以不同的方式進(jìn)行。不加限制，實(shí)施方案的幾個(gè)說明性實(shí)施例在下文公開，其中來自過程的生物質(zhì)或部分生物質(zhì)可以批模式、半連續(xù)模式和連續(xù)模式經(jīng)受延長的饑餓期。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)施例說明批模式(實(shí)施例1)和連續(xù)模式(實(shí)施例2)實(shí)施方案。注意到在一些實(shí)施方案中，在生物質(zhì)經(jīng)受至少兩個(gè)周期的盛宴-饑餓后可應(yīng)用饑餓的二次擾動。
[0030]盡管有其他類似的可對生物質(zhì)類似地施加二次擾動的過程流程方案的可能性，本文描述的將二次饑餓過程與初次盛宴和饑餓選擇結(jié)合的方法可基于以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行概括:
一種方法或過程，其中生物質(zhì)經(jīng)受重復(fù)周期的盛宴和饑餓，其中生物質(zhì)，或部分的過程生物質(zhì)，經(jīng)受延長的饑餓期，以使:
?對于生物質(zhì)或部分的生物質(zhì)在任何給定時(shí)間的延長饑餓期少于或等于I次固體保持時(shí)間(SRT)，
?對生物質(zhì)或部分的生物質(zhì)的二次(饑餓)擾動的時(shí)長在統(tǒng)計(jì)學(xué)上大于初次盛宴-饑餓周期的平均饑餓期和至少等于平均初次盛宴-饑餓期，和
?對于生物質(zhì)或部分的生物質(zhì)在任何給定的時(shí)間，在重復(fù)的二次擾動事件之間的給定的時(shí)間間隔可以變化，但其至少為每4次SRT I次的頻率。
[0031]注意到按常規(guī)定義，SRT是生物質(zhì)的總質(zhì)量除以從過程輸出的生物質(zhì)的平均質(zhì)量流量。在處理廢水的COD的活性污泥過程的典型操作中，常常應(yīng)用2-6天之間的SRT。因此，在缺乏對過程的SRT的定義下，對于在任何給定的時(shí)間的生物質(zhì)或部分的生物質(zhì)的延長饑餓期的長度的實(shí)際操作限制為少于或等于6天。
[0032]過程實(shí)施方案的說明性實(shí)施例
在給定的時(shí)間間隔使生物質(zhì)經(jīng)受二次饑餓條件或饑餓擾動
在一個(gè)實(shí)施方案中，在批操作模式下實(shí)施該方法。在該實(shí)施方案中，在盛宴和饑餓條件下已經(jīng)富集的過程生物質(zhì)作為整體經(jīng)受延長的饑餓期。通過防止有機(jī)底物在該期間供應(yīng)給生物質(zhì)，可產(chǎn)生這種延長的饑餓期。這樣的過程的實(shí)施例在以下實(shí)施例1中證實(shí)。
[0033]在給定的時(shí)間間隔使部分的生物質(zhì)經(jīng)受二次饑餓條件或二次擾動
圖1描述該方法的另一個(gè)實(shí)施方案。這個(gè)實(shí)施方案在連續(xù)或半連續(xù)操作條件下，而不是在實(shí)施例1描述的批操作模式下進(jìn)行。
[0034]在該實(shí)施方案中，對生物質(zhì)施加的二次擾動在獨(dú)立的反應(yīng)器中發(fā)生。不是所有的生物質(zhì)同時(shí)暴露于二次擾動。然而，平均來說，在生物質(zhì)中的基本上所有的微生物經(jīng)歷二次擾動的類似的周期和持續(xù)時(shí)間。
[0035]在一個(gè)實(shí)施方案中，二次擾動在其中進(jìn)行的反應(yīng)器位于與主流水處理管線分開的側(cè)流管線。如在圖1中所示，擾動反應(yīng)器(B2，有時(shí)稱為二次饑餓反應(yīng)器)連接于主流反應(yīng)器，在這種情況下為SBR (BI)。以選擇的間隔，將混合液從主流反應(yīng)器(BI)栗送到第二反應(yīng)器(B2)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在生物質(zhì)從BI被栗送到第二反應(yīng)器(B2)時(shí)，在反應(yīng)器(BI)中的生物質(zhì)處于饑餓期?？刂粕镔|(zhì)在第二反應(yīng)器(B2)中的保持時(shí)間，以引起對生物質(zhì)的二次擾動。當(dāng)與沒有反應(yīng)器(B2)的益處但具有通過操作反應(yīng)器(BI)建立的相同的盛宴和饑餓方案的生物質(zhì)的PAP比較時(shí)，這刺激了生物質(zhì)的PAP的增強(qiáng)。
[0036]具有側(cè)流二次饑餓反應(yīng)器的順序批反應(yīng)器
在圖1所示的實(shí)施方案中，二次擾動反應(yīng)器(B2)與主流SBR半連續(xù)地互助操作。SBR周期的操作順序可以如下:
1.將來自先前周期的含有生物質(zhì)的混合液從(B2)轉(zhuǎn)移至(BI)。
[0037]2.將廢水送到反應(yīng)器(BI)。
[0038]3.將盛宴條件施加于(BI)中的生物質(zhì)。盛宴可維持在有氧、缺氧或厭氧條件下。
[0039]4.耗盡在混合液中的RBC0D，因此然后將初次饑餓條件施加于反應(yīng)器(BI)中的生物質(zhì)。
[0040]5.在初次饑餓階段期間，將混合液從主流反應(yīng)器(BI)栗送到二次擾動反應(yīng)器(B2) ο
[0041]6.自系統(tǒng)(自BI或B2)除去(收獲)剩余生物質(zhì)，此后用于PHA生產(chǎn)。
[0042]7.在主流反應(yīng)器(BI)中足夠持續(xù)時(shí)間的初次饑餓后，創(chuàng)立允許生物質(zhì)沉淀的靜態(tài)條件。
[0043]8.排出澄清的(處理的)水的上清液。
[0044]9.重復(fù)SBR周期。
[0045]在該實(shí)施方案中，該過程的特征在:
?初次盛宴和饑餓條件選擇具有PHA積聚潛力(PAP)的生物質(zhì)并在主流生物處理反應(yīng)器(例如，SBR)中進(jìn)行。
[0046].將部分生物質(zhì)從主流移到側(cè)流反應(yīng)器中。這些生物質(zhì)部分在側(cè)流反應(yīng)器中經(jīng)受饑餓條件。
[0047].依靠延長的饑餓期，使沉積到側(cè)流反應(yīng)器中的部分生物質(zhì)同時(shí)在側(cè)流反應(yīng)器中經(jīng)受饑餓的二次擾動。
[0048].通過含有生物質(zhì)的混合液與主流和側(cè)流反應(yīng)器相互交換的體積和間隔，控制二次擾動的平均持續(xù)時(shí)間。
[0049].通過從主流和/或側(cè)流反應(yīng)器輸出(收獲)生物質(zhì)，控制整個(gè)過程(包括所有反應(yīng)器體積)中的生物質(zhì)SRT。
[0050].可將收獲的生物質(zhì)導(dǎo)向積聚過程。
[0051].生物質(zhì)在側(cè)流反應(yīng)器中的平均保持時(shí)間(代表二次饑餓期)長于在主流反應(yīng)器中的平均饑餓持續(xù)時(shí)間但短于在整個(gè)過程中的生物質(zhì)的SRT。
[0052].生物質(zhì)的二次饑餓或擾動條件是使得當(dāng)收獲的生物質(zhì)積PHA時(shí)，與在反應(yīng)器(BI)并不包括反應(yīng)器(B2)中的盛宴和饑餓的相同方案和任何其它形式的二次擾動下操作的生物質(zhì)相比，PAP更高。
[0053]具有側(cè)流二次饑餓反應(yīng)器的連續(xù)流系統(tǒng)
在另一個(gè)實(shí)施方案中，初次盛宴和饑餓條件在連續(xù)流廢水處理過程設(shè)計(jì)下進(jìn)行。不是使用順序批反應(yīng)器，例如圖1中公開的順序批反應(yīng)器，而是使用串聯(lián)的反應(yīng)器，以致盛宴條件在盛宴反應(yīng)器(BI)和初次饑餓反應(yīng)器(B2)中先后進(jìn)行。這樣的實(shí)施方案可采用的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例在圖2中顯示。在圖2系統(tǒng)中，通過將生物質(zhì)從初次饑餓反應(yīng)器(B2)移到二次饑餓反應(yīng)器(B3)，進(jìn)行二次饑餓條件，所述二次饑餓反應(yīng)器(B3)位于相對于盛宴反應(yīng)器(BI)和初次饑餓反應(yīng)器(B2)的側(cè)流中。
[0054]另一個(gè)實(shí)施方案說明于圖3所示的過程中。在該實(shí)施方案中，二次饑餓處理可在初次饑餓回到位于主流上游的初次盛宴后，遠(yuǎn)離導(dǎo)致生物質(zhì)從澄清器分離的回流活性污泥管線而完成。
[0055]另一個(gè)實(shí)施方案說明于圖4所示的過程中。在該實(shí)施方案中，初次饑餓(B2)以及二次饑餓(B3)處理可在側(cè)流反應(yīng)器中完成。
[0056]在另一個(gè)實(shí)施方案中，初次饑餓可在主流中啟動并在與回流活性污泥管線整合的側(cè)流反應(yīng)器中完成。因此，提供暴露于初次饑餓條件的時(shí)間的初次饑餓反應(yīng)器體積可在主流和側(cè)流之間分開。二次饑餓反應(yīng)器可位于遠(yuǎn)離側(cè)流初次饑餓反應(yīng)器或遠(yuǎn)離回流活性污泥管線。
[0057]在又一個(gè)實(shí)施方案中，可建立反應(yīng)器BI和B2作為為更多塞流液壓條件創(chuàng)立的單個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器體積的部分。
[0058]一般來說，可認(rèn)為，初次盛宴和初次饑餓的時(shí)間可通過過程液壓條件和那些液壓條件為生物質(zhì)的高(盛宴)和相對低(饑餓)的呼吸速率期所提供的時(shí)間來描述。類似地，過程水力學(xué)和那些液壓條件為延長的(二次)饑餓的間歇期所提供的時(shí)間建立為達(dá)到提高的PAP的二次擾動的效果。
[0059]在由圖2、3和4說明的實(shí)施方案中，過程的特征一般可在于:
?流入的含RBCOD的水被用于刺激生物質(zhì)至初次盛宴條件。
[0060].由于在盛宴反應(yīng)器中的RBCOD的消耗，下游饑餓反應(yīng)器或區(qū)建立初次饑餓條件。
[0061].含PAP的生物質(zhì)的選擇依靠施加的初次盛宴和饑餓條件的循環(huán)方案。
[0062].在任何給定的時(shí)間的部分生物質(zhì)，由于周期地暴露于延長的饑餓條件，被從初次饑餓的條件移到二次饑餓(或二次擾動)的條件。
[0063].沉積至饑餓的二次擾動的生物質(zhì)可移回到循環(huán)初次盛宴和饑餓條件的條件。
[0064].生物質(zhì)在二次擾動的條件下的保持時(shí)間平均長于在主流(和/或側(cè)流)中的饑餓持續(xù)時(shí)間，但短于在該過程中的總生物質(zhì)SRT。
[0065].用于生物質(zhì)的二次擾動條件是使得當(dāng)生物質(zhì)積聚PHA時(shí)，與在僅暴露于初次盛宴和饑餓擾動的相同過程中的生物質(zhì)相比，PAP更高。
[0066]從廢水流生物除去氮和提高生物質(zhì)的PHA積聚潛力的方法，包括二次饑餓或所謂的二次擾動過程
市政廢水通常包含基于流入的有機(jī)物質(zhì)的生長的過量的生物質(zhì)需求的氮水平。因此，在用于市政廢水處理的生物過程設(shè)計(jì)中，氮化和脫氮化單元過程經(jīng)常與有機(jī)碳去除整合。因此，本發(fā)明的一些實(shí)施方案允許廢水處理和在使用二次擾動的盛宴和饑餓條件下生產(chǎn)含PAP的生物質(zhì)，以及滿足氮去除的水質(zhì)量目標(biāo)。即是說，從廢水除去有機(jī)物質(zhì)以及氮，用收獲含升高的PAP的生物質(zhì)的附加值來實(shí)現(xiàn)。
[0067]圖5顯示用二次饑餓或擾動結(jié)合氮去除過程生產(chǎn)富集PAP的生物質(zhì)的過程。在此，有兩種缺氧反應(yīng)器，反應(yīng)器(BI)和反應(yīng)器(B3)。這兩者依靠機(jī)械攪動混合。脫氮化(DN)在反應(yīng)器(BI)中進(jìn)行。同時(shí)，初次擾動，即是說初次盛宴和初次饑餓條件，分別在反應(yīng)器(BI)和反應(yīng)器(B2)中維持。二次饑餓或擾動(二次擾動)在二次饑餓反應(yīng)器(B3)中進(jìn)行。在強(qiáng)調(diào)碳去除的實(shí)施方案中，反應(yīng)器(BI)和反應(yīng)器(B3)可維持在有氧條件下。
[0068]詳細(xì)地轉(zhuǎn)到圖5，流入的廢水，優(yōu)選地在一些形式的初次處理后，被導(dǎo)向第一個(gè)反應(yīng)器(BI)，在那里生物質(zhì)被流入的RBCOD和在缺氧條件下(即以硝酸鹽或亞硝酸鹽為電子受體)刺激而進(jìn)入盛宴。此后，將混合液導(dǎo)向充氣的反應(yīng)器(B2)，其中氮化隨后發(fā)生。
[0069]氮化活性可通過在懸浮的固體中的氮化微生物群維持?；蛘?，通過應(yīng)用整合的生物膜活性污泥(IFAS)單元過程設(shè)計(jì)，可更穩(wěn)健地維持氮化微生物群。在這樣的整合生物膜活性污泥(IFAS)過程中，生物膜生物質(zhì)可由于在保持時(shí)間的差別，起著促進(jìn)氨-氮除去和/或非-RBCOD降解的作用?？捎糜诒疚拿枋龅姆椒ǖ腎FAS過程的實(shí)例為其中活性污泥與移動床生物膜反應(yīng)器(MBBR)生物膜過程(例如來自總部在Lund，Sweden的AnoxKaldnes的Hybas ?過程)整合。在IFAS過程的例子中，因考慮二次擾動的目的的SRT是僅基于通過在該過程中懸浮的固體代表的生物質(zhì)部分的SRT。
[0070]在氮化期間，來自缺氧盛宴反應(yīng)器(BI)的活性污泥生物質(zhì)中的異養(yǎng)菌群將由于缺乏RBCOD而經(jīng)受饑餓條件。
[0071]部分的混合液從(B2)再循環(huán)至(BI)，以使