申请日2015.06.29
公开(公告)日2017.03.22
IPC分类号C02F3/00; C02F3/20
摘要
本发明涉及通过需氧途径生物处理城市或工业废水的方法，以用于去除可生物降解含碳物质并且将营养物(碳和/或NH4)氧化，根据该方法，待处理水在入口(2)和出口(3)之间以活塞流的形式流动，并且空气供给(5)在水流之下分布并且由至少一个空气源(A)供料，这个源的流量根据至少一个处理参数调整;待处理水的营养物(碳和/或NH4)浓度在入口(2)处连续测量(16)，并且空气供给的流量根据测量的营养物(碳和/或NH4)浓度调整。本发明还涉及包括活塞流反应器的设备，待处理水在入口(2)和出口(3)之间流动并且空气供给在水流之下分布并且由至少一个空气源(A)供料。该设备在反应器/槽的入口处包括能够连续估计水的营养物(仅碳或者碳和NH4)浓度的传感器(16)，以及接收传感器(16)的信息并且能够控制空气供给的流量的计算单元(17)。
权利要求书
1.通过需氧途径生物处理城市或工业废水的方法，以用于去除可生物降解含碳物质并且将铵氧化，根据该方法，待处理水在入口(2)和出口(3)之间以活塞流的形式流动，并且空气供给在水流之下分布并且由至少一个空气源(A)供料，这个源的流量根据至少一个处理参数调整，该方法的特征在于：
-待处理水的营养物(仅碳)浓度在入口(2)处连续测量(16)，
-并且空气供给的流量根据测量的营养物(碳和/或NH4)浓度调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，除了仅碳之外，测量NH4的浓度。
3.根据权利要求1或2任一项所述的方法，其特征在于，处理过程中水的营养物(仅碳或者碳和NH4)浓度在处理进程中的点、尤其是在半程处测量(16a)，以对有效实现的去除率积分以用于调整空气流量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，空气流量的计算根据公式(D1)来进行，该公式(D1)考虑了在活塞流入口处的营养物(仅碳或者碳和NH4)浓度NutrEntrée和在处理点处、尤其是中间处的营养物(仅碳或者碳和NH4)浓度NutrParcours：
D1→Qair=Qmin+B*NutrEntrée+C(NutrParcours–E*NutrEntrée)
其中，
营养物浓度以mg/L表示，
Qmin以Nm3/h表示，
Qmin是2-6Nm3/h/m2*以m2表示的曝气槽面积，
B以Nm3/h/mg/L表示，
B是400-1000，有利地等于700，
C以Nm3/h/mg/L表示，
C是150-600，以Nm3/h/mg/L表示，取决于配置，
E为无单位的0.5-0.8。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，空气流量的计算根据公式(D2)进行，该公式(D2)一方面考虑了在时间t-1应用的空气流量Qair-1，并且另一方面考虑了在活塞流入口处的营养物(碳和/或NH4)浓度随时间的变化(pNutrEntrée)，以及营养物(碳和/或NH4)去除率在进程中的点上、尤其是在活塞流的前半部分上的变化，
D2→Qair=Qair-1+F*pNutrEntrée+G*p(NutrParcours-E*NutrEntrée)
其中：
Qair–1等于在t-1(t-1分钟)应用的空气流量，
pNutrEntrée，在活塞流入口处的营养物浓度的变化，
p(NutrParcours-E*NutrEntrée)，在进程中的点上、尤其是在活塞流的前半部分上的营养物(碳和/或NH4)去除率的变化，
F以Nm3/h/mg/L/min表示，F为6000-12 000，有利地等于8000，
G以Nm3/h/mg/L/min表示，G为1-10，有利地等于5，
E是无单位的0.5-0.8。
6.根据权利要求4和5所述的方法，其特征在于，空气流量的计算根据操作者选择的两个公式(D1)和(D2)来进行，公式D2能够更好地调节供给的空气流量。
7.根据上述权利要求任一项的方法，其特征在于，水的氧浓度在处理结束时测量(21)并且空气流量的调节通过加入基于这个氧浓度的校正因子(k)来补充。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，氧浓度范围被确定(Oxyg min/Oxyg max)并且当氧浓度的测量值在这个范围之外时(测量的O2>Oxyg max或者测量的O2 9.根据权利要求4和8全部所述的方法，空气流量(Qair)根据公式(D1)计算，其特征在于，递增地应用0.0x的校正因子，尤其是应用到其中测量的O2浓度 Qair=k[Qmin+B*NutrEntrée+C(NutrParcours–E*NutrEntrée)] 其中初始k=1 k无单位 在其中测量的O2>Oxyg max的情况下，校正因子k以0.0x递减。 10.根据权利要求5和8全部所述的方法，空气流量(Qair)根据公式(D2)计算，其特征在于，将固定校正因子应用于每次氧浓度测量，尤其是应用于其中测量的O2浓度 Qair=(1+0.0x)(或1–0.0x)*[Qair-1+F*pNutrEntrée+G*p(NutrParcours–E*NutrEntrée)] 其中x无单位。 11.用于实施根据权利要求1或2所述的方法的通过需氧途径生物处理城市或工业废水的设备，包括通过需氧途径的活塞流反应器，用于去除可生物降解含碳物质并且将营养物(仅碳或者碳和NH4)氧化，待处理水在入口(2)和出口(3)之间流动并且空气供给在水流之下分布并且由至少一个空气源(A)供料，这个源的流量根据至少一个处理参数调整， 其特征在于，该设备在反应器/槽的入口处包括能够连续估计水的营养物(仅碳或者碳和NH4)浓度的传感器(16)，以及接收传感器(16)的信息并且能够控制空气供给的流量的计算单元(17)。 12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，该设备在活塞流的进程上、尤其是在半程处包括传感器(16a)，所述传感器(16a)能够连续估计在进程中的此点处的水的营养物(仅碳或者碳和NH4)浓度，该传感器(16a)连接到计算单元(17)，以对有效实现的去除率积分以用于调整空气流量。 13.根据权利要求10或11所述的设备，其特征在于，计算单元(17)被编程以根据至少两个公式(D1、D2)计算空气流量。 14.根据权利要求11-13任一项所述的设备，其特征在于，该设备在活塞流的出口(3)处包括用于测量水中的氧浓度的探测器(21)，这个探测器(21)连接到控制单元(17)，以使得空气流量的调节通过加入基于这个氧浓度的校正因子(k)来补充。 15.根据权利要求11-14任一项所述的设备，其特征在于，营养物(碳和/或NH4)浓度的传感器是ISE传感器。 说明书 通过需氧途径生物处理城市或工业废水的方法和设备 技术领域 本发明涉及通过需氧途径生物处理城市或工业废水的方法，以用于去除可生物降解含碳物质并且将铵氧化。 通过需氧途径的处理通过空气或氧供给确保。在下文中，为了简化起见，将仅提及空气供给，但这种表述被理解为也涵盖氧供给。 本发明涉及一种方法，根据该方法待处理水以活塞流(flux piston)的形式在入口和出口之间流动，并且空气供给在水流之下分布并且通过至少一个空气源供应，这个空气源的流量根据至少一个处理参数进行调整。 背景技术 活塞流处理的配置导致在实施处理的生物槽或反应器(通常具有伸长型矩形形状)的入口和出口之间的铵和含碳污染物的浓度梯度。这明显不同于利用完全混合的处理，在所述完全混合中，槽的每个点的浓度均相同。 针对活塞流配置的空气供给的传统调节并不完全令人满意并且需要进行改进。该调节常常根据在处理区出口处测量的残余氧浓度来进行。 优化地，在处理时间的过程中提供的总空气供给应当对应于确保该处理的空气需求。在处理区的绝大部分中，供应的所有氧由生物质消耗，因而确保了碳的去除和铵的氧化。处理结束时的氧残余是空气供给充分且所有可氧化物质均能被处理的保障。 由此带来的困难是，可氧化物质的量连续变化，使得必须要连续调节所要提供的空气的量。传统上用于调节空气供给的处理结束时的氧浓度是一个随时间高度可变的参数，因为一旦可氧化物质已被完全处理，则氧浓度在数十分钟内从接近0的值达到8mg/L。 另外，根据可氧化物质的载荷的变化，存在按照处理槽的长度的氧浓度分布(profils)的风险，这是不能令人满意的。在低载荷的情况下，空气供给可能过高，这可表现为在多于一半的处理区上的高氧浓度;因而在提供氧方面存在无用的花费。 在高载荷的情况下，空气供给可能过低，这使得无法测量在处理区结束时的残余氧浓度。这种处理是不足的，并且使得无法去除大部分的可氧化物质。 因而看来，通常使用的调节并不是完全令人满意的，因为空气供给根据在处理结束时观察的残余氧浓度进行调节。这涉及的是后验(a posteriori)调节，其无法预测待处理载荷的变化。空气流量根据在排出水处观察到的残余氧进行调节。在处理结束时的高氧浓度变化还带来所需的空气流量的显著变化，这是一种会导致空气产生或分布波动的现象，尤其是在其中多个处理线从一个共同源供应空气的情况下。 发明内容 本发明的目的首先在于提供一种活塞流生物处理方法，其不再具有或者在较小程度上具有以上所指出的缺陷，并且尤其使得能够更好地管理空气供给的变化以确保可生物降解含碳物质的去除和铵的氧化。实施该方法的成本与传统方法的成本相比还应当是可接收的。 根据本发明，其涉及用于通过需氧途径生物处理城市或工业废水的方法，以用于去除可生物降解含碳物质并且将铵氧化，根据该方法，待处理水在入口和出口之间以活塞流的形式流动并且空气供给在水流之下分布并且由至少一个空气源供料，并且这个源的流量根据至少一个处理参数调整，该方法的特征在于： -待处理水的营养物(碳和/或铵)浓度在入口处连续测量， -并且空气供给的流量根据营养物(碳和/或铵)浓度调整。 优选地，处理过程中水的营养物(碳和/或铵)浓度在处理进程中的点、尤其是在半程处测量，以对有效实现的去除率积分(intégrer)以用于调整空气流量。 空气流量的计算可根据公式(D1)来进行，该公式(D1)考虑了在活塞流入口处的营养物(碳和/或铵)浓度NutrEntrée和在处理点处、尤其是中间处的营养物(碳和/或铵)浓度NutrParcours： D1→Qair=Qmin+B*NutrEntrée+C(NutrParcours–E*NutrEntrée) 其中， 营养物(碳和/或NH4)浓度以mg/L表示， Qmin以Nm3/h表示， Qmin是2-6Nm3/h/m2*曝气槽面积(以m2表示)， B以Nm3/h/mg/L表示， B是400-1000，有利地等于700(对于基于氮测量和欧洲城市废水的处理)， C以Nm3/h/mg/L表示， C是150-600，以Nm3/h/mg/L表示，取决于配置(对于基于氮测量和欧洲城市废水的处理)， E为无单位的0.5-0.8。 空气流量的计算还可根据另一公式(D2)进行，该公式(D2)一方面考虑了在时间t-1应用的空气流量Qair-1，并且另一方面考虑了在活塞流入口处的营养物(碳和/或NH4)浓度随时间的变化(pNutrEntrée)，以及营养物(碳和/或NH4)去除率在进程中的点上、尤其是在活塞流的前半部分上的变化， D2→Qair=Qair-1+F*pNutrEntrée+G*p(NutrParcours-E*NutrEntrée) 其中： Qair–1等于在t-1(t-1分钟，通常等于10分钟)应用的空气流量， pNutrEntrée，在活塞流入口处的营养物(碳和/或氮)浓度的变化， p(NutrParcours-E*NutrEntrée)，在进程中的点上、尤其是在活塞流的前半部分上的营养物(碳和/或氮)去除率的变化， F以Nm3/h/mg/L/min表示，F为6000-12 000，有利地等于8000，(对于基于氮测量和欧洲城市废水的处理)， G以Nm3/h/mg/L/min表示，G为1-10，有利地等于5，(对于基于氮测量和欧洲城市废水的处理)， E是无单位的0.5-0.8。 空气流量的计算可根据操作者选择的两个公式(D1)和(D2)来进行，公式D2能够更好地调节供给的空气流量。 有利地，水的氧浓度在处理结束时测量并且空气流量的调节通过加入基于这个氧浓度的校正因子来补充。 氧浓度范围可被确定(Oxyg min/Oxyg max)并且当氧浓度的测量值在这个范围之外时(测量的O2>Oxyg max或者测量的O2 当空气流量(Qair)根据公式(D1)计算时，可递增地应用0.0x的校正因子，尤其是应用到其中测量的O2浓度 Qair=k[Qmin+B*NutrEntrée+C(NutrParcours–E*NutrEntrée)] 其中初始k=1 k无单位 在其中测量的O2>Oxyg max的情况下，校正因子k以0.0x递减。 当空气流量(Qair)根据公式(D2)计算时，可将固定校正因子应用于每次氧浓度测量，尤其是应用于其中测量的O2 Qair=(1+0.0x)(或1–0.0x)*[Qair-1+F*pNutrEntrée+ G*p(NutrParcours–E*NutrEntrée)] 其中x无单位。 如果计算的空气流量(根据D1或D2)等于Qmin，不应用递减，并且同样地，如果计算的空气流量等于Qmax，不递增校正因子。 本发明还涉及用于实施如上限定的方法的通过需氧途径生物处理城市或工业废水的设备，包括通过需氧途径的活塞流反应器，用于去除可生物降解含碳物质并且将铵氧化，待处理水在入口和出口之间流动并且空气供给在水流之下分布并且由至少一个空气源供料，这个源的流量根据至少一个处理参数调整， 其特征在于，该设备在反应器/槽的入口处包括能够连续估计水的营养物(碳和/或NH4)浓度的传感器，以及接收传感器的信息并且能够控制空气供给的流量的计算单元。 优选地，该设备在活塞流的进程上、尤其是在半程处包括传感器，所述传感器能够连续估计在进程中的此点处的水的营养物(碳和/或NH4)浓度，该传感器连接到计算单元，以对有效实现的去除率积分以用于调整空气流量。 有利地，该计算单元被编程以根据至少两个公式D1、D2计算空气流量。 优选地，该设备在活塞流的出口处包括用于测量水中的氧浓度的探测器，这个探测器连接到控制单元，以使得空气流量的调节通过加入基于这个氧浓度的校正因子(k)来补充。 营养物(碳和/或NH4)浓度的传感器可以是ISE传感器。 本发明使得能够确保基于待处理载荷的活塞流的曝气的先验(a priori)调整。 尤其是，ISE(离子选择性电极)传感器的发展使得能够连续估计水的营养物(碳和/或NH4)浓度。此信息的使用使得能够预测一部分待处理载荷(含氮载荷)并且用于调节空气。可使用其它任何连续或半连续测量营养物(碳和/或NH4)的装置。
