專利名稱：反應(yīng)器設(shè)定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于降低好氧顆粒污泥反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間的方法，并尋找特別是在生物工藝領(lǐng)域中的應(yīng)用，用于從廢水中至少部分去除氮和C0D/B0D，以及可任選地除磷。技術(shù)背景
近年來(lái)，好氧顆粒污泥成為廢水處理中一種有前景的技術(shù)。相比于傳統(tǒng)絮狀污泥系統(tǒng)，它具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)較低的運(yùn)行成本和較小的占地。好氧顆粒是微生物來(lái)源的聚集體，其不會(huì)在降低的水利剪切下發(fā)生凝結(jié)，并隨之以比活性污泥浮塊快得多的速度沉淀。
然而，該技術(shù)的一個(gè)主要的缺陷是當(dāng)處理實(shí)際廢水并且需要去除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，這些反應(yīng)器需要長(zhǎng)的啟動(dòng)時(shí)間。
一些工業(yè)部門(mén)，例如奶制品和食品加工工業(yè)以及屠宰場(chǎng)產(chǎn)生了大量需要處理并且含有高水平的氮以及COD和磷的廢水。發(fā)現(xiàn)對(duì)于這些廢水難以建立含好氧顆粒的廢水處理反應(yīng)器。
因此，本發(fā)明的一個(gè)·目的是提供改進(jìn)的方法用于更容易地建立好氧顆粒污泥反應(yīng)器。發(fā)明內(nèi)容
在本研究中，令人驚喜地發(fā)現(xiàn)可以使得好氧污泥顆粒分碎，并使用分碎的顆粒來(lái)建立好氧顆粒污泥反應(yīng)器，相比于用僅含絮狀污泥的活性生物質(zhì)建立的反應(yīng)器，該好氧顆粒污泥反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間顯著降低。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種建立好氧顆粒污泥反應(yīng)器的方法，該方法包括用包含分碎的好氧污泥顆粒的活性生物質(zhì)對(duì)所述反應(yīng)器進(jìn)行接種。
對(duì)于任意特定的反應(yīng)器，可以通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)來(lái)建立分碎顆粒的最優(yōu)化尺寸。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，用中值粒度為約150 μ m至約1250 μ m·,例如約500 μ m至約700 μ m的分碎的好氧污泥顆粒對(duì)所述反應(yīng)器進(jìn)行接種。
盡管僅考慮使用分碎的污泥顆粒啟動(dòng)反應(yīng)器，但是根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，可以用包含分碎的好氧污泥顆粒和絮狀污泥的混合物的活性生物質(zhì)對(duì)所述反應(yīng)器進(jìn)行接種。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，分碎的好氧污泥顆粒占總接種活性生物質(zhì)的約5重量％至約50重量％。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，反應(yīng)器中的活性生物質(zhì)的起始濃度為約lgMLSS/L至約 5gMLSS/L，例如約 2. 5gMLSS/L 至約 3. 5gMLSS/L。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，活性顆粒污泥反應(yīng)器初始運(yùn)行的廢水負(fù)荷的每次循環(huán)的體積交換比為約12. 5%至約25%。最終，隨著好氧顆粒污泥更成熟，對(duì)于營(yíng)養(yǎng)豐富的廢水，廢水負(fù)荷的每次循環(huán)的體積交換比上升至約50%，或者對(duì)于低營(yíng)養(yǎng)物的廢水(例如生活污水)甚至可以上升至75%。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，在建立反應(yīng)器時(shí)，完成處理循環(huán)和傾潷處理后液體之間的沉淀時(shí)間隨著運(yùn)行的處理循環(huán)次數(shù)不斷減少，以從反應(yīng)器中去除較差沉淀的生物質(zhì)。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，含硝化生物體和反硝化生物體的活性生物質(zhì)以及所述反應(yīng)器用于從廢水中去除生物COD和氮。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，主要通過(guò)亞硝化/反亞硝化從廢水中去除氮。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，含聚磷酸鹽積累生物體(PAO)的活性生物質(zhì)以及所述反應(yīng)器用于從廢水中同時(shí)去除氮、磷酸鹽和生物COD。
如題為“廢水處理(Wastewater Treatment)”的國(guó)際專利公開(kāi)第WO 2008/046139 號(hào)所述(其通過(guò)交叉引用全文結(jié)合入本文)，本發(fā)明的方法可以用于建立好氧顆粒污泥反應(yīng)器，用于進(jìn)行同時(shí)從廢水中去除BOD、N和P的過(guò)程。
本發(fā)明還提供了粒徑約150μπι至約1250 μ m的分碎的好氧污泥顆粒，所述好氧污泥顆粒可任選地儲(chǔ)存在培養(yǎng)基或者含低營(yíng)養(yǎng)水平的處理后廢水中。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明


圖1顯示了用于本發(fā)明的方法中的序列間歇式反應(yīng)器的示意圖。
圖2A至2D顯示了用100%絮狀污泥接種的SBR的顆粒尺寸分布曲線(A和B)以及 MLSS&MLVSS(C和D):A、C—第一輪;B、D —第二輪。百分位Td(0.9),O d(0. 5)、· d(0.1)； □ MLVSS、■ MLSS。
圖3A和3B顯示了用100%絮狀污泥接種的SBR的脫氮性能A_第一輪；B_第二輪。· N-NH4+流入物、〇N-NH4+流出物、▼ \ A_O—體積交換比。
圖4A至4E顯示了用不同百分比的分碎的顆粒初始接種后差不多90天或者更長(zhǎng)的廢水處理循環(huán)之后的SBR中的顆粒尺寸分布曲線A-50% ；B-25% ;C_15% ;D_10% ;E_5%。百分位:▼ d(().9)、〇 d(0. 5)、· d(0.1)。
圖5A和5B顯示了用10%分碎的顆粒接種的SBR在開(kāi)始運(yùn)行時(shí)(圖5A)和最后一周運(yùn)行時(shí)(圖5B)的污泥形貌的立體顯微鏡圖像。
圖6顯示了當(dāng)處理屠宰場(chǎng)廢水時(shí)，接種污泥中分碎的顆粒的百分比對(duì)于反應(yīng)器成為完全顆粒狀的所需時(shí)間的影響。
圖7A至7E顯示了用不同百分比的分碎的顆粒初始接種后差不多90天或者更長(zhǎng)的廢水處理循環(huán)之后的SBR中的MLSS和MLVSS A-50% ;B_25% ；C-15% ；D-10% ;E_5%。〇 MLVSS、· MLSS。
圖8A至SE顯示了用不同百分比的分碎的顆粒初始接種后差不多90天或者更長(zhǎng)的廢水處理循環(huán)之后的SBR中的除氮性能A-50% ；B-25% ;C_15% ;D_10% ;E_5%?！?N-NH4+流入物、〇n-nh4++n-nox -交換比。
圖9顯示了用15%分碎的顆粒接種的SBR中第14、32、40和116天的循環(huán)研究曲線· P-PO廣；〇 N-NH4+ ；▼ N-NO2'; ΛN-NOf。
圖1OA至IOE顯示了用不同百分比的分碎的顆粒初始接種后差不多90天或者更長(zhǎng)的廢水處理循環(huán)之后的SBR中的除磷性能A-50% ；B-25% ; C_15% ;D_10% ;E_5%。
P-PO43-流入物、〇P-PO43--體積交換比。
圖1lA和IlB顯示了反應(yīng)器運(yùn)行第一天的污泥的形貌的立體顯微鏡圖像 A:b-SBR;B:m_SBR。(標(biāo)尺條 Imm)。
圖12A和12B顯示了在用30%分碎的顆粒初始接種后的超過(guò)100天廢水處理循環(huán)之后的SBR中的顆粒尺寸分布曲線(在顆粒與絮狀污泥混合之后)。A:b-SBR ;B:m-SBR。體積百分位:Vd(90%)、〇 d(50%)、· d(10%)。
圖13A和13B顯示了運(yùn)行92天之后的污泥的形貌的立體顯微鏡圖像。A:b_SBR ； Bim-SBR0
縮寫(xiě)和定義
本發(fā)明中使用了以下縮寫(xiě)
AOB氨氧化細(xì)菌
BOD生化需氧量
COD化學(xué)需氧量
DO溶解氧
EBPR強(qiáng)化的生物除磷
FOG脂肪、油和油脂
GAO糖原積累生物體
HRT水力停留時(shí)間
MLSS混合液懸浮固體
MLVSS混合液揮發(fā)性懸浮固體
N氮
NH4銨
NO2亞硝酸鹽
NO3硝酸鹽
NOx硝酸鹽和亞硝酸鹽的總和
NOB亞硝酸鹽氧化細(xì)菌
OUR氧攝取速率
P磷
PO4磷酸鹽
PAO聚磷酸鹽積累生物體
PHA聚羥基烷酸 /酯
SBR序列間歇式反應(yīng)器
SRT污泥保留時(shí)間
TKN總凱式氮
TP總憐
TSS總懸浮固體
VER體積交換比
VFA揮發(fā)性脂肪酸
VSS揮發(fā)性懸浮固體
本文所用術(shù)語(yǔ)“包含”表示“主要4形式，例如“含有”和“包括”具有相應(yīng)的類似含義。
本文所用術(shù)語(yǔ)“聚磷酸鹽積累生物體”指的是能夠以超過(guò)其代謝所需的量攝取磷并在胞內(nèi)積累成為富集磷酸鹽物種的任何生物體。
發(fā)明詳述
相比于現(xiàn)有絮凝系統(tǒng)，好氧顆粒污泥提供以下顯著的優(yōu)勢(shì)，包括減少的沉淀時(shí)間、 生物反應(yīng)器中改進(jìn)的生物質(zhì)停留(提供了每次循環(huán)中更高的廢水負(fù)荷的可能性以及每次水處理循環(huán)之后從反應(yīng)器傾潷的污泥量的減少的共同益處，從而需要的二次沉淀裝置減少) 并在顆粒上/顆粒中提供了好氧和缺氧條件，從而促進(jìn)了一個(gè)反應(yīng)器中的不同生物工藝 (例如通過(guò)亞硝酸鹽途徑去除氮，其進(jìn)而導(dǎo)致了曝氣和補(bǔ)充碳的節(jié)約)。
然而，建立好氧顆粒污泥反應(yīng)器可以是一個(gè)冗長(zhǎng)和精密的過(guò)程。特別地，通過(guò)如下方法來(lái)促進(jìn)這類顆粒在反應(yīng)器中的停留來(lái)建立好氧顆粒污泥在上清液傾潷之前減少停留時(shí)間，以及增加體積交換比/降低水力停留時(shí)間。因此，大多數(shù)的生物質(zhì)可能會(huì)在建立時(shí)被沖失掉。這進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)廢水進(jìn)行處理去除含氮物質(zhì)時(shí)反應(yīng)器中生物質(zhì)的不足。從而反應(yīng)器中銨和/或亞硝酸的積累會(huì)抑制微生物將NH4+氧化成NOx以及去除NOx化合物和磷的功能。
本發(fā)明提供了用于啟動(dòng)好氧顆粒污泥反應(yīng)器的改進(jìn)方法，其包括使用分碎的建立的好氧顆粒作為接種活性生物質(zhì)用于啟動(dòng)所述反應(yīng)器。令人驚喜的是，分碎的好氧顆?；颈Ａ袅怂鼈兊暮醚躅w粒功能，并較快速地重新發(fā)展成完全功能化的好氧顆粒，比僅從絮狀顆粒開(kāi)始建立好氧顆粒污泥反應(yīng)器快得多。
用于分碎和本發(fā)明的方法中的顆?？梢詮娜我夂线m的來(lái)源購(gòu)得。
可以通過(guò)任意合適的方法對(duì)顆粒進(jìn)行分碎。好氧顆粒是復(fù)雜的，具有結(jié)構(gòu)(包括變化形狀的表面，一些具有突出，其他則沒(méi)有，并且包括孔、通道和空穴)以及從表面到中心的微生物類型的梯度，該梯度對(duì)應(yīng)于氧供給和底物的傳質(zhì)(以及其他參數(shù))，這些參數(shù)在每一個(gè)顆粒的表面處最大并隨著進(jìn)入到中心的距離快速下降(在成熟/老化顆粒中，可能主要包含死亡的細(xì)胞)。顆粒的高效機(jī)能(至少部分)受到顆粒結(jié)構(gòu)和相應(yīng)環(huán)境的影響。但是，本研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)分碎使得一些干擾是可以被容忍的，用分碎的顆粒進(jìn)行恢復(fù)(不希望受任何具體理論的限制，這大概是通過(guò)結(jié)構(gòu)重建恢復(fù)的)。因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，通過(guò)保留顆粒的至少一些結(jié)構(gòu)從而保留了顆粒的功能的方法使得顆粒分碎。
許多工業(yè)用磨機(jī)、粉碎機(jī)、分碎機(jī)、篩選或篩分機(jī)械是合適的，例如購(gòu)自美國(guó)伊利諾伊州埃爾姆赫斯特城的菲茨帕特里克公司(Fitzpatrick Company of Elmhurst, Illinois, United States of America)的溫和研磨 / 篩分機(jī)械(「hzmijl.: 和Fitzseive 產(chǎn)品)，或者購(gòu)自例如美國(guó)新澤西州富蘭克林研磨機(jī)公司(Franklin Miller, Inc. of New Jersey, United States of America)的類似產(chǎn)品。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，將顆粒通過(guò)網(wǎng)孔、篩分網(wǎng)或者篩選網(wǎng)以得到分碎的顆粒。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，所述網(wǎng)孔、篩分網(wǎng)或者篩選網(wǎng)的平均孔直徑或者孔徑/寬度是約200 μ m至約1000 μ m (US為約 70目至約18目)，例如約300 μ m至約IOOOym (US為約50目至約18目)，約400 μ m至約 1000 μ m (US為約40目至約18目)，約500 μ m至約IOOOym (US為約35目至約18目)，約 600 μ m至約1000 μ m (US為約30目至約18目)，約700 μ m至約1000 μ m (US為約25目至約18目)，約800 μ m至約1000 μ m (US為約20目至約18目)，約900 μ m至約1000 μ m (US 為約20目至約18目)，約200 μ m至約900 μ m (US為約70目至約20目)，約200 μ m至約 800 μ m (US為約70目至約20目)，約200 μ m至約700 μ m (US為約70目至約25目)，約 200 μ m至約600 μ m (US為約70目至約30目 )，約200 μ m至約500 μ m (US為約70目至約 35目)，約200 μ m至約400 μ m (US為約70目至約40目)，約200 μ m至約300 μ m (US為約70目至約50目)，約300 μ m至約900 μ m(US為約50目至約20目)，約350 μ m至約800 μ m (US為約45目至約20目)，約400 μ m至約700ym(US為約40目至約25目)，約450 μ m至約650 μ m (US為約40目至約25目)，約500 μ m至約700 μ m (US為約35目至約25目)，約 500 μ m至約600 μ m (US為約35目至約40目)，約200 μ m (US為約70目)，約300 μ m (US 為約50目)，約400 μ m (US為約40目)，約500 μ m (US為約35目)，約600 μ m (US為約30 目)，約700ym (US為約25目)，約800ym (US為約20目)，約900ym (US為約20目)，約 1000 μ m (US為約18目)，或者任意或任意包含以上所列出的尺寸限制的任意組合的范圍。
通過(guò)分碎得到的分碎的顆粒的中值粒徑/直徑可以為約150 μ m至約1250 μ m、 例如約200 μ m至約1100 μ m、約200 μ m至約1000 μ m、例如約300 μ m至約1000 μ m、約 400 μ m至約 1000 μ m、約 500 μ m 至約 1000 μ m、約 600 μ m 至約 1000 μ m、約 700 μ m 至約 1000 μ m、約 800 μ m 至約 1000 μ m、約 900 μ m 至約 1000 μ m、約 200 μ m 至約 900 μ m、約 200 μ m 至約 800 μ m、約 200 μ m 至約 700 μ m、約 200 μ m 至約 600 μ m、約 200 μ m 至約 500 μ m、 約 200 μ m 至約 400 μ m、約 200 μ m 至約 300 μ m、約 300 μ m 至約 900 μ m、約 350 μ m 至約 800 μ m、約 400 μ m 至約 700 μ m、約 450 μ m 至約 650 μ m、約 500 μ m 至約 700 μ m、約 500 μ m 至約 600 μ m、約 150 μ m、約 200 μ m、約 300 μ m、約 400 μ m、約 500 μ m、約 600 μ m、約 700 μ m、 約800 μ m、約900 μ m、約1000 μ m、約1100 μ m、約1250 μ m,或者任意或任意包含以上所列出的尺寸限制的任意組合的范圍。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，分碎的顆粒的中值粒徑約為400 μ m至約800 μ m。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式,分碎的顆粒的中值粒徑約為500 μ m至約700 μ m。
分碎的顆粒是相當(dāng)穩(wěn)定的，在存在低營(yíng)養(yǎng)水平的情況下可以儲(chǔ)存數(shù)天甚至數(shù)周， 特別是如果進(jìn)行冷藏的話。這允許在制備顆粒的設(shè)施處進(jìn)行分碎，然后(通常在脫水之后) 運(yùn)載到其他設(shè)施?；蛘撸梢詫⑼暾念w粒運(yùn)輸?shù)筋A(yù)期的設(shè)備，然后在裝載到反應(yīng)器之前在該位置對(duì)顆粒進(jìn)行分碎。
用于啟動(dòng)好氧顆粒污泥反應(yīng)器的本發(fā)明的方法包括用分碎的顆粒裝載反應(yīng)器。所述反應(yīng)器還可以用絮狀污泥裝載。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，以總活性生物質(zhì)的重量計(jì)，包含約 5重量％至約50重量％的分碎的好氧顆粒，例如約5重量％至約45重量％，約5重量％至約40重量％，約5重量％至約35重量％，約5重量％至約30重量％，約5重量％至約25重量％，約5重量％至約20重量％，約5重量％至約15重量％，約5重量％至約10重量％，約 10重量％至約50重量％，約15重量％至約50重量％，約20重量％至約50重量％，約25重量％至約50重量％，約30重量％至約50重量％，約35重量％至約50重量％，約40重量％ 至約50重量％，約45重量％至約50重量％，約5重量％，約10重量％，約15重量％，約20重量％，約25重量％，約30重量％，約35重量％，約40重量％，約45重量％，約50重量％，或者任意或任意包含以上所列出的百分比限制的任意組合的范圍。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，可以用含約10%至約25%分碎的好氧顆粒的活性生物質(zhì)啟動(dòng)反應(yīng)器。
在啟動(dòng)時(shí)裝載到反應(yīng)器中的可任選地與絮狀污泥結(jié)合的作為分碎的好氧顆粒的活性生物質(zhì)的總量可以是約0. 5g干重MLSS/升最終總工作容積至約20g干重MLSS/升最終總工作容積，例如約0. 5g/L至約18g/L,約0. 5g/L至約16g/L,約0. 5g/L至約14g/L,約 0. 5g/L 至約 12g/L,約 0. 5g/L 至約 10g/L,約 0. 5g/L 至約 9g/L,約 0. 5g/L 至約 8g/L,約 0. 5g/L 至約 7g/L,約 0. 5g/L 至約 6g/L,約 0. 5g/L 至約 5g/L,約 0. 5g/L 至約 4g/L,約 0. 5g/ L至約3g/L,約0. 5g/L至約2g/L,約0. 5g/L至約lg/L,約lg/L至約20g/L,約2g/L至約20g/L,約 3g/L 至約 20g/L,約 4g/L 至約 20g/L,約 5g/L 至約 20g/L,約 6g/L 至約 20g/L,約 7g/L 至約 20g/L,約 8g/L 至約 20g/L,約 9g/L 至約 20g/L,約 10g/L 至約 20g/L,約 12g/L 至約 20g/L,約 14g/L 至約 20g/L,約 16g/L 至約 20g/L,約 18g/L 至約 20g/L,約 O. 5g/L,約 Ig/ L,約 2g/L,約 3g/L,約 4g/L,約 5g/L,約 6g/L,約 7g/L,約 8g/L,約 9g/L,約 10g/L,約 Ilg/ L，約 12g/L，約 13g/L，約 14g/L，約 15g/L，約 16g/L，約 17g/L，約 18g/L，約 19g/L，約 20g/L， 或者任意或任意包含以上所列出的量的任意組合的范圍。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，反應(yīng)器中活性生物質(zhì)的初始濃度為約Ig MLSS/L至約5g MLSS/L。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，反應(yīng)器中活性生物質(zhì)的初始濃度為約2g MLSS/L至約3g MLSS/L。
啟動(dòng)污泥反應(yīng)器的下一個(gè)步驟包括對(duì)活性生物質(zhì)加料廢水或者任意合適的含營(yíng)養(yǎng)物底物。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，對(duì)污泥加料廢水。
在通過(guò)本發(fā)明的方法建立好氧顆粒污泥反應(yīng)器時(shí)用于處理的廢水可以是含可以被污泥微生物利用的營(yíng)養(yǎng)物的任意廢水。特別感興趣的是具有高水平氮的廢水，例如屠宰場(chǎng)廢水，但是本發(fā)明明顯并不限于此。所述廢水可以含有至少100mg/L的總氮，例如至少約 150mg/L的總氮,至少約200mg/L的總氮、至少約250mg/L的總氮、至少約275mg/L的總氮、 至少約300mg/L的總氮、至少約325mg/L的總氮,或者甚至是至少約350mg/L的總氮。廢水的總氮含量可以顯著地高于350mg/L。
高氮流入物質(zhì)，例如屠宰場(chǎng)廢水，還可以含有提升的磷含量。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式， 本發(fā)明的方法包括建立用于同時(shí)從廢水中去除氮和磷以及C0D/B0D的好氧顆粒污泥反應(yīng)器。如題為“廢水處理(Wastewater Treatment)”的國(guó)際專利公開(kāi)第WO 2008/046139號(hào)所述的方法(其通過(guò)交叉引用全文結(jié)合入本文)，通過(guò)本發(fā)明的方法建立的好氧顆粒污泥反應(yīng)器可以用于同時(shí)去除B0D、N和P。WO 2008/046139中所述的某些方法也適合作為進(jìn)料/運(yùn)行配置用于通過(guò)本發(fā)明的方法建立好氧顆粒污泥反應(yīng)器(一旦采用分碎的顆粒污泥)。
與使用反應(yīng)器流入物質(zhì)相關(guān)的一個(gè)顯著的問(wèn)題包括反應(yīng)器中的氨和/或亞硝酸鹽/亞硝酸積累了高的氮水平。這些成分的高水平會(huì)抑制涉及除氮除磷的生物體。因此，盡管包含低氮水平(例如，小于100mg/L的總氮)的流入物質(zhì)可以以高體積交換比(VER)進(jìn)料到建立中的好氧顆粒污泥反應(yīng)器中，使用具有高氮含量的流入物質(zhì)例如屠宰場(chǎng)廢水要求: 降低每次循環(huán)中加料到SBR系統(tǒng)中的廢水的體積(從而降低了 VER);在兩次、三次或者甚至更多次的進(jìn)料中向SBR系統(tǒng)進(jìn)料所述流入物質(zhì)；運(yùn)行較長(zhǎng)的工藝步驟(例如硝化和/或反硝化)；或者它們的任意組合。
如上所隱含的，可以根據(jù)給定的流入物質(zhì)的氮含量對(duì)其所使用的VER進(jìn)行改變， 所述VER可以是約5%至約75%之間的任意位置，例如約10%至約75%，約10%至約70%，約 10%至約65%，約10%至約60%，約10%至約55%，約10%至約50%，約10%至約45%，約10%至約40%，約10%至約35%，約10%至約30%，約10%至約25%，約10%至約20%，約10%至約15%， 約15%至約75%，約20%至約75%，約25%至約75%，約30%至約75%，約35%至約75%，約40% 至約75%，約50%至約75%，約55%至約75%，約60%至約75%，約65%至約75%，約70%至約 75%,約 5%，約 10%，約 15%，約 20%，約 25%，約 30%，約 35%，約 40%，約 45%，約 50% ，約 55%，約 60%，約65%，約70%，約75%，或者任意包含以上所列出的百分比限制的任意組合的范圍。當(dāng)使用高氮含量的流入物時(shí)，可以以具有體積交換比為約12. 5%至約25%的廢水負(fù)荷對(duì)好氧顆粒污泥反應(yīng)器進(jìn)行初始運(yùn)行(也就是說(shuō)，例如，如果反應(yīng)器的工作容積是I升，則在一次循環(huán)中向反應(yīng)器中加入約125mL至250mL的廢水)。為了避免抑制建立顆粒污泥中的硝化細(xì)菌，初始使用的VER可以較低，并隨著后續(xù)循環(huán)逐漸增加，同時(shí)對(duì)銨和NOx物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 以保證它們沒(méi)有上升到抑制水平。作為僅有的指導(dǎo)對(duì)于氨氧化細(xì)菌，約IOmg至約15mg氮 /L的游離氨的濃度或者約O. 2mg至約2. 8mg氮/L的亞硝酸的濃度會(huì)導(dǎo)致它們的活性被完全抑制；對(duì)于亞硝酸鹽氧化細(xì)菌，約O. 016mg至約O. 048mg氮/L的游離亞硝酸的濃度導(dǎo)致它們停止生長(zhǎng)；對(duì)于聚磷酸鹽積累生物體(ΡΑ0)，約O. 004mg氮/L的游離亞硝酸的濃度導(dǎo)致磷的攝取停止。
可以通過(guò)監(jiān)測(cè)反應(yīng)容器內(nèi)含物的氧化/還原電勢(shì)(ORP)和/或pH，使用在線NOx傳感器或者它們的任意組合，對(duì)反應(yīng)容器內(nèi)含物中NOx物質(zhì)的濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
隨著好氧污泥反應(yīng)器向完全顆粒的狀態(tài)發(fā)展，反應(yīng)器中活性生物質(zhì)從流入物去除含氮物質(zhì)的能力增加，并可以增加所應(yīng)用的VER。因此，例如當(dāng)好氧顆粒污泥發(fā)展到更進(jìn)一步的狀態(tài)時(shí)，對(duì)于高氮含量流入物質(zhì)，例如屠宰場(chǎng)廢水可以應(yīng)用提供了高至約50%的體積交換比的廢水負(fù)荷。
之前還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)SBR循環(huán)中的交錯(cuò)的好氧和缺氧階段進(jìn)行表征的步進(jìn)式SBR方案允許及時(shí)地去除硝酸鹽或者亞硝酸鹽，從而當(dāng)COD的量充足時(shí)，可以避免氨、硝酸鹽和亞硝酸鹽的積累。
至少第一進(jìn)料步驟之后有一段足夠長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的不通氣階段，導(dǎo)致廢水中NOx物質(zhì)的濃度足夠低，以使得PAO中的聚羥基烷酸鹽/酯發(fā)生積累，從而使得在后續(xù)的通氣/好氧時(shí)間通過(guò)PAO發(fā)生磷酸鹽的積累。
至少第一不通氣階段后有一段足夠長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的通氣階段，以允許通過(guò)硝化生物體進(jìn)行銨的氧化，并通過(guò)PAO使得廢水中的至少一部分磷發(fā)生同化。取決于通過(guò)該方法所需的流出物的量，至少第一通氣階段的持續(xù)時(shí)間足夠長(zhǎng)，從而通過(guò)進(jìn)料步驟使得引入到SBR 系統(tǒng)中的銨被基本完全氧化。后續(xù)的通氣階段的持續(xù)時(shí)間也足夠長(zhǎng)，使得在每次進(jìn)料步驟之后通過(guò)硝化生物體發(fā)生基本完全的銨氧化。
參見(jiàn)圖1，可以在序列間歇式反應(yīng)器系統(tǒng)中進(jìn)行本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方式，所述序列間歇式反應(yīng)器系統(tǒng)包含含有生物活性污泥20的反應(yīng)容器10，所述生物活性污泥包含約10%至25% (w/w)的分碎的顆粒和約90%至約75% (w/w)絮狀污泥,其中用于制備分碎顆粒的顆粒以及絮狀污泥都由同時(shí)提供了從屠宰場(chǎng)廢水中去除N、P和COD的反應(yīng)器獲得， 其中分碎顆粒的中值直徑/尺寸是約400至約800 μ m。
在第一進(jìn)料步驟中，用泵40使得一部分待處理的廢水通過(guò)導(dǎo)管50從廢水儲(chǔ)罐30 進(jìn)料到反應(yīng)容器10中。如果要進(jìn)行多進(jìn)料步驟，盡管每一階段的廢水進(jìn)料量可以相同，但是它們也可以是不斷減小的體積、不斷增加的體積、交替變大和變小的體積或者它們的任意排列。然而，大的最終進(jìn)料步驟會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器和排放物中顯著水平的氨和N0X，因此根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，使用了進(jìn)料量不斷減小的進(jìn)料步驟。
在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，當(dāng)對(duì)含有高水平的營(yíng)養(yǎng)物的廢水，例如屠宰場(chǎng)廢水進(jìn)行處理時(shí)，可以將約70%的待處理廢水在第一進(jìn)料步驟中進(jìn)料到 反應(yīng)容器中，將約30%的待處理廢水在第二進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中?；蛘?，可以將約60%的待處理廢水在第一進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約40%的待處理廢水在第二進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中。在另一個(gè)可選擇的進(jìn)料方案中，可以將約50%的待處理廢水在第一進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約50%的待處理廢水在第二進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中。
如果對(duì)含有較低營(yíng)養(yǎng)物負(fù)荷的廢水，例如生活污水進(jìn)行處理時(shí)，可以將約90%的待處理廢水在第一進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約10%的待處理廢水在第二進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中。或者，可以將約80%的待處理廢水在第一進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約20%的待處理廢水在第二進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中。在另一個(gè)可選擇的進(jìn)料方案中，可以將約70%的待處理廢水在第一進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約30%的待處理廢水在第二進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中。在另一個(gè)可選擇的進(jìn)料方案中，可以將約 60%的待處理廢水在第一進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約40%的待處理廢水在第二進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中。在另一個(gè)可選擇的進(jìn)料方案中，可以將約50%的待處理廢水在第一進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約50%的待處理廢水在第二進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中。
或者，如果采用了三次進(jìn)料方法，當(dāng)對(duì)含有高水平的營(yíng)養(yǎng)物的廢水，例如屠宰場(chǎng)廢水進(jìn)行處理時(shí)，可以將約50%的待處理廢水在第一進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約30% 的待處理廢水在第二進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約20%的待處理廢水在第三進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中。在另一個(gè)可選擇的進(jìn)料方案中，可以將約60%的待處理廢水在第一進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約20%的待處理廢水在第二進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約20%的待處理廢水在第三進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中。在另一個(gè)可選擇的進(jìn)料方案中，可以將約60%的待處理廢水在第一進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約30%的待處理廢水在第二進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約10%的待處理廢水在第三進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中。在另一個(gè)可選擇的進(jìn)料方案中，可以將約70%的待處理廢水在第一進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約20%的待處理廢水在第二進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約10%的待處理廢水在第三進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中。在另一個(gè)可選擇的進(jìn)料方案中，可以將約50%的待處理廢水在第一進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約40%的待處理廢水在第二進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約10%的待處理廢水在第三進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中。在另一個(gè)可選擇的進(jìn)料方案中，可以將約40%的待處理廢水在第一進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約30%的待處理廢水在第二進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中， 將約30%的待處理廢水在第三進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中。在另一個(gè)可選擇的進(jìn)料方案中，可以將約40%的待處理廢水在第一進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約40%的待處理廢水在第二進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中，將約20%的待處理廢水在第三進(jìn)料步驟中進(jìn)料到反應(yīng)容器中。
盡管可以以任意合適的方法將廢水引入到反應(yīng)容器中，可以使用國(guó)際專利公開(kāi)第 WO 95/24361號(hào)中所述的UniFED 方法或其變形。簡(jiǎn)單地說(shuō)，至少在第一進(jìn)料步驟前使得反應(yīng)容器10中的污泥發(fā)生沉淀，并且進(jìn)料可以包括使得廢水在反應(yīng)容器底部、沉淀的污泥中分布，而沒(méi)有進(jìn)行通氣或攪拌。這使得所有的生物質(zhì)與進(jìn)入到反應(yīng)器中的新鮮進(jìn)料流發(fā)生強(qiáng)烈接觸，避免了生物質(zhì)與上一工藝循環(huán)中的通常含有硝酸鹽的上清水發(fā)生混合(這對(duì)于除磷過(guò)程的性能是不利的)，并快速建立起了有利于通過(guò)PAO進(jìn)行VFA攝取的厭氧條件。
進(jìn)料步驟之后可以跟隨 無(wú)混合、無(wú)曝氣的階段，如果(無(wú)混合、無(wú)曝氣的)進(jìn)料步驟進(jìn)行緩慢，后續(xù)的無(wú)混合、無(wú)曝氣階段可以不是必需的原因在于當(dāng)進(jìn)料在沉淀的污泥中進(jìn)行分布時(shí)，廢水與沉淀污泥之間發(fā)生了有效的接觸，如果進(jìn)料速率是足夠慢的，存在于沉淀的污泥中的所有NOx物質(zhì)會(huì)發(fā)生反硝化，并在進(jìn)料步驟之后立即完成通過(guò)PAO對(duì)揮發(fā)性脂肪酸的攝取。較慢的進(jìn)料速率還導(dǎo)致了沉淀污泥的較小擾動(dòng)，因此進(jìn)料與污泥的接觸較好。
“足夠慢”的進(jìn)料速率可以包括進(jìn)入到反應(yīng)容器10中的流入速率為約20%至約1% 的原始、未加料體積/小時(shí)，例如約15%至約2%的未加料體積/小時(shí)、約12%至約4%的未加料體積/小時(shí)、約10%至約5%的未加料體積/小時(shí)、約10%的未加料體積/小時(shí)、約9% 的未加料體積/小時(shí)、約8%的未加料體積/小時(shí)、約7%的未加料體積/小時(shí)、約6%的未加料體積/小時(shí)、或者約5%的未加料體積/小時(shí)或者任意包含以上所列出的進(jìn)料速率的任意組合。
在足夠的無(wú)混合、無(wú)曝氣階段之后，如果以足夠慢的流入速率進(jìn)行進(jìn)料步驟，一旦進(jìn)料步驟結(jié)束，可以用任意合適的方法可任選地對(duì)反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)進(jìn)行混合，無(wú)需曝氣或者氮?dú)夤呐?。例如，可以用馬達(dá)70驅(qū)動(dòng)的葉輪60進(jìn)行混合。
在進(jìn)料步驟過(guò)程中或者之后，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)反應(yīng)容器內(nèi)含物的氧化/還原電勢(shì) (ORP)和/或pH，使用在線NOx傳感器或者它們的任意組合，對(duì)反應(yīng)容器內(nèi)含物中NOx物質(zhì)的濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)ORP的監(jiān)測(cè)還可用于評(píng)估從反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)的揮發(fā)性脂肪酸的攝取，當(dāng)來(lái)自反應(yīng)容器10的胞外物質(zhì)的生物體對(duì)VFA進(jìn)行攝取時(shí)，ORP信號(hào)下降，當(dāng)VFA被來(lái)自反應(yīng)容器10的胞外物質(zhì)耗盡時(shí)，ORP信號(hào)下降的速率減緩，并且取決于反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)的復(fù)雜性，可能達(dá)到平臺(tái)期或者甚至上升。
可以使用通過(guò)任意合適方法與ORP探針90連接的ORP測(cè)定計(jì)80來(lái)測(cè)定氧化/還原電勢(shì)，所述ORP探針90與反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)接觸。ORP測(cè)量計(jì)80可以通過(guò)導(dǎo)線100 與ORP探針90相連接。
可以使用通過(guò)任意合適方法與pH探針120連接的pH計(jì)110來(lái)測(cè)定pH,所述pH探針120與反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)接觸。pH計(jì)110可以通過(guò)導(dǎo)線130與pH探針120相連接。
在至少第一無(wú)曝氣階段之后，在從胞外培養(yǎng)基攝取VFA之前，反應(yīng)容器內(nèi)含物質(zhì)中的NOx (和氧氣)的濃度需要足夠低，并通過(guò)PAO發(fā)生聚羥基烷酸鹽/酯的胞內(nèi)積累(為后續(xù)氧化階段時(shí)的磷酸鹽攝取提供能量)。一旦反應(yīng)容器10的胞外物質(zhì)耗盡了至少大多數(shù)的 VFA (這可以通過(guò)ORP測(cè)定計(jì)80觀察到的下降的ORP坡度的中斷來(lái)確定)，開(kāi)始曝氣階段。
或者，例如對(duì)于工業(yè)上處理廢水運(yùn)行的SBR過(guò)程(但是仍建立了完全的顆?；?，出于調(diào)度目的，廢水處理的每一次循環(huán)(即從第一次進(jìn)料到處理過(guò)的流出排放物)可以是基本固定的時(shí)間。在該情況下，至少第一無(wú)曝氣階段以及可能的其他無(wú)曝氣或者空閑階段可以是固定的時(shí)長(zhǎng)，該固定的時(shí)長(zhǎng)足以保證在開(kāi)始曝氣階段前足夠低的NOx濃度和VFA的耗盡 (基于SBR的持續(xù)性能)。例如，對(duì)于循環(huán)時(shí)間約為6小時(shí)的三次進(jìn)料步驟方法，第一無(wú)曝氣階段可以固定為約20分鐘至約1. 5小時(shí)的持續(xù)時(shí)間(取決于SBR系統(tǒng)的持續(xù)性能)，例如約 20分鐘、約25分鐘、約30分鐘、約35分鐘、約40分鐘、約45分鐘、約50分鐘、約55分鐘、 約60分鐘、約65分鐘、約70分鐘、約75分鐘、約80分鐘、約85分鐘或者約90分鐘。
在曝氣階段中，將空氣從鼓風(fēng)機(jī)140通過(guò)曝氣裝置150 (例如，空氣擴(kuò)散器)經(jīng)由導(dǎo)管160泵送入反應(yīng)容器10。其他可用的曝氣方法/配置是本領(lǐng)域已知的，例如可以使用表面曝氣機(jī)(其不需要使用鼓風(fēng)機(jī))。
盡管曝氣可能是不受控制的，但是可能需要對(duì)曝氣進(jìn)行控制以避免反應(yīng)容器10 內(nèi)含物質(zhì)中的溶解氧過(guò)量，這會(huì)需要較長(zhǎng)的后續(xù)無(wú)曝氣階段以 提供充分的缺氧條件，該缺氧條件用于通過(guò)活性污泥中的PAO進(jìn)行后續(xù)PHA儲(chǔ)存。此外，在曝氣階段，特別是其最后階段時(shí)，過(guò)量的DO會(huì)促進(jìn)硝酸鹽的積累而不是亞硝酸鹽的積累。相比于僅氧化成亞硝酸鹽， 使用完全硝化(成硝酸鹽)去除氮多消耗了 33%的氧氣，并且通過(guò)亞硝化/反亞硝化過(guò)程去除N的總碳消耗比硝化/反硝化過(guò)程低約40%。從而通過(guò)亞硝化/反亞硝化而不是硝化/ 反硝化促進(jìn)N的去除顯著地節(jié)約了曝氣和BOD的成本。
因此，在曝氣步驟時(shí)，可以對(duì)反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)中的溶解氧的量進(jìn)行控制。為此，可以用通過(guò)任意合適方法與DO探針180連接的DO測(cè)量計(jì)170對(duì)廢水中的溶解氧含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所述DO探針180與反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)接觸。DO測(cè)量計(jì)170可以通過(guò)導(dǎo)線190 與DO探針180相連接。流量計(jì)200和/或閥210可以用于對(duì)曝氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)和/或調(diào)節(jié)，其可以與導(dǎo)線160成直線放置以分別對(duì)空氣流進(jìn)行監(jiān)測(cè)和/或控制，從而使得反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)中的DO水平維持在所需的范圍內(nèi)。所述閥210可以是任意合適類型的可以提供所需空氣流控制類型的閥，例如開(kāi)/關(guān)閥或者質(zhì)量流量控制器，并且可以與合適的控制模塊相連接，例如可編程邏輯控制器(PLC)單元，其還可以與DO測(cè)量計(jì)170相連接。所述控制模塊還可以與流量計(jì)200相連接，用于對(duì)通過(guò)閥210控制的空氣流速進(jìn)行反饋?；蛘?，可以通過(guò)其他方法，例如通過(guò)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)140進(jìn)行合適的控制并通過(guò)流量計(jì)200對(duì)空氣流動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)來(lái)控制空氣流速。在所述設(shè)置中，DO測(cè)量計(jì)170、鼓風(fēng)機(jī)140以及流量計(jì)200可以與控制模塊相連接。
可以在曝氣步驟中對(duì)反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)進(jìn)行混合。這可以通過(guò)本領(lǐng)域已知的任意合適的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，可以通過(guò)曝氣本身或者通過(guò)馬達(dá)70驅(qū)動(dòng)的葉輪60來(lái)實(shí)現(xiàn)混合。
在曝氣階段時(shí)，可以將反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)中的DO水平維持在任意所需的水平。 但是，為了有助于在后續(xù)進(jìn)料步驟時(shí)或者之前快速實(shí)現(xiàn)缺氧/厭氧條件和/或促進(jìn)亞硝化/ 反亞硝化而不是硝化/反硝化，在整個(gè)曝氣步驟中可以將溶解氧水平維持在限制水平。因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)中的DO水平維持在約5mg 02/L和約O.1mg 02/L之間，例如約4mg 02/L和約O.1mg 02/L之間、約4mg 02/L和約O. 3mg 02/L之間、約3mg 02/L 和約 O. 5mg02/L 之間、約 3mg 02/L 和約 Img 02/L 之間、約 3mg 02/L 和約1. 5mg 02/L 之間、或者約2mg 02/L和約1.5mg 02/L之間，或者任意包含以上所列出的任意上限或下限的任意組合的范圍。
在一個(gè)可選的曝氣方案中，第一曝氣階段之后可以跟隨有進(jìn)料階段和曝氣階段的至少一個(gè)循環(huán)，其中對(duì)溶解氧的水平進(jìn)行控制以使得在所述反應(yīng)容器內(nèi)含物質(zhì)中同時(shí)發(fā)生硝化和反硝化。這是可能的，因?yàn)槿绻芙庋?DO)水平保持在足夠低，則會(huì)在反應(yīng)容器10 中建立起缺氧區(qū)域，例如在反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)中形成的顆粒中建立起缺氧區(qū)域，使得在所述區(qū)域中發(fā)生NOx還原，并在含氧區(qū)域中發(fā)生銨氧化。如果合適的曝氣監(jiān)測(cè)和控制是可行的，貝1J可以實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程的合適的DO水平為約Img 02/L至約O.1mg 02/L、約O. 8mg O2/ L 至約 O. 2mg 02/L、約 O. 8mg 02/L 至約 O. 3mg 02/L、約 0. 7mg 02/L 至約 0. 3mg 02/L、或者約 0. 5mg 02/L至約0.3mg 02/L、或者任意包含以上所列出的任意上限或下限的任意組合的范圍。
可以基于混合液體 的移動(dòng)窗口中的pH變化的平均速率確定曝氣階段的持續(xù)時(shí)間。通常引入曝氣后，反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)的pH立即快速上升，但是然后由于銨氧化pH下降直至亞硝化完成，之后pH再次上升或者更緩慢地下降。該轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱作氨谷(基本上所有的銨被氧化的點(diǎn))，其特征在于PH下降速率減小，可能隨后pH上升。因此，當(dāng)反應(yīng)容器10 的內(nèi)含物質(zhì)達(dá)到或者通過(guò)氨谷時(shí)，可以完成曝氣階段。
如果在超過(guò)氨谷之后繼續(xù)曝氣，在反應(yīng)容器10中會(huì)發(fā)生以損害亞硝酸鹽為代價(jià)的硝酸鹽的積累。因此，如果要通過(guò)亞硝化/反亞硝化而不是硝化/反硝化促進(jìn)N的去除， 可以在馬上要達(dá)到氨谷或者剛剛越過(guò)氨谷之后停止曝氣階段，因此當(dāng)反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)的PH變化速率達(dá)到預(yù)定值時(shí)停止曝氣階段。所述預(yù)定值可以是，例如pH下降速率等于在相同曝氣階段的較早時(shí)觀察到的最大下降速率的約20%或更低(不考慮在引入曝氣之后， 例如引入曝氣之后5-10分鐘之內(nèi)立即觀察到的任意pH變化)，例如觀察到的最大下降速率的約20%或更低、約15%或更低、約10%或更低、約8%或更低、約6%或更低、約4%或更低、 約2%或更低、或者約0%。或者，所述預(yù)定值可以是反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)的pH變化速率的絕對(duì)值，例如，PH下降速率為約O. 05pH單位/5分鐘或更小(不考慮在引入曝氣之后，例如引入曝氣之后5-10分鐘之內(nèi)立即觀察到的任意pH變化)，例如pH下降速率為約O. 04pH單位/5分鐘或更小、O. 03pH單位/5分鐘或更小、O. 02pH單位/5分鐘或更小、O. OlpH單位/5 分鐘或更小、或者OpH單位/5分鐘，但是對(duì)于給定的活性污泥組合物該值可能會(huì)有很大的不同。所述預(yù)定值還可以包含正的PH變化速率，例如反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)的pH變化的正速率的第一個(gè)標(biāo)記或者此后不久(同樣地，不考慮在引入曝氣之后，例如引入曝氣之后5-10 分鐘之內(nèi)立即觀察到的任意pH變化)。
或者，作為用于監(jiān)測(cè)曝氣階段終點(diǎn)的補(bǔ)充機(jī)制，可以基于反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)的氧攝取速率(OUR)確定曝氣階段的持續(xù)時(shí)間，當(dāng)完成硝化后，活性污泥的需氧量顯著下降， 該點(diǎn)也被稱作“D0拐點(diǎn)(DO elbow)”?？梢杂萌我夂线m的方法評(píng)估氧攝取速率，這是本領(lǐng)域已知的。例如，可以通過(guò)使得DO水平維持在給定值或者給定值的范圍內(nèi)所需的曝氣量來(lái)評(píng)估OUR。或者，如果閥210是開(kāi)/關(guān)閥，可以通過(guò)閥210處于“關(guān)”狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)度對(duì)OUR進(jìn)行間接評(píng)估(該時(shí)間長(zhǎng)度與OUR成反比)。特別是如果使用可變通量的閥210施加恒定的曝氣時(shí)，還可以通過(guò)反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)中DO的突然上升來(lái)監(jiān)測(cè)硝化的終止。
此外，亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽時(shí)的需氧量低于銨氧化成亞硝酸鹽時(shí)的需氧量，這也可以通過(guò)OUR的下降來(lái)監(jiān)測(cè)。因此，當(dāng)反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)的氧攝取速率下降到預(yù)定值或者低于預(yù)定值時(shí)，可以停止曝氣階段。所述預(yù)定值可以是，例如在相同曝氣階段的較早時(shí)觀察到的最大OUR的約80%或更低的OUR值(不考慮在引入曝氣之后，例如引入曝氣之后 5-10分鐘之內(nèi)立即觀察到的任意OUR值)，例如觀察到的最大OUR的約70%或更低、約65% 或更低、約60%或更低、約55%或更低、約50%或更低?；蛘撸鲱A(yù)定值可以是OUR的絕對(duì)值，例如約1. 5mg 02/min/L、約1. 2mg 02/min/L、約 Img 02/min/L、約 O. 9mg 02/min/L、約 0. 8mg 02/min/L、約 0. 7mg 02/min/L、約 0. 6mg 02/min/L、或者約 0. 5mg 02/min/升反應(yīng)容器 10內(nèi)含物質(zhì)，但是對(duì)于給定的活性污泥組合物該值可能會(huì)有很大的不同。
當(dāng)接近、達(dá)到或者越過(guò)亞硝化和/或硝化終點(diǎn)時(shí)，可以停止曝氣，可任選地將反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)在無(wú)曝氣或者有氮?dú)夤呐莸臈l件下混合，以進(jìn)行第二步驟的廢水進(jìn)料到反應(yīng)容器10中。如果要促進(jìn)通過(guò)亞硝化/反亞硝化途徑的除氮，可以在接近或者達(dá)到亞硝化終點(diǎn)后立即停止曝氣。
不希望受到理論的 限制，認(rèn)為通過(guò)在亞硝化完成，或者接近完成時(shí)立即停止曝氣，亞硝酸鹽氧化細(xì)菌(NOB)限于亞硝酸鹽，因此相比于銨氧化細(xì)菌(AOB)具有劣勢(shì)。在許多次循環(huán)之后，這可能導(dǎo)致從活性污泥中沖失NOB的群落，這進(jìn)而被認(rèn)為會(huì)增強(qiáng)/進(jìn)一步促進(jìn)污泥中的亞硝化/反亞硝化途徑(即降低了硝酸鹽的產(chǎn)量，和隨后對(duì)于反亞硝化的需求)。如前所述，這進(jìn)而降低了曝氣和COD的需求/成本。基本如前述的第一進(jìn)料步驟，進(jìn)行第二和第三以及可任選的進(jìn)一步的進(jìn)料、無(wú)曝氣階段和曝氣階段的循環(huán)，盡管可以在反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)進(jìn)行混合時(shí)引入進(jìn)料?？梢栽跓o(wú)曝氣/氮?dú)夤呐莶襟E之后結(jié)束處理循環(huán)，或者如果希望更高的除氮效率以及可任選的除磷效率，可以進(jìn)行最終曝氣階段。一旦完成處理循環(huán)，在從反應(yīng)器10通過(guò)閥230控制的導(dǎo)管220傾潷上清液之前，使得反應(yīng)器內(nèi)含物質(zhì)進(jìn)行沉淀。所允許的沉淀時(shí)間會(huì)影響循環(huán)之間保留在反應(yīng)器中的絮狀污泥的量，并可以對(duì)沉淀時(shí)間進(jìn)行控制以促進(jìn)顆粒污泥保留在反應(yīng)器中。較短的沉淀時(shí)間促進(jìn)了較慢沉淀生物質(zhì)的“沖失”，因此促進(jìn)了反應(yīng)器中向顆粒污泥的偏移。然而，太短的沉淀時(shí)間會(huì)導(dǎo)致從反應(yīng)器中洗出過(guò)量的生物質(zhì)，結(jié)果是性能的損失(這是無(wú)法恢復(fù)的)，特別是在建立好氧顆粒污泥反應(yīng)器的較早階段。因此，隨著反應(yīng)器污泥接近完全顆粒狀態(tài)，可以隨著處理循環(huán)不斷減少沉淀時(shí)間。當(dāng)大多數(shù)的生物質(zhì)是絮狀時(shí)(50百分位的顆粒尺寸不大于ΙΟΟμπι)，在運(yùn)行開(kāi)始時(shí)的沉淀階段中，污泥層與上清液之間的區(qū)別應(yīng)該是明顯的。在該階段，可以對(duì)沉淀時(shí)間進(jìn)行調(diào)整從而通過(guò)傾潷去除頂層中的生物質(zhì)(流出物中的速率為300-400mg MLSS/L，但是取決于反應(yīng)器中生物質(zhì)的生長(zhǎng)，這些數(shù)字可以更大或者更小)。可以通過(guò)以下方法對(duì)沉淀進(jìn)行控制從污泥層的頂層中去 除生物質(zhì)，同時(shí)使得反應(yīng)器中生物質(zhì)濃度保持穩(wěn)定或者增加。如果反應(yīng)器中生物質(zhì)的濃度開(kāi)始下降，則應(yīng)該增加沉淀時(shí)間，以減少通過(guò)傾潷的生物質(zhì)消耗。每次增加體積交換比(VER)時(shí)都增加沉淀時(shí)間以避免具有較高VER的第一次循環(huán)時(shí)沖失過(guò)量的生物質(zhì)，和如上所述的后續(xù)降低。為了控制根據(jù)本發(fā)明的多次循環(huán)或者過(guò)程之后SBR中的固體/污泥水平(包括磷以及生物質(zhì)中積累的一些碳和氮)，還可以通過(guò)任意合適的方法，例如，通過(guò)導(dǎo)管320將泵310與廢物接收器300連接，在每次循環(huán)時(shí)或者循環(huán)之間去除至少一部分作為廢物的反應(yīng)器10內(nèi)含物質(zhì)。不充分的固體保留會(huì)導(dǎo)致處理過(guò)程所需的生物體的沖失/消耗。循環(huán)時(shí)或者循環(huán)之間的消耗量可能取決于進(jìn)行過(guò)程的溫度，并對(duì)其進(jìn)行確定從而使得污泥保留時(shí)間(SRT)為約5天到約30天。當(dāng)生物體具有由于例如高溫導(dǎo)致的較高的特定生長(zhǎng)速率(較少的翻倍時(shí)間)時(shí)，可以使用較短的SRT，而當(dāng)微生物具有由于例如較低的溫度導(dǎo)致的較低的特定生長(zhǎng)速率時(shí)，可能需要較長(zhǎng)的SRT。在正常運(yùn)行條件下(例如約20° C的溫度)，SRT可以是約10天至約20天，例如約15天。對(duì)于通過(guò)微生物的特定生長(zhǎng)速率所確定的給定的SRT，可以對(duì)水力停留時(shí)間(HRT-可溶性化合物留在反應(yīng)容器10中的平均時(shí)間)或者VER進(jìn)行調(diào)整，從而所得到的反應(yīng)器中的污泥濃度具有合理的沉淀速率，例如，允許在30分鐘至I小時(shí)沉淀之后開(kāi)始對(duì)處理過(guò)的廢水進(jìn)行傾潷。通常，污泥濃度越高，需要的沉淀時(shí)間越長(zhǎng)。對(duì)于給定的SRT，反應(yīng)器中的污泥濃度由兩個(gè)因素決定，即HRT以及廢水中的固體和COD濃度。HRT越短，反應(yīng)器中的污泥濃度越高。廢水中COD和固體的濃度越高，反應(yīng)器中的污泥濃度越高。氮支持了硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)，因此對(duì)污泥濃度也有一些影響。然而，硝化細(xì)菌在接受廢水的處理系統(tǒng)的細(xì)菌群落中通常占少量百分比，所述廢水含有高水平的COD和固體，例如生活污水和屠宰場(chǎng)廢水。對(duì)于高氮負(fù)荷(例如大于或等于200mg/L的氮)廢水的處理，HRT可以在約12小時(shí)至約72小時(shí)的范圍內(nèi)變化，例如約12小時(shí)、約18小時(shí)、約24小時(shí)、約30小時(shí)、約36小時(shí)、約42小時(shí)、約48小時(shí)、約54小時(shí)、約60小時(shí)、約66小時(shí)或者約72小時(shí)。根據(jù)一個(gè)具體的實(shí)施方式，HRT大于或等于約42小時(shí)，特別是如果氮水平大于或等于250mg/L的情況下。HRT還需要與目標(biāo)SBR循環(huán)方案達(dá)成平衡一當(dāng)使用SBR工藝時(shí)，HRT與每次循環(huán)的時(shí)長(zhǎng)直接相關(guān)。增加SBR循環(huán)時(shí)間會(huì)增加HRT，這意味著每天處理的廢水較少。如果SRB循環(huán)時(shí)間保持恒定，則體積交換比(VER)成為更重要的參數(shù)，如上所述，(對(duì)于高氮廢水)可以采用約5%至約50%的VER，或者(對(duì)于低氮廢水)可以采用約5%至約75% 的 VER。通過(guò)如上所述的方法(特別是如果在沉淀前進(jìn)行了曝氣步驟)得到的處理過(guò)的廢水可能包含低至約2mg/L的總磷和小于約20mg/L的總氮，并且通過(guò)系統(tǒng)的適當(dāng)調(diào)節(jié)，可以產(chǎn)生包含小于約lmg/L總氮和小于約10-15mg/L總氮的流出物，這符合了大多數(shù)的排入下水道的澳大利亞排放標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)本發(fā)明所述方法得到的流出物中的總磷預(yù)期甚至低于約
O.8mgP/L，例如低于約O. 6mg/L、低于約O. 5mg/L、低于約O. 4mg/L、低于約O. 3mg/L、或者低于約O. 2mg/L。通過(guò)本發(fā)明所述方法得到的流出物中的總氮預(yù)期甚至低于約10mgN/L，例如低于約9mg/L、低于約8mg/L、低于約7mg/L、低于約6mg/L、或者低于約5mg/L。與下水道排放相反，盡管通過(guò)土地灌溉處置廢水要求較高水平的生化需氧量(BOD)去除率(>95%)，但是其僅要求中等水平的除氮和除磷去除率。為此，處理過(guò)的流出物中存在的總磷水平高至約10-20mgP/L以及總氮(優(yōu)選大多數(shù)為銨的形式)高至約50-100mgN/L被認(rèn)為是合適的。為了符合這些目的，根據(jù)本發(fā)明的方法可以產(chǎn)生存在有一些氮(主要為氨氮)和磷的流出物。所 述方法與如上所述的方法實(shí)際上是類似的，但是僅需要兩個(gè)進(jìn)料步驟，并且第二次無(wú)曝氣階段之后的曝氣階段僅是可任選的，因?yàn)槌撞⒉恢匾?。如果所述方法流出物中的總氮主要是氨，可以將第二進(jìn)料步驟之后的任意曝氣保持最小化，但是希望有一個(gè)簡(jiǎn)短的曝氣步驟以從流出物去除通過(guò)反硝化形成的任意氮?dú)鈿怏w，從而改善了反應(yīng)容器10中的污泥的沉淀特性。通過(guò)所述方法得到的處理過(guò)的廢水通常包含高至約20mgP/L的磷和高至約100mgN/L的總氮,例如小于約50mg/L的總氮和小于約15mg/L的總磷。通過(guò)所述方法得到的流出物中的總磷可以是約10mgP/L和約15mgP/L之間，但是也可能存在低于10mgP/L的值。例如，所得到的流出物中的總磷可以小于約12mgP/L，例如小于約10mg/L、小于約8mg/L、小于約7mg/L、小于約6mg/L、或者小于約5mg/L。通過(guò)所述方法得到的流出物中的總氮預(yù)期可以是約20mg N/L和約5mg N/L之間,但是也可能存在低于20mg N/L的值。例如，所得到的流出物中的總氮可以小于約40mg/L，例如小于約35mg/L、小于約30mg/L、小于約25mg/L、或者小于約20mg/L。BOD 補(bǔ)充處理高氮廢水，特別是處理廢水中的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)面臨的另一個(gè)問(wèn)題是缺少B0D。在厭氧階段，PAO需要VFA來(lái)儲(chǔ)存聚羥基烷酸鹽/酯以提供用于好氧階段磷酸鹽攝取的能量。盡管由于高水平的脂肪油和油脂(F0G)，未加工的屠宰場(chǎng)廢水具有高BODJS是這些廢水通常經(jīng)過(guò)預(yù)處理以改善這些廢物的沉淀特性，導(dǎo)致可生物利用的碳源的顯著消耗。結(jié)果是，在預(yù)處理的廢水中的碳源通常不足以進(jìn)行有效或者完全的PAO對(duì)磷的攝取或者硝化細(xì)菌的反亞硝化和/或反硝化。為了解決該問(wèn)題，本發(fā)明的方法可以包括以下步驟當(dāng)待處理的廢水含有的COD的量不足以進(jìn)行生物除磷和除氮時(shí)，向待處理或者正在處理的廢水補(bǔ)充COD源，例如VFA(其最容易被PAO利用作為胞內(nèi)PHA儲(chǔ)存，特別是乙酸酯/鹽和丙酸酯/鹽)。對(duì)于含約200_300mg/L總氮的廢水，如果需要的話，可以對(duì)待進(jìn)料到反應(yīng)容器10中的廢水補(bǔ)充額外的C0D，或者還可以將COD源加入到反應(yīng)容器10中，以使得總流入COD(CODt)濃度為約 1000mg/L 至約 3000mg/L。該值還取決于所述方法是否主要通過(guò)硝酸鹽或者通過(guò)亞硝化/反亞硝化途徑進(jìn)行硝化和反硝化，所述亞硝化/反亞硝化途徑少用約40%的碳源。此外，如果使用的PAO能進(jìn)行反硝化以及磷酸鹽/酯的積累(看來(lái)似乎是，例如暫定種聚磷細(xì)菌(CandidatusAccumulibacter phosphatis)的情況下)，可以進(jìn)一步節(jié)約COD成本。CODt與總流入氮之比可以是約5至約15，例如約5至約12、約5至約10、約6至約10、約7至約10、約8至約10、約5至約9、約5至約8、或者約5至約7、或者任意或任意包含以上所列出的比例的任意組合的范圍。 對(duì)于從廢水中除磷，VFA是重要的，對(duì)于PAO對(duì)PHA的胞內(nèi)儲(chǔ)存是優(yōu)選的底物。對(duì)于包含約30-50mg/L總磷的 廢水，如果需要的話，可以對(duì)進(jìn)料到反應(yīng)容器10中的廢水補(bǔ)充額外的VFA，或者還可以將VFA源加入到反應(yīng)容器10中，以使得總流入VFA濃度為約300mg/L至約 1000mg/L,例如約 350mg/L 至約 900mg/L VFA、約 350mg/L 至約 800mg/L VFA、約 350mg/L 至約 700mg/LVFA、約 400mg/L 至約 650mg/L VFA、約 400mg/L 至約 600mg/L VFA、約 450mg/L 至約 600mg/L VFA、約 450mg/L 至約 550mg/L VFA、約 250mg/L VFA、約 300mg/L VFA、約350mg/L VFA、約400mg/L VFA、約450mg/L VFA、約500mg/L VFA、約550mg/L VFA、約600mg/L VFA、約650mg/L VFA、或約700mg/L VFA、或者任意或任意包含以上所列出濃度的任意組合的范圍。VFA通常構(gòu)成了大部分但不是所有的可溶性C0D，因此，如果考慮用COD水平代替VFA濃度，進(jìn)料到本發(fā)明的SBR過(guò)程中的可溶性COD的量會(huì)相應(yīng)地高于上述的VFA值?？偭魅隫FA與總流入磷之比可以是約5至約30，例如約10至約25、約12至約25、約13至約20、約14至約18、約14至約17、約14至約16、約14、約15、約16、約17、約18、約19或者約20,或者任意或任意包含以上所列出的比例的任意組合的范圍。傳統(tǒng)的VFA源可以包括預(yù)發(fā)酵的廢水源。盡管可以以任意合適的方法并在任意合適的時(shí)間向反應(yīng)容器10中加入額外的C0D/VFA源，但是為了便于操作和對(duì)過(guò)程中的各個(gè)步驟/階段(包括進(jìn)料步驟、無(wú)曝氣階段和曝氣階段)進(jìn)行計(jì)時(shí)，可以將所述額外的C0D/VFA共進(jìn)料到反應(yīng)容器10中，或者在待處理的廢水進(jìn)料到反應(yīng)容器10之前將所述額外的C0D/VFA加入其中。參考圖1，可以對(duì)具有高BOD的廢水源(例如具有高FOG水平的屠宰場(chǎng)廢水源)進(jìn)行預(yù)發(fā)酵然后貯存在儲(chǔ)器240中。預(yù)發(fā)酵廢水源的儲(chǔ)器240可以通過(guò)導(dǎo)管260與廢水導(dǎo)管50連接，并在進(jìn)料步驟時(shí)通過(guò)泵250與廢水一起共進(jìn)料到反應(yīng)容器10中。如果需要的話，在本發(fā)明的方法中可以通過(guò)以下方法進(jìn)一步補(bǔ)充VFA :通過(guò)泵280經(jīng)由導(dǎo)管290將VFA從VFA儲(chǔ)器270泵送入反應(yīng)容器10中，這獨(dú)立于廢水進(jìn)料。
揮發(fā)性脂肪酸源可以包含高水平的乙酸和丙酸，例如乙酸和丙酸各自至少為100mg/L，并且所述揮發(fā)性脂肪酸源可以與所述廢水以所需的比例共進(jìn)料到所述反應(yīng)容器中，所述所需的比例提供了所需的CODt :總氮比例和VFA :總磷比例。例如，當(dāng)使用預(yù)發(fā)酵的屠宰場(chǎng)廢水源對(duì)好氧屠宰場(chǎng)池廢水(其CODt和VFA通常較低)補(bǔ)充CODt/VFA時(shí)，預(yù)發(fā)酵廢物和屠宰場(chǎng)池廢水的比例可以是約1:20至約1:1，例如約1:15、約1:10、約1:8、約1:7、約1:6、約1:5、約1:4、約1:3、約1:2或者約1:1,或者任意或者任意包括上述列出比例的任意組合的范圍。由于可能削弱所得污泥的沉淀能力，應(yīng)該避免過(guò)量使用預(yù)發(fā)酵的高FOG廢物。其他工藝參數(shù)a)生物體用于通過(guò)本發(fā)明的方法建立好氧顆粒污泥反應(yīng)器的顆粒和污泥包含活性生物質(zhì)，其包括硝化微生物和反硝化微生物，以及可任選的聚磷酸鹽積累生物體(ΡΑ0)。i)硝化和反硝化生物體許多硝化、亞硝化、反硝化和反亞硝化生物體是本領(lǐng)域已知的，并且通常天然存在于廢水中?？梢允褂迷诒景l(fā)明方法中提供了至少亞硝化和反亞硝化的所述微生物的任意合適的組合。所述微生物可以從純化/分離的培養(yǎng)物中得到，或者可以是自然產(chǎn)生源例如廢物中富集的生物體的聚生體的一部分。

被認(rèn)為可用于本發(fā)明的目的的硝化和反硝化微生物的非窮盡列表包括亞硝化生物體(氨氧化體)亞硝化單胞菌種(Nitrosomonasspp)亞硝化球菌種(Nitrosococcusspp)亞硝化螺菌種(Nitrosospiraspp)亞硝化葉菌種(Nitrosolobusspp)硝化生物體(亞硝酸鹽氧化體)硝化菌種(Nitrobacterspp)硝化刺菌種(Nitrospinaspp)硝化球菌種(Nitrococcusspp)硝化螺菌種(Nitrospiraspp)反硝化生物體(硝酸鹽和亞硝酸鹽還原體)大量的兼性厭氧菌，包括無(wú)色菌種(Achromobacter spp)產(chǎn)喊菌種(Alcaligenesspp)叢毛單胞菌脫氮菌(Comomonasdenitrificans)埃希氏菌種(Eschericiaspp)脫氮小球菌(Micrococcusdenitrif icans)假單胞菌種(Pse domonas spp)(例如銅綠假單胞菌(P. aeruginosa))副球菌種(Paracoccusspp)(例如 P 脫氮菌(P. denitrificans))沙雷氏菌種(Serratiaspp)硫化菌種(Thiobacillusspp)(例如 T 脫氮菌(T. denitrif icans))ii)PA0
可用于本發(fā)明方法的聚磷酸鹽積累生物體可以是任意合適的已知的PAO或者PAO的組合。PAO可以從純化/分離的培養(yǎng)物中得到，或者可以是自然產(chǎn)生源例如廢物中富集的生物體的聚生體的一部分。被認(rèn)為可用于本發(fā)明的目的的PAO的非窮盡列表包括放線菌群(Actinobacteria)和紅環(huán)菌群(Rhodocyclus)生物體,包括暫定種聚憐細(xì)菌(CandidatusAccumulibacter phosphatis)。還顯示后一種細(xì)菌可以進(jìn)行反硝化,可以有益于進(jìn)一步降低本發(fā)明方法的碳需求。b)溫度(見(jiàn)圖1中的部件350、360和370)本發(fā)明方法的操作溫度不是至關(guān)重要的，但是可以保持在低于40° C，因?yàn)樵谠摐囟认聦?duì)于本方法重要的許多細(xì)菌會(huì)死亡。還可以將溫度維持在至少5° C以上。對(duì)于實(shí)際過(guò)程的周轉(zhuǎn)時(shí)間，進(jìn)行所述過(guò)程的溫度可以至少為10° C，例如至少15° C、至少18° C、至少20。C、至少22。C、至少24。C、至少26。C、至少28。C、至少30。C、約20。C、約22° C、約 24° C、約 25° C、約 26° C、約 28° C 或者約 30° C?？梢杂猛ㄟ^(guò)任意方法，如導(dǎo)線360與溫度探針350連接的溫度計(jì)350對(duì)反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如果需要的話，可以用本領(lǐng)域已知的任意合適的方法對(duì)反應(yīng)容器10及其內(nèi)含物質(zhì)進(jìn)行加熱或冷卻。c)pH 控制對(duì)于亞硝化單胞菌(Nitrosomonas)和硝化菌(Nitrobacter)的最優(yōu)化pH在7. 5和8. 5之間，據(jù)記錄當(dāng)pH低于或等于6. O時(shí)通過(guò)這些生物體進(jìn)行的硝化停止。但是，最近也有記錄可以如上所述在PH 4. O時(shí)對(duì)反應(yīng)容器10內(nèi)含物質(zhì)的硝化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。盡管在大多數(shù)情況下反應(yīng)容器內(nèi)含物質(zhì)的PH會(huì)自調(diào)節(jié)到本發(fā)明方法所需的生物過(guò)程的pH值之內(nèi)，但是如果需要的話，可以用任意合適的方法對(duì)反應(yīng)容器內(nèi)含物質(zhì)的PH進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，如果需要的話，可以向反應(yīng)容器 內(nèi)含物質(zhì)中加入堿性試劑，例如碳酸鹽或碳酸氫鹽，或者甚至是氫氧化物，例如氫氧化鈉以提升PH，或者向反應(yīng)容器內(nèi)含物質(zhì)中加入酸，如鹽酸或者硫酸以降低pH?？梢酝ㄟ^(guò)控制模塊，例如PLC對(duì)所述添加進(jìn)行自動(dòng)控制，所述PLC與pH計(jì)110和對(duì)來(lái)自合適儲(chǔ)器的酸或堿的流動(dòng)進(jìn)行控制的泵相連接。僅通過(guò)實(shí)施例的方式，參考如下實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明優(yōu)選的形式進(jìn)行描述，所述實(shí)施例不應(yīng)理解為以任意方式對(duì)本發(fā)明的范圍或精神進(jìn)行限制。
實(shí)施例實(shí)施例1 一材料和方法污泥源從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的處理屠宰場(chǎng)廢水的序列間歇式反應(yīng)器(SBR)中對(duì)用于本研究接種的好氧污泥進(jìn)行取樣。廢水的平均化學(xué)需氧量(C0D)、氮(N)和磷(P)濃度分別為366mg/L、234mg/L和32mg/L。反應(yīng)器在厭氧-好氧條件下交替運(yùn)行。反應(yīng)器的循環(huán)時(shí)間為8小時(shí)，在I小時(shí)的厭氧階段開(kāi)始時(shí)進(jìn)料3L的屠宰場(chǎng)廢水，達(dá)到5L的總工作容積，水力停留時(shí)間上升到13. 3小時(shí)。在取樣時(shí)達(dá)到的可溶性C0D、可溶性N和可溶性P的去除效率為85%、93%和89%。在循環(huán)的終點(diǎn)取出顆粒并手動(dòng)分碎，然后與絮狀生物質(zhì)進(jìn)行混合。從完全規(guī)模的廢水處理工廠(WffTP)得到用于本研究接種的絮狀污泥，所述完全規(guī)模的廢水處理工廠(WffTP)用于對(duì)來(lái)自澳大利亞昆士蘭的生活廢水進(jìn)行生物的COD去除和除氮除磷(EBPR)。制備接種污泥對(duì)用作接種污泥的好氧顆粒進(jìn)行手動(dòng)分碎。將所述顆粒壓制通過(guò)孔直徑為500 μ m的已檢定篩，從而減小它們的尺寸并從更少的顆粒中得到更分碎的顆粒。該分碎的顆?；旌衔锏?0百分位是162 μ m, 50百分位是528 μ m,90百分位是1042 μ m。制得如下六種分碎的顆粒與絮狀污泥的不同組合(重量/重量)SBR 0%:沒(méi)有加入分碎的顆粒。接種污泥是100%絮狀的。SBR 5% 5% (干重)的生物質(zhì)是分碎的顆粒，95重量％的生物質(zhì)是絮狀污泥。SBR 10% 10% (干重)的生物質(zhì)是分碎的顆粒，90重量％的生物質(zhì)是絮狀污泥。SBR 15% 15% (干重)的生物質(zhì)是分碎的顆粒，85重量％的生物質(zhì)是絮狀污泥。SBR 25% 25% (干重)的生物質(zhì)是分碎的顆粒，75重量％的生物質(zhì)是絮狀污泥。SBR 50% 50% (干重)的生物質(zhì)是分碎的顆粒，50重量％的生物質(zhì)是絮狀污泥。反應(yīng)器操作在本研究中使用了六個(gè)序列間歇式反應(yīng)器(SBR)。每一個(gè)反應(yīng)器的工作容積是2L，所有的反應(yīng)器在溫度控制室中(20-23° C)運(yùn)行。SBR的直徑為7cm，高76cm，通過(guò)磁力攪拌(200rpm)和間歇式鼓吹氮?dú)?在厭氧/缺氧階段，打開(kāi)10秒關(guān)閉15秒)或者空氣(在好氧階段，IL/分鐘，DO1. 5-2. Omg/L)的組合進(jìn)行它們的混合。用分碎的顆粒與絮狀污泥的組合對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行接種， 每一個(gè)反應(yīng)器的分碎的顆粒與絮狀污泥之比不同。每次循環(huán)的廢水負(fù)荷從反應(yīng)器開(kāi)始運(yùn)行時(shí)的O. 25L-0. 5L逐漸增加到后來(lái)的1L，達(dá)到完全分碎的污泥的狀態(tài)，從而使得體積交換比(VER)從12. 5-25%上升到50%。同時(shí)，沉淀時(shí)間逐漸減少，以從反應(yīng)器中去除沉淀較差的生物質(zhì)。SBR的循環(huán)時(shí)間是8小時(shí)，它們的配置如表I所詳述。在循環(huán)時(shí)，(進(jìn)行記錄而不是控制的)系統(tǒng)的PH通常在6. 8-8. 6之間波動(dòng)。根據(jù)每個(gè)系統(tǒng)的處理能力、廢水負(fù)荷以及污泥沉淀速度對(duì)每個(gè)反應(yīng)器中的循環(huán)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。所有SBR中的總反應(yīng)時(shí)間(循環(huán)中除了沉淀、空閑和傾潷的所有階段)保持相同。根據(jù)污泥的沉淀能力對(duì)沉淀時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，并對(duì)空閑時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)用于使得所有循環(huán)的時(shí)長(zhǎng)一致。表1-SBR循環(huán)階段。
權(quán)利要求
1.一種建立好氧顆粒污泥反應(yīng)器的方法，該方法包括用包含分碎的好氧污泥顆粒的活性生物質(zhì)對(duì)所述反應(yīng)器進(jìn)行接種。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用中值粒徑為約150μ m至約1250 μ m的分碎的好氧污泥顆粒對(duì)所述反應(yīng)器進(jìn)行接種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，該方法包括用包含分碎的好氧污泥顆粒與絮狀污泥的混合物的活性生物質(zhì)對(duì)所述反應(yīng)器進(jìn)行接種。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述分碎的好氧污泥顆粒占總接種活性生物質(zhì)的約5重量％至約50重量％。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述分碎的好氧污泥顆粒占總活性生物質(zhì)的約10重量％至約25重量％。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)器中的活性生物質(zhì)的初始濃度為約Ig MLSS/L至約5g MLSS/L。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述活性顆粒污泥反應(yīng)器初始運(yùn)行的廢水負(fù)荷的每次循環(huán)的體積交換比為約12. 5%至約25%。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述活性顆粒污泥反應(yīng)器最終運(yùn)行的廢水負(fù)荷的每次循環(huán)的體積交換比高至約50%。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，完成處理循環(huán)和傾潷處理后液體之間的沉淀時(shí)間隨著反應(yīng)器建立時(shí)運(yùn)行的處理循環(huán)次數(shù)不斷減少，以從反應(yīng)器中去除較差沉淀的生物質(zhì)。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述活性生物質(zhì)包含硝化生物體和反硝化生物體，所述反應(yīng)器用于從廢水中去除生物COD和氮。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述廢水包含至少100mg/L的氮。
12.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，將揮發(fā)性脂肪酸源進(jìn)料到所述反應(yīng)器以及廢水中。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，將所述揮發(fā)性脂肪酸源進(jìn)料到所述反應(yīng)器中或者加入到所述廢水中的量使得每升進(jìn)入到所述反應(yīng)容器中的流入物的總可溶性COD 為約 500mg C0D/L 至約 600mg C0D/L。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，將所述揮發(fā)性脂肪酸源進(jìn)料到所述反應(yīng)器中或者加入到所述廢水中的量使得流入到所述反應(yīng)容器中的總COD與總氮的整體比為約5至約10。
15.如權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，主要通過(guò)亞硝化/反亞硝化從廢水中除氣。
16.如權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述活性生物質(zhì)包含聚磷酸鹽積累生物體(ΡΑ0)，所述反應(yīng)器用于從廢水中同時(shí)去除氮、磷酸鹽/酯以及生物C0D。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，將所述揮發(fā)性脂肪酸源進(jìn)料到所述反應(yīng)器中或者加入到所述廢水中的量使得所述流入物中的總COD與磷的整體比約為15。
18.如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至少第一進(jìn)料步驟包括使得廢水在所述反應(yīng)器底部的沉淀的污泥中分布。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)容器內(nèi)含物質(zhì)至少在所述第一進(jìn)料步驟的至少一部分時(shí)間沒(méi)有發(fā)生混合。
20.如權(quán)利要求18或17所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)容器內(nèi)含物質(zhì)至少在所述第一進(jìn)料步驟之后的無(wú)曝氣階段的至少一部分時(shí)間沒(méi)有發(fā)生混合。
21.如權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，每一個(gè)廢水處理循環(huán)包括兩個(gè)廢水進(jìn)料步驟，每一個(gè)進(jìn)料步驟之后依次跟隨有包括厭氧步驟、好氧步驟以及缺氧步驟。
22.如權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用中值粒徑為約500μ m至約700 μ m的分碎的好氧污泥顆粒對(duì)所述反應(yīng)器進(jìn)行接種。
23.分碎的好氧污泥顆粒，其中值粒徑為約150μ m至約750 μ m,所述分碎的好氧污泥顆粒可任選地儲(chǔ)存在培養(yǎng)基或者含低營(yíng)養(yǎng)物水平的處理過(guò)的廢水中。
24.如權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的分碎的好氧污泥顆粒，其特征在于，該分碎的好氧污泥顆粒的中值粒徑為約500 μ m至約750 μ m，可任選地儲(chǔ)存在培養(yǎng)基或者含低營(yíng)養(yǎng)物水平的處理過(guò)的廢水中。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于減少好氧顆粒污泥反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間的方法，該方法包括用包含分碎的好氧污泥顆粒的活性生物質(zhì)啟動(dòng)所述反應(yīng)器。
文檔編號(hào)C02F3/02GK103068746SQ201180022366
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者M·T·皮華安維拉爾塔, Z·袁, M·R·約翰斯, S·D·麥克杜格爾德 申請(qǐng)人:液體消耗治療系統(tǒng)有限公司