[发明专利]采用生物质粒料的水的序列生物处理方法

说明书

技术领域

1.本发明的领域

本发明的领域是包含有机物质的废水的生物处理领域。

更具体地，本发明涉及采用生物质粒料（granules）的水的序列生物处理技术。

背景技术

2.现有技术

水中并且尤其是废水中所含的碳和氮污染物通常借助于生物处理如序列型生物处理来降低。

水的序列生物处理在于通过使其以相继部分的形式与装在反应器中的生物质接触来处理大量的水。这种类型的反应器被称作SBR，对应英文的Sequenced Batch Reactor（序列间歇式反应器）。

该生物质在需氧阶段中降解碳污染物。氨在此需氧阶段中通过硝化（nitrification）转化为亚硝酸盐，而硝酸盐在缺氧阶段中通过脱硝（dénitrification）降解为氮。

贫含碳和氮污染物的经处理水然后在与生物质分离之后被收集。

该经处理水通常与在其沉降阶段的处理所涉及的生物质分离。

但是，该生物质在水中基本上是以低沉降性小粒子的形式存在，通常具有小于1mm的直径。这样的结果使得它们的沉降缓慢，这意味着水的生物处理所需的时间相对要长。

为了克服这个缺点，已设计了其它的水的序列生物处理技术。这些技术在于使待处理水与基本上为粒料（其直径通常大于1mm）形式的生物质接触。比传统生物质粒子体积更大且更重的生物质粒料具有更好的沉降能力。

这项水处理技术的实施具有减少通过沉降分离生物质与经处理水所需时间的优点，并且在需要时具有降低为此目的实施的设备的尺寸的优点。

欧洲专利No.EP-B1-1542932描述了这种类型的技术。

根据在此文献中描述的技术，在反应器中装有生物质粒料床。

待处理水在厌氧供应过程中被引入到反应器的底部。选择将水供应到反应器中的流量以使得该供应缓慢。因而避免了形成生物质粒料流化床。

在待处理水向反应器的供应完成之后，在反应器中保持未搅拌的潜伏阶段，在该阶段的过程中待处理水保持与生物质粒料的接触。在此阶段中，水中存在的营养物被该生物质消化（assimilés），其粒料的体积和密度因此不断增加。

然后借助于在反应器下部提供的喷嘴单元（rampe）将氧引入到反应器中。在待处理水中所含的氮污染物则至少部分地通过硝化-脱硝降解。

随后提取粒料，然后在提取贫含（appauvrie en）氮污染物的经处理水之前在反应器内进行沉降。

在此文献中描述的技术使得能够降低水中的氮污染物的浓度，尤其是磷的深度。不过它具有一些缺点。

3.现有技术的缺点

水向反应器中的供应要慢，以避免粒料床的流化。这样做的结果就是粒料越在床表面附近，它们与它们所吸取的待处理水中的有机物质的接触程度越低。因而在床的粒料中存在有机物质浓度的垂直梯度，并且因而存在粒料的不均匀发展。

为了限制这种现象，在供应步骤之后跟随潜伏步骤，在该潜伏步骤的过程中，反应器的内容物未被搅拌。待处理水则与生物质粒料保持接触足够长的时间以允许在床的上层中存在的粒料有足够的时间消化营养物并且在体积和密度方面增长。

不过本发明人注意到，这些供应和潜伏的非搅拌阶段导致在水中存的营养物与生物质粒料之间的交换降低。这促使：

-限制粒料对营养物的消化，并且因而降低了它们的成长和它们的沉降能力；

-限制营养物在粒料中的渗透深度并且因而降低了它们的稳定性、它们的抗性；

-提高待处理水必须包含的最小有机物质浓度以使得能够产生具有良好沉降能力的粒料；

-降低待处理水必须包含的最大有机物质浓度；

-提高厌氧潜伏阶段和沉降阶段的持续时间并且因而提高总处理持续时间。

此外，构成粒料的生物质尤其包含两种类型的微生物：

-GAO（英文为《glucose accumulative organism（葡萄糖累积性生物体）》；

-PAO（英文为《polyphosphate accumulative organism（多磷酸盐累积性生物体）》。

还观察到，PAO的密度高于GAO的密度。

因而，在提取粒料的过程中，在粒料床的下层中存在的PAO相比于GAO以高得多的比例从反应器中提取。这样做的结果就是GAO开始与PAO竞争并且在反应器内占优势。这种现象对随后引入到反应器中的待处理水中所含的磷的去除水平具有负面影响。