在序批式移动床生物膜反应器中实施的用于同时减少碳、氮和磷的水处理方法技术

本发明专利技术涉及在序批式移动床生物膜反应器(SBMBBR)中实施的用于同时减少碳、氮和磷的水处理方法，该反应器包括适合生物膜发展的载体。该方法包括相继的处理序列，每个处理序列包括：初始厌氧处理阶段，所述初始厌氧处理阶段之后是至少一个需氧/缺氧周期，该周期由以下阶段构成：需氧处理阶段，以获得不经过铵离子阈值浓度以下的铵离子浓度；以及其中生物膜被至少局部置于缺氧条件下的阶段，这个阶段伴随或晚于所述需氧处理阶段；计算铵离子阈值浓度，以使得能够在其中生物膜被至少局部置于缺氧条件下的阶段中发展厌氧氨氧化微生物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在序批式移动床生物膜反应器中实施的用于同时减少碳、氮和磷的水处理方法
本专利技术的领域本专利技术涉及水(尤其是废水)处理以使其净化的领域。更具体地，本专利技术涉及同时处理水中的碳、氮和磷的生物方法。
技术介绍
现有技术及其缺点在现有技术中已知一种在常规类型的利用游离生物质(特别是活性污泥)的序批反应器中处理废水的方法。术语“序批反应器(réacteurséquentieldiscontinu)”在现有技术中也以英文术语“sequencingbatchreactor”或者以首字母缩写词SBR而为人知。这种方法如今已在全世界范围内得到广泛使用并且受到特别好评，因为它可使用单个生物池来实施而不需要下游的澄清器结构，这与传统活性污泥法相反，该传统活性污泥法由于水的连续供应而需要在生物池的下游布置澄清结构并且建立污泥向生物池的再循环。因此，实施常规类型的利用游离生物质的SBR法的设备的占地面积(empreinteausol)小于实施传统活性污泥法的设备的占地面积。根据要处理的废水量，这些生物池中的多个可任选地并联布置。在常规类型的利用游离生物质的SBR反应器中对水进行生物处理的方法的一个周期相继包括以下步骤：-利用要处理的水对反应器进行装料；-在反应器中进行生物处理，包括交替的厌氧、缺氧和需氧条件，进行曝气或不曝气；-游离生物质和悬浮物质的沉降；以及，-处理过的水的澄清/排出。在需氧条件下的生物处理使得能够降解碳并且通过特定硝化生物质将铵(NH4+)转化为亚硝酸根离子(NO2-)然后转化为硝酸根离子(NO3-)(硝化)。在缺氧条件下的生物处理使得能够通过脱硝异养生物质以双氮气体(N2)的形式去除硝酸根离子(NO3-)(脱硝)。如有必要，可以通过生物途径，或者通过物理化学途径，通过添加金属盐(如铁盐或铝盐)来进行磷的去除。通过生物途径的磷去除需要以下阶段：具有厌氧条件的阶段，在此阶段过程中适当的生物质会释放磷并消耗外来碳以建立内部存储；以及具有需氧和/或缺氧条件的阶段，在此阶段过程中相同的生物质会过分累积由于其碳的内部存储(其本身提供所需的能量来源)而在反应介质中存在的磷的大部分。能够优化处理性能的上述方法的变化形式通过隔开活性污泥SBR反应器来获得。这被称为在隔室类型的游离生物质SBR反应器中的处理方法。例如，当需要对流出物进行强力脱硝时，可以在游离生物质SBR反应器的顶部添加隔室，该隔室在缺氧条件下并且在搅拌下使用。这种构造需要借助于在缺氧条件下使用的顶部隔室和另一隔室之间的泵来建立混合液(游离生物质和流出物)的序列再循环。该再循环尤其在间隔式类型的游离生物质SBR反应器的沉降和排出阶段期间应当被停止。在缺氧条件下使用的隔室使得能够获得更高性能的待处理的水的生物脱硝。这是因为，引入到顶部隔室中的待处理的水载以COD(化学需氧量)，即构成了丰富的碳源，这使得能够维持高浓度的脱硝细菌。另一个实例在于：当需要进行生物除磷(dé-phosphatation)时，可以使用具有两个隔室的游离生物质SBR反应器，其中第一隔室在厌氧条件下并且第二隔室在交替缺氧和需氧条件下；或者使用具有3个隔室的游离生物质SBR反应器，其中第一隔室在厌氧条件下，第二隔室在缺氧条件下并且第三隔室在需氧条件下。这种构造也需要借助于在厌氧条件下使用的顶部隔室和一个或多个其他隔室之间的泵来建立混合液(游离生物质和流出物)的序列再循环。同样，该再循环尤其在SBR反应器的沉降和排出阶段期间应当被停止。然而，在常规类型或隔室类型的游离生物质SBR反应器中对水进行生物处理的方法具有多种缺点。第一个缺点是：由于悬浮物质(主要由纯化性游离生物质构成)的沉降速度低，因此这些方法需要使用具有大体积的反应器。这些游离生物质SBR方法的第二个缺点是：它们的处理性能有限，尤其是硝化性能有限。这是因为，SBR反应器中活性污泥的浓度通常受到限制，实际上严格低于5g/L以免损害澄清步骤。这些常规类型的SBR方法的第三个缺点是：必须在SBR反应器中保持高污泥龄，实际上为在12℃下严格大于15天的污泥龄，以能够获得足够的硝化水平。这意味着水处理设备的尺寸显著增加。由现有技术还已知一种在以SBR模式工作的移动床生物膜反应器(MBBR)中的生物处理方法，所述反应器也被称为序批式移动床生物膜反应器。这种类型的反应器也以英文术语“sequencingbatchmoving-bedbiofilmreactor”或首字母缩写SBMBBR而为人知。其使得能够克服与沉降太慢的游离生物质的使用有关的问题。这种使用在培养基上的固定培养物的方法通过交替厌氧/需氧/缺氧阶段而结合了MBBR方法的优点(抗载荷变化，不存在膨胀，生物质的物理和生物异质性，生物质在载体上的保存)和SBR反应器的周期的生物反应的时滞定相(phasagetemporel)的益处。其可尤其用于处理磷。与使用游离生物质或由颗粒构成的生物质的SBR反应器相反，在反应器中不存在游离生物质使得能够实现在SBR周期结束时在反应器中所含的液体的全部或几乎全部排出，并且这是在没有预先沉降步骤的情况下。该反应器设有带孔的栅网，该栅网使得能够将介质保留在生物槽中，同时在排出阶段使经净化的水以及悬浮物质通过。这种特性使得能够获得非常紧凑的SBMBBR反应器。然而，排出的经处理的水中含有约100-500mg/L的悬浮物质，这些悬浮物质来源于待处理的水以及生物膜的表面部分的脱落。在SBMBBR反应器中处理的水通常需要通过沉降池、浮选池或过滤器的在下游分离这些悬浮物质的步骤。由于MES的浓度低，因此用于这种分离步骤的结构可以特别紧凑。在SBMBBR反应器中对合成或半合成城市废水进行了测试，该测试使用厌氧/需氧周期而没有限制溶解氧，换句话说使用未控制的曝气，并且因此具有非常高的双氧浓度，使用了KMT和K1型的载体(参见HELNESSH.，“Biologicalphosphorusremovalinamovingbedbiofilmreactor”，Trondheim，NorwegianUniversityofScienceandTechnology，2007年，第85-96页；图37)。Helness获得的结果显示出对于测试的水的碳、氮和磷处理的非常有前景的结果。但是，所述测试是使用以下的城市水进行的：该城市水具有低浓度的NH4和PO4，掺有乙酸盐(有利于磷的生物处理，因为其涉及到可易于被除磷细菌使用的有机碳)，并且具有的COD：NTK比(化学需氧量：Kjeldhal总氮)有利于氮的处理(COD：NTK比大于或等于10)。此外，在处理周期期间浓度分布的结果显示出磷的生物同化与脱硝之间的时间差距。这是因为，限制性步骤是硝化步骤，其需要进行75分钟的曝气，而磷(PO4)已经被消耗。本专利技术的专利技术人已经在SBMBBR反应器上重做了这些测试，使用真正的城市水，比Helness测试的水具有更浓的氮，未外源添加有机物质且COD：NTK比为5至8(并且因此对氮的整体处理不太有利)。然后他们能够确定在SBMBBR反应器的曝气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.在序批式移动床生物膜反应器(SBMBBR)中实施的用于同时减少碳、氮和磷的水处理方法，该反应器包括适合生物膜发展的载体，/n所述方法包括相继的处理序列，每个处理序列包括：/n-初始厌氧处理阶段，/n-所述初始厌氧处理阶段之后是至少一个需氧/缺氧周期，该周期由以下阶段构成：/n-需氧处理阶段，以获得不经过铵离子阈值浓度以下的铵离子浓度；以及/n-其中生物膜被至少局部置于缺氧条件下的阶段，这个阶段伴随或晚于所述需氧处理阶段；/n计算铵离子阈值浓度，以使得能够在其中生物膜被至少局部置于缺氧条件下的阶段中发展厌氧氨氧化微生物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181206 FR 18724371.在序批式移动床生物膜反应器(SBMBBR)中实施的用于同时减少碳、氮和磷的水处理方法，该反应器包括适合生物膜发展的载体，
所述方法包括相继的处理序列，每个处理序列包括：
-初始厌氧处理阶段，
-所述初始厌氧处理阶段之后是至少一个需氧/缺氧周期，该周期由以下阶段构成：
-需氧处理阶段，以获得不经过铵离子阈值浓度以下的铵离子浓度；以及
-其中生物膜被至少局部置于缺氧条件下的阶段，这个阶段伴随或晚于所述需氧处理阶段；
计算铵离子阈值浓度，以使得能够在其中生物膜被至少局部置于缺氧条件下的阶段中发展厌氧氨氧化微生物。


2.根据权利要求1所述的方法，其中铵离子阈值浓度≥1mgN/L，并且优选≥2mgN/L。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中对于每个处理序列来说，SBMBBR具有90％-100％的体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·福尔坎斯，P·佐佐罗，T·杰曼，H·亨伯特，R·勒迈尔，
申请(专利权)人：威立雅水务解决方案与技术支持公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR