專利名稱：用于處理廢水的集成的固定膜活化的淤泥生物反應器系統(tǒng)的受控曝氣的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及廢水處理過程，其中利用曝氣來促進廢水的生物學處理。更具體地，本發(fā)明涉及在生物學廢水處理反應器的多個操作模式中控制曝氣，其中所述模式與實質不同的曝氣水平相關。
背景技術：
廢水處理系統(tǒng)設計用于從廢水中除去污染物。許多年來，許多廢水處理系 統(tǒng)已設計用于生物學處理。例如，利用生物學處理來從廢水中除去B0D。生物學處理的另一個實例包括從廢水中除去氨。這稱為硝化和脫硝。生物學處理的另一個實例是使用微生物從廢水中除去憐。更具體地，通?？纱碳ご嬖谟趶U水中的生物學有機體或微生物通過消耗廢料，并且在一些情況下，產生可接受的或者可隨后從廢水中除去的其它材料或化合物，來進行廢水處理過程。通常，在廢水中維持活化微生物群落需要氧，因為大多數有機體為需氧性質的。通常，通過使廢水曝氣來提供氧?？刹捎酶鞣N方式進行曝氣。然而，考慮需要能源來操作泵、壓縮機、攪動器、攪拌器等，典型的曝氣方法可能昂貴。使能源成本最小化為在廢水處理設備的操作中的主要因素，并且曝氣成本可能是總的廢水處理設備能源成本的主要部分。已經并且持續(xù)需要控制曝氣并提供有效的成本高效的方式用于生物學處理廢水的生物學廢水處理系統(tǒng)和過程。發(fā)明概述
本發(fā)明涉及一種利用集成的固定膜活化的淤泥過程生物學處理廢水的方法。通過這種設備的傳統(tǒng)的操作，通過加強的曝氣，持續(xù)確保介質與混合液和廢水的混合，也確保足夠的氧水平來確保在介質上的生物學活性。在該方法中，使廢水與活化的淤泥混合，以形成混合液?；旌弦涸诰哂性诮橘|或載體上布置的生物質并且還具有懸浮在混合液中的生物質的反應器中處理。改變向具有混合液的反應器曝氣以有效曝氣和向混合液供應溶解氧。在一種操作模式中，由于懸浮在混合液中的生物質足以主要進行所需的生物學處理，曝氣和溶解氧濃度保持相對低。在這種條件期間，載體通常漂浮在生物學反應器的上部并且不參與廢水的純化/處理過程。在第二操作模式中，提高向反應器曝氣，這樣有效提高在反應器中的溶解氧濃度，這提高在載體上的生物質的生物學活性，這進而通常提高在載體上的生物質對生物學處理的貢獻，并且由于較高的曝氣活性，載體通常均勻分布在反應器中。在本發(fā)明的一個具體的實施方案中，提供利用集成的固定膜活化的淤泥過程生物學處理廢水的方法。此處，所述方法包括將廢水與活化的淤泥混合，以形成混合液?；旌弦涸诎ㄔ谳d體上的生物質和懸浮在混合液中的生物質的反應器中生物學處理。相對于在系統(tǒng)中的活化的淤泥的量(MLSS)，在載體上的生物質的量根據溫度以及有機物質和氨氮的載荷而變。所述方法包括控制在反應器中的溶解氧濃度，其方式使得當混合液本身不能應付完全的處理時，在載體上的生物質才除去污染物(有機物質和氨)，即載體僅當需要時“工作”。當在混合液中的生物質可進行所需的生物學處理時，在反應器中的溶解氧濃度保持相對低。在某些條件下，沒有來自在載體上的生物質的實質貢獻，在混合液中的生物質不能生物學處理廢水。當在這種情況下，提高在混合液中的溶解氧濃度，這能夠使在載體上的生物質對廢水的生物學處理有實質貢獻。由以下描述和附圖的研究，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將變得顯而易見和明顯，其中附圖僅用于說明本發(fā)明。附圖簡述
圖I是說明根據本發(fā)明的一個實施方案的廢水處理設備的示意圖。圖IA是說明根據本發(fā)明的一個備選實施方案的廢水處理設備的示意圖。圖2是說明根據本發(fā)明的多系列(multi-train)實施方案的廢水處理設備的示意 圖。圖3為描述適用于本發(fā)明的示例性控制邏輯的流程圖。發(fā)明詳述
本發(fā)明涉及廢水處理過程，其用于從廢水中除去污染物或污染，并且通常使得水更清潔和對環(huán)境更少有害。廢水(特別是城市廢水)中的典型的污染物包含碳質有機物、有機N和氨。更具體地，本發(fā)明涉及廢水的生物學處理，其可在圖I中示意性說明的設備100中進行。將流入物廢水流30通過設備100進行生物學處理，以產生澄清了的流出物流36。設備100包括流體連通的反應器10和澄清器20，使得廢水流動通過反應器10。通常，反應器10為其中發(fā)生生物學處理的設備100的一部分。應理解的是，在廢水處理設備中可使用多于一個反應器，如在圖IA中顯示的。然而，當生物學處理為設計目的時，包括至少一個反應器，例如反應器10。設計反應器10以滿足能夠和支持生物學處理的特定的目的。通常，設計設備100，使得廢水在通過設備時停留在反應器10中足以滿足反應器的生物學處理目的的所選的時間段。例如可配置傳感器14和16以提供對指示設備10的操作條件的過程變量的測量。雖然傳感器14，16在圖I中說明是布置在反應器10中，但應理解的是，一個或多個傳感器可布置在設備10中的任何不同的部位，并且以可能不同的方式可用于幫助評價整個生物學廢水處理過程的設備操作和功效。參見，例如，圖IA和2。廢水的生物學處理利用微生物或生物質來處理廢水。微生物可進行多種處理過程。一些微生物可除去B0D，而其它微生物可進行硝化，而又一些可進行脫硝。此外，并且采用舉例的方式，一些微生物可用于廢水處理過程以除去磷。本發(fā)明提供(entail) —種利用集成的固定膜活化的淤泥(IFAS)過程的廢水處理過程或系統(tǒng)。其中微生物或生物質懸浮停留于在常規(guī)的活化的淤泥過程中典型的混合液中，并且生物質還停留在介質或載體42上。參見圖I。也就是，在IFAS過程中的生物質可發(fā)現懸浮在混合液中和在載體42上。當條件(例如溫度)和基質(有機載荷)的量和氨氮的載荷變化時，在載體42上以及在混合液中的生物質(硝化和除去有機基質的微生物)的量可變化。在一些時間段期間，在載體42上的生物質的量或生物質的密度大于在其它時間。例如，在季節(jié)性溫暖的氣候期間，在載體42上可存在較少的生物質，并且可存在較多的懸浮在混合液中的硝化微生物。類似地，當溫度變得較低并且存在季節(jié)性變化至較冷的氣候時，在混合液中的硝化生物質的量可降低。該群落變化不是瞬時的。其通常逐步發(fā)生。但是，在每日載荷變化期間，氨載荷的變化可改變。
圖IA說明IFAS過程的另一個實例。在該實例中，該過程包括三個反應器Rl、R2和R3。反應器Rl和R2包括生物膜載體42，而位于Rl和R2下游的反應器R3不包括生物膜載體。在該實例中，所有三個反應器被曝氣。與如上所述的本發(fā)明一致，在低NH3載荷和溫暖的溫度的條件下，對于反應器Rl和R2，曝氣可為間歇的(開/關)或者可變化。在這種情況下，如前面討論的，大多數硝化出現在懸浮的生物質中。同樣，應理解的是，示于圖I和IA的過程為示例性過程，并且本發(fā)明的觀念可適用于許多生物學廢水處理過程。本發(fā)明認識到，生物學活性存在于使用在混合液中的生物質和在載體42上的生物質二者的廢水處理過程中。本發(fā)明認識和理解的一個原則在于，在某些時間和在某些條件下，比起在其它時間，可存在更多的與在混合液中的生物質相關的生物學活性。同樣，在某些時間和在某些條件下，比起在其它時間，可存在更多的與在載體42上的生物質相關的生物學活性。本發(fā)明預想有效和有效利用在混合液中和在載體42上的生物質的控制過程?？刂葡趸囊环N方法例如控制在反應器10中的溶解氧濃度，使得在一種操作模式中，對生物學處理有貢獻的主要生物學活性源自在混合液中的生物質。例如，當在夏天數月期間溫 度相對高時，本文描述的廢水處理過程可在保持溶解氧濃度相對低的同時起作用。當然，這需要較少的曝氣，進而降低能源成本。在這種條件下，在溶解氧濃度保持相對低的條件下，存在足夠的在混合液中的硝化生物質來進行足夠的硝化。在這些條件下，單個的填充載體的反應器，如例如在圖IA中所示，可間歇曝氣(執(zhí)行空氣打開/空氣關閉方案)持續(xù)固定的時間段，同時監(jiān)控在反應器排放點附近的NH4。如果利用相對長時間段的零曝氣，則可能需要在該整個時間段內包括短的曝氣脈沖?？砂仓贸隹诤Y32 (

圖1A)，使得在載體混合受限條件期間，由于介質遷移的篩堵塞最小化，或者，在空氣關閉階段期間可利用和操作機械混合器。即使在這些溶解氧濃度保持相對低的時間期間，在載體42上的硝化生物質可仍對總硝化過程有貢獻。與由懸浮在混合液中的生物質作出的貢獻相比，由在載體42上的生物質作出的貢獻可能小。這種條件可變化，作為一個實例，季節(jié)會變化，并且廢水處理過程將暴露于較冷的溫度或可能存在突然的載荷提高。在某一時間段期間，當廢水溫度降低時，在混合液中的生物質濃度將降低，并且更多的生物質將在載體42上生長。當出現這種情況時，在相對低的溶解氧濃度下，在混合液中可能不存在足夠的生物質來單獨地在混合液內充分硝化，并且橫跨生物膜的質量轉移限制將限制在載體上的固定膜內可能發(fā)生的硝化的量。因此，為了在混合液中進行足夠的硝化，控制系統(tǒng)通過提高溶解氧濃度至相對高的溶解氧濃度起作用。在一個單獨的操作模式中，相對高的溶解氧濃度引起在載體42上的硝化生物質對硝化過程有顯著貢獻。比起在其中溶解氧濃度保持在相對低的濃度的第一操作模式期間與在載體42上的硝化生物質相關的硝化活性，假定在相對高的溶解氧濃度下，在第二操作模式中，硝化生物質將包括實質更多的硝化活性。在第二操作模式中，溶解氧濃度保持相對高，在載體上的生物質和在混合液中的生物質二者對總硝化均有貢獻。存在眾多方式來控制所描述的廢水處理過程，以有效利用能源和有效處理廢水。在硝化過程的情況下，例如，氨傳感器14測量在反應器10中或在隨后的反應器中在混合液中的氨的濃度。當氨濃度超過閾值或落在靶標氨濃度范圍之外時，系統(tǒng)可逐步提高曝氣，以提高在反應器10中的溶解氧濃度至足以硝化反應器中的混合液。同樣，當在反應器中的氨濃度極低時，則由于曝氣是不必要的，控制系統(tǒng)可降低曝氣，并且因此降低能源成本。已知在進入的廢水中的氨水平變化，每日變化且隨著季節(jié)而變。因此，通過改變在流入物30中的氨的濃度，可影響所需的硝化凈速率。同樣，已知廢水的溫度對硝化速率具有影響以及對在廢水中氨的量具有影響。比起在一天相對溫暖的部分或一年的溫暖的階段，在一天或一年的相對冷的部分期間，硝化以較低的速率進行。同樣，當廢水經過設備10時，例如，比起在較高溫度下，在較低溫度下氨化進行得更緩慢。通常，對于給定的一組操作條件，例如溫度、流入物氨載荷和通過設備10的流速，氨轉化為硝酸鹽的速率為硝化反應器10的有效性的一個指示。操作廢水生物學處理設備的普通技術人員認識到，例如，對于通常可接受的操作，每小時必須轉化多少磅的氨。而流入物氨載荷和溫度可變化，通常理解的是，存在最小凈硝化速率，低于該最小凈硝化速率，可認為反應器10是無效的。例如，當在相對低的溶解氧濃度設定點操作時，硝化通常主要通過在混合液中的生物質進行。當氨濃度提高超過閾值或靶標水平時，或者當凈硝化速率下降低于建立的最小值時，控制系統(tǒng)將提高溶解氧濃度設定點。當溶解氧濃度設定點提高時，則稱為另外的曝氣，以提聞在反應器中的溶解氧濃度。提聞溶解氧濃度設定點將提聞在·反應器中的溶解氧濃度，并且將提高在載體上的生物質的硝化活性?，F在，在該提高的或升高的溶解氧濃度設定點，通過在混合液中的生物質和在載體上的生物質二者進行實質硝化。存在眾多控制方法來控制生物質的生物學活性以降低和保存能源。在后面描述的圖3中，公開了用于使廢水硝化的相對復雜的控制過程。然而，控制方法可相對簡單。簡單的控制方法是基于氨測量進行溶解氧控制?；谠诜磻髦谢蛟陔S后的反應器中測量的氨濃度，使溶解氧濃度逐步提聞或降低。通過提聞曝氣，溶解氧提聞，提聞曝氣通常提聞在反應器中的混合強度。提高溶解氧濃度和混合強度將提高在載體上的生物質的生物學活性，這將進而提高在載體上的生物質對進行的總生物學處理的貢獻。現在來看可操作用于控制如上所述的硝化過程的控制系統(tǒng)的一個具體的示例性實施方案，在圖3a中顯示描述一種示例性控制邏輯的流程圖200。應理解的是，存在眾多可采用的邏輯控制方案，并且示于圖3的邏輯控制僅為一個實例。在描述該邏輯之前，有用的是討論與控制系統(tǒng)和設備相關的測量的、計算的和控制的變量和操作參數。測量的變量為在廢水中的氨濃度(NH3)和溶解氧(DO)濃度，例如以mg/Ι表示。在任何任意時間，測量的變量NH3和DO的值通過常規(guī)的和眾所周知的方式得自傳感器14，16 (或者在隨后的反應器中測量)。為了討論一種示例性方法的目的，可使用對于溶解氧給定的變化，氨水平的變化(ANH3/AD0)。受控的變量為曝氣速率，AR，例如，用空氣流的cfm表示。存在已知的方式來變化曝氣。曝氣速率可變化，例如，采用常規(guī)的和眾所周知的方式，響應來自控制系統(tǒng)的命令信號，通過電子控制閥來改變曝氣速率。參數為在控制系統(tǒng)的操作期間可呈現或可能被限制或局限的各種變量的值。溶解氧DO可通過改變AR來連續(xù)控制，以保持DO盡實際可能地接近設定點值，D0SP。對于采用其中硝化主要或首要通過活化的淤泥40進行的第一模式的操作，對于DOsp，存在已知的第一范圍。當期望提高在載體上的生物質的硝化活性時，可采用DOsp的第二范圍。已知這些范圍基于廢水處理技術人員的經驗。第一范圍代表其中改變DO和提供硝化主要或首要由于活化的淤泥40的實踐范圍。第二范圍代表其中用于改變溶解氧濃度的實踐范圍，其中溶解氧濃度有效提高在載體42上的生物質的硝化活性和提高載體在總反應器體積內的混合。采用舉例的方式，第一溶解氧設定點可包括O. 5mg/L-2. Omg/L的范圍。在該實例中，該溶解氧濃度范圍將鼓勵來自在混合液中的生物質的實質硝化活性，并且將導致在混合液中的生物質對硝化作主要貢獻。在該實例中，第二范圍的溶解氧設定點為2. 5mg/L-5mg/L。在該溶解氧范圍中，假定該溶解氧范圍將提高在載體42上的生物質的硝化活性和提高載體在總反應器體積內的混合，使得大體上在載體上的生物質將對硝化作顯著貢獻。在該第二溶解氧設定點范圍中，據信在混合液中的生物質和在載體上的生物質二者均將對總硝化作顯著貢獻。這些范圍基于經驗并且可尤其基于能源成本來確定。氨濃度NH3具有靶標值，其為廢水硝化過程的目標。這通常是期望在將廢水移動至在處理設備中的隨后的階段之前將氨濃度降低到的水平。NH3的靶標值可基于流出物要求或將經處理的水返回至河或流域的法律限制。氨的典型的靶標范圍為O. 2-10mg/L。在一個示例性實施方案中，對于第一模式，基于活化的淤泥的特性和曝氣的成本，保持所選的凈硝化速率的最小值為基于經驗的值。相反地，對于第二模式，通常存在保持所選的凈硝化速率的最大值，并且該值同樣基于經驗并且至少部分基于曝氣的成本。因此控制系統(tǒng)的操作目的是保持凈硝化速率在最小值和最大值之間，以實現在流出物中期望的氨水平。 無論執(zhí)行什么曝氣系統(tǒng)，均存在可得到的最小曝氣速率。通常最小曝氣速率為O或接近O cfm。同樣，可存在與利用的具體的曝氣系統(tǒng)相關的最大曝氣速率?？刂葡到y(tǒng)描述于圖3的示例性流程圖。存在可設計邏輯的許多不同的方式。接下來的僅是一種示例性方法。一旦初始化(方框201)，設計控制系統(tǒng)以循環(huán)方式操作，其中循環(huán)在方框210開始。執(zhí)行由方框210開始所要求的測量和控制響應以達到點240，并且通過返回方框210循環(huán)結束。一個循環(huán)所需的時間為時間步長δΤ。通過增加或減少固定的值或步長，在每一步中DOsi^P AR分別潛在地變化SDOsi^P δ AR。通過眾所周知的控制系統(tǒng)方法可調節(jié)步長值δΤ、SDOsi^P SAR值用于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應性。這些控制變量和參數的典型的值為眾所周知的并且為本領域技術人員所認識，應理解的是，可采用各種值，這取決于處理所處的環(huán)境和條件。現在返回圖3并且考慮控制邏輯或策略，提供初始化步驟201以開始控制系統(tǒng)工作。初始化調節(jié)步驟之后接著是由方框220開始的溶解氧設定點調節(jié)步驟，以根據在廢水中當前的氨水平來調節(jié)溶解氧設定點。溶解氧設定點步驟之后接著是曝氣水平調節(jié)步驟，其由方框230開始，并且在點240結束，由此控制通過下一個時間步長在方框220處返回至溶解氧設定點步驟。初始化步驟，方框201，僅在啟動控制系統(tǒng)時執(zhí)行。在該步驟中，通過操作者輸入或其它輸入方式，輸入本文描述的設備和控制系統(tǒng)的各種參數。在完成初始化步驟之后，控制通向溶解氧設定點調節(jié)步驟，這由方框220開始。感測當前的氨水平，并與用于在反應器10中出現的處理的氨靶標比較。如果氨水平超過靶標水平，控制通向方框222，其中將當前的溶解氧設定點與最大可允許的溶解氧設定點比較。如果溶解氧設定點不是最大化，將其增加或提高參數SD0SP。如果溶解氧設定點最大化，不采用控制行動并且控制通向曝氣調節(jié)步驟?，F在返回方框220，如果氨水平低于靶標，控制通向方框221，其中將當前的溶解氧設定點與最小可允許的溶解氧設定點比較。如果溶解氧設定點不是最小化，將其減少或降低參數SDOsp，方框223。如果溶解氧設定點最小化，不采用控制行動并且控制通向曝氣調節(jié)步驟。曝氣調節(jié)步驟由方框230開始，其中將在廢水中當前測量的溶解氧與當前的溶解氧設定點比較。如果當前測量的溶解氧低于當前的設定點值，則控制通向方框232，而如果測量的溶解氧超過當前的設定點，則控制通向方框231。如果溶解氧設定點在設定點，由于方框230決定的結果，不發(fā)生控制行動。當控制通向方框232時，將當前的曝氣水平與設定作為最大可允許的或可得到的曝氣水平的值比較。如果曝氣不是最大化，將曝氣增加量SAR (方框234)，并且在方框220控制通向下一個溶解氧設定點步驟。如果曝氣已經最大化，不產生控制行動并且控制通向方框220。當控制通向方框231時，將當前的曝氣水平與設定作為最小可允許的或可得到的曝氣水平的值比較。如果曝氣不是最小化，將曝氣減少量SAR (方框233)，并且在方框220控制通向下一個溶解氧設定點步驟。如果曝氣已經最小化，不產生控制行動，并且在方框220控制通向下一個溶解氧設定點步驟。應認識到，如控制系統(tǒng)設計技術人員眾所周知的，基于比較變量值和確定例如該值是否等于特定的設定點或靶標值的任何控制決定包括數值公差。通過使用關于實際期望的設定點值的小的公差來執(zhí)行這種比較，以避免不穩(wěn)定性。例如，當將測量的溶解氧與靶標 水平比較時，如果其在設定點值周圍加或減非常小的范圍，則認為等于設定點水平。設定這些小的比較范圍(有時稱為S)在普通專業(yè)技術人員的技術范圍內。在示于圖3的控制邏輯中，應認識到第一控制水平著眼于NH3水平并且決定是否DO設定點應提高或降低。接著，在隨后的第二水平中，控制邏輯著眼于測量的DO并且決定是否曝氣應提高或降低。應理解的是，該順序可翻轉。例如，指向決定是否DO設定點應提高或降低的控制邏輯部分可在第二水平，而決定是否曝氣應提高或降低可發(fā)生在第一水平。可執(zhí)行這種類型的許多變化。在硝化過程的上下文中已描述本發(fā)明。然而，應理解和認識的是，本發(fā)明可用于各種類型的生物學廢水處理過程，包括但不限于BOD去除、磷去除和脫硝。此外，示于圖I的過程為簡單的單系列(single train)過程。應理解的是，本發(fā)明可結合成為多-系列過程用于寬泛的生物學廢水處理過程。在圖2中說明的這種多系列構造中，可在各系列的各種位置監(jiān)測過程變量，例如溶解氧、氨濃度。如果各系列產生共同的流出物，則可在共同的流出物中監(jiān)測過程變量。在示于圖2的示例性系統(tǒng)和過程中，顯示三個單獨的過程系列，它們關聯操作。關于示于圖I和IA的系統(tǒng)和過程討論的基本原則和概念適用于此。在示于圖2的單個的系列的情況下，每個系列包括四個反應器，缺氧性反應器Ax接著三個需氧的反應器Ael、Ae2和Ae3。對于這些過程系列可執(zhí)行各種監(jiān)控方法。如在圖2中說明的，在將流入物引向每個系列中之前監(jiān)測NH3,并且還在從所有三個系列取出的最終的流出物中監(jiān)測NH3，此外，在將相應的流出物合并之前，在來自每個系列的流出物中監(jiān)測NH3。最后，在該實例中，在每個系列中，在第二需氧的反應器Ae2中測量或監(jiān)測溶解氧濃度。在圖I中，應理解的是，在第一操作模式期間，生物膜載體42可具有在廢水的表面周圍積聚的趨勢。此外，生物膜載體42可具有在反應器10的出口處積聚的趨勢，并且在一些情況下，可能生物膜載體42可抑制或限制廢水通過反應器10的出口和向澄清器20的流動。因此，為了降低該趨勢，本發(fā)明可在反應器出口區(qū)域提供裝置以防止生物膜載體42限制或抑制廢水通過該區(qū)域的流動。一種這樣的裝置為在反應器的出口附近提供空氣分布裝置，該裝置可分配空氣進入該區(qū)域和有效防止生物膜載體42在出口區(qū)域積聚。可控制在該區(qū)域中分布的空氣的量，使得不影響關于在第一和第二模式中操作的基本控制。也就是，可控制此處供應的空氣，使得當系統(tǒng)在第一操作模式中操作時，空氣的該具體的量不會實質活化與生物膜載體42相關的微生物。處理這種影響的另一種方法是在反應器10的較低部分提供出口。在這種情況下，至少在第一操作模式中，生物膜載體不會抑制廢水通過這種較低布置的出口的流動。當然，在不偏離本發(fā)明的基本特征的情況下，可采用不同于本文具體描述的那些 的其它方式進行本發(fā)明。本發(fā)明的實施方案在所有方面應認為是說明性而非限制性的，并且在所附權利要求的含義和等價范圍內的所有變化旨在涵蓋在其中。
權利要求
1.一種利用集成的固定膜活化的淤泥過程生物學處理廢水的方法，所述方法包括 將廢水與活化的淤泥混合，以形成混合液； 利用包括在載體上的生物質和懸浮在混合液中的生物質的集成的固定膜活化的淤泥過程，在反應器中生物學處理混合液； 其中有時，取決于在反應器中的條件，在載體上的生物質的量變化；和 通過當在載體上的生物質的量相對低時，保持在反應器中相對低的溶解氧濃度，以及當在載體上的生物質的量相對高時，保持在反應器中相對高的溶解氧濃度，來控制在反應器中的溶解氧濃度。
2.權利要求I的方法，其中當溶解氧濃度保持在相對低的濃度時，通過在混合液中的生物質進行大多數生物學處理，和通過在載體上的生物質進行少于大多數的生物學處理；和其中當溶解氧濃度保持在相對高的濃度時，比起當溶解氧濃度保持在相對低的濃度時，在載體上的生物質對廢水的生物學處理貢獻更多。
3.權利要求I的方法，所述方法包括控制在反應器中的溶解氧濃度，使得當溶解氧濃度相對低時，在載體上的生物質貢獻在反應器中的總生物學活性的少于50%，和其中，當溶解氧濃度相對高時，在載體上的生物質貢獻在反應器中的生物學活性的多于50%。
4.權利要求I的方法，所述方法包括測定在反應器中的生物學處理的有效性，和基于測得的生物學處理的有效性，保持在反應器中的溶解氧濃度在相對低或相對高的濃度。
5.權利要求I的方法，其中所述方法在第一和第二操作模式中進行，其中在第一操作模式中，溶解氧濃度保持相對低，而在第二操作模式中，溶解氧濃度保持相對高，和其中所述方法包括基于在混合液中的溶解氧濃度、在混合液中的氨濃度或在混合液中發(fā)生的硝化速率，從第一操作模式轉變?yōu)榈诙僮髂Ｊ?，反之亦然?br> 6.權利要求5的方法,所述方法包括對于每個操作模式建立溶解氧濃度設定點范圍，和在生物學處理廢水的同時在相應的范圍內改變溶解氧濃度設定點。
7.權利要求I的方法，所述方法包括至少部分基于在反應器內的氨濃度，使在反應器中的混合液曝氣和改變混合液的曝氣。
8.權利要求7的方法，其中在第一操作模式中，在反應器中的溶解氧濃度保持相對低，而在第二操作模式中，在反應器中的溶解氧濃度保持相對高，和其中在第一操作模式中，所述方法包括向反應器提供相對低水平的曝氣，而在第二操作模式中，向反應器提供相對高水平的曝氣。
9.權利要求8的方法，其中所述方法為硝化過程，和其中在第一操作模式中，硝化主要通過在混合液中的生物質進行，而比起在混合液中的生物質，在載體上的生物質對硝化貢獻較少。
10.權利要求9的方法，其中在第二操作模式中，在載體上的生物質對硝化作實質貢獻，并且比起在第一操作模式中，對硝化貢獻更多。
11.權利要求8的方法，其中在第一操作模式中，所述方法包括向反應器供應曝氣，使得載體不與在反應器中的混合液實質混合；和在第二操作模式中，向反應器供應曝氣，使得載體與在反應器中的混合液實質混合。
12.權利要求I的方法，所述方法包括當在所選的時間段期間環(huán)境溫度相對高時，保持溶解氧濃度相對低；和當在所選的時間段期間環(huán)境溫度相對低時，保持溶解氧濃度相對聞。
13.權利要求I的方法，所述方法包括在相對溫暖的氣候階段期間，在第一操作模式中處理廢水；和，在相對寒冷的氣候階段中，在第二操作模式中處理廢水；和其中在第一操作模式中，在反應器中的溶解氧濃度保持相對低，而在第二操作模式中，在反應器中的溶解氧濃度保持通常高。
14.權利要求I的方法，其中所述方法包括使用集成的固定膜活化的淤泥過程硝化廢水，所述方法還包括 利用包括在載體上的生物質和懸浮在混合液中的生物質的集成的固定膜活化的淤泥過程，通過使在反應器中的混合液硝化，使廢水硝化； 通過改變在反應器中的溶解氧濃度，改變在混合液中的生物質和在載體上的生物質的硝化活性； 在第一操作模式中，通過保持在反應器中的溶解氧濃度在相對低的濃度，導致比起在載體上的生物質，在混合液中的生物質的硝化活性對在反應器中的總硝化活性貢獻更多； 在第二操作模式中，通過保持在反應器中的溶解氧濃度在相對高的濃度，提高在載體上的生物質的硝化活性，并且導致比起在載體上的生物質在第一操作模式中貢獻的，在載體上的生物質對在反應器中的總硝化活性貢獻更多；和 其中在第一操作模式中，在混合液中的生物質對硝化作主要貢獻，而在第二操作模式中，在混合液中的生物質和在載體上的生物質二者均對硝化作貢獻。
15.權利要求14的方法，其中保持在反應器中的溶解氧濃度在相對低和高的濃度包括向反應器提供曝氣和改變向反應器的曝氣，使得在第一操作模式中，在反應器中的溶解氧濃度相對低，而在第二操作模式中，在反應器中的溶解氧濃度相對高。
16.權利要求14的方法，其中在第一操作模式中，在混合液中的生物質貢獻大多數在反應器中發(fā)生的硝化活性，和其中在第二操作模式中，在載體上的生物質的硝化活性實質提高超過在第一操作模式中在載體上的生物質的硝化活性的水平。
17.權利要求14的方法，其中保持溶解氧濃度在相對低或高的濃度包括(I)測量在反應器中的氨濃度；(2)比較在反應器中測量的氨濃度與靶標氨濃度或靶標氨濃度范圍；和(3)如果測量的氨濃度不等于靶標氨濃度或位于靶標氨濃度范圍之外，則所述方法包括相應地提高或降低溶解氧濃度。
18.權利要求17的方法，所述方法包括通過改變向反應器的曝氣，提高或降低溶解氧濃度。
19.權利要求I的方法，所述方法包括使用集成的固定膜活化的淤泥過程使廢水硝化，其中所述方法還包括 利用包括在載體上的生物質和懸浮在混合液中的生物質的集成的固定膜活化的淤泥過程，使在反應器中的混合液硝化； 控制硝化，使得硝化優(yōu)先權給予懸浮在混合液中的生物質，使得在某些條件下，混合液的硝化主要通過在混合液中的生物質進行； 當硝化主要通過在混合液中的生物質進行時，保持在反應器中的溶解氧濃度相對低；和 響應在相對低的溶解氧濃度下所述方法不能充分硝化混合液，提高在反應器中的溶解氧濃度和保持在反應器中的溶解氧濃度相對高和提高在載體上的生物質的硝化活性，使得通過在混合液中的生物質和在載體上的生物質二者進行硝化；和 其中比起在相對低的溶解氧濃度下，在相對高的溶解氧濃度下在載體上的生物質對硝化貢獻更多。
20.權利要求19的方法，所述方法包括在所選的位置測量氨濃度和基于測量的氨濃度控制溶解氧濃度。
21.權利要求20的方法，所述方法包括測量在反應器中的氨濃度和基于在反應器中的測量的氨濃度控制在反應器中的溶解氧濃度。
22.權利要求I的方法，其中當懸浮在混合液中的生物質能進行生物學處理時，發(fā)生保持在反應器中相對低的溶解氧濃度，以及其中當懸浮在混合液中的生物質不能進行生物學處理時，發(fā)生保持在反應器中相對高的溶解氧濃度。
23.權利要求I的方法，其中當過程的有機和氨載荷相對低時，所述方法包括保持在反應器中相對低的溶解氧濃度，以及其中當過程的有機和氨載荷相對高時，所述方法需要保持在反應器中相對高的溶解氧濃度。
24.權利要求I的方法，其中當溶解氧濃度保持相對高時，所述方法包括在廢水中混合載體，使得載體在實質比例的廢水中分布。
25.權利要求14的方法，所述方法包括比起在第一操作模式中，在第二操作模式期間弓I起載體在廢水中更均勻地混合。
26.權利要求14的方法，其中所述方法包括向反應器提供曝氣和利用曝氣使載體與廢水混合。
27.權利要求19的方法，其中提高在反應器中的溶解氧濃度包括使在反應器中的廢水曝氣和利用曝氣使載體在廢水中混合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用集成的固定膜活化的淤泥過程生物學處理廢水的方法。所述集成的固定膜活化的淤泥過程包括懸浮在混合液中的生物質和在載體上布置的生物質。在某些條件下，溶解氧濃度在包括混合液、懸浮在混合液中的生物質和在載體上的生物質的反應器中，主要通過在混合液中的生物質進行生物學處理。通過控制或保持在反應器中的溶解氧濃度在相對低的濃度實現這一點。當懸浮在混合液中的生物質不能充分生物學處理混合液時，在反應器中的溶解氧濃度控制或保持在相對高的濃度。比起當溶解氧濃度保持相對低時，這能夠使在載體上的生物質對混合液的生物學處理貢獻更多。
文檔編號C02F3/30GK102985375SQ201180024715
公開日2013年3月20日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權日2010年5月20日
發(fā)明者R·W·迪馬西莫, E·班加德 申請人:威立雅水務技術支持公司