包括在生物膜載體上的厭氧氨氧化細(xì)菌用于從廢水流中去除氨的方法
【專利摘要】一種利用氨氧化細(xì)菌(AOB)和厭氧氨氧化(ANAMMOX)細(xì)菌去除來自廢水流的氨的方法。在包括厭氧消化器、脫水系統(tǒng)和生物膜反應(yīng)器的側(cè)流中，對從主流中的廢水分離的污泥進(jìn)行處理。厭氧消化器產(chǎn)生消化污泥，對其進(jìn)行脫水，產(chǎn)生包含較高的氨濃度和較低的有機(jī)碳濃度以及較高的溫度的污水。在包括生物膜載體的側(cè)流反氨化生物膜反應(yīng)器中處理所述污水，其中所述生物膜載體接種有有效去除來自污水的氨的AOX和厭氧氨氧化細(xì)菌。為了去除來自主流中的廢水的氨，介質(zhì)載體上的AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌用于接觸主流中的廢水并去除其中的氨。主流中的條件導(dǎo)致AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌在一定時間段之后不能有效去除氨。為了復(fù)原生物膜載體上的AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌，再次使AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌接觸側(cè)流生物膜反應(yīng)器中的污水，其中的條件有利于AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌的生長和繁殖。
【專利說明】包括在生物膜載體上的厭氧氨氧化細(xì)菌用于從廢水流中去除氨的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉參考
[0002]本申請基于35 U.S.C.§ 119(e)，要求于2012年4月4日提交的以下美國正式申請:申請序列號13/439，153的優(yōu)先權(quán)。該申請的全部內(nèi)容以參考方式并入本發(fā)明。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及用于去除廢水流中的氨的系統(tǒng)和方法，更具體地涉及反氨化(脫氨化,deammonficat1n)方法,其需要利用好氧氨氧化(AOB)細(xì)菌和厭氧氨氧化(ΑΝΑΜΜ0Χ)細(xì)菌。

【背景技術(shù)】
[0004]通常情況下，廢水流體包含氨氮(銨氮，ammonium nitrogen), NH4-N0通常,為了除去氨氮，硝化和反硝化稱為兩步法。在該去除氨氮的常規(guī)方法中，該方法需要第一步，其被稱為硝化步驟且需要將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和非常少量的亞硝酸鹽，通常被稱為N0X。許多常規(guī)活性污泥廢水處理方法在好氧處理區(qū)進(jìn)行硝化。在好氧處理區(qū)，將含氨氮的廢水進(jìn)行通氣，這使得能夠產(chǎn)生將氨氮有效轉(zhuǎn)化為NOx的微生物培養(yǎng)。一旦氨氮被轉(zhuǎn)化為N0X，則含NOx的廢水通常被轉(zhuǎn)移到缺氧區(qū)以用于反硝化。在反硝化處理區(qū)，含NOx的廢水保持在沒有供給空氣且通常被稱為缺氧處理區(qū)的水池內(nèi)。在這里，進(jìn)行微生物的不同培養(yǎng)以使用NOdt為氧化劑，從而將NOx還原為自由氮釋放到大氣中。為了更詳細(xì)地理解和了解常規(guī)生物硝化和反硝化，請參考美國專利號 3，964，998,4, 056，465,5, 650，069,5, 137，636 和 4，874，519中發(fā)現(xiàn)的公開內(nèi)容。
[0005]常規(guī)的硝化和反硝化方法存在許多缺點。首先，常規(guī)的硝化和反硝化方法需要大量氧氣生成形式的能量，氧氣生成是硝化階段所必需的。此外，常規(guī)的硝化和反硝化還需要額外碳源的大量供應(yīng)。
[0006]近年來，發(fā)現(xiàn)反氨化可在有限的環(huán)境中在單級生物膜反應(yīng)器中進(jìn)行。這一方法采用生物膜載體，并且將該方法設(shè)計成在生物膜載體上生長某類細(xì)菌。特別是，靶細(xì)菌是好氧氨氧化(AOB)細(xì)菌和厭氧氨氧化(ΑΝΑΜΜ0Χ)細(xì)菌。在很大程度上，限制這種反氨化的方法在側(cè)流裝置中進(jìn)行，側(cè)流裝置中會有較高的氨濃度、較低的有機(jī)碳濃度和較高的溫度。應(yīng)用這種方法，例如，處理來自厭氧消化污泥的污水(廢水，排放水，reject water)。“污水”這一術(shù)語是指下述含水流，其包含在廢水處理方法的側(cè)流中，并且含水流包括相對于主流中的廢水的較高的氨濃度。
[0007]反氨化方法有許多優(yōu)點。去除一定量的氨氮需要約大約60%以下的氧。此外，反氨化方法不需要額外的碳源。而且，反氨化方法產(chǎn)CO2量少、產(chǎn)污泥量少。
[0008]因此，需要以下反氨化方法，其適于充分去除廢水處理方法的主流和側(cè)流中的氨，且不需要常規(guī)的硝化和反硝化所需的大量氧，尤其適于含有較高有機(jī)碳含量和較低氨濃度的主流中的廢水。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明涉及一種反氨化方法,其利用AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌去除廢水處理方法中的主流和一個或多個側(cè)流中的氨。
[0010]此外，本發(fā)明可以在廢水中含有較高氨濃度的側(cè)流中生長AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌，且本發(fā)明利用生長在側(cè)流中的AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌去除主流中的廢水中的氨。
[0011]再者，本發(fā)明使AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌與主流和側(cè)流中的廢水交替接觸，其中所述側(cè)流接觸用于去除來自側(cè)流中的廢水的氨，并且用于在溫度和底物水平的有利操作條件下復(fù)原(再生，恢復(fù)，rejuvenate) AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌,使得當(dāng)側(cè)流返回到主流時將有效地去除來自主流中的廢水的氨。
[0012]在一個實施方式中，廢水處理方法包括主流和側(cè)流，并且該方法包括去除來自側(cè)流中的廢水的氨及去除來自主流中的廢水的氨。在該實施方式中，主流中的廢水包括較低的氨濃度，側(cè)流中的廢水包括較高的氨濃度。在側(cè)流中，具有較高氨濃度的廢水流向其中具有生物膜載體的側(cè)流生物膜反應(yīng)器。側(cè)流生物膜反應(yīng)器中的條件有利于在生物膜載體上生長厭氧氨氧化細(xì)菌。這至少部分是由于側(cè)流中的廢水中的氨濃度較高。側(cè)流生物膜反應(yīng)器中生物膜載體上的厭氧氨氧化細(xì)菌有助于降低側(cè)流中廢水的氨濃度。生物膜載體上的厭氧氨氧化細(xì)菌也用于降低主流中廢水的氨濃度，相對于側(cè)流中的廢水而言，主流中的廢水包括較低的氨濃度。這是在厭氧氨氧化細(xì)菌駐留于側(cè)流生物膜反應(yīng)器中后，通過主流中的廢水與生物膜載體上的厭氧氨氧化細(xì)菌接觸來實現(xiàn)的。該方法繼續(xù)通過生物膜載體上的厭氧氨氧化細(xì)菌與主流中的廢水、與側(cè)流中的廢水進(jìn)行交替接觸，以使當(dāng)與主流中的廢水接觸時，厭氧氨氧化細(xì)菌有利于降低主流中的廢水的氨濃度，當(dāng)與側(cè)流中的廢水接觸時，厭氧氨氧化細(xì)菌有利于降低側(cè)流中的廢水的氨濃度。生物質(zhì)暴露于具有較高氨濃度的側(cè)流中的廢水可有效復(fù)原厭氧氨氧化細(xì)菌，以使當(dāng)厭氧氨氧化細(xì)菌被水流帶至重新與主流中的廢水接觸時，厭氧氨氧化細(xì)菌可有效降低主流中的廢水的氨濃度。
[0013]研究以下僅用于說明本發(fā)明的【具體實施方式】和附圖可以清楚明白本發(fā)明的其它目的和優(yōu)勢。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是包括側(cè)流和主流方法兩者在內(nèi)的反氨化方法示意圖。
[0015]圖2是顯示用于去除廢水中的氨的另一種主流和側(cè)流方法示意圖。
[0016]圖3是類似于圖1所示的反氨化方法的示意圖，但在此情況下涉及集成(一體化，綜合性，integrated)固定膜活性污泥系統(tǒng)。
[0017]圖4是示出采用主流和側(cè)流集成固定膜活性污泥系統(tǒng)去除氨的反氨化方法。
[0018]圖5是顯示采用集成固定膜活性污泥系統(tǒng)去除氨的具體主流和側(cè)流反氨化方法示意圖。
[0019]圖6是示出采用集成固定膜活性污泥系統(tǒng)去除側(cè)流中的氨的反氨化方法。
[0020]圖7是顯示在無熱水解的圖1和圖2方法中于某些點上脫除氨氮的表格。
[0021]圖8是顯示在有熱水解的圖1和圖2方法中于某些點上脫除氨氮的表格。
[0022]圖9是顯示通過僅生物膜系統(tǒng)和集成固定膜活性污泥系統(tǒng)進(jìn)行的反氨化方法的實驗結(jié)果比較圖表。

【具體實施方式】
[0023]本發(fā)明涉及一種用于去除氨氮，NH4-N的方法，其中氨氮被氧化成亞硝酸鹽-氮而不產(chǎn)生大量硝酸鹽-氮，然后亞硝酸鹽-氮被反硝化產(chǎn)生元素氮。該基本方法是在廢水處理系統(tǒng)和方法的側(cè)流和主流中進(jìn)行的。如下所述，能夠進(jìn)行這種形式的氨氮去除的某些細(xì)菌生長在側(cè)流中并且用來去除側(cè)流中的氨氮。側(cè)流中的條件有利于能夠進(jìn)行該方法的細(xì)菌生長，在側(cè)流中需保持此條件。該細(xì)菌不時地被帶至接觸主流中的廢水，并且根據(jù)本方法，該細(xì)菌起著去除來自主流中的廢水的氨氮的功能。然而，主流中的條件不可用于生長可有效進(jìn)行去除氨氮這一特定方法的細(xì)菌。因此，該細(xì)菌不時地需要被帶至接觸側(cè)流中的廢水，以復(fù)原該細(xì)菌，使得當(dāng)細(xì)菌被帶回至接觸主流中的廢水時，該細(xì)菌將有效地去除氨氮。
[0024]更特別的是，本發(fā)明的反氨化方法引起局部硝化成亞硝酸鹽(即，亞硝化)，局部硝化結(jié)合所謂的厭氧氨氧化方法來實現(xiàn)在單級生物膜反應(yīng)器中的自養(yǎng)脫氮，如移動床生物膜反應(yīng)器(MBBR)。假定在單級生物膜反應(yīng)器中的這兩步方法發(fā)生在生物膜的不同層。好氧氨氧化細(xì)菌(AOB)在生物膜的外層發(fā)生亞硝化，而厭氧氨氧化(ΑΝΑΜΜ0Χ)細(xì)菌則是在生物膜的內(nèi)層發(fā)生亞硝化。因此，可以推測在這種單級生物膜反應(yīng)器中存在AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌的同時脫氨氮。相比常規(guī)的硝化和反硝化作用，這種反氨化的方法可以利用約60%以下的氧且不需額外碳源的情況下實現(xiàn)廢水脫氮。因此，該方法對廢水處理中能源的中和有著顯著貢獻(xiàn)。
[0025]要使這樣一個反氨化方法有效工作面臨著一些挑戰(zhàn)。主要的挑戰(zhàn)之一就是在這種反氨化的方法中厭氧氨氧化細(xì)菌生長緩慢，且產(chǎn)生相對較小的厭氧氨氧化細(xì)菌的生物質(zhì)產(chǎn)量。此外，厭氧氨氧化細(xì)菌由于其自養(yǎng)和厭氧性，對低溶解氧濃度、高亞硝酸鹽濃度和其他環(huán)境因素如溫度敏感。
[0026]因此，正如上面所討論的，本發(fā)明的重點是在側(cè)流中在生物膜載體上生長和繁殖厭氧氨氧化細(xì)菌，其中側(cè)流的條件如較高的氨濃度、較高的溫度和較低的有機(jī)碳濃度有利于厭氧氨氧化細(xì)菌的生長。一旦側(cè)流中的厭氧氨氧化細(xì)菌達(dá)到一定濃度或成熟度，則可使其與主流中的廢水接觸，在所述主流中的廢水中，通過轉(zhuǎn)移生物膜載體，厭氧氨氧化細(xì)菌和AOB細(xì)菌將一起有效地去除主流中的氨氮。再者，主流中的條件通常不足以生長厭氧氨氧化細(xì)菌并使其繁殖。這是因為作為一般規(guī)則，主流中的條件將使得存在較低的氨濃度、較低的溫度和有時較高的有機(jī)碳濃度。由于該原因，一定時間之后，主流中的生物膜載體以及厭氧氨氧化生物膜和AOB生物膜將重新接觸存在以下條件的側(cè)流中的污水，該條件使得厭氧氨氧化細(xì)菌生長和繁殖。
[0027]反氨化方法可用于去除由厭氧消化污泥脫水產(chǎn)生的污水中的氨。該方法習(xí)慣上在側(cè)流方法中進(jìn)行。此類側(cè)流方法通常利用生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)，諸如MBBR或顆粒系統(tǒng)。污水的有利條件和特性諸如較高的溫度、較高的氨濃度和較低的有機(jī)碳濃度，導(dǎo)致在側(cè)流反氨化方法中的AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌能夠以適當(dāng)快的速度生長并戰(zhàn)勝異養(yǎng)菌。通過利用生物膜載體，側(cè)流方法有效地產(chǎn)生接種的(seeded)生物膜載體，這些生物膜載體可以被轉(zhuǎn)移或按路徑遞送到其它生物膜反氨化方法中作為種(seed)。
[0028]污水中的氮載量(load)通常代表常規(guī)硝化活性污泥設(shè)施的設(shè)施總氮載量的15-20 %，而剩余80-85 %的載量仍需要主流處理，該主流處理使用常規(guī)的硝化和反硝化方法。因此，反硝化方法對于主流的應(yīng)用有利于在廢水處理設(shè)施中實現(xiàn)去除氮和達(dá)到能源中性的目標(biāo)或需求。因此本發(fā)明的構(gòu)思為利用反氨化方法去除進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)50中的氨氮載量的大部分(至少大約70-80% )。參見圖1至圖5。該構(gòu)思通過利用側(cè)流反氨化方法和主流反氨化方法達(dá)到上述目的。術(shù)語“主流處理”表示將來自原污水(原污泥，rawsewage)的液體處理為最終流出水(排放物，effluent)、并且通常包括初級沉淀池(沉降池，clarifier)和二級生物處理系統(tǒng)(其去除或不去除生物營養(yǎng)素(BNR))的廢水處理系統(tǒng)或方法。術(shù)語“側(cè)流處理”或“側(cè)流方法”表示在主流之外的區(qū)域進(jìn)行并且通常構(gòu)成在廢水處理系統(tǒng)中生成的除設(shè)施流體以外的流的方法。例如，側(cè)流方法可包括上清液、反沖洗水、沖洗水和在廢水處理方法的操作過程中產(chǎn)生的其它類型的液體流。
[0029]原污水或初級流出水通常不適于反氨化方法，因為通常此類廢水的有機(jī)碳含量高或碳氮比高。因此，在應(yīng)用主流反氨化方法時，將系統(tǒng)和方法配置成去除二級流出水中的氮。在一個實施方式中，用于處理初級流出水的生物方法主要集中于生物化學(xué)需氧(BOD)去除。該BOD去除系統(tǒng)可以是:(I)懸浮生長系統(tǒng)，諸如短固體停留時間(SRT)的常規(guī)活性污泥(CAS)系統(tǒng)或高純度氧活性污泥系統(tǒng)；(2)生物膜系統(tǒng)，諸如除碳MBBR和除碳生物通風(fēng)濾池(BAF);或(2)厭氧處理系統(tǒng)，諸如上流式厭氧污泥毯(UASB)系統(tǒng)或厭氧膜生物反應(yīng)器(AnMBR)。來自上述系統(tǒng)的流出水被稱作二級流出水，并且該二級流出水通常包含較低的氨濃度和較低的BOD以及較低的總懸浮固體(TSS)濃度。
[0030]即使具有低BOD和TSS，由于其較低的溫度和較低的氨濃度，二級流出水仍不太適于反氨化方法。如本文使用的，當(dāng)提及主流中的廢水包括較低的溫度和較低的氨濃度時，這是相對于側(cè)流中的污水，因為如本文指出的，相對于主流中的廢水，側(cè)流中的污水包括較高的溫度和較高的氨濃度以及較低的有機(jī)碳與氮的比率。在一些情況下，可以存在對較低的碳濃度的參考。這表示較低的碳氮比。主流內(nèi)較低的溫度導(dǎo)致厭氧氨氧化細(xì)菌的相對低的固有生長率。主流內(nèi)的低氨濃度可以是厭氧氨氧化細(xì)菌尤其是在生物膜處理系統(tǒng)中生長的底物限制因素。上述兩個因素導(dǎo)致較慢的生物質(zhì)生產(chǎn)。即使利用生物膜載體保持或承載生物質(zhì)，仍然難以形成在主流內(nèi)的合理反應(yīng)器體積內(nèi)進(jìn)行有效的反氨化處理方法所需的足夠生物質(zhì)。
[0031]因此，本發(fā)明設(shè)想從其側(cè)流反氨化方法對主流對應(yīng)物進(jìn)行生物強(qiáng)化(b1augment)。換言之,本發(fā)明使得在側(cè)流中生成接種的生物膜載體或支架,其中生物膜載體或支架接種有AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌，并策略性地利用該接種的生物膜載體或支架去除來自主流中的廢水的氨氮，具體去除來自二級流出水的氨氮。
[0032]圖1至圖3公開了三種用于進(jìn)行側(cè)流和主流反氨化的系統(tǒng)和方法。在圖1中，在側(cè)流反氨化生物膜反應(yīng)器88和主流反氨化生物膜反應(yīng)器62之間來回地轉(zhuǎn)移接種的生物膜載體。在圖2的實施方式中，提供將二級流出水和污水交替注入集成主流-側(cè)流反氨化系統(tǒng)100中。在該特定的實施方式中，AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌主要在對反氨化反應(yīng)器102內(nèi)的生物膜載體注入側(cè)流中的污水時產(chǎn)生，并且這樣有效地去除污水中的氨氮或氨，同時用于在生物膜載體上接種，以用于將來去除來自主流中的二次流出水的氨氮。圖3的實施方式類似于圖1示出的系統(tǒng)和方法，除了利用集成固定膜活性污泥方法。
[0033]具體參考附圖，廢水處理系統(tǒng)在圖中示出并用數(shù)字50指示。如之前提到的，廢水處理系統(tǒng)50被設(shè)計成通過利用AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌去除廢水中的氨氮或氨。廢水處理系統(tǒng)50在兩個實施方式中公開，圖1的實施方式和圖2的實施方式。然而，這兩個實施方式均采用主流生物膜方法和側(cè)流生物膜方法。AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌在側(cè)流中生長并用于去除側(cè)流中的氨，以及被帶至接觸主流中的廢水以去除主流中的氨。不時地將使用過的細(xì)菌和生物膜載體重新接觸側(cè)流，以復(fù)原細(xì)菌和持續(xù)去除側(cè)流中的氨。
[0034]觀察圖1，主流包括初級沉淀池54和其后的生物處理反應(yīng)器58。如上面所討論的，多種生物系統(tǒng)可用于生物處理反應(yīng)器58中的BOD去除。例如，典型的BOD去除系統(tǒng)包括短固體停留時間的常規(guī)活性污泥系統(tǒng)或高純度氧活性污泥系統(tǒng)，生物膜系統(tǒng)諸如除碳MBBR系統(tǒng)或除碳生物通風(fēng)濾池(BAF)，或厭氧處理系統(tǒng)諸如UASB或AnMBR系統(tǒng)。生物處理反應(yīng)器58的下游是主流反氨化生物膜反應(yīng)器62。反應(yīng)器62的下游是最佳的常規(guī)硝化一反硝化精化(深度處理，polishing)系統(tǒng)66和固液分離器68。在一些情況下，本方法可以減小主流反氨化方法中的氨濃度，而不必須采用硝化-反硝化凈化方法。在該實施方式中，這些組件構(gòu)成主流組件。但是，應(yīng)當(dāng)理解，廢水處理系統(tǒng)50可包括額外的組件，這些額外的組件可解決特定的污染物或過程條件。此外，主流包括進(jìn)水管線52，其被引導(dǎo)至初級沉淀池54。初級流出水管線56可操作地連接于初級沉淀池54和生物處理反應(yīng)器58之間。二級流出水管線60可操作地連接于生物反應(yīng)器58和主流反氨化反應(yīng)器62之間。最后，在可采用硝化-反硝化精化系統(tǒng)的系統(tǒng)或方法中，流出水管線64連接于反應(yīng)器62和硝化-反硝化精化系統(tǒng)66之間。最后,流出水管線70從固液分離器68延伸。
[0035]側(cè)流內(nèi)設(shè)有污泥增稠器80。污泥增稠器80接收來自生物處理反應(yīng)器58的二級污泥。污泥排出管線從初級沉淀池54和污泥增稠器80延伸至可選的熱水解單元82。在一些情況下，來自初級沉淀池54和來自污泥增稠器80的組合污泥被直接輸送至厭氧消化器84。厭氧消化器84的下游是污泥脫水單元86，其產(chǎn)生用于處置的污泥餅和污水。來自污泥脫水單元86的污水流入側(cè)流反氨化生物膜系統(tǒng)88中。主流反氨化生物膜系統(tǒng)和側(cè)流反氨化生物膜系統(tǒng)62和88均米用生物膜載體。系統(tǒng)62和系統(tǒng)88均包括通風(fēng)系統(tǒng)和混合器或其它常規(guī)混合裝置。在圖1示出的實施方式中，提供有生物膜轉(zhuǎn)移設(shè)備90和92。這是為了允許在主流反氨化生物膜系統(tǒng)62和側(cè)流反氨化生物膜系統(tǒng)88之間來回轉(zhuǎn)移生物膜載體以及上面承載的生物質(zhì)。可以采用各種類型的生物膜轉(zhuǎn)移設(shè)備。在一個示例中，生物膜載體轉(zhuǎn)移設(shè)備包括氣動提升泵(airlift pump)，其從系統(tǒng)或反應(yīng)器62或88向上泵送水，并且在泵送水的過程中，生物膜載體和上面的生物質(zhì)被夾帶在水中。在一個提高的點，生物膜載體有效地與水分離并借助重力例如從反應(yīng)器88傳遞至反應(yīng)器62，反之亦然。生物膜載體轉(zhuǎn)移設(shè)備被設(shè)計成使得當(dāng)生物膜載體與水分離時，水重新排入底層的反應(yīng)器62或88中。
[0036]轉(zhuǎn)到圖2，圖中示出的廢水系統(tǒng)包括主流-側(cè)流集成反氨化系統(tǒng)，其一般由數(shù)字100指示。相比于圖1的實施方式，系統(tǒng)100代替反應(yīng)器62和反應(yīng)器88使用。有效地是，集成主流-側(cè)流反氨化系統(tǒng)100被設(shè)計成用作廢水處理系統(tǒng)50的主流和側(cè)流的一部分。更仔細(xì)地觀察系統(tǒng)100，發(fā)現(xiàn)其包括一系列生物膜容器或生物膜反應(yīng)器102。容器或反應(yīng)器的數(shù)量可根據(jù)廢水處理系統(tǒng)的需求能力和廢水進(jìn)水的氨氮載量進(jìn)行改變。每個生物膜反應(yīng)器102設(shè)有通風(fēng)裝置和混合器或用于混合其中的廢水的其它常規(guī)裝置。
[0037]更仔細(xì)地觀察圖2和集成系統(tǒng)100，發(fā)現(xiàn)提供有污水主管線106，其從污泥脫水單元86延伸到集成系統(tǒng)100。從污水主管線106分支出來的是一系列注入管線106A，其中每個注入管線被弓I導(dǎo)至一個生物膜反應(yīng)器102中。每個注入管線106A包括流量分配設(shè)備諸如閥門，以用于控制進(jìn)入各個生物膜反應(yīng)器102中的污水的流量。此外，還提供主流注入管線110，其可操作地連接于二級流出水管線60。從主流注入管線110分支出來的是一系列主流注入分支110A，這些分支可操作地將二級流出水引導(dǎo)至各個生物膜反應(yīng)器102中。這些注入分支IlOA中的每一個包括控制閥門。在每個生物膜反應(yīng)器102的出口側(cè)，提供兩個出口管線107和108，以用于運(yùn)送來自各個生物膜反應(yīng)器的經(jīng)處理的污水或經(jīng)處理的二級流出水。這些出口管線中的每一個也包括閥門，以用于控制流過其中的經(jīng)處理的污水或二級流出水的流量。在一個實施方式中，出口管線107用于運(yùn)送來自生物膜容器102的經(jīng)處理的污水。另一方面，并且在一個實施方式的情況下，出口管線108用于運(yùn)送來自各個生物膜容器102的經(jīng)處理的二級流出水。出口管線108可操作地連接于歧管(manifold)管線112，其將經(jīng)處理的二級流出水引導(dǎo)至管線64內(nèi)。在一個實施方式中，出口管線107可操作地連接于回收管線94。這允許經(jīng)處理的污水被回收至位于主流/側(cè)流集成反氨化系統(tǒng)100上游的點。當(dāng)通過管線64的水需要高水質(zhì)需求時，可利用圖2示出的設(shè)計。在一些情況下，當(dāng)水質(zhì)要求不太高時，與每個生物膜容器102相關(guān)聯(lián)的管線107和108可以組合形成單條管線，其可操作地連接于歧管112。在后一種情況下，遵循經(jīng)處理的污水不通過管線94回收。
[0038]圖3示出本發(fā)明的另一個實施方式，該實施方式在多個方面類似于圖1的方法。兩種方法的基本差異是圖3的方法在主流反氨化方法中利用集成固定膜活性污泥(IFAS)系統(tǒng)。即，圖3示出的反氨化反應(yīng)器150包括固定膜生物質(zhì)和懸浮生物質(zhì)。同樣地，固定膜生物質(zhì)包括承載于生物膜載體或其它支持結(jié)構(gòu)上的生物質(zhì)。該方法還包括二級沉淀池152,其位于反氨化反應(yīng)器150的下游?；钚晕勰嗷亓鞴芫€154從沉淀池152延伸至二級流出水管線60。反氨化反應(yīng)器150通常設(shè)有通風(fēng)裝置或混合器。
[0039]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖1示出的方法，發(fā)現(xiàn)初級沉淀池54產(chǎn)生初級污泥，并且生物處理反應(yīng)器58產(chǎn)生二級污泥。二級污泥流入污泥增稠器80，并且產(chǎn)生的增稠的污泥與初級污泥結(jié)合，并且在一種情況下流入熱水解單元82中。如上面提到的，熱水解單元82是可選的。在任何情況下，熱水解單元82的輸出或組合的污泥流入?yún)捬跸?4中，該厭氧消化器84產(chǎn)生消化污泥。消化污泥流入污泥脫水系統(tǒng)86中，該污泥脫水系統(tǒng)86產(chǎn)生用于處理的污泥餅和污水。污水包括較高的溫度，該溫度通常高于20°C并且通常在25°C到35°C的范圍內(nèi)。另外，污水具有較高的氨氮濃度。對于無熱水解的情況，污水的氨濃度為大約300-1500mg/L。通常，氨氮濃度為大約1000mg/L。然而，對于有熱水解的情況，污水的氨氮濃度為大約1000-2000mg/L，并且通常為大約 1500mg/L。
[0040]在任何情況下，污水均流入側(cè)流反氨化生物膜系統(tǒng)或反應(yīng)器88內(nèi)。反應(yīng)器88包括生物膜載體，并且生物膜載體上接種有AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌，這是反應(yīng)器88中存在的有利條件導(dǎo)致的。在反應(yīng)器88中，生物膜或生物膜載體所承載的生物質(zhì)有效地去除污水中的氨氮。如圖7的示例性表格，污水的氨氮濃度為671mg/L，而來自反應(yīng)器88的經(jīng)處理的流出水，即側(cè)流反氨化流出水，為100mg/L。該表格表明，這構(gòu)成了大約85%的氨去除，75%的總氮(TN)去除，并且側(cè)流反應(yīng)器88中產(chǎn)生大約10%的硝酸鹽。如圖1所示，經(jīng)處理的污水流通過管線94并與二級流出水混合。
[0041]在反應(yīng)器88中去除污水中的氨氮的同時，AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌生長并繁殖。作為一般的規(guī)則，AOB細(xì)菌的倍增時間為大約1-2天，大于厭氧氨氧化細(xì)菌的倍增時間10-11 天。
[0042]為實現(xiàn)主流中的反氨化，一旦側(cè)流反應(yīng)器88中的生物膜載體上接種足夠的AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌，則一些生物膜載體可以從側(cè)流反應(yīng)器88轉(zhuǎn)移到主流反氨化反應(yīng)器62中。如上面提到的，這通過利用氣動提升泵從反應(yīng)器88中的污水中提升生物膜載體，并通過利用重力滑道、運(yùn)送裝置或用于將接種的生物膜載體直接轉(zhuǎn)移到主流反氨化反應(yīng)器62中的其它裝置，可實現(xiàn)上述目的。在這里，由AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌組成的生物膜有效地去除二級流出水中的氨氮。如圖7的表格所示，在示例性的實施方式中，氨氮在主流反應(yīng)器62中從53mg/L減小至10mg/L。如圖7的表格中的隨附注解指出的，流出水的氨預(yù)計是大約10mg/L，并且在主流反應(yīng)器62中，通過反氨化方法產(chǎn)生10%的硝酸鹽。
[0043]如上面討論的，主流反氨化反應(yīng)器62中的條件不利于生長AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌。這是因為二級流出水包括較低的氨濃度，并且通常包括較低的溫度，一般為大約8-10°C。因此，在一定量的時間之后，生物膜載體被移回側(cè)流反應(yīng)器88中用于復(fù)原。多種方法可用于轉(zhuǎn)移生物膜載體。同樣地，可使用偶聯(lián)有重力滑道或其它運(yùn)送設(shè)備的氣動提升泵。這里的構(gòu)思是將生物膜載體移回側(cè)流反應(yīng)器88中，其中將生物膜暴露在引起AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌生長并繁殖的有利條件下。
[0044]假設(shè)剛描述和圖1公開的方法將去除廢水中大約80%的氨氮。這不滿足氨去除或BOD去除和TSS去除的最終流出水需求。因此，在一些情況下，設(shè)想系統(tǒng)和方法利用常規(guī)硝化和反硝化精化系統(tǒng)，如圖1中的數(shù)字66表示的。另外，懸浮的固體可以在固液分離系統(tǒng)68中去除，以提供將滿足TSS流出水需求的最終流出水。
[0045]如圖3的方法所示，主流反氨化生物膜系統(tǒng)與二級沉淀池152偶聯(lián)，并且具有活性污泥回流(RAS)管線154，其從沉淀池引出并返回位于主流反氨化IFAS系統(tǒng)150上游的主流內(nèi)的點。這允許懸浮的生物質(zhì)在生物膜系統(tǒng)內(nèi)累積。此類生物膜系統(tǒng)成為集成固定膜活性污泥系統(tǒng)(IFAS)。所提供的額外的懸浮生物質(zhì)增加方法的裝載率，并且有助于滿足更嚴(yán)格的流出水需求。
[0046]通過采用溶解氧控制和污泥停留時間控制，在IFAS反氨化方法中提供的額外的懸浮生物質(zhì)進(jìn)行亞硝化。這使得生物膜上的生物質(zhì)(厭氧氨氧化細(xì)菌)進(jìn)行厭氧氨氧化過程。比較僅生物膜系統(tǒng)和兩層生物膜結(jié)構(gòu)(外側(cè)AOB層和內(nèi)側(cè)厭氧氨氧化細(xì)菌層)，具有懸浮生長(針對Α0Β)和一層生物膜(針對厭氧氨氧化細(xì)菌)的IFAS反氨化系統(tǒng)將顯著減小進(jìn)入污泥絮體和生物膜層的傳質(zhì)阻力。因此，IFAS反氨化生物膜系統(tǒng)顯著增大反氨化速率(例如，多達(dá)2至3倍)，從而減小反應(yīng)器的體積。由于系統(tǒng)內(nèi)的亞硝化將通過懸浮生長的AOB進(jìn)行，相比于僅生物膜的配置，該系統(tǒng)可實現(xiàn)低得多的流出水氨濃度，這是由于更小的氨質(zhì)量輸送限制導(dǎo)致的。通過提高的流出水質(zhì)量和二級沉淀池，IFAS系統(tǒng)可滿足最終的流出水需求，因此消除在僅生物膜配置中進(jìn)行額外的精化步驟的需求。在IFAS系統(tǒng)中，由于生物膜更薄并且懸浮的生物質(zhì)發(fā)生亞硝化，導(dǎo)致可以維持更低的溶氧濃度。相比于僅生物膜配置中的0.5-2.0mg/L，更低的溶氧濃度，例如，0.2-1.0mg/L，指示了 IFAS系統(tǒng)中的顯著節(jié)能。
[0047]在一個實施方式中，當(dāng)在主流和側(cè)流中均采用IFAS系統(tǒng)時，操作條件為:
[0048]大約0.2mg/L至大約2.0mg/L的溶氧；
[0049]大約0.5 至大約 6.0g/L 的 MLSS ；
[0050]懸浮生長SRT = 2-20天，取決于廢水溫度；
[0051 ] 大約lmg/L至大約100mg/L的流出水NH4-N ；
[0052]入口的流出水NO3-N去除大約2%至大約20%的N。
[0053]圖4示出IFAS反氨化方法，其使得能夠進(jìn)行主流IFAS反氨化方法和側(cè)流IFAS反氨化方法兩者。主流和側(cè)流中都存在固定膜生物質(zhì)和懸浮生物質(zhì)。應(yīng)指出，圖4示出的主流反氨化IFAS系統(tǒng)150與上面相對于圖3討論的系統(tǒng)基本上是相同的。但在圖4的方法中,側(cè)流反氨化系統(tǒng)也是IFAS系統(tǒng)。應(yīng)指出，在側(cè)流反氨化IFAS系統(tǒng)153中的經(jīng)處理的污水流入二級沉淀池151中。來自二級沉淀池151的經(jīng)處理的流出水94流入主流和管線60中，該管線60位于主流反氨化IFAS系統(tǒng)150的上游。由二級沉淀池151產(chǎn)生的污泥可通過管線155回收，或者通過管線157流入主流和管線60中，其中管線157也位于主流反氨化IFAS系統(tǒng)的上游?；钚晕勰嗷亓鞴芫€155用于累積側(cè)流IFAS系統(tǒng)153中的懸浮生物質(zhì)。管線157是用于側(cè)流IFAS系統(tǒng)153的廢棄活性污泥管線，并且將用于控制側(cè)流中的SRT和提供懸浮生物質(zhì)(例如Α0Β)到主流的對應(yīng)部分中。
[0054]在圖4所示方法的情況下，通過轉(zhuǎn)移設(shè)備90和92在側(cè)流反氨化IFAS系統(tǒng)153和主流反氨化IFAS系統(tǒng)150之間來回轉(zhuǎn)移生物膜載體。如前面討論的，固定膜生物質(zhì)和懸浮生物質(zhì)將在去除污水和二級流出水中的氨中發(fā)揮不同的功能。系統(tǒng)中的亞硝化將通過懸浮生長AOB進(jìn)行，同時厭氧氨氧化將由生物膜上的厭氧氨氧化細(xì)菌進(jìn)行。通過在系統(tǒng)150和系統(tǒng)153之間來回轉(zhuǎn)移生物膜載體，當(dāng)在側(cè)流反應(yīng)器153中時，固定膜生物質(zhì)經(jīng)受有利于生長厭氧氨氧化細(xì)菌的條件。通過將生物膜載體從側(cè)流反應(yīng)器153轉(zhuǎn)移至主流反應(yīng)器150，主流反應(yīng)器150中的固定膜生物質(zhì)包括有效量的厭氧氨氧化細(xì)菌來進(jìn)行與主流中的方法相同的方法。
[0055]在圖4示出的方法中，大量懸浮生物質(zhì)(主要為Α0Β)在側(cè)流IFAS系統(tǒng)153中產(chǎn)生。懸浮生物質(zhì)通過廢棄管線157被轉(zhuǎn)移到主流IFAS系統(tǒng)150。轉(zhuǎn)移后的懸浮生物質(zhì)(AOB)將充當(dāng)菌種并在主流IFAS反氨化系統(tǒng)中進(jìn)行亞硝化。這將減小在主流中完成目標(biāo)亞硝化所需要的最低SRT，因此減小主流IFAS系統(tǒng)內(nèi)的容器的體積。
[0056]現(xiàn)在參考圖9，圖9是示出比較在僅生物膜系統(tǒng)(MBBR)和IFAS系統(tǒng)中進(jìn)行反氨化方法的實驗室結(jié)果。應(yīng)指出，圖的右手側(cè)示出IFAS反氨化方法的氮去除，其開始于實驗的196天之后不久。在開始進(jìn)行IFAS反氨化方法之前，系統(tǒng)按照MBBR反氨化方法操作。這兩種情況都反映側(cè)流除氮。如圖8的圖表中所示，在去除廢水中的氮時，IFAS反氨化方法顯著有效的是以比僅生物膜反氨化方法高至多達(dá)2-3倍的除氮速率進(jìn)行。
[0057]轉(zhuǎn)到圖2的方法，圖2方法利用集成主流-側(cè)流系統(tǒng)100代替?zhèn)攘鞣磻?yīng)器88和主流反應(yīng)器62。如上面討論的，系統(tǒng)100包括多個生物膜容器或反應(yīng)器102。每個容器設(shè)有通風(fēng)系統(tǒng)，以進(jìn)行好氧處理，并且每個容器還設(shè)有混合器或至少常規(guī)裝置以混合其中的廢水或污水。容器102是生物膜反應(yīng)器，并且因此每個容器包括適當(dāng)質(zhì)量或陣列的生物膜載體。如本文使用的，術(shù)語“生物膜載體”表示用于支持生物質(zhì)的任何結(jié)構(gòu)并且包括塑料介質(zhì)。
[0058]在圖2的方法中，污水從污泥脫水系統(tǒng)86流入污水注入管線106中，在這種情況下，只有一個生物膜反應(yīng)器102接收污水。應(yīng)指出，上給水管線中的閥門到生物膜容器#1是打開的。因此，高氨濃度和較高溫度的污水流入生物膜容器#1中。這將促進(jìn)AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌的生長和繁殖。與此同時，在生物膜載體上形成生物膜的AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌有效地減小生物膜容器#1內(nèi)的污水的氨氮濃度。來自生物膜容器#1的流出水從出口管線流出，通過打開的閥門，到達(dá)回收管線94。可選地，來自生物膜容器#1的經(jīng)處理的污水被回收返回主流和位于集成系統(tǒng)100上游的點。
[0059]當(dāng)污水被引導(dǎo)至生物膜容器#1中時，剩余生物膜容器被用于去除二級流出水中的氨氮。該過程假設(shè)其余生物膜容器之前設(shè)置有富含AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌的生物膜載體。由于二級流出水的體積大于污水的體積，因此通常遵循處理二級流出水比處理污水需要更大的反應(yīng)器體積。因此，在本示例中，一個生物膜容器用于處理污水，而三個生物膜容器用于處理二級流出水。每次處理所使用的容器的數(shù)量和所需的各體積可以改變，并且取決于進(jìn)入系統(tǒng)50的原污水的流速和廢水中存在的氣氣載量。
[0060]圖2方法的構(gòu)思是將主流-側(cè)流集成系統(tǒng)100既用作側(cè)流方法也用作主流方法。處理污水的一個或多個生物膜容器將有效地形成一部分側(cè)流。處理二級流出水的一個或多個生物膜容器將形成一部分主流方法。
[0061]在一個示例性實施方式中，來自污泥脫水單元86的污水將按順次地流入各個生物膜容器102中。同樣地，所實現(xiàn)的功能是生物膜載體和其上的生物質(zhì)將去除污水中的氨氮，同時污水所呈現(xiàn)的條件將導(dǎo)致AOB細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌生長并繁殖，使得它們可用在去除二級流出水中的氨氮的后續(xù)方法中。因此，遵循在一個時段期間，在該示例中，一個生物膜容器接收污水，并且剩余的生物膜容器接收二級流出水。而在后續(xù)階段或在第二時段期間，污水流入另一個生物膜容器內(nèi)，同時至少一部分二級流出水現(xiàn)在流入以前接收污水的生物膜容器中。這使得污水能夠持續(xù)復(fù)原生物膜，使得生物膜能夠有效地去除二級流出水中的氨氮。
[0062]圖5示出另一個反氨化方法，其被設(shè)計成既去除主流中的氨也去除側(cè)流中的氨。圖5示出系統(tǒng)和方法使得能夠使用集成IFAS系統(tǒng)，其用于去除側(cè)流和主流中的氨。圖5示出的系統(tǒng)和方法在一些方面類似于圖2示出的方法和系統(tǒng)。圖2示出的系統(tǒng)和方法是固定膜方法，其中生物質(zhì)由載體或一些其它支持結(jié)構(gòu)支持。圖5示出的系統(tǒng)的方法不僅利用在每個IFAS容器102中的固定膜生物質(zhì)，還利用懸浮生物質(zhì)，因此產(chǎn)生了集成固定膜活性污泥的方法。
[0063]應(yīng)指出，在圖5中，管線64中的流出水流入二級沉淀池152中。二級沉淀池152在管線70中產(chǎn)生主流最終流出水。另外，二級沉淀池152沉淀出活性污泥，該活性污泥經(jīng)由管線154轉(zhuǎn)移回IFAS容器102中。載有活性污泥的管線154分成多個分支，使得回流的活性污泥可以被導(dǎo)入每個IFAS容器102中。在污泥回流管線154中，設(shè)有廢棄活性污泥管線158，以去除在IFAS系統(tǒng)中產(chǎn)生的額外的污泥，從而也控制其SRT。每個IFAS容器102設(shè)有通風(fēng)系統(tǒng)，以進(jìn)行好氧處理，并且每個容器中還設(shè)有混合器或至少常規(guī)裝置，以使活性污泥和固定膜生物質(zhì)與污水或二級流出水混合。應(yīng)指出，存在其中不需要圖5中的專用二級沉淀池152的情況。在該情況下，圖5示出的IFAS反氨化多容器系統(tǒng)100為序列間歇式反應(yīng)器(SBR)。
[0064]在圖5的方法中，來自污泥脫水單元86的污水通過管線106流入污水入口管線106A中。在圖5所示的情況下，僅上IFAS容器102接收污水。應(yīng)指出，上入口管線106A中的閥門是打開的。因此高氨濃度和較高溫度的污水流入上IFAS容器(容器#1)中。這將有利于I)承載于載體或IFAS容器#1中的其它生物膜支架上的厭氧氨氧化細(xì)菌的生長和繁殖，以及2)在IFAS容器#1中懸浮生長的AOB的生長和繁殖。同時，懸浮的AOB和位于生物膜載體上的厭氧氨氧化細(xì)菌有效地減小IFAS容器#1中的污水的氨氮濃度。在一個實施方式中，來自IFAS容器#1的流出水通過出口管線107并通過打開的閥門，到達(dá)回收管線94?？蛇x地，來自IFAS容器#1的經(jīng)處理的污水被回收，返回位于集成IFAS系統(tǒng)100上游的點。
[0065]當(dāng)污水被引導(dǎo)至IFAS容器#1時，其余IFAS容器，在一個實施方式中，被用于去除二級流出水中的氨氮。當(dāng)然，假定其余IFAS容器102以前已經(jīng)設(shè)置有富含厭氧氨氧化細(xì)菌的生物膜。由于二級流出水的體積大于污水的體積，因此遵循處理二級流出水比處理污水需要更大的反應(yīng)器體積。因此，在該示例中，一個IFAS容器用于處理污水，而三個IFAS容器用于處理二級流出水。每次處理所使用的容器的數(shù)量和所需的各體積可以改變，并且取決于進(jìn)入系統(tǒng)50的原污水的流速和廢水中存在的氨氮載量。
[0066]如前面相對于IFAS系統(tǒng)討論的，IFAS反氨化方法中提供的額外的懸浮生物質(zhì)將進(jìn)行亞硝化。這使得承載于載體或其它支持結(jié)構(gòu)上的生物膜生物質(zhì)通過利用厭氧氨氧化細(xì)菌進(jìn)行厭氧氨氧化過程。如上面討論的，IFAS反氨化系統(tǒng)，諸如圖5公開的，可顯著增大反氨化速率。假設(shè)該增大可以是IFAS反氨化系統(tǒng)在主流和側(cè)流中應(yīng)用的情況的多達(dá)兩倍或三倍或更多倍。
[0067]轉(zhuǎn)到圖6，圖6示出廢水處理方法，其包括主流方法和側(cè)流方法。如將要討論的，側(cè)流包括反氨化集成固定膜活性污泥系統(tǒng)，以用于去除側(cè)流中的污水中的氨。參考圖6，原污水流入主流中的初級沉淀池54。初級沉淀池54產(chǎn)生初級流出水和初級污泥。初級污泥流入側(cè)流，而初級流出水流入一個或多個反應(yīng)器58中，該一個或多個反應(yīng)器58進(jìn)行二級廢水處理(去除或不去除生物營養(yǎng)素(氮和磷))。二級處理產(chǎn)生二級流出水以及污泥。在一個或多個二級反應(yīng)器58中產(chǎn)生的污泥流入側(cè)流中的污泥增稠單元80。
[0068]來自污泥增稠單元80的增稠污泥和出自初級沉淀池54的初級污泥流入側(cè)流中的污泥保持容器中。來自污泥保持容器的污泥，在一個實施方式中，被引導(dǎo)至厭氧消化器84，其產(chǎn)生消化污泥。消化污泥被引導(dǎo)至污泥脫水單元86，其對污泥脫水，以產(chǎn)生污水和用于處置的污泥餅。如上面討論的，相比于主流廢水，污水包括較高的氨濃度和較高的溫度。在任何情況下，污水被導(dǎo)入側(cè)流反氨化IFAS系統(tǒng)153中。如前面討論的，構(gòu)成反氨化IFAS系統(tǒng)的一個或多個反應(yīng)器設(shè)有通風(fēng)裝置和至少一些裝置，以混合一個或多個反應(yīng)器的內(nèi)含物。此外，由于系統(tǒng)153是IFAS系統(tǒng)，這意味著在構(gòu)成系統(tǒng)153的反應(yīng)器中，存在懸浮生物質(zhì)以及固定膜生物質(zhì)。如前面討論的，在處理污水時，懸浮生物質(zhì)發(fā)生亞硝化，這導(dǎo)致NH4轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽(N02_)。亞硝化過程去除了污水中的大部分氨。在側(cè)流反氨化系統(tǒng)153中的生物膜載體包括上面生長和承載的厭氧氨氧化細(xì)菌。該厭氧氨氧化細(xì)菌有效地將大部分剩余的NH4和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成元素氮。因此懸浮生物質(zhì)(AOB)和厭氧氨氧化細(xì)菌協(xié)作地在側(cè)流內(nèi)進(jìn)行反氨化過程。
[0069]側(cè)流反氨化IFAS系統(tǒng)153的下游是固體分離器151，在這種情況下，其描述常規(guī)沉淀池。生物膜載體保留在IFAS系統(tǒng)153中，而被引導(dǎo)至沉淀池151的流出水包括從流出水(從沉淀池151引導(dǎo))分離出的懸浮生物質(zhì)。由沉淀池151沉淀出的污泥包括懸浮生物質(zhì)，該懸浮生物質(zhì)通過活性污泥回流管線155返回至側(cè)流反氨化IFAS系統(tǒng)153。沉淀池151沉降的一些污泥通過管線158廢棄。
[0070]如上面討論的，在該IFAS系統(tǒng)中，懸浮生物質(zhì)的固體停留時間可通過廢棄活性污泥的量進(jìn)行控制。通過在IFAS系統(tǒng)中采用SRT控制和溶氧控制，剛才描述的IFAS反氨化過程中的懸浮生物質(zhì)有效地進(jìn)行亞硝化。正如之前提到的，比較僅生物膜反氨化系統(tǒng)和兩層生物膜結(jié)構(gòu)(外層生長AOB以及內(nèi)層生長厭氧氨氧化細(xì)菌)，具有懸浮生長和一層生物膜的IFAS反氨化系統(tǒng)將顯著減小進(jìn)入污泥絮體和進(jìn)入生物膜層的傳質(zhì)阻力。因此，IFAS反氨化生物膜系統(tǒng)將顯著減小側(cè)流中的反氨化速率，在該示例中，因此將減小反應(yīng)器的體積。由于是一層生物膜并且懸浮生物質(zhì)發(fā)生亞硝化，如圖6所示的IFAS系統(tǒng)中可以維持更低的溶氧濃度。
[0071]圖6示出的IFAS配置可包括單個側(cè)流反氨化IFAS反應(yīng)器，其可包括并保持懸浮生物質(zhì)和其上承載有厭氧氨氧化細(xì)菌的生物膜載體。在圖6的設(shè)計中，固體分離器151被示出為位于IFAS反應(yīng)器153的外部。然而，在固體分離器中，諸如沉淀池或膜組件中，可嵌入于IFAS反應(yīng)器153中。應(yīng)指出，存在其中可以不需要IFAS 153中的專用固體分離器的情況。在這些情況下，圖6示出的IFAS反氨化系統(tǒng)153為序列間歇式反應(yīng)器(SBR)。
[0072]側(cè)流IFAS反氨化方法的操作條件可以改變。但是，在一個示例性的實施方式中，IFAS反應(yīng)器153中的溶氧水平可維持在0.2-1.5mg 02/L的范圍內(nèi)?；旌弦簯腋」腆w(MLSS)可維持在0.5-4.0g/L的范圍內(nèi)。操作的SRT可以在2-15天之間，這取決于污水的溫度。來自側(cè)流IFAS系統(tǒng)153的流出水通常包括流出水中的NH4-N濃度在大約5至10mg N/L的范圍內(nèi)。流出水中的NO3-N濃度通常在大約5至大約20%的除氮范圍內(nèi)。
[0073]圖3至圖6示出了各種方法實施方式，其利用IFAS系統(tǒng)除氨。如上面討論的，IFAS配置使得能夠使用生物膜反應(yīng)器(例如，MBBR)，其具有/不具有專用固體分離設(shè)備以保持懸浮生物質(zhì)(例如，具有回流污泥的沉淀池)。圖3至圖6示出的IFAS反氨化系統(tǒng)可被設(shè)計為序列間歇式反應(yīng)器(SBR)，因此，不需要專用固體分離設(shè)備。
[0074]IFAS配置通過使用懸浮生物質(zhì)實現(xiàn)大部分的亞硝化，并通過使用生物膜生物質(zhì)進(jìn)行大部分的厭氧氨氧化過程，從而在單個反應(yīng)器容器中實現(xiàn)反氨化。應(yīng)當(dāng)指出，IFAS配置可在具有或不具有外部污泥分離設(shè)備的情況下使用。例如，分離設(shè)備(諸如沉淀池和膜組件)可被包括在或嵌入在生物膜反應(yīng)器中。在某些情況下，在IFAS配置中，懸浮生物質(zhì)可以在側(cè)流和主流之間轉(zhuǎn)移。上述的一個示例在圖4示出。在二級沉淀池151中沉降的懸浮生物質(zhì)可通過管線157轉(zhuǎn)移至主流。在其它情況下，相同的懸浮生物質(zhì)可暴露于側(cè)流中的污水和主流中的二級流出水。這發(fā)生在圖5示出的IFAS配置中。這是因為在一個模式下，一個或多個IFAS容器102將用作一部分側(cè)流方法，并且一個或多個其它IFAS容器102將用作一部分主流方法。因此，在一個模式下，在一個IFAS容器中的懸浮生物質(zhì)和固定膜生物質(zhì)將接觸污水，而在另一種模式下，相同的生物質(zhì)將接觸二級流出水。
[0075]由于二級流出水的特性不同于污水的特性，因此圖3至圖5示出的主流IFAS反氨化方法的操作條件不同于IFAS側(cè)流反氨化方法的操作條件。在一個示例性的實施方式中，IFAS反應(yīng)器150中的溶氧水平可以維持在0.2-2.0mg O2A的范圍內(nèi)?；旌弦簯腋」腆w(MLSS)可以維持在0.5-6.0g/L的范圍內(nèi)。操作的SRT可以在5_20天，這取決于二級流出水的溫度。來自主流IFAS系統(tǒng)150的流出水通常包括流出水中的NH4-N濃度在大約I至1mg N/L的范圍內(nèi)。流出水中的NO3-N濃度通常在大約2%至大約20%的除氮范圍內(nèi)。實現(xiàn)較低的流出水氨濃度以滿足最終流出水需求而無需精化步驟，是主流IFAS系統(tǒng)相比于主流僅生物膜系統(tǒng)的一個主要優(yōu)勢。
[0076]操作主流反氨化方法的一個挑戰(zhàn)是抑制亞硝酸鹽氧化細(xì)菌(NOB)(將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成硝酸鹽并與厭氧氨氧化細(xì)菌競爭亞硝酸鹽的微生物)的懸浮生長，即便具有溶氧控制和污泥停留時間(SRT)控制。交替向生物質(zhì)注入污水和二級流出水或者使生物質(zhì)周期性地接觸污水，可用作抑制NOB生長的方式，因為污水中的高氨濃度是NOB生長的抑制劑。
[0077]在圖1至圖5的方法中，主流反氨化系統(tǒng)遵循單獨(dú)的除碳系統(tǒng)，并且在優(yōu)選的實施方式中，限制除碳或者主要集中于除碳。比較常規(guī)活性污泥系統(tǒng)和硝化，僅BOD去除系統(tǒng)(即，被設(shè)計成基本上限制BOD去除的系統(tǒng))產(chǎn)生更多污泥，并且因此轉(zhuǎn)移更多氮到厭氧消化器中，該厭氧消化器將結(jié)束側(cè)流反氨化方法。因此，這兩種配置(圖1和圖2)的側(cè)流反氨化處理設(shè)施的總氮載量的大約20-25%。主流反氨化處理總氮載量的大約75-80%。僅BOD去除系統(tǒng)可將主流中的大約5%的氮載量轉(zhuǎn)移到側(cè)流中，因為過量的污泥產(chǎn)生，其被輸送至厭氧消化器。圖7中的表格示出圖1和圖2示出的兩種方法對于處理具有典型高強(qiáng)度城市污泥的預(yù)計效果。圖7的表格只考慮厭氧消化，不考慮熱水解。
[0078]在所有的側(cè)流配置中，熱水解是可選步驟，并且可被包括在厭氧污泥消化中，以增大側(cè)流中的氮水平。相比于僅厭氧消化，與厭氧消化結(jié)合的熱水解通常將增大50%的揮發(fā)性固體減小。預(yù)期厭氧消化所釋放的氨由于熱水解將增多50%。因此，熱水解將增加側(cè)流的氮載量，至多達(dá)總設(shè)施載量的35%，并剩下主流中的65%。圖8的表格示出圖1和圖2中的兩種方法配置對于處理I MGD的典型高強(qiáng)度城市污泥的預(yù)期效果，其中厭氧消化中添加熱水解。
[0079]將僅BOD去除系統(tǒng)和熱水解方法并入圖1至圖5示出的兩個配置中，將增大側(cè)流的氮載量。側(cè)流的氮載量越大，側(cè)流產(chǎn)生的生物質(zhì)越多，并且主流的對應(yīng)部分中的可用設(shè)置的生物膜載體越多。圖7和圖8的表格對比示出，通過將熱水解方法并入到厭氧污泥硝化方法中，使得側(cè)流除氮與主流除氮的比率從0.26增大至0.38。兩個表格中的預(yù)期效果示出，主流反氨化方法和側(cè)流反氨化方法去除了總氮載量的大部分(大約80% )，而剩余20%的氮載量通過常規(guī)的硝化-反硝化精化方法去除。
[0080]上述反氨化方法具有多個優(yōu)勢。去除一定量的氨氮需要大約60%以下的氧。另夕卜，該特定方法不需要額外的碳源。此外，該方法導(dǎo)致產(chǎn)生更少的二氧化碳和更少的污泥。
[0081]當(dāng)然，本發(fā)明可通過除本文具體提及的方式之外，而不脫離本發(fā)明的本質(zhì)特征的其它方式進(jìn)行。本發(fā)明的實施方式還被認(rèn)為是在所有方面均是說明性的而非限制性的，并且所附權(quán)利要求書的意義和等效范圍之內(nèi)的所有變化意在被包含在其中。
【權(quán)利要求】
1.一種在廢水處理系統(tǒng)中生物處理廢水以從所述廢水中去除碳和氨的方法，所述方法包括: A、處理主流中的所述廢水，包括: 1.從所述廢水中分離初級污泥，并產(chǎn)生具有較低的氨濃度和較低溫度的初級流出水；
2.將所述初級流出水引導(dǎo)到至少一個主流反應(yīng)器；
3.在所述主流反應(yīng)器中生物處理所述廢水，以從所述廢水中去除碳并且產(chǎn)生二級流出水和二級污泥； B、處理側(cè)流中的所述初級污泥和二級污泥，包括: 1.將所述污泥引導(dǎo)至側(cè)流厭氧消化器，并在所述厭氧消化器中處理所述污泥以產(chǎn)生消化污泥； 2.將所述消化污泥引導(dǎo)至側(cè)流脫水系統(tǒng)，并將所述消化污泥脫水以產(chǎn)生具有較高的氨濃度和較高溫度的污水； 3.將所述污水引導(dǎo)至側(cè)流反氨化生物膜反應(yīng)器，所述反氨化生物膜反應(yīng)器中具有生物膜載體并且在所述生物膜載體上生長生物質(zhì)，用于使氨同時硝化和反硝化；
4.在所述側(cè)流生物膜反應(yīng)器中，利用在所述生物膜載體上的所述生物質(zhì)使氨同時硝化和反硝化； C、在所述生物質(zhì)經(jīng)受所述污水和其中較高的氨濃度之后，使所述主流中的所述二級流出水與所述生物質(zhì)接觸，并利用所述生物質(zhì)減小所述二級流出水中的氨濃度； D、在所述主流中的所述二級流出水與所述生物質(zhì)接觸并從所述二級流出水中去除氨之后，通過使所述生物質(zhì)與所述側(cè)流中具有較高的氨濃度和較高溫度的所述污水接觸以復(fù)原所述生物質(zhì)；以及 E、繼續(xù)使所述生物質(zhì)與所述二級流出水和所述污水交替接觸，從而: 1.從所述主流中的所述二級流出水中去除氨；以及 2.從所述污水中去除氨，并且復(fù)原所述側(cè)流中的所述污水中的所述生物質(zhì)。 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在所述側(cè)流和所述主流之間來回轉(zhuǎn)移所述生物膜載體和其上的所述生物質(zhì)，其中所述生物質(zhì)對于從所述主流中的所述廢水中去除氨是有效的，以及其中所述生物質(zhì)在所述側(cè)流中復(fù)原，并且還從所述側(cè)流中的所述污水中去除氨。 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述廢水處理系統(tǒng)包括所述主流中的反氨化反應(yīng)器，以及其中所述方法包括在所述側(cè)流中的所述反氨化生物膜反應(yīng)器和所述主流中的所述反氨化反應(yīng)器之間來回轉(zhuǎn)移所述生物膜載體，所述生物膜載體上載有所述生物質(zhì)。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中提供有多個反氨化生物膜反應(yīng)器，每個反氨化生物膜反應(yīng)器中具有其上載有所述生物質(zhì)的生物膜載體，以及其中所述多個反氨化生物膜反應(yīng)器起到從所述污水中去除氨的作用和從所述二級流出水中去除氨的作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中在一個時間段期間，所述污水被引導(dǎo)至一個或多個所述反氨化生物膜反應(yīng)器內(nèi)，而所述二級流出水被引導(dǎo)至一個或多個其它所述反氨化生物膜反應(yīng)器內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在另一個時間段期間，在所述反氨化生物膜反應(yīng)器中進(jìn)行相反的處理，并且所述二級流出水被引導(dǎo)至一個或多個反氨化生物膜反應(yīng)器內(nèi)，而所述污水被弓I導(dǎo)至一個或多個其它所述反氨化生物膜反應(yīng)器內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中提供有一系列反氨化生物膜反應(yīng)器，用于從所述污水和所述二級流出水中去除氨，并且所述方法包括: A、在第一時間段期間，在第一反氨化生物膜反應(yīng)器中從所述污水中去除氨，并在第二反氨化生物膜反應(yīng)器中處理所述二級流出水；以及 B、在第二時間段期間，在所述第一反氨化生物膜反應(yīng)器中從所述二級流出水中去除氨，并在所述第二反氨化生物膜反應(yīng)器中從所述污水中去除氨。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中存在至少三個反氨化生物膜反應(yīng)器，以及其中至少兩個所述反氨化生物膜反應(yīng)器同時從所述二級流出水中去除氨，而至少一個所述反氨化生物膜反應(yīng)器從所述污水中去除氨并復(fù)原所述載體上的所述生物質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述反氨化生物膜反應(yīng)器在從所述污水中去除氨時充當(dāng)所述側(cè)流的部分，并且在從所述二級流出水中去除氨時充當(dāng)所述主流的部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在所述厭氧消化器中處理所述污泥之前，使所述污泥在所述側(cè)流中進(jìn)行熱水解。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述生物質(zhì)包括好氧氨氧化細(xì)菌(AOB)和厭氧氨氧化(ΑΝΑΜΜ0Χ)細(xì)菌。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括在所述側(cè)流中提供有利于厭氧氨氧化細(xì)菌生長的條件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述有利于厭氧氨氧化細(xì)菌生長的條件包括提供具有較高的氨濃度、較高的溫度和較低的碳氮比的所述污水。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述側(cè)流中的所述反氨化生物膜反應(yīng)器產(chǎn)生經(jīng)處理的污水，以及其中所述方法包括將所述經(jīng)處理的污水回收至所述主流中，以及將所述經(jīng)處理的污水與所述主流中的所述廢水混合。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在所述二級流出水與減小所述二級流出水中的氨濃度的所述生物質(zhì)接觸的位置上游的點，所述經(jīng)處理的污水與所述主流中的所述廢水混口 ο
16.—種在廢水處理系統(tǒng)中生物處理廢水以從所述廢水中去除碳和氨的方法，所述方法包括: A、處理主流中的所述廢水，包括: 1.從所述廢水中分離初級污泥，并產(chǎn)生具有較低的氨濃度的初級流出水； 2.將所述初級流出水引導(dǎo)到至少一個主流反應(yīng)器； 3.在所述主流反應(yīng)器中生物處理所述廢水，以從所述廢水中去除碳并且產(chǎn)生二級流出水和二級污泥； B、處理側(cè)流中的初級和二級污泥，包括: 1.將所述污泥引導(dǎo)至側(cè)流厭氧消化器，并在所述厭氧消化器中處理所述污泥以產(chǎn)生消化污泥； 2.將所述消化污泥引導(dǎo)至側(cè)流脫水系統(tǒng)，并將所述消化污泥脫水以產(chǎn)生具有較高的氨濃度的污水； 3.將所述污水引導(dǎo)至側(cè)流反氨化生物膜反應(yīng)器，所述反氨化生物膜反應(yīng)器中具有生物膜載體； 4.在所述側(cè)流反氨化生物膜反應(yīng)器中，在所述生物膜載體上生長AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌； 5.所述AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌有效地從所述生物膜反應(yīng)器中的所述污水中去除氨； C、在所述AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌經(jīng)受所述側(cè)流中的所述污水之后，使所述主流中的所述廢水與所述AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌接觸，并從所述主流中的所述廢水中去除氨； D、當(dāng)所述主流中的所述廢水與所述AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌接觸并從所述主流中的所述廢水中去除至少一些氨之后，通過使所述AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌與所述側(cè)流反氨化生物膜反應(yīng)器中的所述污水接觸以復(fù)原所述AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌；以及 E、繼續(xù)使所述AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌與所述主流中的所述廢水和所述側(cè)流中的所述污水交替接觸，從而: 1.從所述主流中的所述廢水中去除氨；以及 2.復(fù)原所述側(cè)流反氨化生物膜反應(yīng)器中的所述AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中脫水產(chǎn)生的所述污水的氨濃度為至少300mg/L0
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中脫水產(chǎn)生的所述污水的氨濃度為大約300mg/L至 2，000 mg/Lο
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述反氨化生物膜反應(yīng)器產(chǎn)生經(jīng)處理的污水，并且所述經(jīng)處理的污水被回收到所述主流，并在所述AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌接觸所述廢水的點的上游，與所述主流中的所述廢水混合。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌在產(chǎn)生反氨化流出水的反氨化區(qū)域內(nèi)接觸所述主流中的所述廢水，以及其中所述方法還包括利用順次硝化和反硝化精化過程處理所述反氨化流出水。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述主流反應(yīng)器中生物處理所述廢水的步驟包括對所述主流中的所述廢水進(jìn)行僅BOD去除過程。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，包括維持所述側(cè)流中有利于AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌生長的條件，包括維持所述污水中較高的氨濃度、維持所述污水的較高溫度以及維持所述污水中較低的碳氮比。
23.一種用于處理廢水和從所述廢水中去除碳和氨的主流和側(cè)流方法，所述方法包括: A、從所述廢水中去除污泥； B、生物處理主流中的所述廢水以從所述廢水中減少碳； C、將所述污泥引導(dǎo)至側(cè)流； D、在所述側(cè)流中: 1.將所述污泥引導(dǎo)至厭氧消化器，并在所述厭氧消化器中處理所述污泥以產(chǎn)生硝化污泥； 2.將所述消化污泥脫水以產(chǎn)生具有較高的氨濃度的污水； 3.將所述污水引導(dǎo)至側(cè)流生物膜反應(yīng)器，所述側(cè)流生物膜反應(yīng)器上具有生物膜載體； 4.在所述側(cè)流中的所述生物膜反應(yīng)器內(nèi)，在所述生物膜載體上生長厭氧氨氧化細(xì)菌； 5.利用所述生物膜載體上的所述厭氧氨氧化細(xì)菌輔助減小所述污水中的氨濃度； E、利用所述生物膜載體上的所述厭氧氨氧化細(xì)菌輔助減小所述主流中的所述廢水的氨濃度，相比于所述污水，所述主流中的所述廢水通過以下步驟包含較低的氨濃度: 1.在所述厭氧氨氧化細(xì)菌駐留于所述側(cè)流生物膜反應(yīng)器中之后，使所述主流中的所述廢水與在所述生物膜載體上的所述厭氧氨氧化細(xì)菌接觸；以及 2.使所述生物膜載體上的所述厭氧氨氧化細(xì)菌與所述主流中的廢水和所述側(cè)流中的污水交替接觸，使得在一種模式中，所述厭氧氨氧化細(xì)菌在接觸所述主流中的所述廢水時輔助減小所述主流中的所述廢水中的氨濃度，并且在接觸所述側(cè)流中的所述污水時，所述厭氧氨氧化細(xì)菌輔助減小所述污水中的氨濃度，以及其中將所述生物質(zhì)暴露于具有較高的氨濃度的所述污水有效地復(fù)原所述厭氧氨氧化細(xì)菌，使得當(dāng)所述厭氧氨氧化細(xì)菌接觸所述主流中的所述廢水時將有效地減小所述主流中的所述廢水的氨濃度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，包括在所述側(cè)流生物膜反應(yīng)器和主流反氨化反應(yīng)器之間來回物理轉(zhuǎn)移所述生物膜載體和其上的所述厭氧氨氧化細(xì)菌。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，包括多個生物膜反應(yīng)器，每個生物膜反應(yīng)器包括其上載有厭氧氨氧化細(xì)菌的生物膜載體；其中在第一模式中，所述方法包括向第一生物膜反應(yīng)器注入所述污水，而向第二生物膜反應(yīng)器注入所述主流中的所述廢水；其中在第二模式中，所述方法包括向所述第二生物膜反應(yīng)器注入所述污水，而向所述第一生物膜反應(yīng)器注入所述主流中的所述廢水；以及其中通過交替地向所述第一生物膜和所述第二生物膜反應(yīng)器注入所述污水，所述污水用于在各生物膜反應(yīng)器內(nèi)復(fù)原所述厭氧氨氧化細(xì)菌，之后復(fù)原的所述厭氧氨氧化細(xì)菌可以用于輔助減小所述主流中所述廢水的氨濃度。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述側(cè)流生物膜反應(yīng)器形成集成固定膜活性污泥系統(tǒng)(IFAS)的部分，以及其中所述生物膜反應(yīng)器包括懸浮生物質(zhì)和固定膜生物質(zhì)，所述固定膜生物質(zhì)包括承載于所述生物膜反應(yīng)器中的所述載體上的所述厭氧氨氧化細(xì)菌。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中提供有多個IFAS反應(yīng)器，以及其中所述IFAS反應(yīng)器包括用于減小所述污水和所述主流中的所述廢水中的氨濃度的兩個或多個IFAS反應(yīng)器。
28.—種通過利用懸浮AOB和承載于生物膜載體上的厭氧氨氧化細(xì)菌減小廢水中氨的濃度的IFAS廢水處理方法，所述方法包括: A、將廢水引導(dǎo)至主流中，并從所述廢水中去除污泥； B、生物處理所述主流中的所述廢水以去除碳； C、將所述污泥引導(dǎo)至側(cè)流，并且在所述側(cè)流中厭氧消化所述污泥以產(chǎn)生消化污泥； D、從所述消化污泥中分離污水，以及其中相比于所述主流中的所述廢水，所述污水包括較高的氨濃度； E、利用至少第一IFAS反應(yīng)器和第二 IFAS反應(yīng)器處理所述污水和所述主流中的所述廢水，其中每個IFAS反應(yīng)器均包括懸浮AOB和所述承載于生物膜載體上的厭氧氨氧化細(xì)菌； F、在第一模式中，將所述污水引導(dǎo)至所述第一IFAS反應(yīng)器中，其中所述懸浮AOB接觸所述污水并進(jìn)行亞硝化，并且所述厭氧氨氧化細(xì)菌接觸所述污水并進(jìn)行厭氧氨氧化過程，其中所述懸浮AOB和所述厭氧氨氧化細(xì)菌的組合顯著減小所述污水中的氨濃度； G、在第一模式中，將所述主流中的所述廢水引導(dǎo)至所述第二IFAS反應(yīng)器中，其中所述懸浮AOB接觸所述廢水并進(jìn)行亞硝化，并且所述厭氧氨氧化細(xì)菌接觸所述廢水并進(jìn)行厭氧氨氧化過程，以及其中所述懸浮AOB和所述厭氧氨氧化細(xì)菌的組合顯著減小所述主流中的所述廢水中的氨濃度； H、在第二模式中，交換所述第一IFAS反應(yīng)器和所述第二 IFAS反應(yīng)器的注入物，使得所述污水被引導(dǎo)至所述第二 IFAS反應(yīng)器中，并且所述主流中的所述廢水被引導(dǎo)至所述第一IFAS反應(yīng)器中，其中所述懸浮AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌進(jìn)行亞硝化和厭氧氨氧化，以減小所述污水和包含在所述第一 IFAS反應(yīng)器和所述第二 IFAS反應(yīng)器中的所述廢水的氨濃度；以及 1、其中在第一和第二模式兩者中，具有較高的氨濃度的所述污水起到復(fù)原承載于所述生物膜載體上的所述厭氧氨氧化細(xì)菌的作用，使得在后續(xù)的操作循環(huán)期間，所述厭氧氨氧化細(xì)菌和所述懸浮AOB將有效地從所述主流中的所述廢水中減少氨。
29.一種用于從主流中的廢水中去除氨的集成固定膜活性污泥方法，其中所述集成固定膜活性污泥方法包括集成固定膜活性污泥反應(yīng)器，所述集成固定膜活性污泥反應(yīng)器包括懸浮生物質(zhì)和承載于生物膜載體上的厭氧氨氧化細(xì)菌兩者，所述方法包括: A、從所述廢水中去除污泥； B、消化所述污泥以產(chǎn)生側(cè)流中的污水，其中相對于所述主流中的所述廢水的氨濃度，所述污水包含較高的氨濃度； C、使所述污水與IFAS反應(yīng)器中的所述厭氧氨氧化細(xì)菌接觸，其中所述厭氧氨氧化細(xì)菌與所述懸浮生物質(zhì)一起減小所述IFAS反應(yīng)器中的所述污水的氨濃度； D、在所述污水與所述IFAS反應(yīng)器中的所述厭氧氨氧化細(xì)菌接觸之后，使所述主流中的所述廢水與所述IFAS反應(yīng)器中的所述厭氧氨氧化細(xì)菌接觸，其中所述厭氧氨氧化細(xì)菌與所述懸浮生物質(zhì)一起減小所述主流中的所述廢水的氨濃度； E、在所述主流中的所述廢水與所述厭氧氨氧化細(xì)菌接觸之后，使所述厭氧氨氧化細(xì)菌與所述側(cè)流中的所述污水接觸，其中所述側(cè)流中的所述污水復(fù)原所述IFAS反應(yīng)器中的所述厭氧氨氧化細(xì)菌；以及 F、繼續(xù)使所述IFAS反應(yīng)器中的所述厭氧氨氧化細(xì)菌與所述側(cè)流中的所述污水和所述主流中的所述廢水交替接觸，使得所述厭氧氨氧化細(xì)菌和所述懸浮生物質(zhì)一起減小所述污水和所述主流中的所述廢水中的氨濃度，并且當(dāng)所述厭氧氨氧化細(xì)菌與所述污水接觸時，所述污水復(fù)原所述厭氧氨氧化細(xì)菌并引起所述厭氧氨氧化細(xì)菌生長，使得當(dāng)所述主流中的所述廢水接下來與所述厭氧氨氧化細(xì)菌接觸時，所述厭氧氨氧化細(xì)菌可以有效地減小所述主流中的所述廢水的氨濃度。
30.一種用于處理廢水的方法，包括: 從所述廢水中去除污泥； 用側(cè)流方法生物處理所述廢水，以在從所述廢水中去除或沒有去除生物營養(yǎng)素(氮和磷)的情況下去除碳，并產(chǎn)生主流流出水； 將所述污泥引導(dǎo)至側(cè)流中的厭氧消化器，并且厭氧消化所述污泥以產(chǎn)生消化污泥； 從所述消化污泥中分離污水，其中所述污水包含氨； 將含有氨的所述污水引導(dǎo)至側(cè)流集成固定膜活性污泥反應(yīng)器，所述集成固定膜活性污泥反應(yīng)器具有懸浮生物質(zhì)和其上載有厭氧氨氧化細(xì)菌的生物膜載體； 在所述側(cè)流集成固定膜活性污泥反應(yīng)器中，提供有利于所述生物膜載體上的所述厭氧氨氧化細(xì)菌生長的條件； 利用所述懸浮生物質(zhì)和承載于所述集成固定膜活性污泥反應(yīng)器中的所述生物膜載體上的厭氧氨氧化細(xì)菌，以顯著減小所述污水的氨濃度；以及 將所述污水引導(dǎo)至固體分離器，所述固體分離器位于所述集成固定膜活性污泥反應(yīng)器的外部或所述集成固定膜活性污泥反應(yīng)器的內(nèi)部，并且從所述懸浮生物質(zhì)中分離污水。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中通過AOB懸浮生物質(zhì)進(jìn)行亞硝化以及所述厭氧氨氧化細(xì)菌進(jìn)行厭氧氨氧化過程以減小所述污水的氨濃度，以及其中亞硝化和所述厭氧氨氧化過程都是在所述集成固定膜活性污泥反應(yīng)器中進(jìn)行的。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中通過所述AOB懸浮生物質(zhì)去除所述污水中的至少35%的氨，以及其中通過所述厭氧氨氧化細(xì)菌去除所述污水中的至少30%的氨，通過組合方法去除所述污水中的至少65%的氨。
33.一種用于從廢水中去除氨的主流和側(cè)流廢水處理方法，其中所述主流中的所述廢水包含較低的氨濃度，并且所述側(cè)流中的所述廢水包含較高的氨濃度，所述方法包括: 在所述側(cè)流中，將具有所述較高的氨濃度的所述廢水的部分引導(dǎo)至側(cè)流生物膜反應(yīng)器，所述側(cè)流生物膜反應(yīng)器中包括生物膜載體； 在所述側(cè)流生物膜反應(yīng)器中，在所述生物膜載體上生長厭氧氨氧化細(xì)菌； 利用在所述側(cè)流生物膜反應(yīng)器中的所述生物膜載體上的所述厭氧氨氧化細(xì)菌輔助減小所述側(cè)流中的所述廢水的氨濃度； 利用所述生物膜載體上的所述厭氧氨氧化細(xì)菌，通過以下步驟輔助減小所述主流中的所述廢水的氨濃度: 在所述厭氧氨氧化細(xì)菌駐留在所述側(cè)流生物膜反應(yīng)器中并接觸所述側(cè)流中的所述廢水之后，使所述主流中的所述廢水與所述生物膜載體上的所述厭氧氨氧化細(xì)菌接觸； 使所述生物膜載體上的所述厭氧氨氧化細(xì)菌與所述主流中的所述廢水和所述側(cè)流中的所述廢水交替接觸，使得當(dāng)所述厭氧氨氧化細(xì)菌接觸所述主流中的所述廢水時，所述厭氧氨氧化細(xì)菌輔助減小所述主流中的所述廢水的氨濃度，以及當(dāng)所述厭氧氨氧化細(xì)菌接觸所述側(cè)流中的所述廢水時，所述厭氧氨氧化細(xì)菌輔助減小所述側(cè)流中的所述廢水的氨濃度；以及 其中將所述厭氧氨氧化細(xì)菌暴露于具有所述較高的氨濃度的所述側(cè)流中的所述廢水有效地復(fù)原所述厭氧氨氧化細(xì)菌，使得當(dāng)所述厭氧氨氧化細(xì)菌接觸所述主流中的所述廢水時，所述厭氧氨氧化細(xì)菌有效地減小所述主流中的所述廢水的氨濃度。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，包括在所述側(cè)流生物膜反應(yīng)器和主流反氨化反應(yīng)器之間來回物理轉(zhuǎn)移所述生物膜載體和其上的所述厭氧氨氧化細(xì)菌。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述側(cè)流生物膜反應(yīng)器形成多個生物膜反應(yīng)器中的一個，每個生物膜反應(yīng)器包括其上承載有厭氧氨氧化細(xì)菌的生物膜載體； 其中在第一模式中，所述方法包括將所述側(cè)流中的所述廢水注入第一生物膜反應(yīng)器，而將所述主流中的所述廢水注入第二生物膜反應(yīng)器； 其中在第二模式中，所述方法包括將所述側(cè)流中的所述廢水注入所述第二生物膜反應(yīng)器，而將所述主流中的所述廢水注入所述第一生物膜反應(yīng)器；以及 其中通過向第一和第二生物膜反應(yīng)器交替注入所述側(cè)流中的所述廢水，所述側(cè)流中的所述廢水用于在各生物膜反應(yīng)器中復(fù)原所述厭氧氨氧化細(xì)菌，之后復(fù)原的所述厭氧氨氧化細(xì)菌可以用于輔助減小所述主流中的所述廢水的氨濃度。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述側(cè)流生物膜反應(yīng)器形成集成固定膜活性污泥系統(tǒng)的部分，其中所述側(cè)流生物膜反應(yīng)器包括懸浮生物質(zhì)和固定膜生物質(zhì)兩者，所述固定膜生物質(zhì)包括承載于所述側(cè)流生物膜反應(yīng)器中的所述生物膜載體上的所述厭氧氨氧化細(xì)菌。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中提供有多個集成固定膜活性污泥反應(yīng)器，以及其中所述集成固定膜活性污泥反應(yīng)器包括兩個或多個集成固定膜活性污泥反應(yīng)器，所述集成固定膜活性污泥反應(yīng)器用于減小所述主流中的所述廢水中的氨濃度。
【文檔編號】C02F3/10GK104334500SQ201380028663
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月4日
【發(fā)明者】趙洪, 托馬斯·韋蘭德, 芒努斯·克里斯滕松, 羅曼·勒邁爾 申請人:維利亞水務(wù)解決方案及技術(shù)支持公司