本發(fā)明涉及通過(guò)向廢水流中添加有效量的至少一種含氮組合物來(lái)至少部分地減少?gòu)U水流內(nèi)第一細(xì)菌的量的方法和水處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

可將有機(jī)酸添加至烴流體（例如重油、加拿大原油、頁(yè)巖油及諸如此類）中以從中除去金屬、胺類并去除其中的乳狀液。向其中添加的有機(jī)酸可促進(jìn)產(chǎn)自烴流體的廢水流內(nèi)絲狀細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)和/或增加粘泥形成細(xì)菌（例如菌膠團(tuán)）的水平。此細(xì)菌生長(zhǎng)可減少澄清池中的污泥沉降并在廢水系統(tǒng)內(nèi)引起操作問(wèn)題。

有效處理廢水對(duì)于改善生活質(zhì)量和節(jié)約清潔水極其重要。簡(jiǎn)單地將廢水排放至水源（例如河流、湖泊和海洋）所牽涉的問(wèn)題是顯而易見(jiàn)的—生物和化學(xué)廢棄物可對(duì)生物造成危害，包括潛在傳染性疾病傳播和致癌化學(xué)品接觸。因此，廢水處理工藝已演變成系統(tǒng)，涉及范圍從無(wú)所不在的城市廢水處理設(shè)施（其中國(guó)內(nèi)居民的生活廢水得到凈化）到專業(yè)的工業(yè)廢水處理工藝（其中來(lái)自各種工業(yè)用途的廢水中的特定污染物必須經(jīng)過(guò)處理）。

可能需要將某些廢水流中的生物和化學(xué)化合物減少至特定量或?qū)⑵渫耆?。已進(jìn)行各種嘗試以解決此類化合物的處理問(wèn)題。因此，發(fā)現(xiàn)新方法來(lái)處理廢水并進(jìn)一步減少?gòu)U水流內(nèi)不合需要的細(xì)菌的含量將是有利的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文以一種形式提供了一種將有效量的至少一種含氮化合物加入至水處理系統(tǒng)內(nèi)的廢水流中的方法。廢水流可具有或包括水基流體、第一細(xì)菌、第二細(xì)菌和至少一種有機(jī)酸。第一細(xì)菌可為或包括絲狀細(xì)菌、菌膠團(tuán)細(xì)菌及其組合。與在其他方面相同但缺少含氮化合物的廢水流相比，該方法可包括至少部分地減少?gòu)U水流內(nèi)有機(jī)酸的量和至少部分地減少?gòu)U水流內(nèi)第一細(xì)菌的量。

在本方法的替代性非限制性實(shí)施例中，可將含氮組合物添加至水處理系統(tǒng)內(nèi)的至少一個(gè)缺氧區(qū)，必須獲得約0.01至100的氮碳比。與在其他方面相同但缺少含氮化合物的缺氧區(qū)相比，該方法可包括至少部分地減少缺氧區(qū)內(nèi)有機(jī)酸的量和至少部分地減少缺氧區(qū)內(nèi)第一細(xì)菌的量。缺氧區(qū)可為曝氣池下游的返回活性污泥（RAS）管路、曝氣池下游的第二澄清池、曝氣池上游的儲(chǔ)槽、曝氣池內(nèi)的缺氧區(qū)及其組合。

在另一個(gè)非限制性實(shí)施例中，本文提供了一種水處理系統(tǒng)，其使廢水流（例如流入廢水處理系統(tǒng)的流入廢水流）流過(guò)其中、至少一個(gè)缺氧區(qū)、曝氣池及流出水處理系統(tǒng)的流出廢水流。具有至少第一細(xì)菌和至少一種有機(jī)酸的流入廢水流可流入水處理系統(tǒng)。第一細(xì)菌可為或包括絲狀細(xì)菌、菌膠團(tuán)細(xì)菌及其組合。缺氧區(qū)可具有或包括廢水流、有效量的至少一種含氮化合物及第二細(xì)菌。第二細(xì)菌可為或包括兼性細(xì)菌、產(chǎn)孢細(xì)菌、酚降解細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、有機(jī)酸降解細(xì)菌、高溫細(xì)菌及其組合。與在其他方面相同但缺少至少一種含氮化合物的流出廢水流相比，該流出廢水流可具有或包括數(shù)量減少的第一細(xì)菌。

在水處理系統(tǒng)的替代性非限制性實(shí)施例中，水處理系統(tǒng)可具有位于曝氣池上游的第一缺氧區(qū)及位于曝氣池下游的第二缺氧區(qū)。廢水流可從第一缺氧區(qū)流向曝氣池，再流向第二缺氧區(qū)，然后返回第一缺氧區(qū)，形成回路，直至第一細(xì)菌的量減少至預(yù)定水平。

第二細(xì)菌可在含氮化合物存在下消耗有機(jī)酸，這減少了可供第一細(xì)菌消耗的有機(jī)酸的含量，從而減少了第一細(xì)菌的含量。

附圖說(shuō)明

圖1為具有第一缺氧區(qū)的水處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的圖示；

圖2為水處理系統(tǒng)的另一個(gè)非限制性實(shí)施例，其中第一缺氧區(qū)在曝氣池下游；且

圖3為具有至少兩個(gè)缺氧區(qū)的水處理系統(tǒng)的另一個(gè)非限制性實(shí)施例。

應(yīng)了解，圖式所圖解說(shuō)明的系統(tǒng)只不過(guò)是本文所述裝置的非限制性實(shí)施例；其特征不一定成比例，且其設(shè)計(jì)、定位和外觀可經(jīng)重新構(gòu)造，同時(shí)仍為本文所闡述和要求保護(hù)的方法和系統(tǒng)所涵蓋。

具體實(shí)施方式

已發(fā)現(xiàn)，與在其他方面相同但缺乏含氮組合物的廢水流相比，添加有效量的含氮組合物至廢水流中可使第二細(xì)菌勝過(guò)第一細(xì)菌。水基廢水流體可為或包括脫鹽設(shè)備洗滌水、常壓或真空處理單元頂部水、汽提酸性水、焦化裝置排污、冷卻水排污、鍋爐排污、含油污水下水道、均衡槽、用于除垢的清洗溶液、儲(chǔ)罐水底、API單元、溶氣浮選單元及其組合。在本文中，將“勝過(guò)”定義為相比于第一細(xì)菌，第二細(xì)菌以更快速率消耗有機(jī)酸的能力。結(jié)果可為第一細(xì)菌總數(shù)的下降或消失。盡管第一細(xì)菌群體的消失是一個(gè)有價(jià)值的并受人歡迎的目標(biāo)，但應(yīng)了解，若實(shí)現(xiàn)第一細(xì)菌總數(shù)下降，則可認(rèn)為本文所述方法是成功的。廢水流可具有或包括但不限于水基流體、第一細(xì)菌、第二細(xì)菌、至少一種有機(jī)酸及其組合。

有機(jī)酸可出現(xiàn)于廢水流中，這是由于當(dāng)煉油廠加工原油時(shí)（例如原油脫鹽期間），為改善原油中污染物的去除，將有機(jī)酸添加至原油中。有機(jī)酸來(lái)源亦可包括其在某些類型原油中的存在。這些原油包括但不限于重質(zhì)加拿大原油、委內(nèi)瑞拉原油和頁(yè)巖油。有機(jī)酸亦可由在工業(yè)環(huán)境內(nèi)的下水道系統(tǒng)和存儲(chǔ)罐中發(fā)現(xiàn)的厭氧活動(dòng)產(chǎn)生。然而，廢水流中存在的有機(jī)酸可促進(jìn)利用有機(jī)酸的細(xì)菌生長(zhǎng)。細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)可導(dǎo)致水處理系統(tǒng)中沉降條件不良。

第一細(xì)菌可為或包括但不限于絲狀細(xì)菌、菌膠團(tuán)細(xì)菌及其組合。絲狀細(xì)菌的非限制性實(shí)例可為或包括但不限于泥生諾斯克氏菌（Nostocoida limicola）、發(fā)硫菌屬、021N型、0581型、0411型、其它生物體及其組合。021N型、0581型、0411型細(xì)菌為絲狀細(xì)菌，已經(jīng)在廢水系統(tǒng)中觀察到它們但其在廢水處理系統(tǒng)外可能不生長(zhǎng)。此類命名是由Dick Eikelboom設(shè)計(jì)，為廢水處理系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。在本文中，將“其它生物體”定義為當(dāng)廢物處理系統(tǒng)中存在有機(jī)酸時(shí)，具有選擇性增殖優(yōu)勢(shì)的任何生物體；若此類“其它生物體”恰好過(guò)度增殖，則可為廢物處理系統(tǒng)帶來(lái)問(wèn)題。菌膠團(tuán)細(xì)菌的非限制性實(shí)例可為或包括但不限于無(wú)定形菌膠團(tuán)、指狀菌膠團(tuán)及其組合。在本文中，將“第一細(xì)菌”定義為被第二細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)出局的目標(biāo)細(xì)菌；在本文中，將“第二細(xì)菌”定義為與第一細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)類似營(yíng)養(yǎng)物并勝出的細(xì)菌。

第二細(xì)菌在消耗有機(jī)酸方面可勝過(guò)第一細(xì)菌。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，第二細(xì)菌可轉(zhuǎn)化硝酸鹽（-NO₃）、亞硝酸鹽（-NO₂）和/或反硝化中間體及其組合并在該過(guò)程中消耗有機(jī)酸。在本文中，將反硝化中間體定義為與反硝化過(guò)程相關(guān)的任何中間體。將含氮組合物添加至廢水流中可使得反硝化在缺氧條件下連續(xù)發(fā)生，從而使第二細(xì)菌消耗有機(jī)酸。最終，可供第一細(xì)菌生長(zhǎng)的有機(jī)酸含量的減少可減少第一細(xì)菌的數(shù)量。

第二細(xì)菌可為或包括但不限于兼性細(xì)菌、產(chǎn)孢細(xì)菌、酚降解細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、有機(jī)酸降解細(xì)菌、高溫細(xì)菌及其組合。第二細(xì)菌的非限制性實(shí)例可為稱為CHEMCROBE 751^TM的細(xì)菌添加劑，其由貝克休斯公司配銷。

若廢水流中存在溶解氧，則兼性細(xì)菌可有氧代謝之。然而，缺乏溶解氧時(shí)，兼性細(xì)菌可切換至厭氧代謝或缺氧代謝。勝過(guò)第一細(xì)菌的兼性細(xì)菌的非限制性實(shí)例可為或包括但不限于脫氮硫桿菌、脫氮小球菌、副球菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、黃桿菌屬和假單胞菌屬、在厭氧或缺氧條件能夠消耗有機(jī)酸且亦可或亦不可反硝化的其它兼性細(xì)菌及其組合。

產(chǎn)孢細(xì)菌可形成孢子，其為細(xì)菌的精簡(jiǎn)、休眠形式，細(xì)菌可將自身縮減為這一形式。孢子的形成通常是由細(xì)菌可利用的營(yíng)養(yǎng)物缺乏引發(fā)，且孢子可使細(xì)菌長(zhǎng)時(shí)間處于休眠狀態(tài)。當(dāng)環(huán)境變得更為有利時(shí)，孢子可將自身重新活化為其營(yíng)養(yǎng)態(tài)。大多數(shù)類型的細(xì)菌不能變?yōu)閮?nèi)生孢子形式。產(chǎn)孢細(xì)菌的非限制性實(shí)例可為或包括芽孢桿菌、梭菌屬及其組合。

酚降解細(xì)菌通常降解酚，但無(wú)酚存在時(shí)可降解氮。酚降解細(xì)菌的非限制性實(shí)例可為或包括但不限于固氮弓菌屬、索氏菌屬、表皮鏈球菌（Streptococcus epidermis）、紫紅紅球菌、惡臭假單胞菌、其它酚降解細(xì)菌及其組合。

在非限制性例子中，反硝化細(xì)菌可代謝含氮化合物，例如那些具有硝酸鹽還原酶的細(xì)菌，其中氧化物可重新轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂?或氮氧化物。反硝化細(xì)菌的非限制性實(shí)例可為或包括但不限于脫氮副球菌、施氏假單胞菌及其組合。

在非限制性實(shí)例中，有機(jī)酸降解細(xì)菌可降解或以其它方式失活有機(jī)酸，例如乙醇酸、蘋果酸、乙酸、乳酸、丁酸、丙酸及其組合。在非限制性實(shí)施例中，有機(jī)酸降解細(xì)菌可利用乙醇酸獲得能量和/或產(chǎn)生二氧化碳。在另一個(gè)非限制性實(shí)施例中，有機(jī)酸降解細(xì)菌可利用乙酸生長(zhǎng)，且乙酸可幫助細(xì)菌細(xì)胞形成。有機(jī)酸降解細(xì)菌可為或包括但不限于脫氮副球菌、施氏假單胞菌及其組合。

高溫細(xì)菌可生存于約25℃獨(dú)立地至約46℃，或約35℃獨(dú)立地至約43℃之高溫下。高溫細(xì)菌的非限制性實(shí)例可為或包括可生長(zhǎng)于此類高溫下的細(xì)菌，其可為或包括本文所提到細(xì)菌中的任一者。

在非限制性實(shí)施例中，在前3天操作中可將第二細(xì)菌以約20至約100磅（lbs）/天/每百萬(wàn)加侖廢水流的速率添加至廢水流中。在處理廢水流的4-7天期間，可將第二細(xì)菌的量以減少量添加至廢水流中，例如約5至約40lbs/天/每百萬(wàn)加侖生物反應(yīng)器流。

含氮組合物可為或包括但不限于硝酸鹽、亞硝酸鹽、反硝化中間體及其組合。可將含氮組合物以以下速率添加至水處理系統(tǒng)中：例如連續(xù)添加、以一致的時(shí)間間隔間歇添加、以不一致的時(shí)間間隔間歇添加及其組合。有效量的含氮組合物可具有約0.01至100、或者約0.05獨(dú)立地至約20、或約0.5獨(dú)立地至約1的氮碳比。

在另一個(gè)非限制性實(shí)施例中，當(dāng)廢水流溫度介于約60°F（約15.6℃）獨(dú)立地至約110°F（約43.3℃）、或約85°F（約29.4℃）獨(dú)立地至約90°F（約32.2℃）獨(dú)立地至約99°F（約37.2℃）范圍時(shí)，可將含氮組合物添加至當(dāng)廢水流中。在此使用的范圍“獨(dú)立地”意指任何下限閾值可與任何上限閾值一起使用來(lái)得到適宜的備選范圍。

可將有效量的含氮組合物添加至至少一個(gè)缺氧區(qū)中，例如僅第一缺氧區(qū)、僅第二缺氧區(qū)及其組合。根據(jù)所期望的結(jié)果，可將有效量的含氮化合物分配于各缺氧區(qū)。在本文中，將“缺氧區(qū)”定義為水處理系統(tǒng)內(nèi)的、在其中可發(fā)生反硝化并滿足第二細(xì)菌的代謝需求的任何區(qū)域。

因?yàn)橛性S多變量，所以僅將投與速率用作準(zhǔn)則。影響投與速率的因素可包括但不限于流入流中的有機(jī)酸濃度、所存在的消耗有機(jī)酸的反硝化細(xì)菌的含量、pH、溫度、流入廢水的毒性、廢水處理目標(biāo)、擬處理底物（例如細(xì)菌）和所期望的流出廢水質(zhì)量。相比于此處所指出的，生物廢水處理工廠可需要明顯更多的細(xì)菌且許多工廠可使用少很多的細(xì)菌。

在非限制性實(shí)施例中，可將額外添加劑與含氮組合物同時(shí)或不同時(shí)添加至廢水流中。額外添加劑可為或包括但不限于反硝化細(xì)菌、酚降解細(xì)菌、微生物、巨生物體、微量營(yíng)養(yǎng)物、常量營(yíng)養(yǎng)物、微量元素、維生素及其組合。常量營(yíng)養(yǎng)物可為或包括但不限于磷（例如正PO₄）、氨、其它含磷化合物、胺類或含氨化合物及諸如此類。廢水內(nèi)常量營(yíng)養(yǎng)物的含量可介于約0.5ppm獨(dú)立地至約5ppm、或約1ppm獨(dú)立地至約3ppm范圍。

有機(jī)酸可為或包括但不限于乙醇酸、蘋果酸、乙酸、乳酸、丁酸、丙酸、琥珀酸、富馬酸、苯甲酸、其它水溶性有機(jī)酸、醇類及其組合。相比于第一細(xì)菌，第二細(xì)菌可以更快速率消耗有機(jī)酸。另一選擇為或除此之外，相比于缺少含氮組合物時(shí)第二細(xì)菌所消耗有機(jī)酸的含量，當(dāng)含氮組合物存在時(shí)，第二細(xì)菌可消耗更多的有機(jī)酸。

水處理系統(tǒng)內(nèi)的第一缺氧區(qū)可為或包括但不限于返回活性污泥（RAS）管路、第二澄清池、曝氣池上游的儲(chǔ)槽、曝氣池內(nèi)缺氧區(qū)及其組合。水處理系統(tǒng)可具有或包括不同于第一缺氧區(qū)的可選的第二缺氧區(qū)，但可為返回活性污泥（RAS）管路、第二澄清池、曝氣池上游的儲(chǔ)槽、曝氣池內(nèi)缺氧區(qū)及其組合。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖示，圖1為水處理系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例的圖示。流入廢水12流入水處理系統(tǒng)，并進(jìn)入曝氣池16上游的第一缺氧區(qū)14?？蓪⒑衔锾砑又恋谝蝗毖鯀^(qū)14。第二細(xì)菌可與第一細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)可利用有機(jī)酸并勝出，從而減少第一細(xì)菌的選擇性優(yōu)勢(shì)。此可導(dǎo)致第二細(xì)菌含量降低且廢水系統(tǒng)性能較佳。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，第一細(xì)菌可被餓死并可被第二細(xì)菌取代。廢水可從第一缺氧區(qū)14流向曝氣池16且最終流出水處理系統(tǒng)，成為流出廢水18。與在其他方面相同，但缺少含氮組合物的流出廢水18相比，流出廢水18的第一細(xì)菌含量可減少。

在非限制性例子中，廢水可經(jīng)由返回活性污泥管路（RAS）管路20從曝氣池16流回缺氧區(qū)14，這取決于廢水中存在的第一和/或第二細(xì)菌含量。在替代性非限制性實(shí)施例中，可將含氮組合物添加至除第一缺氧區(qū)14以外或作為第一缺氧區(qū)14備選方案的RAS管路20。

圖2為水處理系統(tǒng)10的另一個(gè)非限制性實(shí)施例，其中第一缺氧區(qū)14可位于曝氣池16下游，這取決于水處理系統(tǒng)10的構(gòu)造。

圖3為水處理系統(tǒng)10的另一個(gè)非限制性實(shí)施例，其除了第一缺氧區(qū)14外，還具有第二缺氧區(qū)22?？上虻诙毖鯀^(qū)22中添加有效量的含氮組合物。廢水可從第一缺氧區(qū)14流向曝氣池16，然后流向第二缺氧區(qū)22且最終流出水處理系統(tǒng)10，成為流出廢水18。在非限制性例子中，廢水流可經(jīng)由返回活性污泥管路（RAS）管路20從第二缺氧區(qū)22流回第一缺氧區(qū)14，形成回路，直至第一細(xì)菌的含量減少至期望水平。在替代性非限制性實(shí)施例中，可將含氮組合物添加至除第一缺氧區(qū)14、第二缺氧區(qū)22及其組合以外或作為其備選方案的RAS管路20。

在前述說(shuō)明書中，已參照其特定實(shí)施例闡述本發(fā)明，且與在其他方面相同，但廢水流缺少至少一種含氮化合物相比，所闡述的本發(fā)明對(duì)于提供方法和水處理系統(tǒng)來(lái)至少部分地減少?gòu)U水流內(nèi)第一細(xì)菌的含量有效。然而，顯而易見(jiàn)的是，在不背離所附權(quán)利要求所闡明的本發(fā)明較廣范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明作出各種修改和變化。因此，本說(shuō)明書將以說(shuō)明性而非限制性意義考慮。例如，落入所請(qǐng)求保護(hù)的參數(shù)內(nèi)、但未特別地在特定組合物或方法中證實(shí)或試驗(yàn)的特定的第一細(xì)菌、第二細(xì)菌、缺氧區(qū)、含氮組合物、常量營(yíng)養(yǎng)物、微量營(yíng)養(yǎng)物和有機(jī)酸均被視為在本發(fā)明范圍內(nèi)。

本發(fā)明可適當(dāng)?shù)匕_(kāi)元素、由其組成或基本上由其組成，且可在缺乏未公開(kāi)元素的情況下實(shí)踐本發(fā)明。例如，該方法可由以下組成或基本上由以下組成：將有效量的至少一種含氮化合物添加至水處理系統(tǒng)內(nèi)的、具有第一細(xì)菌和至少一種有機(jī)酸的廢水流中，從而與在其他方面相同但缺少含氮化合物的廢水流相比，至少部分地減少?gòu)U水流內(nèi)有機(jī)酸的含量并減少?gòu)U水流內(nèi)第一細(xì)菌的含量；第一細(xì)菌可為或包括但不限于絲狀細(xì)菌、無(wú)定形菌膠團(tuán)細(xì)菌、指狀菌膠團(tuán)細(xì)菌及其組合；且第二細(xì)菌在消耗有機(jī)酸方面可勝過(guò)第一細(xì)菌。

具有廢水流流過(guò)其中的水處理系統(tǒng)可由以下組成或基本上由以下組成：流入廢水處理系統(tǒng)的流入廢水流、至少一個(gè)缺氧區(qū)、曝氣池及流出水處理系統(tǒng)的流出廢水流，其中流出廢水流與在其他方面相同，但缺少至少一種含氮化合物的流出廢水流相比，第一細(xì)菌的含量減少；具有至少第一細(xì)菌和至少一種有機(jī)酸的流入廢水流可流入水處理系統(tǒng)，其中第一細(xì)菌可為或包括絲狀細(xì)菌、無(wú)定形菌膠團(tuán)細(xì)菌、指狀菌膠團(tuán)細(xì)菌及其組合；缺氧區(qū)可具有或包括廢水流、有效量的至少一種含氮化合物及第二細(xì)菌；第二細(xì)菌可為或包括兼性細(xì)菌、產(chǎn)孢細(xì)菌、酚降解細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、有機(jī)酸降解細(xì)菌、高溫細(xì)菌及其組合。