同时进行的缺氧生物除磷和氮以及回收能量制造技术

提供用于处理污水以在除去氮、碳和磷的同时以甲烷和二氧化碳的形式回收能量的方法和系统。将含氨流导入预处理罐，该预处理罐产生剩余污泥、生物气和经预处理流。经预处理流具有比含氨流少至少45%的碳。然后将经预处理流导入缺氧罐，该缺氧罐促进磷的释放以及颗粒状和溶解的有机物的发酵。将混合液转移至具有低溶解氧溶度的曝气罐以促进磷-释放细菌的形成，该细菌最后通过回流活性污泥的方式被再循环至缺氧罐。在曝气罐中同时发生硝化、反硝化和磷释放。膜罐从膜罐中的活性污泥中分离经处理的流出物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】同时进行的缺氧生物除磷和氮以及回收能量相关申请的交叉参考本专利技术要求美国申请号No. 12/981，984，题目为“SMULTANEOUS ANOXICBIOLOGICAL PHOSPHORUSAND NITROGENREMOVAL WITH ENERGY RECOVERY” (于 2010 年 12月30日提交)的优先权，其是美国申请号12/886，321，题目为“SMULTANEOUS ANOXICBIOLOGICAL PHOSPHORUS AND NITROGENREMOVAL”(于 2010 年 9 月 20 日提交)的部分继续申请并要求其优先权，其全部内容引用在此作为参考。
技术介绍
除去污水中的多种成分，例如氮、碳和磷是艰难的和高成本的过程，在一些情况中需要向污水处理过程中加入碳源。另外，用于很多污水处理过程中的高溶解氧浓度主要导致了污水处理厂的高能量成本。可以在过程中在缺氧罐中加入碳源，例如甲醇以例如辅助反硝化。另外，曝气罐(aerated tank)可能需要高浓度的溶解氧以促进生物需氧量(BOD) 和氨的氧化。但碳源的添加以及高浓度溶解氧的需求是高成本的，极大增加了处理污水的费用。
技术实现思路
本专利技术的实施方案通过权利要求进行定义，而不通过以下概述进行定义。出于以下原因，在此提供本专利技术多个方面的高水准概述提供本公开的概述，以及介绍将在下文中进一步详细介绍的概念精选。此处的概述不意在确定所要求的主题的关键特征或基本特征，也不意在用于辅助分离以确定所要求主题的范围。在第一方面，提供用于处理污水以在除去有机物、氮和磷的同时回收能量(energyrecovery)的方法。该方法包括在预处理罐(pretreatment tank)中提供含氨流(stream),所述预处理罐至少产生剩余污泥(excess sludge)、生物气和经预处理流。所述经预处理流具有比含氨流少至少45%的碳。另外，所述生物气至少包括甲烷和二氧化碳。所述方法另外包括使所述经预处理流和回流的活性污泥(return activated sludge)流动至在缺氧条件下运行的缺氧罐(anoxic tank)以及在所述缺氧罐中混合所述经预处理流和所述回流的活性污泥以形成混合液，从而引发磷的释放以及颗粒状有机物和溶解的有机物的发酵。另外，该方法包括转移所述混合液至在微需氧条件下运行的曝气罐。在所述曝气罐中的溶解氧的浓度为小于I. 0mg/L混合液，该浓度可以有效促进同时进行的硝化、反硝化、磷释放和磷吸收。该过程还包括转移所述混合液至膜罐(membrane tank),该膜罐从含微生物的活性污泥中分离出经处理的流出物。第一部分的所述活性污泥作为回流的活性污泥被返回至所述缺氧罐。在第二方面，提供用于减小流中的氨并回收能量的方法。该方法包括在预处理罐中提供含氨流，所述预处理罐包含和所述含氨流反应以生成生物气和经预处理流的厌氧微生物。另外，该方法包括在有效处理条件下使所述经预处理流与含氧流接触以形成第一产物流，所述经预处理流中的氨对所述含氧流中的氧的比率为约2. 28g02/gN-NH3(每克氮(在氨中)，2. 28克的氧)或更小。该方法另外包括在比率为约0. 57gC0D/gN-NH3(每克氮(在氨中)，0. 57克化学需氧量)或更小的有效处理条件下使所述第一产物流暴露在有机物中。在第三方面，提供用于处理污水以在除去有机物、氮和磷的同时回收能量的系统。该系统包括预处理罐，其接收工厂流入污水以及包含和所述工厂流入污水反应以至少生成含甲烷的生物气、剩余污泥和经预处理流的厌氧微生物，所述经预处理流具有比所述工厂流入污水少至少45%的碳。该系统还包括缺氧罐，其接收所述经预处理流和回流的活性污泥。所述缺氧罐在缺氧条件下运行以促进反硝化、磷释放以及颗粒状有机物和溶解的有机物的发酵。另外，该系统包括曝气罐，其接收来自所述缺氧罐的混合液。在所述曝气罐中的溶解氧浓度小于I. Omg/L混合液以有效促进磷-释放细菌的形成(development)。所述磷-释放细菌存在于接收到所述缺氧罐中的回流的活性污泥中。所述回流的活性污泥中的磷-释放细菌允许在所述缺氧罐中的磷释放和颗粒状有机物的发酵。该系统另外包括膜罐，其从活性污泥中分离工厂流出污水，所述活性污泥的一部分作为回流的活性污泥再循环至所述缺氧罐。附图说明 以下将参考附图对本专利技术的示例性实施方案详细地进行说明，其中图I示出了根据本专利技术一实施方案的污水处理方法的示意图；图2示出了根据本专利技术一实施方案的备选污水处理方法的示意图；图3示出了作为实施本专利技术实施方案结果的污水处理厂能量使用量的减小；图4示出了当在污水处理厂中实施本专利技术实施方案时氨和磷酸盐两者的减小；图5示出了表示每个罐中的磷、溶解氧和硝酸盐浓度的柱状图；图6示出了根据本专利技术一实施方案具有能量回收的污水处理方法的示意图；图7示出了根据本专利技术一实施方案利用升流式厌氧污泥床(UASB)反应器的污水处理方法的示意图；图8示出了根据本专利技术一实施方案利用化学强化一级处理(CEPT)的污水处理方法的示意图；图9示出了根据本专利技术一实施方案利用一阶段活性污泥系统的污水处理方法的示意图；图10示出了根据本专利技术一实施方案利用一阶段活性污泥系统的污水处理方法的示意图；图11示出了柱状图，其显示根据本专利技术一实施方案利用多种水处理系统的能量强度的比较；以及图12示出了柱状图，其显示根据本专利技术一实施方案由生物气生成的能量的比较。本专利技术的详细说明在本文中具体说明了本专利技术的实施方案的主题以满足法定需求。但是说明本身不意在必要地限制权利要求的范围。所要求的主题可以其他方式实施以包括不同的步骤或本文中所说明的类似的步骤组合，结合其他现有技术或未来技术。术语不应该理解为在本文所述的多种步骤之间的任一特定次序，除非明确说明了单个步骤的次序。图I示出了污水处理方法10的示意图。更具体地，该污水处理方法提供了能量和成本有效的方法用于同时除去工厂流入污水中的氮、磷和有机物。尽管很多系统需要外部碳源和高浓度溶解氧，而本专利技术的实施方案不需要外部碳源和高浓度溶解氧，事实上相比较通常用于污水处理系统中的溶解氧和碳的量而言，本专利技术实施方案需要非常少量的溶解氧和碳。例如，很多系统需要外部碳源用于除磷和除氮，但在本专利技术的实施方案中，除氮仅需要最小量的碳，因为其主要利用氨。另外，除磷利用存在于污水中的溶解的和颗粒状的碳(例如颗粒状有机物)，取代仅溶解的碳或外部碳源。在图I的实施方案中，三个独立的罐用于同时除去工厂流入污水12中的氮、磷和有机物。如本文中所使用的，工厂流入污水12是还未经处理因此还未进入污水处理系统的原污水，所述污水处理系统例如本文中所说明的污水处理系统。图I所示的第一个罐是缺氧罐16，其接收至少两个流，包括工厂流入污水12和回流的活性污泥14。如本文中将进一步讨论的，回流的活性污泥14是活性污泥的一部分，该活性污泥来自第三个罐或膜罐20，再循环进入一个或多个其他罐，例如缺氧罐16。如本文中所使用的，活性污泥是已经和工厂流出物分开的流。该活性污泥流除含硝酸盐和溶解氧之外还包含微生物量(microbial mass)。微生物量包含大量生物成分,该生物成分包括细菌、真菌、原生动物以及轮形动物等。在活性污泥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E吉拉尔多，
申请(专利权)人：美国水利工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：