專利名稱：同時(shí)去除廢水中的生物需氧量(bod)和磷酸鹽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自含有銨、生物需氧量(BOD)和磷酸鹽的液體中同時(shí)去除BOD和磷酸鹽的方法以及一種用于此方法的裝置。
背景技術(shù)：
在城市和工業(yè)用水中產(chǎn)生受磷酸鹽污染的廢水，可應(yīng)用磷酸鹽去除技術(shù)來(lái)處理廢水。常規(guī)方法是基于活性污泥的固定或基于鈣或鐵鹽的磷酸鹽的沉淀。后一種方法產(chǎn)生相當(dāng)大量富含水的污泥，這需要以持續(xù)增加的成本來(lái)處理。為使處理成本降到最低，通常在處理之前以機(jī)械方式使污泥脫水。通常甚至在脫水后，污泥的含水量仍為60％至85％，且處理成本的相當(dāng)大部分來(lái)自于昂貴的水處理。由于廢棄污泥的含水量高且質(zhì)量低，因此使得磷酸鹽的再利用成為不具經(jīng)濟(jì)吸引力的選擇。
US 5126049描述一種處理原水的方法，其包含在存在細(xì)菌的情況下使水生物脫氮，從而產(chǎn)生具有降低的含氮量且含有細(xì)胞結(jié)合氮的細(xì)菌的水源。對(duì)具有降低含氮量的水源通氣以釋放銨離子形式(并非硝酸鹽或亞硝酸鹽離子)的所述細(xì)胞結(jié)合氮。在反應(yīng)器中通過(guò)用鎂離子和磷酸鹽離子處理水源來(lái)使銨離子以鳥(niǎo)糞石的形式沉淀，從而產(chǎn)生大體上不含氮的水源。為達(dá)到生物反應(yīng)的最佳條件，加入醇、糖或有機(jī)酸作為細(xì)菌的碳源。沉淀優(yōu)選包括用鎂離子和磷酸鹽離子來(lái)處理水，從而使銨離子以鳥(niǎo)糞石(MgNH4PO4，MAP)的形式沉淀。此純化方法需要至少四個(gè)反應(yīng)器和容器脫氮反應(yīng)器、通氣容器、用于形成鳥(niǎo)糞石的第二反應(yīng)器和過(guò)濾或沉降容器(池)。
EP1496019(WO0308699)揭示一種自含有高濃度有機(jī)物質(zhì)、磷和氮的廢水(例如人類廢水和化糞池污泥的消化上清液、污泥的消化清液和化工廠廢水)中回收呈現(xiàn)磷酸二氫銨(MAP)晶體形式的磷酸鎂鋁的方法和裝置。污泥的處理方法包含在厭氧消化池中處理在有機(jī)廢水的生物處理系統(tǒng)中所形成的混有污泥的液體，從而實(shí)現(xiàn)消化污泥，同時(shí)將鎂源加入?yún)捬跸刂校沟肕AP晶體微粒在厭氧消化池中形成并生長(zhǎng)，將含有MAP晶體的混有污泥的液體自厭氧消化池中抽出，自所抽出的混有污泥的液體中分離并回收含有MAP晶體微粒的固體，并在分離和回收MAP晶體微粒后將部分混有污泥的液體返回到厭氧消化池中。
替代性方法可包含例如通過(guò)使用類似砂子和礦物(Crystalactor方法)的合適晶種材料或通過(guò)使用顆粒(“Phosnix”方法)使鳥(niǎo)糞石結(jié)晶。在此項(xiàng)技術(shù)的方法中，由于污泥產(chǎn)量低、能耗低且產(chǎn)生沼氣，因此在厭氧生物反應(yīng)器中使用Crystalactor來(lái)處理廢水。在需氧生物處理設(shè)備中研磨排出物。在第二反應(yīng)器中，通過(guò)將MgCl2和NaOH溶液饋入?yún)捬蹼A段的一部分排出物中使鳥(niǎo)糞石結(jié)晶來(lái)去除磷酸鹽。在“Phosnix”方法(即此項(xiàng)技術(shù)的另一種方法)中，將含有磷酸鹽的廢水饋入已定劑量加入鎂、控制pH值且形成精細(xì)MAP晶體的反應(yīng)容器中。在反應(yīng)容器的底部，通過(guò)空氣使MAP顆粒保持流體化，且精細(xì)MAP晶體粘附于所述顆粒表面上生長(zhǎng)其尺寸。自反應(yīng)容器底部周期性地排出已長(zhǎng)大的MAP顆粒。
背景技術(shù)：
方法和裝置的缺陷在于僅促進(jìn)去除磷酸鹽，而未去除BOD(生物需氧量)，或不得不在不同反應(yīng)器中去除BOD和磷酸鹽。另一缺陷在于可能需要另外的化學(xué)物質(zhì)來(lái)控制pH值。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明目的在于提供一種部分或完全克服上文提及缺陷的方法。根據(jù)本發(fā)明，提供一種自含有銨、BOD、磷酸鹽和鎂的液體中同時(shí)去除BOD和磷酸鹽的方法，所述方法包含a)將所述液體饋入含有BOD氧化生物體的反應(yīng)器中；b)確保所述反應(yīng)器中的液體含有相對(duì)于磷酸鹽而言化學(xué)計(jì)量過(guò)量的銨和鎂，其中所述化學(xué)計(jì)量與鳥(niǎo)糞石的化學(xué)計(jì)量相關(guān)；d)在所述反應(yīng)器中需氧性地氧化至少部分的BOD；
e)將所述反應(yīng)器中液體的pH值調(diào)節(jié)到7.5-11的值；f)在所述反應(yīng)器中形成固體物質(zhì)，所述固體物質(zhì)包含鳥(niǎo)糞石；g)將至少部分所述包含鳥(niǎo)糞石的固體物質(zhì)自反應(yīng)器排出物中分離；h)將一部分所述固體物質(zhì)返回到所述反應(yīng)器中；和i)將所述生物體在所述反應(yīng)器中保持生物體滯留時(shí)間，從而使銨在所述反應(yīng)器中的硝化作用為25％或25％以下。
另一方面，本發(fā)明涉及一種同時(shí)去除液體中的BOD和磷酸鹽的裝置，所述裝置包含a)反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包含i)液體入口；ii)含氧氣體的入口和分配器；iii)含二氧化碳?xì)怏w的出口；iv)反應(yīng)器排出物的出口；v)視情況一個(gè)或一個(gè)以上選自由以下部件組成的群組的部件用于測(cè)量的部件和/或用于控制銨濃度、磷酸鹽濃度、鎂濃度、氧濃度、溫度和pH值的部件；b)用于使固體物質(zhì)與反應(yīng)器中的液體分離的分離器；c)連接所述分離器與反應(yīng)器用于使至少一部分所述固體物質(zhì)返回到所述反應(yīng)器中的回流管線。
與背景技術(shù)的方法或裝置相比，本發(fā)明方法和裝置的優(yōu)勢(shì)在于可在一個(gè)反應(yīng)器中將BOD和磷酸鹽都從液體中去除。所述方法的另一優(yōu)勢(shì)在于，通過(guò)自液體中汽提CO2從而減少堿的使用。與例如EP1496919不同，本發(fā)明有利地提供在一個(gè)反應(yīng)器中需氧氧化BOD與形成MAP的組合。


圖1示意性描述用于進(jìn)行本發(fā)明方法的本發(fā)明裝置的實(shí)施例。
圖2a和2b示意性描述可能具有附加反應(yīng)器的本發(fā)明裝置和方法的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
例如，可在本發(fā)明的裝置中采用本發(fā)明方法的液體可(例如)為城市廢物流，如污水，或工廠廢物流或工業(yè)排出液。所述廢物流可包含如BOD，例如蛋白質(zhì)、脂肪酸等等，即有機(jī)物質(zhì)和/或可經(jīng)生物氧化的還原性硫化合物，如硫化物。關(guān)于生物和化學(xué)需氧量，即所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的術(shù)語(yǔ)化學(xué)需氧量(COD)為氧化廢水中可氧化的化合物(如有機(jī)物質(zhì)，也例如硫)所需的氧氣量。生化需氧量(BOD)是指細(xì)菌(和原生動(dòng)物)通過(guò)氧化水中的有機(jī)物(和其他可氧化的物質(zhì)，如S(如果存在))所消耗的氧氣量。因此，COD包含BOD且大于BOD。此項(xiàng)技術(shù)中已知測(cè)定BOD和COD的方法(例如，用來(lái)自Hach Lange的BODTrak，以測(cè)壓法測(cè)定BOD)。液體(例如廢物流)通常包含液態(tài)且作為BOD/COD載體的水。也可以通過(guò)將固態(tài)或液態(tài)BOD與(例如)水混合來(lái)獲得液體或液體流。液體以液體流的形式饋入反應(yīng)器中。舉例來(lái)說(shuō)，液體可包含約0.02至20克/升BOD，優(yōu)選為0.1至5克/升BOD，但所述量也可以例如視廢水種類而更大或更小。在反應(yīng)器中未經(jīng)生物氧化的BOD可(例如)在液體流中返回反應(yīng)器中，或可經(jīng)所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他技術(shù)處理從而進(jìn)一步去除BOD。
液體的pH值、尤其反應(yīng)器中液體的pH值可通過(guò)在需要時(shí)加入堿(腐蝕劑)來(lái)汽提CO2而調(diào)節(jié)為約7.5至11。優(yōu)選不加入堿，而通過(guò)去除(汽提)CO2來(lái)調(diào)節(jié)和/或保持pH值。此汽提CO2可通過(guò)在液體進(jìn)入反應(yīng)器之前和/或在反應(yīng)器中時(shí)向液體通氣來(lái)達(dá)成。為此目的，反應(yīng)器可具有一個(gè)或一個(gè)以上空氣和/或氧氣的入口，例如通氣器，且還具有一個(gè)或一個(gè)以上包含CO2的氣體的出口。優(yōu)選通過(guò)因向反應(yīng)器通氣而汽提CO2來(lái)實(shí)現(xiàn)所需pH值的至少部分增加，由此減少控制pH值所需的化學(xué)物質(zhì)的量。然而，如果需要，則可通過(guò)加入堿性物質(zhì)來(lái)進(jìn)一步增加和控制pH值，所述堿性物質(zhì)例如NaOH、MgO、Mg(OH)2、Na2CO3等等。優(yōu)選通過(guò)使用例如MgO或Mg(OH)2或二者來(lái)調(diào)節(jié)pH值。反應(yīng)器中液體的pH值優(yōu)選介于約7.5與9.5之間，更優(yōu)選介于約8與9之間。通過(guò)提供空氣或氧氣實(shí)現(xiàn)汽提CO2后，也向細(xì)菌提供氧氣。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用一種選擇生物體滯留時(shí)間以使得至少部分氧化BOD的方法。優(yōu)選大體上氧化(在一實(shí)施例中至少90wt％，優(yōu)選至少95wt％)BOD。此外，優(yōu)選為選擇生物體的滯留時(shí)間從而減少用于氧化銨的物質(zhì)的生長(zhǎng)。以此方式，銨大體上未經(jīng)氧化。污泥在反應(yīng)器中的滯留時(shí)間(即，生物體滯留時(shí)間)優(yōu)選保持少于銨氧化細(xì)菌(硝化細(xì)菌，如歐洲亞硝化單胞菌(Nitrosomonas Europaea)、紅假亞硝化單胞菌(Nitrosomonas Oligotropha)、薔薇科亞硝化單胞菌(NitrosomonasCommunis)及活躍硝化桿菌(Nitrobacter Agilis))的倍增時(shí)間，例如在約35℃的溫度下污泥滯留時(shí)間(SRT)為約18小時(shí)，或例如在約20℃下SRT為約35小時(shí)。關(guān)于硝化細(xì)菌及其生長(zhǎng)速率的實(shí)例，參看例如J.H.Hunik，J.Tramper，R.G Wijffels，Bioprocess Engineering 11(1994)73-82，所述文獻(xiàn)是以引用的方式并入本文中。優(yōu)選地，SRT在約35℃下為約4至25小時(shí)，且在約20℃下為約4至40小時(shí)。一般說(shuō)來(lái)，SRT為約4至25小時(shí)，優(yōu)選為約8至22小時(shí)。在一實(shí)施例中，也可向液體中加入硝化抑制劑(例如，雙氰胺或吡唑磷酸二甲酯)。例如，如本發(fā)明所使用，銨氧化細(xì)菌在含有BOD、生物體、銨和磷酸鹽的排出物(例如消化器的排出物)中的倍增時(shí)間在約20℃下為約20小時(shí)(此時(shí)間將視所存在的銨氧化細(xì)菌的類型而定且可視作平均值)。其中，此倍增時(shí)間視溫度而定。當(dāng)選擇小于此倍增時(shí)間的污泥滯留時(shí)間(甚至僅短數(shù)分鐘)時(shí)，獲得本發(fā)明的優(yōu)選條件，即BOD至少部分經(jīng)氧化，而銨大體上未經(jīng)氧化，因此可使用銨形成鳥(niǎo)糞石。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，污泥滯留時(shí)間(生物體滯留時(shí)間)為銨氧化細(xì)菌在反應(yīng)器中(在本發(fā)明的方法中)的倍增時(shí)間的約10％至99％，更優(yōu)選為銨氧化細(xì)菌在反應(yīng)器中的倍增時(shí)間的約40％至85％?？赏ㄟ^(guò)所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法來(lái)評(píng)估銨氧化細(xì)菌的倍增時(shí)間。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，將反應(yīng)器中的污泥滯留時(shí)間(即，生物體滯留時(shí)間)保持在少于銨氧化細(xì)菌(硝化細(xì)菌，如歐洲亞硝化單胞菌、紅假亞硝化單胞菌、薔薇科亞硝化單胞菌)的生長(zhǎng)速率的倒數(shù)(定義為l/h)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，污泥滯留時(shí)間(生物體滯留時(shí)間)為銨氧化細(xì)菌在反應(yīng)器中(在本發(fā)明的方法中)的生長(zhǎng)速率倒數(shù)的約10％至99％，更優(yōu)選為銨氧化細(xì)菌在反應(yīng)器中的生長(zhǎng)速率倒數(shù)的約40％至85％。例如，許多硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)速率(最大比生長(zhǎng)速率)是在J.H.Hunik，J.Tramper，R.G.Wijffels，Bioprocess Engineering 11(1994)73-82中進(jìn)行評(píng)估，所述文獻(xiàn)是以引用的方式并入本文中(例如歐洲亞硝化單胞菌的生長(zhǎng)速率倒數(shù)在7℃下為146小時(shí))?？捎少|(zhì)量平衡(參看下文)或例如通過(guò)分批測(cè)試來(lái)評(píng)估銨氧化細(xì)菌的生長(zhǎng)速率和倍增時(shí)間，其中將生物體自反應(yīng)器中去除且接著進(jìn)行通氣。可由形成硝酸鹽和亞硝酸鹽的速率來(lái)確定生長(zhǎng)速率。
如上文所提及，優(yōu)選為選擇生物體滯留時(shí)間，從而減少用于氧化銨的物質(zhì)的生長(zhǎng)。以此方式，銨大體上未經(jīng)氧化。因此，在一優(yōu)選實(shí)施例中，選擇生物體滯留時(shí)間(SRT)，從而使反應(yīng)器中(其中BOD至少部分經(jīng)需氧細(xì)菌氧化)的硝化作用為25％(mol％)或25％以下(即≤25％)，優(yōu)選為5％或5％以下。這意味著饋入此反應(yīng)器中的25％或25％以下、優(yōu)選5％或5％以下的銨在反應(yīng)器中經(jīng)轉(zhuǎn)化成硝酸鹽和亞硝酸鹽。以此方式，銨大體上未經(jīng)氧化且硝化細(xì)菌也未積累。為調(diào)節(jié)生物體滯留時(shí)間(或硝化程度)，一種優(yōu)選方式是監(jiān)測(cè)銨、硝酸鹽和亞硝酸鹽的質(zhì)量平衡。
這可由此項(xiàng)技術(shù)中已知的方式(例如，來(lái)自Hach Lange的Cuvette測(cè)試)來(lái)進(jìn)行。大于25％、優(yōu)選大于10％且更優(yōu)選大于5％的轉(zhuǎn)化率將縮短污泥滯留時(shí)間，從而減少用于氧化銨的物質(zhì)的生長(zhǎng)，并使硝化作用保持在25％以下(或更低)。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種方法，其包含將生物體在反應(yīng)器中保持生物體滯留時(shí)間，從而使銨在反應(yīng)器中的硝化作用為25％或25％以下。“簡(jiǎn)單地”使用質(zhì)量平衡，即監(jiān)測(cè)硝酸鹽和/或亞硝酸鹽的形成的優(yōu)勢(shì)在于，對(duì)于25％或25％以下、優(yōu)選10％或10％以下且更優(yōu)選5％或5％以下的硝化作用的要求適用于所應(yīng)用的所有溫度，而硝化細(xì)菌的倍增時(shí)間或生長(zhǎng)速率的值視所應(yīng)用的溫度而定(參看例如J.H.Hunik，J.Tramper，R.G.Wijffels，BioprocessEngineering11(1994)73-82中的圖3a、b)。在一個(gè)實(shí)施例中，至少監(jiān)測(cè)亞硝酸鹽，且在另一實(shí)施例中，監(jiān)測(cè)亞硝酸鹽和硝酸鹽兩者的形成。
氧濃度優(yōu)選介于約0.1mg/l與10mg/l之間，更優(yōu)選為約0.1mg/l至4mg/l O2。由于BOD氧化生物體也可以包含銨氧化劑(例如，亞硝化單胞菌等等)，因此可選擇低于約2mg/l O2、更優(yōu)選低于約1mg/l O2(其也視溫度而定)的氧濃度，以便抑制硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)。可通過(guò)改變反應(yīng)器的氣源或通過(guò)使空氣在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)降低空氣中的含氧量來(lái)控制氧濃度。為此，本發(fā)明的裝置可另外包含使至少部分氣體作為含氧氣體進(jìn)料經(jīng)反應(yīng)器中的液體循環(huán)回到反應(yīng)器中的單元。當(dāng)選擇低O2濃度時(shí)，污泥滯留時(shí)間可能增加。
對(duì)于需氧氧化反應(yīng)器中的至少部分BOD而言，液體可含有BOD氧化生物體，或可例如在本發(fā)明的方法過(guò)程中或在開(kāi)始所述方法之前將BOD氧化生物體加入反應(yīng)器中。生物體可為常見(jiàn)的需氧生物體，例如由污泥(例如，如所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的廢水處理工廠、城市廢水處理工廠等等所產(chǎn)生的固體和水的固結(jié)混合物)所獲得的細(xì)菌、真菌和原生動(dòng)物等等。反應(yīng)器中BOD氧化生物體的量?jī)?yōu)選為約0.1至5千克/立方米。例如，在步驟a)的液體中，BOD與銨的重量比率可介于約0.01與100之間，更優(yōu)選介于約0.1與10(BOD重量/銨重量)之間。
待處理的液體另外包含磷酸根(PO43-)和銨。例如，含有BOD、磷酸鹽和銨的特征性廢物流為消化器(消化器設(shè)備)和厭氧廢水處理設(shè)備的排出物。如果液體中不存在銨和/或磷酸鹽中的一者或兩者，或其量不足，那么也可以向液體中加入銨和/或磷酸鹽。在液體中不存在鎂(Mg)或液體中Mg不足的情況下，也可以加入Mg。Mg源可包含MgO、MgCl2和/或Mg(OH)2等等中的至少一種。因此，在本發(fā)明的上下文中，“饋入含有銨、BOD、磷酸鹽和鎂的液體”表示將此液體提供到反應(yīng)器中，且其包含例如將含有BOD、銨和磷酸鹽的液體饋入反應(yīng)器中且在液體進(jìn)入反應(yīng)器之前和/或在反應(yīng)器中時(shí)將鎂加入液體中的情形，即，將每一種個(gè)別組份都加入反應(yīng)器中，從而獲得含有生物體、BOD、磷酸鹽、銨和鎂的液體，但一種或一種以上的所述組份可作為單獨(dú)饋料加入反應(yīng)器中；引入反應(yīng)器中的液體中無(wú)需含有所有組份。
當(dāng)進(jìn)行本發(fā)明的方法時(shí)，需確保液體含有相對(duì)于磷酸鹽而言化學(xué)計(jì)量過(guò)量的銨和鎂，其中所述化學(xué)計(jì)量與鳥(niǎo)糞石(MgNH4PO4(其也可含有結(jié)晶水通常為MgNH4PO4·6H2O))的化學(xué)計(jì)量相關(guān)。這可能需要測(cè)量各種物質(zhì)(NH4+、PO43-及Mg)各自的濃度，且當(dāng)需要時(shí)，可加入銨和/或鎂以便得到所需的過(guò)量(關(guān)于鳥(niǎo)糞石化學(xué)計(jì)量過(guò)量)。在本文上下文中，短語(yǔ)“相對(duì)于磷酸鹽而言化學(xué)計(jì)量過(guò)量的銨和鎂，其中所述化學(xué)計(jì)量與鳥(niǎo)糞石的化學(xué)計(jì)量相關(guān)”意味著視磷酸鹽的濃度或(如果可應(yīng)用)磷酸鹽和銨的濃度、視溫度和pH值以及視排出物中所需(或需要)磷酸鹽的濃度而定來(lái)選擇加入液體(進(jìn)入反應(yīng)器之前或在反應(yīng)器中)中的鎂量(可用于形成鳥(niǎo)糞石的鎂量)或銨量(可用于形成鳥(niǎo)糞石的銨量)和(如果可應(yīng)用)鎂和銨量，從而促進(jìn)鳥(niǎo)糞石的形成，并在排出物中獲得所需的磷酸鹽濃度(低于反應(yīng)器流入物的濃度)。鎂或銨都過(guò)量，但優(yōu)選為鎂和銨都相對(duì)于磷酸鹽關(guān)于鳥(niǎo)糞石中所述三種物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量過(guò)量。短語(yǔ)“相對(duì)于磷酸鹽化學(xué)計(jì)量過(guò)量的銨和鎂，其中化學(xué)計(jì)量與鳥(niǎo)糞石的化學(xué)計(jì)量相關(guān)”與本發(fā)明反應(yīng)器中流入物的銨濃度相關(guān)。由于鳥(niǎo)糞石的形成和某種程度的硝化作用，反應(yīng)器中的銨濃度降低。
過(guò)量的鎂優(yōu)選為磷酸鹽量的約1.1至10倍(Mg/PO43-的摩爾比率為1.1至10)，更優(yōu)選為1.5至5倍。另外，過(guò)量的銨優(yōu)選為磷酸鹽量的約1.1至100倍(摩爾比率)，更優(yōu)選為5至50倍。為此目的，反應(yīng)器和/或連接到反應(yīng)器和來(lái)自反應(yīng)器的管道或管線可包含用于測(cè)量NH4+、PO43-和/或Mg濃度以及用于測(cè)量pH值、溫度和/或氧濃度的部件。所述部件為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知。為確保液體(反應(yīng)器中或流入物中)含有必需相對(duì)量的NH43-、PO43-和Mg，且視需要也含有適于進(jìn)行本發(fā)明方法的量的生物體和BOD，本發(fā)明也可包含例如通過(guò)取樣偶然性或定期性地評(píng)估濃度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，例如消化器廢物流的液體為含有銨、BOD和磷酸鹽的水流，其中通常存在相對(duì)于磷酸鹽(關(guān)于鳥(niǎo)糞石的化學(xué)計(jì)量)而言過(guò)量的銨。此液體也可以含有鎂。根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)行本方法從而通過(guò)加入鎂來(lái)確保反應(yīng)器中的液體含有相對(duì)于鳥(niǎo)糞石的化學(xué)計(jì)量過(guò)量的鎂(即，相對(duì)于磷酸鹽而言摩爾過(guò)量的鎂)。因此，確保反應(yīng)器中所存在的鎂量是以相對(duì)于磷酸鹽而言摩爾過(guò)量的量存在，其將以鳥(niǎo)糞石的形式被去除。
通過(guò)向液體通氣，去除CO2并增加pH值。如上文所提及，優(yōu)選增加pH值并使其保持在約7.5與11之間，更優(yōu)選在約8與9之間。由于此pH值升高或由于反應(yīng)器中液體的pH值，使得在反應(yīng)器中形成固體物質(zhì)。此固體物質(zhì)包含由NH4+、PO43-和Mg形成的鳥(niǎo)糞石。然而，合適的pH值也視溫度而定。約7.5與11之間、更優(yōu)選介于8與9之間的值與在室溫下(例如在約20℃下)進(jìn)行的方法有關(guān)。當(dāng)使用例如約35℃的較高溫度時(shí)，可選擇較高的pH值，例如約8.5至10，從而使得(有效)形成鳥(niǎo)糞石，并在排出物中獲得所需的磷酸鹽濃度(即，例如由于環(huán)境調(diào)節(jié)所允許的最大磷酸鹽濃度，或其他所需濃度)。
與此項(xiàng)技術(shù)中已知的方法相比，通過(guò)本發(fā)明的方法和裝置，可在一個(gè)反應(yīng)器中將BOD與磷酸鹽(和銨)都自(例如)廢水流中去除。所述方法優(yōu)選利用廢水流中所存在的磷酸鹽和銨，并且通過(guò)選擇污泥滯留時(shí)間而使得銨大體上未經(jīng)氧化，可在一個(gè)反應(yīng)器中(至少部分地)去除BOD和磷酸鹽(和銨)。以此方式，提供一種同時(shí)去除廢液流中所存在的至少部分BOD和磷酸鹽以及至少部分銨的方法。
反應(yīng)器中由此形成的一部分鳥(niǎo)糞石和反應(yīng)器中所存在的一部分生物體與排出物流一起離開(kāi)反應(yīng)器。因此，所述方法包含下述步驟自反應(yīng)器排出物分離出至少部分的固體物質(zhì)(包含鳥(niǎo)糞石)，隨后將一部分固體物質(zhì)返回到反應(yīng)器中。此可為連續(xù)過(guò)程。使至少一部分包含生物體和鳥(niǎo)糞石的固體物質(zhì)返回反應(yīng)器中，但本發(fā)明的方法優(yōu)選另外包含一種方法，其中使液體排出物中的鳥(niǎo)糞石與生物體分離，且大體上僅將鳥(niǎo)糞石返回到反應(yīng)器中。例如，此可通過(guò)用三通道固體-固體-液體分離器進(jìn)行分離的方法和裝置來(lái)完成。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包含用水力旋流器或?qū)訝罘蛛x器進(jìn)行此分離且使生物體(固體)與鳥(niǎo)糞石(固體)彼此分離并使其與液體排出物分離的方法和裝置。水力旋流器和層狀分離器是書(shū)已知的現(xiàn)有技術(shù)，且其分別例如示意性地描述于US2003/0127379(層狀分離器)、US6706521(水力旋流器)和US5788842(水力旋流器)中，所述專利是以引用的方式并入本文中。使用水力旋流器或?qū)訝罘蛛x器的優(yōu)勢(shì)在于可有效分離沉降速率大于約0.5m/h(例如絮凝狀污泥)、尤其大于約5m/h且甚至更尤其大于約10m/h的固體物質(zhì)。另一優(yōu)勢(shì)在于可使生物體與鳥(niǎo)糞石大體分離。也可以使用除所述分離器以外的其他部件，如過(guò)濾器、澄清器和回流系統(tǒng)。因此，可通過(guò)一種或一種以上選自由以下部件組成的群組的部件來(lái)控制生物體滯留時(shí)間(SRT)層狀分離器、過(guò)濾器、澄清器、水力旋流器和回流系統(tǒng)。通過(guò)控制流經(jīng)層狀分離器、過(guò)濾器、澄清器、水力旋流器和/或回流系統(tǒng)的液體(和污泥)的回流來(lái)控制生物體滯留時(shí)間。舉例說(shuō)來(lái)，可將反應(yīng)器排出物中所存在的50至90wt％生物體返回反應(yīng)器中。例如，此量將視液體流經(jīng)反應(yīng)器的流速、生物體滯留時(shí)間(污泥滯留時(shí)間)、液體中的氧濃度等因素而定。因此，在本發(fā)明裝置的一個(gè)實(shí)施例中，用于分離反應(yīng)器中的固體物質(zhì)和液體的分離器包含反應(yīng)器下游用于分離固體物質(zhì)與反應(yīng)器排出物的分離器。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，液體(含有BOD)和污泥在反應(yīng)器中混合良好?；旌峡赏ㄟ^(guò)此項(xiàng)技術(shù)中已知的部件(例如攪拌器等等)來(lái)進(jìn)行，但優(yōu)選為通過(guò)向反應(yīng)器中引入氣體(優(yōu)選為含氧氣體)來(lái)進(jìn)行混合。引入反應(yīng)器中的液體中的能量?jī)?yōu)選介于約10與500W/m3之間，更優(yōu)選介于約20與400W/m3，甚至更優(yōu)選介于約50與250W/m3之間。為此，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在反應(yīng)器中布置通氣部件(如噴霧器或膜式分配器)或其他用于引入氣體的部件，并使其連接至吹風(fēng)機(jī)、泵或所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他部件，所述部件經(jīng)設(shè)計(jì)以將能量介于約10與500W/m3之間、更優(yōu)選介于約20與400W/m3之間、甚至更優(yōu)選介于約50與250W/m3之間的氣體引入反應(yīng)器中的液體中。在一個(gè)替代性實(shí)施例中，在反應(yīng)器中布置由一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的攪拌機(jī)或攪拌器等等；在反應(yīng)器中布置由一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)動(dòng)機(jī)和/或一個(gè)或一個(gè)以上吹風(fēng)機(jī)、泵或所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的經(jīng)設(shè)計(jì)用以推進(jìn)氣體的其他部件驅(qū)動(dòng)的噴射式攪拌器(jet stirrer)或旋轉(zhuǎn)式氣體注射器(rotary gas injector)。因此，在本發(fā)明方法和裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在反應(yīng)器中布置經(jīng)設(shè)計(jì)用以引入介于約10與500W/m3之間、更優(yōu)選介于約20與400W/m3之間、甚至更優(yōu)選介于約50與250W/m3之間的混合能的部件。所述部件可選自由下述部件組成的群組中的一個(gè)或一個(gè)以上攪拌機(jī)、攪拌器、噴霧器和膜式分配器以及所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他部件。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，可在反應(yīng)器中布置一個(gè)或一個(gè)以上的上升管(riser tube)、下降管(down comer tube)和擋板以促進(jìn)混合。
在另一實(shí)施例中，反應(yīng)器中存在三通道固體-固體分離器。在此實(shí)施例中，反應(yīng)器排出物應(yīng)理解為反應(yīng)器區(qū)段的排出物，其中BOD至少部分經(jīng)氧化且形成鳥(niǎo)糞石(即，本發(fā)明方法的步驟a-f)，鳥(niǎo)糞石被饋入包含分離器的反應(yīng)器區(qū)段中。
如上文所提及，在分離器中與液體分離后，部分固體物質(zhì)、但優(yōu)選大體上僅為鳥(niǎo)糞石被返回到反應(yīng)器中。以此方式，促進(jìn)反應(yīng)器中鳥(niǎo)糞石晶體的晶體生長(zhǎng)，且可獲得較大的晶體。當(dāng)結(jié)晶開(kāi)始時(shí)，可加入鳥(niǎo)糞石晶體或其他晶種材料。例如，在加工過(guò)程中，可使反應(yīng)器中鳥(niǎo)糞石的量保持在一定程度以上，例如大于約1kg/m3(反應(yīng)器中的液體體積)，優(yōu)選至少約10kg/m3，例如約10至50kg/m3。在操作過(guò)程中，也可獲得部分鳥(niǎo)糞石作為產(chǎn)物，而并不將其返回到反應(yīng)器中。例如，此產(chǎn)物可用作肥料，和/或可經(jīng)進(jìn)一步加工(例如)從而獲得所需粒度。在典型實(shí)例中，鳥(niǎo)糞石在反應(yīng)器中將具有約10至35天、優(yōu)選介于約20至30天之間(例如約25天)的平均停留時(shí)間。
本發(fā)明的方法和裝置可由在本發(fā)明的方法之前、同時(shí)和/或之后進(jìn)行的其他方法和裝置或反應(yīng)器進(jìn)一步有利地延伸。舉例而言，所述裝置可包含反應(yīng)器a)上游(其中BOD經(jīng)需氧處理且形成鳥(niǎo)糞石)用于厭氧處理BOD的厭氧反應(yīng)器，即，所述方法可另外包含在步驟a)之前厭氧處理BOD的步驟。例如，此可通過(guò)UASB(上流式厭氧污泥床(upflowanaerobic sludge blanket))反應(yīng)器或IC(內(nèi)循環(huán))反應(yīng)器來(lái)完成。在此步驟(或反應(yīng)器)中，可形成可例如用作氣體發(fā)動(dòng)機(jī)或泵等等(例如本發(fā)明裝置本身的那些部件)的燃料的沼氣。
此外，本發(fā)明的方法和裝置也可以分別包含用于下述的步驟和反應(yīng)器，其中將來(lái)自反應(yīng)器或來(lái)自反應(yīng)器排出物的銨和/或來(lái)自反應(yīng)器的包含氨的排出氣體(空氣或氧氣，和CO2)饋入通過(guò)硝化作用和/或脫氮作用去除至少部分銨的另一反應(yīng)器中。此可(例如)通過(guò)利用例如WO9807664和EP0327184中所述的厭氧氨氧化菌(Anammox bacteria)的方法來(lái)完成，所述專利是以引用的方式并入本文中。至此，本發(fā)明的裝置可包含分離器b)下游和/或反應(yīng)器a)下游的需氧反應(yīng)器(其中BOD經(jīng)需氧處理且形成鳥(niǎo)糞石)。在本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例中，在f)使用硝化細(xì)菌后自排出物去除銨。當(dāng)通過(guò)形成鳥(niǎo)糞石的反應(yīng)(本發(fā)明方法的步驟f)未去除所有銨時(shí)，可應(yīng)用此步驟。在本發(fā)明方法的特定實(shí)施例中，在f)使用硝化細(xì)菌和/或脫氮細(xì)菌(例如使用厭氧氨氧化菌)后自排出物去除銨。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種自含有銨、BOD、磷酸鹽和鎂的液體同時(shí)去除BOD和磷酸鹽的方法，所述方法包含通過(guò)BOD氧化生物體氧化反應(yīng)器中的至少部分BOD；提供反應(yīng)器中液體的pH值和反應(yīng)器中液體的Mg含量從而使得能夠形成鳥(niǎo)糞石；使至少部分由此形成的鳥(niǎo)糞石與反應(yīng)器中的液體分離，或與來(lái)自反應(yīng)器的排出物分離，或與反應(yīng)器中的液體和來(lái)自反應(yīng)器的排出物兩者都分離；和優(yōu)選使一部分固體物質(zhì)返回到反應(yīng)器中。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種自含有銨和BOD且視情況含有一種或一種以上選自由磷酸鹽和鎂組成的群組的物質(zhì)的液體中去除BOD的方法，所述方法包含通過(guò)BOD氧化生物體氧化反應(yīng)器中的至少部分BOD，并保持反應(yīng)器中少于硝化細(xì)菌倍增時(shí)間或另外使銨的硝化作用≤25％的污泥滯留時(shí)間。舉例說(shuō)來(lái)，在20℃的溫度下，16小時(shí)的SRT可適用。在此實(shí)施例的變化形式中，提供一種自含有銨和BOD且視情況含有一種或一種以上選自由磷酸鹽和鎂組成的群組的物質(zhì)的液體中去除BOD的方法，所述方法包含將液體饋入含有BOD氧化生物體的反應(yīng)器中；氧化反應(yīng)器中的至少部分BOD；且保持反應(yīng)器中少于硝化細(xì)菌倍增時(shí)間的污泥滯留時(shí)間，或另外保持銨在反應(yīng)器中的硝化作用≤25％的污泥滯留時(shí)間。
進(jìn)一步在以下實(shí)施例中說(shuō)明本發(fā)明的方法和裝置。
實(shí)施例1圖1示意性地描述用于進(jìn)行本發(fā)明方法的本發(fā)明裝置的一個(gè)實(shí)施例。然而，也可能存在其他配置。此裝置也在圖2a中(此圖2a也示意性地描述本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例)示意性地描述。
液體流入物1是通過(guò)用于含有BOD、銨、鎂、磷酸鹽和生物體的液體入口被饋入反應(yīng)器3中。或者，由于液流中不包含一種或一種以上的BOD、銨、鎂、磷酸鹽和生物體或液流中不包含所需量的所述物質(zhì)，因此一種或一種以上的所述物質(zhì)可單獨(dú)地饋入反應(yīng)器中(圖1中未圖示)。舉例來(lái)說(shuō)，可將生物體加入液體1中，但生物體也可以存在于反應(yīng)器3中和/或在所述過(guò)程中加入反應(yīng)器3中。液體流入物通常包含BOD、銨和磷酸鹽。額外的磷酸鹽或銨可在進(jìn)入反應(yīng)器3之前加入液體1中或直接加入反應(yīng)器3中。其可以固體物質(zhì)的形式或以溶解或分散于例如水中的形式加入。鎂也可以在進(jìn)入反應(yīng)器3之前加入液體1中或直接加入反應(yīng)器3中?？梢源朔绞絹?lái)控制形成鳥(niǎo)糞石所需的化學(xué)計(jì)量。因此，短語(yǔ)“將液體饋入反應(yīng)器中”不是必須意味著液體1在饋入反應(yīng)器3之前包含所有必需的化合物，而是意味著反應(yīng)器3中的液體包含所有必需的化合物，即BOD、銨、鎂、磷酸鹽和生物體。
參考標(biāo)號(hào)4示意性地描述用于將氣體分散于液體中的空氣或O2入口(含氧氣體的入口和分配器)，例如噴霧器、膜式分配器等等，所述氣體通過(guò)管線2饋入反應(yīng)器3中。
反應(yīng)器3可為任何常規(guī)類型，例如流體化床反應(yīng)器、氣體提升式反應(yīng)器(gas lift reactor)等等。如所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所已知，生物體可存在于顆粒上、生物膜或其他載體上。生物體也可以所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的游離細(xì)胞或集合體的形式存在。例如，生物體可由污水廠獲得。
如所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所已知，為了在反應(yīng)器3中獲得生物體，可用來(lái)自例如污水廠的污泥培育反應(yīng)器3中的液體。隨后，生物體開(kāi)始生長(zhǎng)，并可獲得反應(yīng)器3中生物體生長(zhǎng)與排出之間的平衡。
圖1的反應(yīng)器3可包含區(qū)段5，其中部分排出物可視情況通過(guò)管線6離開(kāi)反應(yīng)器1，例如通過(guò)管線6饋入例如反應(yīng)器25(如圖2b中示意性展示)中，其中例如在通過(guò)使用硝化/脫氮細(xì)菌后自排出物去除銨。此可例如為使用厭氧氨氧化菌(如在厭氧氨氧化過(guò)程中)的一個(gè)(或多個(gè))反應(yīng)器，而反應(yīng)器25也可以包含進(jìn)行厭氧氨氧化過(guò)程和限氧亞硝化過(guò)程(Sharon process)或進(jìn)行生物膜內(nèi)自養(yǎng)脫氮過(guò)程(Canon process)的一個(gè)(或多個(gè))反應(yīng)器。反應(yīng)器3中的部分或所有氣體都可以通過(guò)用于含二氧化碳?xì)怏w的出口通過(guò)管線7離開(kāi)反應(yīng)器3。例如，此氣體可為另外含有氨的空氣(用于自液體氣提CO2)。在一個(gè)實(shí)施例中，含有CO2和氨的氣體可離開(kāi)反應(yīng)器3，且可另外通過(guò)管線7也部分或完全地饋入反應(yīng)器25中。反應(yīng)器25為可選的。
來(lái)自反應(yīng)器3的部分液體排出物或所有排出物(例如，當(dāng)無(wú)排出物通過(guò)管線7離開(kāi)而進(jìn)入例如反應(yīng)器25中時(shí))可通過(guò)反應(yīng)器8的出口以液體排出物的形式離開(kāi)，所述液體排出物通過(guò)管線饋入分離器9中。此分離器9可為三通道固體-固體-液體分離器9，以便在進(jìn)行本發(fā)明的方法時(shí)使得生物體可與反應(yīng)器3中所形成的鳥(niǎo)糞石分離。當(dāng)分離時(shí)，可通過(guò)管線10將鳥(niǎo)糞石自分離器9部分或完全地去除，從而提供鳥(niǎo)糞石產(chǎn)物11(必需或需要時(shí)，可進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行處理，例如干燥等等)。然而，優(yōu)選通過(guò)管線12(連接分離器和反應(yīng)器的用于將至少部分固體物質(zhì)返回到反應(yīng)器中的回流管線)將部分鳥(niǎo)糞石返回到反應(yīng)器3中。部分生物體可自反應(yīng)器3中去除且通過(guò)分離器9而與液體排出物分離且通過(guò)管線13自分離器9中去除。反應(yīng)器3中的生物體或污泥滯留時(shí)間優(yōu)選少于約1天，但至少比也存在于生物體中的硝化細(xì)菌的倍增時(shí)間短。一般來(lái)說(shuō)，硝化細(xì)菌的倍增時(shí)間(銨的硝化作用)等于ln(2)/細(xì)菌的生長(zhǎng)速率。
如圖1或圖2a和2b中所示意性描述的本發(fā)明裝置可視情況包含用于測(cè)量的部件和/或用于控制銨濃度、磷酸鹽濃度、鎂濃度、生物體、BOD和/或BOD濃度或量、pH值、溫度、壓力等等的部件。
實(shí)施例2圖2a示意性地描述本發(fā)明的裝置和方法(如實(shí)施例1中所述)，且圖2b示意性地描述可能具有其他反應(yīng)器或處理步驟的實(shí)施例，其在下文中進(jìn)一步描述。
舉例而言，實(shí)施例1的裝置可另外包含反應(yīng)器21，其中液流20(含有可經(jīng)厭氧和需氧處理的BOD)在反應(yīng)器21中經(jīng)厭氧處理，從而提供液流1(含有比在反應(yīng)器21中處理前少的BOD)和沼氣或甲烷22。液流20可與實(shí)施例1的液流1相同。液流20現(xiàn)如同液流1一樣進(jìn)一步進(jìn)入反應(yīng)器3中(進(jìn)一步參看實(shí)施例1)。來(lái)自反應(yīng)器3的部分液體排出物可通過(guò)管線6饋入反應(yīng)器25中(例如生物膜內(nèi)自養(yǎng)脫氮(Canon)，參看上文)。此外，來(lái)自反應(yīng)器3的部分含氨氣體可通過(guò)管線7饋入反應(yīng)器25中。此處，對(duì)銨進(jìn)行處理從而形成N2。也可以使來(lái)自反應(yīng)器3的CO2脫氣。
實(shí)施例3此實(shí)施例描述消化器設(shè)備與本發(fā)明反應(yīng)器的組合。用于消化生物物質(zhì)的消化器設(shè)備產(chǎn)生含有BOD、銨和磷酸鹽的廢水流。將廢水流饋入本發(fā)明的反應(yīng)器中，并例如以連續(xù)過(guò)程應(yīng)用本發(fā)明的方法。至少部分去除BOD、銨和磷酸鹽。也可以在隨后與厭氧氨氧化菌(例如厭氧氨氧化、生物膜內(nèi)自養(yǎng)脫氮)的反應(yīng)中去除部分剩余銨(在本發(fā)明的方法后)。
實(shí)施例4在此實(shí)施例中，以消化器、根據(jù)本發(fā)明用于去除磷酸鹽和BOD的反應(yīng)器和包含厭氧氨氧化轉(zhuǎn)化和再循環(huán)的氮去除反應(yīng)器的組合來(lái)處理含有約200g/l COD(其中190g/l為生物可降解的COD)、2g/l P和18g/lN的有機(jī)廢物。
將消化器中的流入物稀釋約7倍，產(chǎn)生約30g/l COD量的COD。通過(guò)厭氧氨氧化反應(yīng)器(例如圖2b中的反應(yīng)器25)中排出物的排出物再循環(huán)來(lái)完成對(duì)流入物的稀釋。消化器的排出物含有約3g/l COD(有機(jī)廢物已被消化成(例如)沼氣)、0.3g/l P和2.5g/l N。溫度為約30℃且pH值為約7.5。在本發(fā)明的反應(yīng)器中，pH值增加到約8.3。本發(fā)明反應(yīng)器中含有廢物的水中具有約0.4g/l的Mg含量，其足以通過(guò)形成鳥(niǎo)糞石來(lái)去除90％以上的P，在這種情況下也無(wú)需加入Mg(反應(yīng)器3含有0.4g/l Mg、2.5g/l NH4和0.3g/l P，即Mg2+∶NH4+∶PO43-＝1.7∶18∶1)。在反應(yīng)器中形成鳥(niǎo)糞石(Mg2+∶NH4+∶PO43-＝1∶1∶1)且大體上去除BOD(至少95wt％)。反應(yīng)器具有約5g/l的生物體含量和100g/l的鳥(niǎo)糞石含量。在30℃的溫度下，約16小時(shí)的SRT適用。根據(jù)所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法測(cè)量BOD和COD含量。不同方法可提供不同的絕對(duì)結(jié)果，但數(shù)量級(jí)通常是相同的。
實(shí)施例5參考圖1，本發(fā)明裝置的反應(yīng)器3可另外包含由以下部件組成的群組的一個(gè)或一個(gè)以上部件攪拌機(jī)、攪拌器、噴霧器和通氣部件以及所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的用于混合反應(yīng)器3中的液體的其他部件。圖1展示用于將氣體分散于液體中的空氣或O2入口4(含氧氣體的入口和分配器)的實(shí)施例，例如噴霧器、膜式分配器等等，所述氣體通過(guò)管線2饋入反應(yīng)器3中。此外，優(yōu)選存在可選擇的下降管或上升管。圖1的示意圖描述一個(gè)下降管20(參考數(shù)字20實(shí)際上指示此管20的圓周壁)。當(dāng)然，可存在一個(gè)以上的所述管。由于通過(guò)例如噴霧器4引入氣體(例如空氣)，如參考標(biāo)號(hào)21所指示，富含氣體的液體上升，而液體向下流到下降管20中。當(dāng)另外在管20開(kāi)放的情況下引入氣體時(shí)，此管將指示為上升管。在另一優(yōu)選變化形式中，反應(yīng)器3包含經(jīng)布置以使反應(yīng)器3包含上升管和下降管的管20和部件40。管20經(jīng)布置從而使得在操作條件下，液體表面高于管20的頂部開(kāi)口。反應(yīng)器3優(yōu)選包含多個(gè)上升管和/或下降管。反應(yīng)器3中上升/下降面積的比率優(yōu)選介于約1∶10與10∶1之間，更優(yōu)選介于約1∶5與5∶1之間，甚至更優(yōu)選介于約2∶1與1∶2之間，例如為1∶1。
在一優(yōu)選變化形式中，反應(yīng)器具有約2至100m3的體積，且下降管和/或上升管的長(zhǎng)度在操作條件下為反應(yīng)器中液體管柱高度的30％至80％。在變化形式中，反應(yīng)器的內(nèi)部高度為約2至10m，且在操作過(guò)程中，液體管柱為此高度的約80％至100％。
實(shí)施例6在反應(yīng)器中可布置經(jīng)設(shè)計(jì)用以引入介于約10與500W/m3之間、更優(yōu)選介于約20與400W/m3之間、甚至更優(yōu)選介于約50與250W/m3之間的混合能的部件。通過(guò)引入此能量，液體與生物體得以良好混合，并獲得鳥(niǎo)糞石在液體中的良好分散液。所述部件可選自一個(gè)或一個(gè)以上由以下部件組成的群組攪拌機(jī)、攪拌器、噴霧器和膜式分配器以及所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他通氣部件。參考圖1和例如實(shí)施例5，所述部件可例如為通過(guò)泵或吹風(fēng)機(jī)19將氣體(優(yōu)選為空氣)自管線2引入反應(yīng)器3中的噴霧器4。吹風(fēng)機(jī)或泵19和部件4經(jīng)設(shè)計(jì)和布置，從而用以引入上文所提及的混合能。
實(shí)施例7參考圖1，可將部件15a和部件15b和/或15c分別布置在流入物管線1、反應(yīng)器3和排出物管線8中。所述部件可包含液體取樣器，例如用于取樣液體的分接頭，例如用以評(píng)估一種或一種以上選自由銨、硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度組成的群組的線上或離線濃度；或可包含用于評(píng)估一種或一種以上選自由銨、硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度組成的群組的線上濃度的器件。以此方式，可評(píng)估和控制質(zhì)量平衡，從而使得操作者或軟件能夠操縱所述方法，以使得保持生物體滯留時(shí)間以使銨在反應(yīng)器中的硝化作用為25％或25％以下，或保持少于硝化細(xì)菌倍增時(shí)間的生物體滯留時(shí)間，或保持為銨氧化細(xì)菌在反應(yīng)器中的倍增時(shí)間的約10％至99％的污泥滯留時(shí)間(生物體滯留時(shí)間)，此視所需的條件而定。
實(shí)施例8假定來(lái)自反應(yīng)器3的排出物8具有約50g/l的鳥(niǎo)糞石和約2g/l的生物體，那么大體上所有的鳥(niǎo)糞石都可以通過(guò)例如管線12返回到反應(yīng)器3中，且約50％至90％的2g/l生物體可返回到反應(yīng)器3中。鳥(niǎo)糞石在反應(yīng)器3中的平均停留時(shí)間可為約25天，且生物體的平均停留時(shí)間可為約0.5天到1天。
上文所述且如圖式中示意性描述的實(shí)施例并非按實(shí)際比例繪制。此外，僅描述和說(shuō)明與本發(fā)明相關(guān)的那些部分裝置。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，可能存在附加管線、管道、分接頭、附加反應(yīng)器、用于測(cè)量和/或控制物質(zhì)濃度的部件以及用于測(cè)量和/或控制所述裝置、泵、入口、出口中一處或一處以上的溫度、壓力、氣體流量和液體流量以及pH值的部件、用于儲(chǔ)存如鎂化合物等等物質(zhì)的部件。本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于所給出的實(shí)施例。本發(fā)明在于每一個(gè)新穎特征和特征的每一種組合。權(quán)利要求書(shū)中的參考數(shù)字并不限制其保護(hù)范圍。使用動(dòng)詞“包含”和其變化形式并不排除存在除權(quán)利要求書(shū)中所指定的那些部件以外的部件。在部件前使用不定冠詞“一”并不排除存在多個(gè)所述部件。
權(quán)利要求
1.一種用于自含有銨、生物需氧量(BOD)、磷酸鹽和鎂的液體中同時(shí)去除BOD和磷酸鹽的方法，所述方法包含a)將所述液體饋入含有BOD氧化生物體的反應(yīng)器中；b)確保所述反應(yīng)器中的所述液體含有相對(duì)于磷酸鹽而言化學(xué)計(jì)量過(guò)量的銨和鎂，其中所述化學(xué)計(jì)量與鳥(niǎo)糞石的化學(xué)計(jì)量相關(guān)；d)在所述反應(yīng)器中需氧氧化至少部分的所述BOD；e)將所述反應(yīng)器中所述液體的pH值調(diào)節(jié)到7.5至11的值；f)在所述反應(yīng)器中形成固體物質(zhì)，所述固體物質(zhì)包含鳥(niǎo)糞石；g)將至少部分的所述固體物質(zhì)自所述反應(yīng)器排出物中分離；h)使一部分所述固體物質(zhì)返回到所述反應(yīng)器中；和i)將所述生物體在所述反應(yīng)器中保持生物體滯留時(shí)間，從而使銨在所述反應(yīng)器中的硝化作用為25％或25％以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含保持少于硝化細(xì)菌的倍增時(shí)間的生物體滯留時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其包含通過(guò)去除CO2來(lái)調(diào)節(jié)所述反應(yīng)器中所述液體的pH值。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中將所述pH值調(diào)節(jié)到8與9之間。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中選擇4至40小時(shí)之間的生物體滯留時(shí)間(SRT)。
6.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中通過(guò)選自由層狀分離器(lamella separator)、過(guò)濾器、澄清器、水力旋流器和回流系統(tǒng)組成的群組中的一個(gè)或一個(gè)以上部件來(lái)控制所述生物體滯留時(shí)間。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中自所述液體排出物中的生物體分離鳥(niǎo)糞石。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中通過(guò)三通道固體-固體-液體分離器來(lái)進(jìn)行所述分離。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中通過(guò)水力旋流器或?qū)訝罘蛛x器來(lái)分離所述分離。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述反應(yīng)器中所述液體中的所述鳥(niǎo)糞石含量保持在至少5kg/m3。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中在步驟f)中使用硝化和/或脫氮細(xì)菌后自所述排出物去除銨。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中在步驟a)之前厭氧處理所述BOD。
13.一種用于同時(shí)去除液體中的BOD和磷酸鹽的裝置，所述裝置包含a)反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包含i)所述液體的入口；ii)含氧氣體的入口和分配器；iii)含二氧化碳?xì)怏w的出口；iv)反應(yīng)器排出物的出口；v)視情況一個(gè)或一個(gè)以上選自由以下部件組成的群組的部件用于測(cè)量的部件和/或用于控制銨濃度、磷酸鹽濃度、鎂濃度、氧濃度、溫度和pH值的部件；b)用于使固體物質(zhì)與所述反應(yīng)器中的所述液體分離的分離器；c)連接所述分離器與所述反應(yīng)器用于使至少一部分所述同體物質(zhì)返回到所述反應(yīng)器中的回流管線。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述分離器為三通道固體-固體-液體分離器。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的裝置，其另外包含所述反應(yīng)器a)的下游用于氧化氨的需氧反應(yīng)器。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其另外包含反應(yīng)器a)的上游用于厭氧處理BOD的厭氧反應(yīng)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述反應(yīng)器另外包含vi)一個(gè)或一個(gè)以上選自由以下部件組成的群組的部件攪拌機(jī)、攪拌器、噴霧器和膜式分配器，其中所述部件經(jīng)設(shè)計(jì)以將介于10與500W/m3之間的混合能引入所述反應(yīng)器中的所述液體中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自含有銨、生物需氧量(BOD)、磷酸鹽和鎂的液體中同時(shí)去除BOD和磷酸鹽的方法，所述方法包含將所述液體饋入含有BOD氧化生物體的反應(yīng)器中；確保所述反應(yīng)器中的所述液體含有相對(duì)于磷酸鹽而言化學(xué)計(jì)量過(guò)量的銨和鎂，其中所述化學(xué)計(jì)量與鳥(niǎo)糞石的化學(xué)計(jì)量相關(guān)；氧化至少部分的BOD；將所述反應(yīng)器中所述液體的pH值調(diào)節(jié)到所需值；在所述反應(yīng)器中形成固體物質(zhì)，所述固體物質(zhì)包含鳥(niǎo)糞石；將至少部分所述包含鳥(niǎo)糞石的固體物質(zhì)自反應(yīng)器排出物中分離；將一部分所述固體物質(zhì)返回到所述反應(yīng)器中。本發(fā)明也涉及一種用于此方法的反應(yīng)器。所述方法和裝置的優(yōu)勢(shì)在于，可在一個(gè)反應(yīng)器中將BOD和磷酸鹽都自所述液體中去除。
文檔編號(hào)C02F3/30GK101023034SQ200580030438
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月10日
發(fā)明者韋伯·魯爾德·阿布瑪, 斯約德·休伯斯特·約瑟夫·韋林格, 羅納德·穆德 申請(qǐng)人:荷蘭帕克有限公司