使用膜曝气生物膜反应器进行亚硝化的方法和装置制造方法及图纸

本说明书描述一种用于亚硝化、亚硝化

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用膜曝气生物膜反应器进行亚硝化的方法和装置
[0001]相关申请本申请要求2020年2月11日递交的题目为“Process and Apparatus for Nitritation Using Membrane Aerated Biofilm Reactor”的美国临时专利申请号62/972,719的权益和优先权，其通过引用结合至本文中。


[0002]本说明书涉及膜曝气生物膜反应器(MABR)和相关装置以及使用膜曝气生物膜的废水处理。

技术介绍

[0003]氮化合物通常以氨的形式存在，常规通过硝化
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反硝化从废水中去除。常规硝化涉及两个步骤：通过氨氧化细菌(AOB)亚硝化产生亚硝酸盐，然后通过亚硝酸盐氧化细菌(NOB)将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。亚硝化，或者称为部分硝化，仅通过第一步使用AOB进行以产生亚硝酸盐。在亚硝化
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反亚硝化中，或者称为短程反硝化，亚硝酸盐通过普通异养细菌(OHB)直接转化为气态氮而不产生硝酸盐。厌氧氨氧化(anammox)为厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation)的缩写，为一种其中将亚硝酸盐和铵转化成双原子氮和水的微生物过程。缩写也可用于指实施厌氧氨氧化过程的细菌。一些硝酸盐也作为厌氧氨氧化细菌的呼吸产物产生。反氨化(或者称为部分硝化
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厌氧氨氧化)是指包括部分亚硝化(即废水供应中的一些但不是全部铵的亚硝化而不产生大量硝酸盐)与亚硝酸盐和剩余铵的厌氧氨氧化相结合的过程。亚硝化
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反亚硝化和反氨化为实践中难以实现的过程，因为NOB易于生长并倾向于将这些过程转化为完全硝化
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反硝化。
[0004]在膜生物膜反应器(MBfR)中，气体转移膜用于支撑生物膜，同时一种或多种气体通过膜供应至生物膜。膜曝气生物膜反应器(MABR)为MBfR的一个子集，其中含氧气体(一般地为空气)用于生物反应。Li等最近回顾了使用MABR进行反氨化的努力(2018年)。解决抑制生物膜中NOB的挑战的努力包括控制膜内的空气压力以匹配氨和氧的转移率(Gilmore等人., 2013)和通过定期关闭空气(或氧气)供应，例如在1.5天的周期中关闭空气1天(Pellicer
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Nacher 2010)。

技术实现思路

[0005]以下段落旨在向读者介绍本专利技术和随后的具体实施方式而不是限制或定义任何要求保护的专利技术。
[0006]本专利技术人已经观察到，如上所述的控制NOB的方法在实践中不是有效的。例如，控制空气压力或空气流速可避免在反应器启动阶段期间(可能需要几个月)和之后的数月内生物膜中NOB的显著增长。然而，最终会出现显著的NOB种群，并将该过程转变为完全硝化
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反硝化。然后必须关闭反应器，通常持续4
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8周的时间段，以破坏生物膜中的NOB种群。但在重新启动反应器之后，NOB种群一般地会在几个月后重现，从而导致另一次反应器关闭。一
年多次关闭反应器数周严重影响该过程的生产力。同样，在1.5
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2天的周期中关闭空气12
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24小时会严重影响过程的生产力。尽管停气期期间可抑制NOB的生长，但AOB在停气期也不会使氨转化为亚硝酸盐。
[0007]本说明书描述用于操作MABR的方法。MABR可用于水中氨的生物转化，例如通过亚硝化(不完全硝化)，伴随有或没有完全的亚硝化
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反亚硝化或反氨化反应。在这些方法中，抑制或控制NOB的生长以及在反氨化的情况下支持厌氧氨氧化细菌的生长是有用的。一种方法包括将含氧的气体或气体混合物(任选地称为工艺空气)提供给含有膜曝气生物膜介质的装置，比如气体转移膜(该装置任选地称为MABR单元)，以抑制NOB的生长和在一些实例中鼓励厌氧氨氧化的生长。本说明书还描述一种装置，例如MABR或MABR单元。该装置包括工具，例如导管网络、计量器、阀门、传感器和流量控制仪器中的一种或多种，用于根据需要向膜曝气生物膜介质提供空气以实施方法。
[0008]在本文描述的一些实例中，方法可包括以下中的一种或多种：在短周期内间歇或分批进料工艺空气；工艺空气调节；工艺空气方向反转；工艺空气氮富集(或者称为工艺空气氧稀释)，例如通过工艺空气再循环；工艺空气阶式流动；和将排气氧浓度保持低于4%。工艺空气为提供至MABR单元内部以转移至生物膜的空气而不是提供的，例如在MABR单元外部产生气泡以冲刷生物膜的空气。排气为未递送至生物膜并离开MABR单元的工艺空气的部分。这些方法可以各种排列和组合一起使用。例如，工艺空气阶式流动可与任何其他方法组合，任选地与MABR介质(即一个或多个气体转移膜)或长度小于0.5 m的MABR单元组合。在另一个实例中，工艺气流方向反转可与任何其他方法组合。
[0009]本说明书描述一种在短周期内分批进料工艺空气的方法。在该方法中，将空气提供给MABR单元持续第一时间段，并然后关闭MABR单元上游和下游的阀门持续第二时间段。任选地，总周期时间长度可在0.1
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2小时之间。
[0010]本说明书描述一种工艺空气调节的方法。在该方法中，将空气以第一速率持续第一时间段和以第二速率持续第二时间段提供给MABR单元。任选地，总周期时间长度可在0.5
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10天之间。
[0011]本说明书描述一种工艺空气方向反转的方法。在该方法中，工艺空气沿一个方向流过MABR单元持续第一时间段，并然后沿相反方向流过MABR单元持续第二时间段。任选地，总周期时间长度可在0.5
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10天之间。
[0012]本说明书描述一种工艺空气氮富集的方法。在工艺空气氮富集方法中，向MABR提供富氮(或稀释氧)空气持续一段时间。可连续提供富氮空气。任选地，将富氮空气提供给MABR单元持续第一时间段，和将环境空气提供给MABR单元持续第二时间段，例如总周期时间长度在0.5
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10天之间。在一些实例中，富氮空气通过工艺空气再循环提供，即至少一些排气自MABR单元的出口流入MABR单元的入口。任选地，第二时间段中的工艺空气流速相对于第一时间段不会减小，使得通过MABR单元的空气流速在排气再循环时间段期间增加。
[0013]本说明书描述一种工艺空气阶式流动的方法。在一些实例中，将工艺空气提供给串联的多个MABR单元，例如通过将一个MABR单元的端口连接于另一个MABR单元的端口。
[0014]短启动阶段也得益于使用反氨化处理水，因为厌氧氨氧化为缓慢生长的低产微生物，并且反氨化反应器的启动时间一般地为有影响的。在一些实例中，本说明书描述一种可用于缩短反应器启动时间或用于缩短反应器从涉及厌氧氨氧化细菌减少的故障中恢复所
需的时间的方法。该方法可包括将含有厌氧氨氧化的接种污泥加入到反应器中，任选地在接种污泥的预处理和选择之后，任选地在用硝化污泥接种反应器之后。或者或另外地，该方法可包括预先接种MABR介本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，其包括以下步骤，将包含膜曝气生物膜介质的装置(“MABR单元”)浸入包含氨的水中；向所述MABR单元内部提供包含氧气的气体(“工艺空气”)；和，使细菌种群在所述MABR单元的外部生长，其中所述细菌包括氨氧化细菌(AOB)，其中所述方法包括以下中的一种或多种：在短周期内分批进料工艺空气；工艺空气调节；工艺空气方向反转；工艺空气氮富集，例如通过工艺空气再循环；工艺空气阶式流动；和将排气氧浓度保持低于4%。2.权利要求1的方法，其包括在短周期内分批进料工艺空气，其中将空气提供给所述MABR单元持续第一时间段，并然后关闭所述MABR单元上游和下游的阀门持续第二时间段。3.权利要求2的方法，其中总周期时间在0.1
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2小时之间。4.权利要求1的方法，其包括工艺空气调节，其中将工艺空气以第一速率持续第一时间段和以第二速率持续第二时间段提供给MABR单元。5.权利要求4的方法，其中总周期时间在0.5
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10天之间。6.权利要求1的方法，其包括工艺空气方向反转，其中工艺空气沿一个方向流过MABR单元持续第一时间段，并然后沿相反方向流过所述MABR单元持续第二段时间。7.权利要求6的方法，其中总周期时间在0.5
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10天之间。8.权利要求1的方法，其包括工艺空气氮富集，其中将富氮空气提供给所述MABR单元。9.权利要求8的方法，其中将第一工艺空气例如环境空气提供给所述MABR单元持续第一时间段和将第二相对富氮的工艺空气提供给所述MABR持续第二时间段，例如其中总周期时间长度在0.5
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10天之间。10.权利要求8或9的方法，其中所述富氮空气通过工艺空气再循环提供，包括使至少一些排气从所述MABR单元的出口流入所述MABR单元的入口。11.权利要求8
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10...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：BL科技公司，
类型：发明
国别省市：