式，或者通過(guò)任何其它將空氣和/或氧引入到流體中的攪拌措施來(lái)進(jìn)行。硝酸鹽和/或氨態(tài)氮測(cè)量傳感器可被置于曝氣池中，以測(cè)量在曝氣池本身的液體中的含氮化合物。根據(jù)另一種可能性，硝酸鹽和/或氨態(tài)氮測(cè)量傳感器被設(shè)置為測(cè)量從曝氣池中取出的液體的樣品中或者離開曝氣池的液體中的含氮化合物。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施如上限定的方法的設(shè)備，這種設(shè)備包括通過(guò)具有相繼循環(huán)的交替曝氣生物處理廢水的池，每個(gè)循環(huán)包括曝氣第一階段以及缺氧第二階段，并且該設(shè)備的特征在于-它包括在所述池中或者在所述池外的液體的至少一個(gè)氨態(tài)氮測(cè)量傳感器和至少一個(gè)硝酸鹽傳感器；-以及與所述傳感器相連的氧供應(yīng)控制裝置(moyen)，以用于控制-從任選延遲的以下事件開始啟動(dòng)曝氣階段的氧供應(yīng)-硝酸鹽測(cè)量結(jié)果的減小速率從大于10分鐘以后變?yōu)樾∮诘烷撝?，尤其是小?0. 5mg/L/h ；-當(dāng)任選延遲的以下事件中的至少之一發(fā)生時(shí)停止曝氣階段的氧供應(yīng)-氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的減小速率變?yōu)樾∮诘烷撝担?氨態(tài)氮和硝酸鹽測(cè)量結(jié)果之和變?yōu)榇笥诟唛撝怠３讼跛猁}和氨態(tài)氮測(cè)量傳感器之外，該設(shè)備可包括至少一個(gè)溶解氧測(cè)量傳感器，并且該氧供應(yīng)控制裝置與所述傳感器連接以用于在任選延遲的以下事件中的至少之一發(fā)生時(shí)控制曝氣階段的氧供應(yīng)的停止-氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的減小速率變?yōu)樾∮诘烷撝挡⑶胰芙庋鯗y(cè)量結(jié)果大于高閾值；-氨態(tài)氮和硝酸鹽測(cè)量結(jié)果之和變?yōu)榇笥诟唛撝怠?br>

除了以上所給出的布置之外，本發(fā)明包括一些其它布置，這將在以下關(guān)于參考附圖所描述的示例性實(shí)施方案方面更詳細(xì)地說(shuō)明，但這并不意味著任何限制。在這些附圖中-圖1是根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)交替曝氣的廢水生物處理池的平面示意圖；-圖2的曲線圖示出了隨著在橫坐標(biāo)上表示的時(shí)間，在縱坐標(biāo)上表示的根據(jù)傳統(tǒng)方法的處理池的液體的氧化還原電勢(shì)，溶解氧含量，氨態(tài)氮N-NH4含量和硝酸鹽N-N03含量的變化的M小時(shí)的比較曲線，刻度在縱坐標(biāo)上被移動(dòng)以使該圖更清晰易辨；-圖3示出了對(duì)于硝化/反硝化循環(huán)的圖2的測(cè)量曲線的模型化(moc^lisation)；-圖4是類似于圖3的圖，示出了當(dāng)氧供應(yīng)的流量不可調(diào)節(jié)時(shí)的本發(fā)明方法；-圖5是類似于圖4的圖，示出了當(dāng)氧供應(yīng)的流量在該循環(huán)中氨態(tài)氮含量低的部分中被減少時(shí)的本發(fā)明方法，這在高輸入污染物的周期中是特別優(yōu)選的；并且-圖6是類似于圖5的圖，示出了當(dāng)氧供應(yīng)的流量在整個(gè)硝化周期中被調(diào)制時(shí)的本發(fā)明方法，這在較低輸入污染物的周期如夜晚是特別優(yōu)選的。
具體實(shí)施例方式圖1示出了用于根據(jù)本發(fā)明的交替硝化/反硝化生物方法運(yùn)行的設(shè)備，此簡(jiǎn)單表示并不限制本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域。預(yù)處理的原水1被引導(dǎo)進(jìn)入曝氣池2中，曝氣池2包括中間隔板加，其在每一端在到達(dá)池壁之前終止。包括兩個(gè)分支2b，2c的回路圍繞該隔板。在該池中提供至少一個(gè)攪拌器2d，尤其是螺旋槳式攪拌器，以使得液體如箭頭所示圍繞著隔板2a運(yùn)動(dòng)。曝氣池2通過(guò)橫向位于池底部的注射噴嘴架3的氧供應(yīng)進(jìn)行序列曝氣。氧供應(yīng)借助于已知方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如以溶解的形式或者大、中或小氣泡的形式，富氧或非富氧的大氣或氧的擴(kuò)散。根據(jù)本發(fā)明，提供至少一個(gè)傳感器4b或探測(cè)器以用于測(cè)量氨態(tài)氮N-NH4以及傳感器4c或探測(cè)器以用于測(cè)量池2的液體或者離開該池的液體的硝酸鹽N-N03。任選地，在該池2中的液體或者離開該池2的液體的溶解氧通過(guò)一個(gè)或多個(gè)傳感器如檢測(cè)。時(shí)間也被測(cè)量。有利地，傳感器^，4b和如被安裝在該池2中的相同區(qū)域中，以用于參與氧供應(yīng)的控制。作為一種變化形式，傳感器可被安裝在池2之外，在沉降/過(guò)濾單元5之前或者之后，或者可以針對(duì)從池2中取出的液體的樣品進(jìn)行測(cè)量。用于選擇性在線測(cè)量銨和硝酸根離子的傳感器的非限制性實(shí)例由德國(guó)公司 Wissenschaftlich-Technische Werkstatten GmbH 以名稱 “ VARION 傳感器，，銷售的傳感器來(lái)提供。該液體然后進(jìn)入到沉降或過(guò)濾裝置5中，該裝置將處理的水6與在曝氣池中再循環(huán)的污泥7分離。在圖1的示意性表示中，裝置5以垂直剖面來(lái)表示，而池2則是從上面觀看的。在配備有氨態(tài)氮和硝酸鹽測(cè)量探測(cè)器的多個(gè)位置上進(jìn)行記錄。實(shí)例由圖2示出，圖2表示由在同一曝氣池中安裝的傳感器記錄的測(cè)量結(jié)果的M 小時(shí)的比較曲線。因而觀察到下述測(cè)量結(jié)果的對(duì)比變化-氧化還原電勢(shì)，由曲線P表示；-氨態(tài)氮N-NH4，由曲線Al表示；-硝酸鹽N-N03，由曲線A2表示，以及-溶解氧，由曲線A3表示?？v坐標(biāo)的刻度有少許移動(dòng)，以更清晰易辨。在圖2的這個(gè)實(shí)例中觀察到十一個(gè)曝氣/缺氧循環(huán)，曝氣階段的過(guò)程中的氧供應(yīng)通過(guò)恒定的加壓空氣流量來(lái)保證，每個(gè)曝氣周期的開始和結(jié)束根據(jù)延遲和氧化還原電勢(shì)的閾值而自動(dòng)確定?？梢钥吹?，氨態(tài)氮和硝酸鹽濃度的連續(xù)測(cè)量結(jié)果顯示出氧化還原電勢(shì)和溶解氧測(cè)量結(jié)果不完全地代表交替硝化/反硝化現(xiàn)象的變化。在曝氣階段的過(guò)程中，在相同的氧化還原電勢(shì)值下并不總是達(dá)到氨態(tài)氮的小于 lmg/L的值。在缺氧階段的過(guò)程中，硝酸鹽的完全消失在可在一天的過(guò)程中不同的氧化還原電勢(shì)值下發(fā)生。在曝氣階段的過(guò)程中，只要氧被供應(yīng)到該池中就能夠發(fā)生硝化，即使溶解氧測(cè)量傳感器或探測(cè)器指示出零數(shù)值。高溶解氧測(cè)量值的出現(xiàn)基本上在硝化速率低時(shí)發(fā)生，這導(dǎo)致由于不必要的氧供應(yīng)所引起的浪費(fèi)的能量消耗。在缺氧階段的過(guò)程中，反硝化并不在氧供應(yīng)停止的時(shí)刻開始，因?yàn)槿绻谄貧獬刂写嬖谌芙庋醯脑拕t硝化繼續(xù)進(jìn)行。圖3示出了根據(jù)傳統(tǒng)方法的曝氣/缺氧循環(huán)過(guò)程中測(cè)量曲線的模型化。隨時(shí)間變化的比較曲線是以下參數(shù)的測(cè)量結(jié)果-由曲線Alm表示的氨態(tài)氮N-NH4；-由曲線Aan表示的硝酸鹽；以及-由曲線AIM表示的溶解氧。
傳感器4a，4b和如基本上被置于生物曝氣池的相同點(diǎn)，所述曝氣池交替地經(jīng)歷以恒定流量供應(yīng)空氣的周期D4以及缺氧周期D5。周期D4和D5的總和可以是大約1小時(shí)到 4小時(shí)。一旦空氣被供應(yīng)到該池中，就在子階段B6中通過(guò)氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的下行斜率 B6al和硝酸鹽測(cè)量結(jié)果的上行斜率B6a2觀察到硝化作用。在此第一子階段的過(guò)程中，盡管溶解氧的測(cè)量結(jié)果為零或基本上為零，在該池中存在的含碳和含氮污染物被轉(zhuǎn)化。然后，由于空氣供應(yīng)的流速保持未變，因此觀察到在子階段B7中在更高速率下的硝化。在此第二子階段B7的過(guò)程中，在前個(gè)缺氧階段的過(guò)程中在該池中累積的含碳污染物已經(jīng)幾乎消失并且硝化效率更高，盡管溶解氧的測(cè)量結(jié)果接近于零。氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的下行斜率B7al以及硝酸鹽測(cè)量結(jié)果的上行斜率B7a2比在B6中更高。當(dāng)氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果低時(shí)，尤其當(dāng)其接近0. 5mg/L/h時(shí)觀察第三子階段B8。在前個(gè)缺氧階段的過(guò)程中在該池中累積的含氮污染物已經(jīng)幾乎消失。該曝氣僅用于去除輸入污染物，其是限制硝化速率的因素。對(duì)于要去除的較低量的污染物來(lái)說(shuō)，由于空氣的流量在周期D4的過(guò)程中保持恒定，溶解氧測(cè)量結(jié)果按照斜率A3b8顯著增加，因而表現(xiàn)出比在前個(gè)子階段過(guò)程中高得多的曝氣能量與去除的污染物量之比。第四子階段B9對(duì)應(yīng)于缺氧周期D5的開始。空氣的供應(yīng)停止，但在該池中存在的溶解氧以與在前個(gè)子階段B8中相同的速度(B9a2的斜率與B8a2的斜率相同)繼續(xù)進(jìn)行硝化反應(yīng)，盡管預(yù)期會(huì)觀察到反硝化。反硝化第五子階段BlO僅僅在所有的溶解氧已被消耗時(shí)發(fā)生。在此時(shí)間中，氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果BlOal隨著進(jìn)入到曝氣池的污染物的量而增加。本發(fā)明的首要目標(biāo)在于限制向曝氣池中的氧供應(yīng)，所述曝氣池按照取決于對(duì)氧供應(yīng)裝置的作用能力的策略交替經(jīng)歷硝化和反硝化階段。第一種措施在于在子階段B8中減少曝氣時(shí)間，正如圖4中所示出的，也就是說(shuō)，當(dāng)供應(yīng)的氧的量與要去除的污染物的量之比最高時(shí)，停止向曝氣池2中的氧供應(yīng)，以優(yōu)先在子階段B6和B7中供應(yīng)氧，在該周期的過(guò)程中，由曝氣裝置消耗的能量是最佳使用的。在圖 4中的曲線片段A3m的峰值對(duì)應(yīng)于確定的溶解氧最大閾值最大02(Maxi. 02)并且位于比圖 3中更低的水平處。根據(jù)本發(fā)明，正如可以在圖4中看到的，子階段B8的持續(xù)時(shí)間相對(duì)于圖3的傳統(tǒng)方法的相應(yīng)持續(xù)時(shí)間來(lái)說(shuō)是減少的，使得曝氣階段的持續(xù)時(shí)間D4減少時(shí)段L4。該曝氣將更短并且更頻繁。但是，為了不劣化污泥的質(zhì)量，尤其是其被脫水和沉降的能力，并且為了檢驗(yàn)該氧供應(yīng)并不是限制硝化的因素，可以確保溶解氧測(cè)量結(jié)果在每個(gè)循環(huán)準(zhǔn)時(shí)地達(dá)到至少等于大約Ι-aiig/L的閾值的值，這在圖4中用最大02(Maxi. 02)表示。根據(jù)本發(fā)明，如果滿足以下條件之一則停止向曝氣池中的氧供應(yīng)-氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的減小速率從一定的時(shí)間之后小于最小閾值尤其是0.5mg/L/h 的值，并且溶解氧測(cè)量結(jié)果大于高閾值最大02，尤其是大約1. 5mg/L ；-或者總氮，也就是氨態(tài)氮和硝酸鹽測(cè)量結(jié)果之和，變?yōu)榇笥诟唛撝担摳唛撝蹈鶕?jù)處理保證來(lái)確定，例如是IOmg (N-NH4+N-N03) /L。
還為每個(gè)觸發(fā)事件提供時(shí)間延遲(temporisation)。因而，在不存在溶解氧測(cè)量結(jié)果的情況下，或者如果探測(cè)器如出現(xiàn)故障，則在與氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的減小有關(guān)的條件得到滿足之后的某一時(shí)間尤其是大約10分鐘，停止氧供應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括可編程控制裝置C (圖1)，尤其是控制器，其與傳感器如， 4b和如連接，能夠控制電動(dòng)閥V，所述電動(dòng)閥V控制供應(yīng)給架3的氧的流量。電動(dòng)閥V可由空氣升壓器代替。當(dāng)氧供應(yīng)裝置可被調(diào)制時(shí)，例如通過(guò)具有改變引入到曝氣池中的空氣流量的可能性，則有利地在子階段B8減少這種氧供應(yīng)。這是因?yàn)?，要在階段B6和B7中注入的氧的量基本上取決于根據(jù)諸如硝化細(xì)菌的量和溫度這樣的參數(shù)的硝化動(dòng)力學(xué)，而在階段B8中，這個(gè)氧量直接取決于進(jìn)入到曝氣池中的污染物的量。而這個(gè)輸入污染物的量與前個(gè)缺氧階段BlO過(guò)程中的氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的上升速率BlOal直接相關(guān)，而不需要直接在原水中對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)本發(fā)明，如果氧供應(yīng)裝置可被調(diào)制，那么，當(dāng)氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的下降斜率小于低閾值尤其是0. 5mg N-NH4/L/h時(shí)，引入到曝氣池中的氧的量將與前個(gè)缺氧階段的全部或部分中的氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的上升速率成比例。比例系數(shù)可由操作者根據(jù)設(shè)備的特性進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)氨態(tài)氮和硝酸鹽測(cè)量結(jié)果之和大于高閾值或者在一定的可調(diào)節(jié)時(shí)間之后，停止氧供應(yīng)。在圖5和6中，周期D4’對(duì)應(yīng)于具有可調(diào)制流速的空氣供應(yīng)的周期。表示周期D4’ 的矩形的完整高度對(duì)應(yīng)于設(shè)備曝氣的標(biāo)稱空氣流量。區(qū)域L4’對(duì)應(yīng)于該循環(huán)中氧化減少而未消除的部分。區(qū)域L4’的高度表示空氣流量的減小。圖5對(duì)應(yīng)于高輸入污染物的周期在子階段B6和B7的過(guò)程中以標(biāo)稱流量D4’供應(yīng)空氣，直到達(dá)到N-NH4的下行斜率的低閾值，然后在子階段B8中的氧化流量從對(duì)應(yīng)于L4’ 的高度的值減少，直到B8結(jié)束，該減少根據(jù)在前個(gè)子階段BlO的過(guò)程中氨態(tài)氮上升斜率 Alm (輸入污染物)來(lái)計(jì)算。根據(jù)本發(fā)明，如果氧供應(yīng)裝置可在曝氣階段的整個(gè)持續(xù)時(shí)間中被調(diào)制，尤其是在站負(fù)荷不足的周期中，則引入到曝氣池中的氧的量與前個(gè)缺氧階段的全部或部分中的氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的上升速率成比例。當(dāng)氨態(tài)氮和硝酸鹽測(cè)量結(jié)果之和大于高閾值或者在一定的時(shí)間之后，停止氧供應(yīng)。圖6對(duì)應(yīng)于低輸入污染物的周期(例如在夜晚):在曝氣子階段B6至B8的過(guò)程中，以減少區(qū)域L4’的高度的氧化流量供料，該減少根據(jù)在前個(gè)子階段BlO的過(guò)程中的Alm 的斜率(輸入污染物或負(fù)荷)來(lái)計(jì)算。本發(fā)明能夠-確保通過(guò)直接測(cè)量N-NH4而去除氨態(tài)氮；-通過(guò)N-NH4+N-N03測(cè)量結(jié)果之和的控制，確保去除所有的氮；-通過(guò)將曝氣限制到具有更好效率的周期而優(yōu)化消耗的能量；和-通過(guò)檢測(cè)測(cè)量結(jié)果減少的閾值而非測(cè)量結(jié)果本身的低閾值，從而避免在接近零值時(shí)的NH4和N03傳感器的偏移。
權(quán)利要求
1.調(diào)節(jié)通過(guò)包括相繼循環(huán)的交替曝氣生物處理廢水的池中的氧供應(yīng)的方法，每個(gè)循環(huán)包括曝氣第一階段，用于使用需氧細(xì)菌尤其氧化含碳和含氮化合物，以及缺氧第二階段，用于還原在前個(gè)曝氣階段中形成的亞硝酸鹽和硝酸鹽，該方法的特征在于-在該池的液體中或者在離開該池的液體中設(shè)置至少一個(gè)氨態(tài)氮測(cè)量傳感器和至少一個(gè)硝酸鹽測(cè)量傳感器，-從以下運(yùn)行事件開始運(yùn)行曝氣階段的氧供應(yīng)-硝酸鹽測(cè)量結(jié)果的減小速率變?yōu)樾∮诘烷撝担?當(dāng)以下觸發(fā)事件中的至少之一發(fā)生時(shí)停止曝氣階段的氧供應(yīng)-氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的減小速率變?yōu)樾∮诘烷撝担?氨態(tài)氮和硝酸鹽測(cè)量結(jié)果之和變?yōu)榇笥诟唛撝怠?br> 2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于-除了氨態(tài)氮和硝酸鹽測(cè)量傳感器之外，提供至少一個(gè)溶解氧測(cè)量傳感器， -當(dāng)以下觸發(fā)事件中的至少之一發(fā)生時(shí)停止曝氣階段的氧供應(yīng) -氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的減小速率變?yōu)樾∮诘烷撝挡⑶胰芙庋鯗y(cè)量結(jié)果大于高閾值， -氨態(tài)氮和硝酸鹽測(cè)量結(jié)果之和變?yōu)榇笥诟唛撝怠?br> 3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于控制向曝氣池中的氧供應(yīng)的開始的硝酸鹽測(cè)量結(jié)果的減小速率的低閾值為小于lmg/L/h。
4.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于氨態(tài)氮減小速率的低閾值為小于lmg/L/h。
5.上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其特征在于所述觸發(fā)或運(yùn)行事件被延遲以使得如果從確定的時(shí)間以后跨過(guò)與事件對(duì)應(yīng)的閾值，則控制氧供應(yīng)的停止或運(yùn)行而沒(méi)有其它條件。
6.上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其特征在于根據(jù)氨態(tài)氮和/或硝酸鹽測(cè)量結(jié)果，尤其是經(jīng)過(guò)閾值或者代表性曲線的斜率變化，從而確定在硝化階段的過(guò)程中供應(yīng)到曝氣池中的氧的量。
7.上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其特征在于根據(jù)在前個(gè)缺氧階段的全部或部分中的氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的上升斜率確定在硝化階段的過(guò)程中供應(yīng)到曝氣池中的氧的量。
8.用于實(shí)施上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法的設(shè)備，包括通過(guò)具有相繼循環(huán)的交替曝氣生物處理廢水的池O)，每個(gè)循環(huán)包括曝氣第一階段以及缺氧第二階段，該設(shè)備的特征在于-它包括在所述池中或者在所述池外的液體的至少一個(gè)氨態(tài)氮測(cè)量傳感器Gb)和至少一個(gè)硝酸鹽傳感器Ge)；-以及與所述傳感器(4b和4c)相連的氧供應(yīng)控制裝置(C)，以用于控制 -從任選延遲的以下事件開始啟動(dòng)曝氣階段的氧供應(yīng) -硝酸鹽測(cè)量結(jié)果的減小速率變?yōu)樾∮诘烷撝担?-當(dāng)任選延遲的以下事件中的至少之一發(fā)生時(shí)停止曝氣階段的氧供應(yīng) -氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的減小速率變?yōu)樾∮诘烷撝担?-氨態(tài)氮和硝酸鹽測(cè)量結(jié)果之和變?yōu)榇笥诟唛撝怠?br> 9.權(quán)利要求8的設(shè)備，其特征在于-除了硝酸鹽Ge)和氨態(tài)氮Gb)測(cè)量傳感器之外，該設(shè)備包括至少一個(gè)溶解氧測(cè)量傳感器(4a)，-并且該氧供應(yīng)控制裝置(C)與所述傳感器Ga、4b*k)連接以用于在任選延遲的以下事件中的至少之一發(fā)生時(shí)控制曝氣階段的氧供應(yīng)的停止-氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的減小速率變?yōu)樾∮诘烷撝挡⑶胰芙庋鯗y(cè)量結(jié)果大于高閾值； -氨態(tài)氮和硝酸鹽測(cè)量結(jié)果之和變?yōu)榇笥诟唛撝怠?br> 10.權(quán)利要求8或9的設(shè)備，其特征在于硝酸鹽傳感器Ge)和/或氨態(tài)氮測(cè)量傳感器 (4b)被置于曝氣池O)中，以測(cè)量在曝氣池本身的液體中的含氮化合物。
11.權(quán)利要求8或9的設(shè)備，其特征在于硝酸鹽和/或氨態(tài)氮測(cè)量傳感器被設(shè)置為測(cè)量從曝氣池中取出的液體的樣品中或者在沉降/過(guò)濾單元( 之前或之后的離開曝氣池的液體中的含氮化合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)通過(guò)包括相繼循環(huán)的交替曝氣生物處理廢水的池(2)中的氧供應(yīng)的方法，每個(gè)循環(huán)包括曝氣第一階段以及用于還原在前個(gè)曝氣階段中形成的亞硝酸鹽和硝酸鹽的缺氧第二階段，所述曝氣池在該池的液體中或者在離開該池的液體中設(shè)置氨態(tài)氮測(cè)量傳感器(4b)和硝酸鹽測(cè)量傳感器(4c)以及任選的溶解氧測(cè)量傳感器(4a)，根據(jù)該方法，當(dāng)硝酸鹽測(cè)量結(jié)果的減小速率小于低閾值時(shí)開始曝氣階段的氧供應(yīng)，并且還在以下觸發(fā)事件中的至少之一發(fā)生時(shí)停止曝氣階段的氧供應(yīng)氨態(tài)氮測(cè)量結(jié)果的減小速率變?yōu)樾∮诘烷撝?；氨態(tài)氮和硝酸鹽測(cè)量結(jié)果之和變?yōu)榇笥诟唛撝担@些閾值可通過(guò)溶解氧測(cè)量結(jié)果的高閾值并且通過(guò)時(shí)間延遲決定。
文檔編號(hào)C02F3/12GK102414131SQ201080018498
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者J-P·阿扎爾, P·德康 申請(qǐng)人:得利滿公司