СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ АЗОТА ПРИ ОБРАБОТКЕ СТОЧНЫХ ВОД

1. Устройство для обработки сточных вод, включающее:
реактор биологического удаления азота (biological nitrogen removal - BNR), объем которого временно аэрируется;
датчик аммиака, предназначенный для генерирования сигнала о концентрации аммиака; и
устройство управления, предназначенное для обработки сигнала о концентрации аммиака и для, тем самым, деселекции нитритокисляющих бактерий (nitrite oxidizing bacteria - NOB) в управляемых условиях временного дефицита кислорода, каковые условия изменяются либо вдоль траектории потока, либо на временном протяжении технологического процесса, и
при этом устройство сконструировано так, что профиль концентрации растворенного кислорода (dissolved oxygen - DO) изменяется между нижней заданной величиной DO, составляющей менее 0,1 мг/л, и верхней заданной величины DO, составляющей более 1,0 мг/л, и
при этом интервал активации системы аэрации, верхняя заданная величина DO или и то, и другое таковы, что измеренная в реальном времени концентрация аммиака превышает 1,5 мг/л аммиака в виде азота, т.е. более 75% в объеме временно аэрируемого реактора в пространстве или времени.
2. Устройство по п. 1, дополнительно включающее датчик окисленного азота, предназначенный для определения окисленного азота в реакторе и для генерирования сигналов о концентрации нитрита, нитрата или сочетания нитрита и нитрата, при этом устройство управления обрабатывает сигналы о концентрации аммиака и окисленного азота, регулирует концентрацию DO, длительность аэробной фазы и/или длительность бескислородной фазы в реакторе на основании концентрации аммиака и концентрации окисленного азота.
3. Устройство по п. 2, в котором устройство управления генерирует управляющие сигналы об увеличении, уменьшении или поддержании концентрации DO, длительности аэробной фазы и/или длительности бескислородной фазы с целью сохранения (А) отношения концентрации аммиака к концентрации окисленного азота в виде азота в интервале примерно от 0,5 до 1,5 или (В) суммы концентрации аммиака и отрицательной величины концентрации окисленного азота в виде азота в интервале от -3,0 до +1,0.
4. Устройство по п. 1, в котором реактор характеризуется ограниченным временем пребывания аэробного ила, достаточным только для достижения заданной величины концентрации аммиака, обеспечиваемым регулируемой длительностью бескислородных фаз или объема и путем регулирования интенсивности сброса ила с целью поддержания концентрации DO более 1 мг/л в случае управления концентрацией DO, или увеличения длительности аэробных фаз путем уменьшения длительности бескислородных фаз в случае управления длительностью аэробных/бескислородных фаз.
5. Устройство по п. 1, в котором в реактор BNR поступает биоприращение аммиакокисляющих бактерий (ammonia oxidizing bacteria - AOB) из реактора с высокой насыщенностью аммиаком в виде подачи с концентрацией более 200 мг/л азота в пересчете на аммиак, при этом фракцию менее плотного или более сжимаемого или неприкрепленного ила отбирают для биоприращения из реактора с высокой насыщенностью аммиаком и подают в реактор BNR так, что время пребывания фракции биоприращения в реакторе с высокой насыщенностью аммиаком составляет менее 10 дней.
6. Устройство по п. 2, в котором устройство управления генерирует управляющие сигналы об увеличении, уменьшении или поддержании концентрации DO, длительности аэробной фазы и/или длительности бескислородной фазы в реакторе на основании отношения или суммы концентрации аммиака и концентрации окисленного азота.
7. Устройство по п. 1, дополнительно включающее реактор с высокой насыщенностью аммиаком, предназначенный для биоприращения организмов anammox с целью обеспечения конкурирующих за нитрит микроорганизмов, что способствует деселекции NOB.
8. Устройство по п. 1, которое позволяет поддерживать такую скорость потребления кислорода, которая обеспечивает быстрый переход к дефициту кислорода - за менее чем 10 минут - от аэрированного состояния, при этом данное устройство включает устройства аэрации, которые позволяют быстро перейти от бескислородного к аэрированному состоянию.
9. Устройство для обработки сточных вод, включающее:
реактор;
датчик, предназначенный для определения концентрации окисленного азота в реакторе и для генерирования сигнала о концентрации окисленного азота, отражающего концентрацию нитрита, нитрата или сочетания нитрита и нитрата; и
устройство управления, предназначенное для обработки сигналов о концентрации окисленного азота и аммиака и для регулирования концентрации растворенного кислорода (dissolved oxygen - DO), длительности аэробной фазы и/или длительности бескислородной фазы в реакторе на основании отношения или суммы концентрации аммиака и концентрации окисленного азота,
при этом устройство управления способно изменять профиль концентрации DO между нижней заданной величиной DO и верхней заданной величиной DO, и
при этом регулируемый исходящий поток, содержащий аммиак и нитрит, подают в бескислородный реактор, где селективно выращиваются и удерживаются бактерии anammox.
10. Устройство по п. 9, в котором исходящий поток содержит смесь аммиака, нитрита и нитрата, так что дополнительное удаление азота может быть выполнено с использованием бактерий anammox, к которым добавляют органический или неорганический субстрат или сочетание субстратов, осуществляя селективное восстановление нитрата до нитрита бактериями anammox или другими микроорганизмами и последующее удаление нитрита и аммиака бактериями anammox.
11. Способ обработки сточных вод, включающий:
обеспечение реактора биологического удаления азота (BNR), объем которого временно аэрируется;
использование датчика аммиака, предназначенного для генерирования сигнала о концентрации аммиака;
использование устройства управления, предназначенного для обработки сигнала о концентрации аммиака и для, тем самым, деселекции нитритокисляющих бактерий (NOB) в управляемых условиях временного дефицита кислорода, каковые условия изменяют либо вдоль траектории потока, либо на временном протяжении технологического процесса,
изменение профиля концентрации растворенного кислорода (DO) между нижней заданной величиной DO, составляющей менее 0,1 мг/л, и верхней заданной величиной DO, составляющей более 1,0 мг/л; и
установление таких величин интервала активации системы аэрации, верхней заданной величины DO или и того, и другого, что измеренная в реальном времени концентрация аммиака превышает 1,5 мг/л аммиака в виде азота, т.е. более 75% в объеме временно аэрируемого реактора в пространстве или времени.
12. Способ по п. 11, дополнительно включающий уменьшение общей наблюдаемой скорости роста NOB путем воздействия ингибиторами, азотсодержащими метаболитами или токсичными веществами.
13. Способ по п. 11, дополнительно включающий использование фактора роста для увеличения совокупной скорости роста аммиакокисляющих бактерий (АОВ) и anammox.
14. Способ по п. 11, дополнительно включающий использование датчика окисленного азота для определения концентрации окисленного азота в реакторе и для генерирования сигналов о концентрации окисленного азота, которая может представлять собой концентрацию нитрита, нитрата или сочетания нитрита и нитрата, при этом устройство управления осуществляет обработку сигналов о концентрации окисленного азота и аммиака и регулирует концентрацию DO, длительность аэробной фазы и/или длительность бескислородной фазы в реакторе на основании концентрации аммиака и концентрации окисленного азота.
15. Способ по п. 11, дополнительно включающий осуществление устройством управления генерирования управляющих сигналов об увеличении, уменьшении или поддержании концентрации DO, длительности аэробной фазы и/или длительности бескислородной фазы с целью сохранения (А) отношения концентрации аммиака к концентрации окисленного азота в виде азота в интервале примерно от 0,5 до 1,5 или (В) суммы концентрации аммиака и отрицательной величины концентрации окисленного азота в виде азота в интервале от -3,0 до +1,0.
16. Способ по п. 11, дополнительно включающий ограничение времени пребывания аэробного ила для достижения в реакторе заданной величины концентрации аммиака, обеспечиваемого регулируемой длительностью бескислородных фаз или объема и путем регулирования интенсивности сброса ила с целью поддержания концентрации DO более 1 мг/л в случае управления концентрацией DO, или увеличения длительности аэробных фаз путем уменьшения длительности бескислородных фаз в случае управления длительностью аэробных/бескислородных фаз.
17. Способ по п. 11, дополнительно включающий стадию подачи аммиакокисляющих бактерий (АОВ) в реактор BNR из реактора с высокой насыщенностью аммиаком в виде подачи с концентрацией более 200 мг/л азота в пересчете на аммиак, при этом фракцию менее плотного или более сжимаемого или неприкрепленного ила отбирают из реактора с высокой насыщенностью аммиаком и подают в реактор BNR так, что время пребывания этой фракции в реакторе с высокой насыщенностью аммиаком составляет менее 10 дней.
18. Способ по п. 11, дополнительно включающий стадию обеспечения реактора с высокой насыщенностью аммиаком для биоприращения организмов anammox и использование реактора с высокой насыщенностью аммиаком для обеспечения конкурирующих за нитрит микроорганизмов с целью деселекции NOB.
19. Способ по п. 11, дополнительно включающий осуществление устройством управления генерирования управляющих сигналов об увеличении, уменьшении или поддержании концентрации DO, длительности аэробной фазы и/или длительности бескислородной фазы в реакторе на основании отношения или суммы концентрации аммиака и концентрации окисленного азота, при этом регулируемый исходящий поток, содержащий аммиак и нитрит, подают в бескислородный реактор, где селективно выращиваются и удерживаются бактерии anammox.
20. Способ по п. 19, в котором исходящий поток содержит смесь аммиака, нитрита и нитрата, так что дополнительное удаление азота может быть выполнено с использованием бактерий anammox, к которым добавляют органический или неорганический субстрат или сочетание субстратов, осуществляя селективное восстановление нитрата до нитрита бактериями anammox или другими микроорганизмами и последующее удаление нитрита и аммиака бактериями anammox.