SI20157A - Prezračevano odstranjevanje dušikovih onesnaževalcev iz biološko razgradljivih odpadnih voda - Google Patents

Abstract

Postopek s ciklično aktiviranim blatom in oprema uporabljata naprave z več reaktorji (tipično z 2, 3, 4 ali mnogokratniki od 2, npr., 6, 8, 12, 16, itd.), brez ločenih sekundarnih bistrilnikov, da se vzpostavi neprekinjen hidravlični profil. Vsak reaktor je oblikovan z mešalnim volumnom kot začetnim neprezračevanim mešalnim področjem, ki mu sledijo ponavljajoči se gradienti mešanja, ki sprožijo nukleacijo in pomagajo pri razvoju velikih dimenzij flokul aktiviranega blata, čemur sledi drugo, v presledkih prezračevano hidravlično povezano reakcijsko področje, kjer se uporabljajo delne odbojne stene. Drugo reakcijsko področje v vsakem reaktorju je skupno, vendar izven faze in deluje v sledečih si sekvencah z vključenim zrakom in z izključenim zrakom. Sekvenca z izključenim zrakom omogoča ločevanje trdne snovi-tekočina in znižanje oksidacijsko-redukcijskega potenciala biomase, ki se vrši po sekvenci z vključenim zrakom, s sledečo odtegnitvijo frakcije s tekočo vsebino z zgornjega nivoja v reaktorju, z uporabo dekantatorja s škatlastim jezom, premikajočim se s spremenljivo hitrostjo. Blato, ki vsebuje heterotrofne in avtotrofne mikroorganizme je usmerjeno iz druge cone v začetni volumen za zmešanje z biološko razgradljivimi odpadnimi vodami, ki vsebujejo razmerje delov BOD:TKN več kot 3:1. Perioda vsake sekvence z vključenim zrakom je odvisna od relativnega polnilnega vložka mase, ki potrebuje kisik. Med razširjeno sekvenco z izključenim zrakom po odstranitvi frakcije supernatanta je zagotovljen tok dotoka. Sekvenca z vključenim zrakom tipično deluje s polnjenjm dotoka v reaktor. Sekvenciranje z vključenim zrakom v drugem reaktorskem volumnu se uporablja za mešanje in dvig oksidacijsko-redukcijskega potenciala usedene ločene mikrobne kulture iz negativnih v mešane pozitivne vrednosti. Sekvenciranje z izključenim zrakom v drugem reaktorskem volumnu zagotavlja ločene faze tekočina-trdne snovi z dinamičnim zniževanjem na negativni oksidacijsko-redukcijski potencial (približno -150mV, referenčna vodikova elektroda).ŕ

Description

1. TEHNIČNO PODROČJE

Predloženi izum se nanaša na metodo za odstranjevanje dušikovih in drugih hranljivih onesnaževalcev in potrebe po kisiku ogljik vsebuječega (v angl. orig.: carbonaceous) iz industrijskih in gospodinjskih odpadnih voda z uporabo postopka s ciklično prezračevanim aktiviranim blatom.

2. OZADJE IZUMA

Običajen postopek odstranjevanja dušikovih in drugih hranljivih onesnaževalcev z uporabo konvencionalne tehnologije aktiviranega blata je bil zapleten in zato drag. Ti konvencionalni postopki vključuje Bardenopho-v postopek, UCT postopek, modificiran UCT postopek, VIP postopek, če jih naštejemo le nekaj, ki vsi uporabljajo sekundarne bazene za usedline in večje pretoke stranskih tokov in tokov za recikliranje, da dosežejo svoj cilj.

Postopek, ki smo ga izumili in imenovali postopek 2A20 DN, je mnogo enostavnejši, bolj rentabilen in zaseda veliko manjše zemljišče. V velikih napravah z mnogo bazeni, ki obdelujejo odpadno vodo od populacijskih ekvivalentov do približno milijona, se lahko dosežejo prihranki stroškov vsaj 30 % glede na konvencionalne tehnologije. Za tipično gospodinjsko odpadno vodo, ki vsebuje manj kot 2 mg/L nerazgradljivega dušika, dosežemo s pomočjo tehnologije 2A20DN s ciklično aktiviranim blatom, ki je opisana tu, skupni dušik v iztoku manj kot 5 mg/L. Ta tehnologija se s svojo metodo osredotoča na minimalno porabo energije in optimalno uporabo za zgraditev enostavnih konstrukcij, ki zadržujejo vodo, z uporabo katerekoli primerne geometrije. Te so lahko pravokotne, kvadratne, okrogle, ortogonalne, z navpičnimi ali poševnimi stenami. Metoda delovanja, ki smo jo tukaj opisali, specifično ovira rast bakterij, ki tvorijo nitratni dušik in zato preprečuje njegovo nastajanje. To ima za posledico zmanjšanje organskega ogljika, ki je potreben za denitrifikacijo in neto prihranek energije za obdelavo. Postopek, opisan v tem izumu, zagotavlja strokovnjaku izbiro. Hkraten postopek nitrifikacija - denitrifikacija, ki smo ga opisali, tudi zmanjša do skrajnosti znižanje v alkaliteti, ki nujno spremlja običajne postopke s konvencionalno tehnologijo.

3. PODROBEN OPIS IZUMA

Namen predloženega izuma je obvladati ali vsaj izboljšati nekatere od problemov, ki so povezani s prejšnjo tehnologijo.

Skladno z enim vidikom zagotavlja predloženi izum metodo za prilagojeno kombinirano rast heterotrofnih in avtotrofnih mikroorganizmov za odstranjevanje dušikovih, organskih in drugih hranljivih onesnaževalcev v odpadni vodi z uporabo mešalnega reaktorja, ki obsega sledeče korake:

zagotavljanje začetne zmesi dotočne odpadne vode s tokom prilagojene kulture iz drugega zaporedno prezračevanega reaktorskega volumna;

vsaj med nemešanim, neprezračevanim časovnim obdobjem, ki mu sledi prezračevanomešano časovno obdobje, povzročitev, da se oksidacijsko-redukcijski potencial zmesi v mešalnem reaktorju progresivno zniža na manj kot približno -100 mV do približno -200 mV (ko se primerja z vodikovo referenčno elektrodo);

prehod zmesi v drugi reaktorski volumen, ki časovno selektivno prejme nadzorovan tok plina, ki vsebuje kisik, vsaj med delom časa pritoka odpadne vode; med nadzorovanimi časovnimi sekvencami, ki omejujejo koncentracijo raztopljenega kisika mešane tekoče faze na predhodno določene vrednosti, povzročitev prednostne rasti heterotrofnih in kemolitoavtotrofnih mikrobnih vrst, s čimer je na koncu prezračevalne sekvence srednja hitrost odstranjevanja substrata v ciklusu vsaj štirikratna minimalni hitrosti odstranjevanja endogenega substrata;

prekinjanje uvajanja odpadne vode in uvajanja plina, ki vsebuje kisik, da se zagotovi nastanek usedene plasti blata, v kateri se oksidacijsko-redukcijski potencial hitro zniža na manj kot približno -100 mV do približno -200 mV (primerjano z vodikovo referenčno elektrodo) in pred naslednjo sekvenco prezračevanja in pritoka odpadne vode spreminjanje volumna tekočine v mešalnem reaktorju.

Prednostno so časovni cikli in interakcija opreme vsakega reaktorja avtomatično nadzorovani. Po izbiri so senzorji za merjenje oksidacijsko-redukcijskega potenciala, koncentracije raztopljenega kisika, koncentracije suspendiranih trdnih snovi mešane tekočine, v stiku s tokom s hitrim gibanjem omenjene zmesi vsaj med obdobjem prezračevanja.

Po nadaljnji izbiri je koncentracija suspendiranih trdnih snovi zmesi v drugem reaktorskem volumnu na spodnjem vodnem nivoju približno 5000 do 6000 mg/L z delovno starostjo blata, ki zagotavlja razmnoževanje avtotrofnih mikroorganizmov za določeno območje delovne temperature in koncentracij dušika v iztoku. Prednostno se stehiometrična masa procesnega kisika v ciklusu prenese med predhodno izbranimi časovnimi sekvencami in za časa koncentracij raztopljenega kisika predpisane stopnje.

Tipično vsebuje prilagojena kultura navadne višje življenjske oblike, kot so Vorticella, Ciliates, Protozoa, Ftotifer, Nematodes in podobno.

-3V prednostni obliki sledita koraku povzročitve mešanje odpadne vode in prilagojene kulture, nukleacija in rast flokul aktiviranega blata v mešalnem volumnu omenjenega reaktorja s pomočjo namestitve pretočnih poti tekočine poedino blizu površin sten in površin zrak - tekočina omenjenega reaktorja. Po izbiri se korak nadziranja znižanja oksidacijsko-redukcijskega potenciala na manj kot približno -100 mV do približno -200 mV (primerjano z referenčno vodikovo elektrodo) izvede v mešalnem volumnu s pomočjo nalaganja selektivno nameščenih plinskih mehurčkov, ki vsebujejo kisik. Prednostno je hitrost odstranjevanja tekočine blizu površine, ki se vrši v koraku z izključenim zrakom, procesno združljiva in ne povzroča nalaganja trdnih snovi iz območja usedene plasti trdnih snovi.

V drugi prednostni obliki je uporabljeno veliko število reaktorjev, pri čemer je neto tok v in iz velikega števila reaktorjev neprekinjen, medtem ko je tok v in iz vsakega reaktorja prekinjen za vsaj del časa.

Prednostno dosežemo spreminjajoči se volumen s premičnim škatlastim jezom (v angl. orig.: box weir) znotraj reaktorja, povezanim z velikim številom navzdol odvajajočih cevi (v angl. orig.: downcomer) na centralno rotirajočo bobnasto os za premikanje jezu na nastavljen spodnji položaj vodnega nivoja in potem za vračanje le-tega v položaj za mirovanje zunaj tekočine.

V smislu nadaljnega vidika zagotavlja predloženi izum opremo za odstranjevanje dušikovih, organskih in drugih onesnaževalcev v odpadni vodi z uporabo mešalnega reaktorja s prilagojeno kombinirano rastjo heterotrofnih in avtotrofnih mikroorganizmov, ki obsega:

sredstvo za nepretrgano zagotavljanje začetne zmesi dotočne odpadne vode s tokom prilagojene kulture iz drugega zaporedno prezračevanega reaktorskega volumna;

sredstvo za povzročitev, da se, vsaj med nemešanim, neprezračevanim časovnim obdobjem, ki mu sledi prezračevano - mešano časovno obdobje, oksidacijsko-redukcijski potencial zmesi v mešalnem reaktorju progresivno zniža na manj kot približno -100 mV do približno -200 mV (kadar se primerja z vodikovo referenčno elektrodo);

sredstvo za prehod zmesi v drugi reaktorski volumen, ki časovno selektivno prejme nadzorovan tok plina, ki vsebuje kisik, med vsaj delom časa pritoka odpadne vode; med nadzorovanimi časovnimi sekvencami, ki omejujejo koncentracijo raztopljenega kisika mešane tekoče faze na predhodno določene vrednosti, povzročitev prednostne rasti heterotrofnih in kemolitoavtotrofnih mikrobnih vrst, pri čemer je na koncu prezračevalne sekvence srednja hitrost odstranjevanja substrata v ciklu najmanj štirikratna minimalni hitrosti odstranjevanja endogenega substrata;

sredstvo za prekinjanje uvajanja odpadne vode in uvajanja plina, ki vsebuje kisik, da se

-4zagotovi nastanek usedene plasti blata, v kateri se oksidacijsko-redukcijski potencial hitro zniža na manj kot približno -100 mV do približno -200 mV (primerjano z vodikovo referenčno elektrodo); in sredstvo za spreminjanje volumna tekočine v mešalnem reaktorju pred naslednjo sekvenco prezračevanja in pritoka odpadne vode.

V eni prednostni obliki vključuje izum uporabo postopka ciklično prezračevanega aktivnega blata za odstranjevanje dušikovih onesnaževalcev in potrebe po kisiku ogljik vsebujočih snovi iz industrijskih in gospodinjskih odpadnih vod. Izum se nanaša na konstrukcijo in delovanje mešalnega reaktorja za odpadno vodo - aktivirano blato, ki je oblikovan tako, da učinkovito deluje za mešanje in nukleacijo delcev z uporabo visokih hitrosti tekočine z brizganjem skozi odprtine na stacionaren položaj stene in z uporabo veliko manjših hitrosti tekočine za koaguliranje - flokuliranje na mejnih površinah površina - zrak, ki združene pospešujejo nukleacijo in rast flokul v mnogocelični ureditvi. Mešalni volumen je povezan s cevjo ali drugim hidravličnim sredstvom na drugi reaktorski volumen, ki je izpostavljen cikličnim sekvencam prezračevanja. Kroženje sekvenc prezračevanja in obratovalnih pogojev polnjenja zagotavlja ponavljano kroženje oksidacijsko-redukcijskega potenciala faze mase od približno -100 mV do približno -200 mV (v primerjavi z vodikovo referenčno elektrodo) preko vsega postopka obdelave, kar tudi pomaga pri kontroli kopičenja filamentoznega aktiviranega blata.

V tej obliki izuma se kombinira oblika reaktorja z aktiviranim blatom, vodena za ponavljano zaporedno kroženje pozitivnega v negativen oksidacijsko-redukcijski potencial in za prirejeno odstranjevanje iztoka z uporabo dekantatorja s spuščajočim se škatlastim jezom, ki je povezan na rotirajočo bobnasto os z množico navzdol odvajajočih cevi, za odstranitev BOD in dušika, s pomočjo simultano prezračevane nitrifikacije-denitrifikacije.

Mešanje biološko razgradljive odpadne vode z mikrobnim katalizatorjem iz aktiviranega blata pod definiranimi pogoji relativnih razmerij pretokov in mešalna energija določata neto velikost flokul (povprečni premer) aktiviranega blata in oksidacijsko-redukcijski potencial njegove tekoče faze. Resnični anaerobni pogoji s tvorbo sulfida zahtevajo oksidacijsko-redukcijski potencial (referenčna vodikova elektroda) približno -400 mV. Na drugem koncu lestvice izkazujejo močno prezračevane zmesi odpadne vode in aktiviranega blata oksidacijsko-redukcijski potencial približno 300 mV. Poznano je, da lahko pospešimo številne biološke reakcije z izpostavljanjem reakcijskim pogojem, opisanim z oksidacijsko-redukcijskim potencialom. V tem kontekstu so izrazi oksičen, anoksičen in anaeroben, ki imajo običajno (zgodovinsko) definicijo, postali nepomembni, ker smo ugotovili, da je mogoče sprožiti biološke reakcije za časa prezračevanih

-5stanj (oksično po prejšnji definiciji), za katere smo vedeli, da zahtevajo anoksične pogoje (po prejšnji definiciji).

Ob enostavnih definicijah ni zmanjšan ugoden učinek raztopljenega kisika pri mikrobnem metabolizmu. Prej so kaprice, kaj je mišljeno s prejšnjimi definicijami, usmerjene in poenostavljene. Medtem ko bi uvajanje plina, ki vsebuje kisik, v zmes aktiviranega blata in odpadne vode, pri normalnem dogovoru pomenilo aerobni reakcijski pogoj, nastane do neke mere drugačna slika iz analize energije mešanja (kratko stikanje pretoka tekočin), koncentracije raztopljenega kisika in mikrobne metabolične aktivnosti. Ugotovili smo, da so prevladujoče negativna oksidacijsko redukcijska reakcijska okolja relativno lahka za manipuliranje v napravah z maksimalnim obsegom, ki uporabljajo konvencionalne mešane prezračevalne sisteme z drobnimi mehurčki, z določenimi razmerji aktiviranega blata proti odpadni vodi in intenziteti prezračevanja.

V odsotnosti druge tehnologije za odstranjevanje olj in maščob lahko mešalni volumen oblikujemo tudi za delovanje kot zbiralnik površinskih maščob in olj, ki potem zahteva svoje lastne načrte ravnanja za odstranjevanje.

4. KRATEK OPIS RISB

Prednostne izvedbe izuma bomo zdaj opisali s pomočjo samo primera, s sklicevanjem na priložene risbe, pri katerih:

SLIKA 1 prikazuje graf spremembe SOR/AOR proti koncentraciji raztopljenega kisika v posodi, ki jo dosežemo z izvedbo tega izuma;

SLIKA 2 prikazuje nitrifikacijske enačbe skladno z izvedbo tega izuma;

SLIKA 3 prikazuje shematičen diagram sistema za obdelovanje po eni izvedbi tega izuma; SLIKA 4 prikazuje shematičen diagram enega modula sistema iz slike 3;

SLIKE 5-9 prikazujejo različne oblike posod, ki se lahko uporabljajo v izvedbah tega izuma; SLIK110 in 11 prikazujeta dve obliki forme prečnega prereza posod, ki se lahko uporabljajo v izvedbah tega izuma; in

SLIKA 12 prikazuje shematičen prečni prerez značilne mešalne strukture po eni izvedbi tega izuma.

-65. NAČIN IZVAJANJA IZUMA

Mešalni volumen je lahko katerekoli geometrije. Učinkovito odstranjevanje dušika iz gospodinjskih odpadnih vod značilno srednje intenzivnosti zahteva mešalni volumen s približno 40 minutami povprečnega retencijskega časa ob pretočnih pogojih povprečno suhega vremena. Razpršilne cevi ali drugačna sredstva za vbrizganje plinov so strateško nameščena v segmentih z navzgor usmerjenim pretakanjem mešalnega volumna, da izvedejo, ko je potrebno, kratkoročno (manj kot 21 minut) predprogramirano delovanje za spremembo kisikovega redukcijskega potenciala (ORP).

Hitrosti pretoka navzgor v mešalnem volumnu so načrtovane tako, da se večina pričakovanih velikosti delcev ne useda. Okoliščine posebnih neočiščenih odpadnih vod, kot na primer visok raztopljen kisik (več kot 2 mg/L), nizek zlahka razpoložljiv topen substrat (manj kot 30 mg/L), nizko razmerje BOD/TKN (manj kot 3,0/1), zahtevajo posebno konstrukcijo mešalnega reaktorja, ki vključuje, med drugimi povezanimi faktorji, sposobnost zagotavljanja hidrolize dotočnega, lahko razgradljivega substrata z izrazitimi delčki. Elementi konstrukcije in način delovanja so zelo pomembni za funkcije biološke nitrifikacije in denitrifikacije, kot je načrtovano in predvideno za obrat; in tudi za neto uporabo hitro razgradljivega topnega substrata ter za hidrolizo lahko razgradljivega substrata z izrazitimi delčki v topen, lahko razgradljiv substrat. 1 mg dotočnih razgradljivih VSS proizvede približno 1,4 mg ekvivalentnega lahko razgradljivega topnega COD.

Prednostna izvedba mešalnega volumna je v bistvu načrtovana tako, da deluje kot enota z dvofaznim tokom (v angl. orig.: plug-flow) skozi multicelično napravo, ki bo zagotovila visoko stopnjo disperzije. Biti mora oblikovana in prirejena tako, da zagotovi izberljiva reakcijska okolja znotraj celice ali v zaporednih celicah. Po izbiri lahko mešalni volumen deluje kot popolnoma aeroben, v začetku anoksičen in nato anaeroben, nato anoksičen do anaeroben, v začetku aeroben, nato anoksičen do anaeroben in potem anoksičen do aeroben, itd, itd. Specifično okolje - reakcijski čas lahko uravnavamo enostavno s pomočjo spravljanja v pogon izbranih ventilov: odprti, zaprti ali delno odprti in uporabljani v prekinitvah.

Prednostna izvedba zmesi je načrtovana tako, da deluje znotraj vrste razmerij substrata proti mikroorganizmu, brez prilagajanja pretoka. Osnovna konstrukcija in funkcija mešalnega volumna je povečanje do skrajnosti encimskega prenosa lahko razgradljive (topne) frakcije dotočnih organskih snovi, ki mu nato sledi znižanje oksidacijsko redukcijskega potenciala tekoče faze. S pomočjo konstrukcije se dovzetni mikroorganizmi oskrbijo z okoljem nasičenega substrata, da se pospešijo začetne hitrosti odstranjevanja substrata in poveča do skrajnosti pretvorba mase

-Ίv skupno imenovane intracelulame spojine za shranitev (v angl. orig.: storage compounds). Pri taki izvedbi se izkoristi afiniteta substrata, na katero vpliva tako hitrost rasti mikroorganizmov kot razmerje (razmerja) razpoložljivih substratov. Sposobnost heterotrofnih bakterij, da povečajo svojo afiniteto absorbiranja za omejujoča hranila je dobro dokumentirana, posebej za sladkorje in za fosfate z upadanjem kataboličnih encimov, kot najbolj splošno opisanim regulacijskim mehanizmom. Alternativne poti lahko vsilimo, kadar lahko uporabimo pogoj okolja, kot na primer pritisk kisika, da omejimo metabolični dostop do substratnega vira ogljika. Oscilacijski mehanizem s hranjenjem in prikrajševanjem s hrano delovanja dveh reaktorjev v kombinaciji povečuje nastajanje običajnih produktov za shranitev in oksidacijsko redukcijski potencial reakcijskih okolij.

Princip, ki ga omogoča konstrukcija je, da se poskrbi za zajetje topnega vira ogljika pod maksimalno nadzorovanimi pogoji in usmerjanje tega vira ogljika tako, da je na voljo v kontroliranem okolju, ki dopušča odstranjevanje amoniaka in zagotavlja hitrost elektronskega ravnotežja, s čimer se produkt oksidacije amoniaka odstrani v bistvu kot plin, ki vsebuje dušik. Velika celotna aerobna frakcija reaktorja pospešuje fizični prenos shranitve in poznejšo uporabo v tej.

Ekvivalenten tip pulza pogoja polnjenja, ki je vsiljen biomasi zaradi konstrukcije mešalnega volumna, ni prepoznan brez težav. Takšen način dovajanja poveča do skrajnosti encimatsko shranitev.

Mešalni volumen služi trem funkcijam. Vse od teh obsegajo tvorbo in porabo polimerov za shranitev. V vseh primerih se topen COD kopiči v celicah kot polimer za shranitev. Energija za ta proces izvira iz oksidacije manjše frakcije COD s kisikom, nitritom ali nitratom ali v primeru anaerobnega pogoja iz hidrolize polifosfata.

Dovajalni substrat v okolju, omejenem s kisikom, ima tudi za posledico maksimalno tvorbo polimerov. Zato obstaja nedvoumna korist, da se transformira pod vsaj dvema reakcijskima pogojema, anoksičnem in anaerobnem, v odvisnosti od frakcije razpoložljivega topnega substrata glede na maso P in TKN v neočiščeni odpadni vodi.

Metabolična pot za uporabo organskega ogljika je relativno dobro poznana. Predvsem pod prezračevanimi pogoji heterotrofna odstranitev uporablja organski ogljik kot svoj ogljik in energijske vire za oksidacijo in polimerizacijo fosforja. V tem primeru razgradnja organske snovi sledi metaboličnim potem glikoliza/piruvična kislina/Krebsov ciklus. Ta shema je zelo učinkovita

-8v smislu proizvodnje energije, saj proizvede 38 ATP (adenozin trifosfat) molekul na mol oksidirane glukoze. To je glavni vzrok, da je ta mehanizem prednostna shema v primerjavi z drugimi možnimi potmi v prisotnosti prostega raztopljenega kisika.

Med denitrifikacijo, ob nični koncentraciji raztopljenega kisika, se organska snov tudi porabi za bakterijski katabolizem in anabolizem. Metabolične poti so enake kot za oksidacijo z raztopljenim kisikom, vendar nastaja manj energije. Kot rezultat krajšega cikla dekarboksilacije piruvične kisline in zato, ker nastali produkt prejšnje ne vstopa v Krebsov ciklus na začetku, se pridobi le 26 ATP molekul na mol porabljene glukoze. Pod anaerobnimi pogoji v fermentativnem procesu se organska snov porabi za energijo in sinteze, z nastalim dobitkom energije samo 2 molekul ATP na mol uporabljene glukoze. Nastali ATP molekuli izvirata iz glikolizne poti s tem, da se med fermentativno potjo ne ustvari nič energije. To je zelo neučinkovit proces, do katerega lahko pride le, če pogoji okolja niso primerni, da bi se vršil prej opisani proces.

Lahko se tudi vrši drug zelo pomemben proces, nastajanje in poraba produktov za shranitev, ki so definirani kot 'tiste celične spojine, ki so podvržene hitri sintezi v prisotnosti topnega eksogenega substrata in hitri razgradnji pri izčrpanju zunanje dobave hrane. Dve najbolj navadni ogljikovi in spojini za shranitev sta glikogen in poli -2-hidroksibutirat (PHB). Relativno malo je poznanega glede metaboličnih poti, uporabljenih med sintezo in razgradnjo teh spojin. Glikogen je polimer glukoze, ki oskrbuje celice z rezervo ogljikovih hidratov. Njegova razgradnja se izvrši po glikolizni poti. Končni produkti bodo odvisni od prevladujočih pogojev okolja. Glikolizna pot se tudi uporablja za njegovo sintezo v nasprotni smeri. Ogljikov dioksid in vmesni produkti Krebsovega ciklusa (npr. sukcinat in malat) se uporabljajo kot substrati za sintezo glikogena, kjer obstaja presežek eksogenega organskega materiala in celica ne potrebuje ATP.

Pri nitrifikaciji dosežemo vgrajevanje ogljika skozi Calvinov cikel z uporabo ogljikovega dioksida kot edinega vira ogljika.

Običajno se sklepa, da je nitrifikacija dvo stopenjska reakcija (poenostavljeno);

(1) NH₄ ⁺ + 1,5 O2 Nitromsomonas NO2 + 2H⁺ + H2O + (240-342 kJ/ml) (2) NO₂ + 0,5 O₂ Nitrobacter NO₃- + (63-99 kJ/ml)

Domnevamo, da se pot prve faze vrši v treh korakih iz oksidacijskega stanja -3 do +3. Domnevamo, da energija izvira iz oksidacije hidroksilamina (NH₂OH) in da se ATP izdela pri

-9oksidativni fosforilaciji, ko elektroni prehajajo skozi elektronsko transportno verigo.

NH₄ ⁺⁽'³⁾ + 0,5 O₂ - NH₂ ⁽'¹⁾OH+ H⁺ i

? +1 - no₂(+3)

Nitrifikatorji so nedvomno aerobni, ko rastejo na njihovem vsakokratnem substratu: anoksični ali anaerobni pogoji za nje niso smrtni. Pokazalo se je, da pod temi pogoji Nitrobacter lahko reducira nitrat in da Nitrosomonas europa lahko reducira nitrit v prisotnosti hidroksilamina.

Celotna enačba za sintezo nitrifikatorja in nitrifikacijo je napisana kot

NH/ + 1,83 O₂ + 1,98 HCO₃' - 0,021 C₅H₇NO₂ + 0,98 NO₃' + 1,041 H₂O + 1,88 H₂CO₃

Za nitrifikacijo torej 4,3g Og/gNOg-N nastalega. Prejšnje enačbe nakazujejo masno ravnotežje

4,57 gO^g NH₄-N odstranjenega ali oksidiranega. Izkoristek nitrifikacijskih celic je 0,17 g celic/g NH₄-N odstranjenega. Zmanjšanje alkalitete je 8,63 g HCO₃'/g NH₄-N odstranjenega ali 7,14 g CaCO₃/g NH₄-N odstranjenega.

Med asimilatomo redukcijo nitratov katalizira encimska asimilatorna redukcija nitrata pretvorbo nitrata v amoniak, s tem da sledi inverzni metabolični stopnji nitrifikacije, pri čemer se nastali amoniak porabi za sintezo. Ta mehanizem se vrši v prisotnosti raztopljenega kisika.

Denitrifikacijo napišemo kot

NO₃-¹ - NO₂' NO_plin - N₂O_plin - N_2p|in +5 +3 +2 +1 0

Redukcija nitrata v nitrit se vrši z encimsko disimilacijsko redukcijo nitrata z uporabo elektronov iz citokroma b elektronske transportne verige.

-10PHB in glikogen oba lahko zagotovita organski ogljik za denitrifikacijo. Ta faktor se poveča do skrajnosti pri uporabi prednostne izvedbe mešalnega volumna.

Za odstranitev nitritov (z uporabo CH₃OH kot vira ogljika za enostavno razlago):

NO₂- + 0,67 CHgOH + H⁺ - 0,04 C₅H₇NO₂ + 0,48 N₂ + 0,47 CO₂ + 1,7 H₂O

V preteklosti smo se nagibali k hipotezi zaželenosti ustavljanja oksidacijskega procesa na stopnji nitrita in denitrificirati od tam dalje. Z vidika nitrifikacije je potrebnih manj akceptorjev elektronov. Mešalni volumen je konstruiran tako, da se odstranjevanje celotnega dušika poveča do skrajnosti, medtem ko se istočasno zmanjšajo na minimum vnos kisika in potrebe za ogljik za denitrifikacijo pri postopku aktiviranega blata.

Lahko pride tudi do endogene respiracijske redukcije.

C₅H₇NO₂ + 4,6 NOg' - 5 CO₂ + 2,8 N₂ + 4,60 H⁺ + 1,2 H₂O

Možno je, da dentrifikacija poteka v prisotnosti raztopljenega kisika, pod pogojem, da je v reakcijskem toku bila prej anoksična perioda, med tem časom pa so nastajali primerni encimi. Domnevamo, da maksimalna koncentracija raztopljenega kisika (DO) 0,2 mg/L, opisuje tak pogoj nizkega raztopljenega kisika.

Medtem ko so aktualni vključeni mehanizmi lahko do neke mere domnevni, se oksidacija amoniaka lahko kontrolira glede na tvorbo nitritnega in nitratnega dušika. Delovanje pod reakcijskimi pogoji s presežkom amoniaka in z mejo dovajanja mase procesnega kisika pospešuje odstranjevanje amoniakovega dušika s povečanjem v oksidiranem dušiku, ko je omejitev dotoka kisika odstranjena. Pod temi okoliščinami je omejujoč tudi DO in je v splošnem manjši od 0,1 mg/L.

S povečanjem dovajanja mase kisika dosežemo točko, kjer obstajata tako omejujoči nitrat kot amoniakov dušik, tudi skupaj z omejujočim raztopljenim kisikom. Ko se poveča hitrost mase toka procesnega kisika, postane omejujoč amoniak in pokaže se, da se povečuje nitrat. S približnimi

-11stehiometričnimi razmerji lahko pokažemo, da se za novo celično rast vgradi manj dušika. Obstaja območje koncentracije, kjer shranjeni ogljik ni omejujoč, omejujoč pa je raztopljeni kisik, pri čemer se omejujoče koncentracije tako nitrata kot amoniakovega dušika vzdržujejo z optimalnim neto odstranjevanjem dušika. Povečanje mehanizmov shranjenega ogljika do skrajnosti (npr. PHB, glikogen, itd.) in zmanjšanje na minimum neto koncentracije preostalega raztopljenega kisika, medtem ko se vzdržuje ravnotežje med neto potrebo po kisiku in neto oskrbo s kisikom, se je pokazalo kot koristno za izvajanje neto odstranitve dušika med prezračevanjem. Domnevamo, da je začetni mehanizem za shranitev ogljika, ki se vrši pod negativnim oksidacijsko redukcijskim potencialom, ki mu sledi delovanje ob omejevanju procesnega kisika, s čimer je koncentracija raztopljenega kisika tekoče faze običajno manjša kot 0,2 mg/L med reakcijo, v kombinaciji odgovoren za stranski mehanizem, ki povzroči, da se amoniakov dušik pretvori v nitratni dušik, čemur sledi interakcija shranjenega ogljika, da podpira odstranjevanje relativno nestabilnega nitritnega dušika, na ta način nastalega z encimsko redukcijo.

Poleg tega obstaja vrsta Nitrosomonas, ki hitro asimilira nitritni ali nitratni dušik pod prezračevanimi reakcijskimi pogoji dejansko raztopljenega kisika.

S cikličnim obdelovanjem z aktiviranim blatom je multiceličnemu mešalnemu volumnu dana velikost, ki poveča do skrajnosti hitrost zmanjševanja oksidacijsko redukcijskega potenciala tekoče faze, tj'., ki zagotovi, da se sodelujoči mikroorganizmi približajo začetnemu nasičenemu stanju za shranitev. Ob spoznanju, da je uvajalno blato pri zmanjšani metabolični učinkovitosti, kot je izmerjeno s SOUR, s približno 7-10 mgO₂/gVSS/uro. V začetnem mešalnem volumnu (merjeno med povečanjem koncentracije umetno raztopljenega kisika) se ta hitrost stopnjuje s faktorjem 3+, kar predstavlja zvišan nivo encimskega prenosa razpoložljivega substrata. Meritve, izvedene v reaktorju s polnim obsegom, so vedno pokazale nivo dinamike koncentracije, kot je opisano zgoraj. Z uporabo biomase, ki izkazuje samo endogeno reaktivnost (OUR), ni možno vzdrževati enakega nivoja prezračevanega odstranjevanja dušika.

Samo z biomaso, ki izkazuje zadostno začetno višjo OUR (povišan nivo shranjenega ogljika), lahko vzdržujemo to selektivno prezračevano odstranjevanje dušika. Konstrukcija mešalnega reaktorja poveča do skrajnosti absorbiranje topnega substrata, povzročeno s povečanim

-12polnjenjem substrata proti biomasi, zniža (znatno) oksidacijsko redukcijski potencial tekoče faze, pomaga pri hidrolizi BOD z izrazitimi delčki v topne spojine, ki se takoj encimsko odstranijo, povzroči sproščanje polifosfata, na ta način generirajoč visoko reaktiven vir shranjenega ogljika. Delovanje pri omejitvi raztopljenega kisika 0,1 do 2,5 mg/L ima za posledico ugodno razmerje AOR/SOR, glede na porabo energije (hitrost zračnega pretoka) in razliko (v angl. orig.: diferencial) raztopljenega kisika, kot je prikazano na sliki 1 za alfa 0,65, beta 0,98,100 metrov višine.

SOR/AOR	1,68		2,1
DO	0 mg/L	1 mg/L	2 mg/L

Ustavitev reakcije na stopnji nitrita predstavlja 1,5 mola uporabljenega kisika namesto dveh molov, uporabljenih za konvencionalno tvorbo nitratov. To samo se da lahko spremeniti v 25 % prihranek kisika. Po drugi strani je lahko potrebno samo 0,5 mola kisika za reakcijo tvorbe nitrata.

Razpoložljivost kisika in anorganskih ogljikovih hranil je deterministična na postopek oksidacije amoniakovega dušika.

Glede na sedanje razumevanje je pogoj za denitritifikacijo in denitrifikacijo razpoložljivost vira organskega ogljika in nerazpoložljivost raztopljenega kisika.

Amoniakov dušik se odstrani z asimilacijo v mikroorganizme. Dušik, ki ga ti vsebujejo, se lahko s pomočjo procesov presnove napravi uporaben za tvorbo bodisi nitrita ali nitrata.

Po naših ugotovitvah delovanje med ciklusi zmanjšane neto koncentracije raztopljenega kisika, glede na teorijo, ne vpliva v veliki meri na neto odstranitev amoniaka znotraj koncentracij, časov ciklov, itd., kot se uporabljajo v praksi. Neto oksidacijske hitrosti pod predlaganimi pogoji delovanja, čeprav spremenljivimi, so okoli 3-3,5 mg/mgVSS/h (približno 20° C).

-13Za postopek v presledkih prezračevanega aktiviranega blata (2A20™) je vložek za prezračevanje planiran tako, da deluje na osnovi postopnega (v angl. orig.. stepped) časovnega profila raztopljenega kisika. Prvi korak je pri ali blizu nič raztopljenega kisika; drugi korak je manj kot 1,0 ml/L; tretji korak je več kot 1,0 mg/L, vendar manj kot 2,5 mg/L. Zgornji maksimalni obratovalni raztopljen kisik je sam funkcionalen na koncu koncentracije raztopljenega kisika prezračevalne sekvence. Trajanje vsakega koraka je odvisno od obratovalnega cikla. Če odračunamo neprezračevano sekvenco za polnitev in s pomočjo primera štiri urnega cikla, je prvi korak verjetno 60-80 minut, drugi korak 20-40 minut in tretji korak 20-40 minut. Preostanek časa je razporejen za ločevanje trdnih snovi od tekočine in za odstranitev iztoka. Drugi časovni cikli se lahko uporabljajo s skrajšanimi postopnimi časi. Tak način delovanja je učinkovit za premik (v angl. orig.: shunt) v rasti Nitrobacter-ja in torej tvorbi nitritov, s pridržkom, da je procesni kisik narejen razpoložljiv v hitrosti, ki ustreza potrebi po kisiku.

Prednostna izvedba zmesi je načrtovana tako, da predvsem deluje med dvema načinoma, od pozitivnega do negativnega redoks potenciala (Stanje topnih spojin v odpadni vodi med naročanjem bo določilo natančno metodo delovanja). Za odstranjevanje fosforja potrebujemo nastajanje za hrano prikrajšanega PHB ali PHV. Te spojine s shranjenim ogljikom so učinkoviti viri ogljika za denitritifikacijo in denitrifikacijo. Alternativno lahko iste postopke odstranjevanja dušika dobimo po poti glikogena. Prednostna izvedba reaktorja ima minimalno pripravo za hidrolizo lahko razgradljivega dotočnega substrata z izrazitimi delci.

Iz nitrifikacijskih enačb, ki so prikazane na sliki 2, je razvidno, da je za oksidiranje 1 mgL'¹ amoniakovega dušika v nitritni dušik potrebno 3,23 mgL'¹ raztopljenega kisika, 1,11 mgL'¹ raztopljenega kisika pa za popolno oksidacijo v nitrat. Skupna vsota je torej 4,33 mgL'¹. Oksidiranje v stanja nitrita prihrani 26 % celokupnemu nitratu stehiometričnega kisika. Prihranek kisika pri denitritifikaciji je 2/3 tradicionalnega 2,86 gO^gNO₂-N, ki ima BOD in COD ekvivalenco približno 1,32 - 2,93 mg/mg NO₂-N reduciranega. Programirana operacija prezračevanja, kot spremembe po korakih, v reaktorju s spremenljivim volumnom, ima za posledico nižjo porabo energije za enako učinkovitost prenosa. To je dodaten prihranek energije, ki spremlja prihranek mase v kisiku.

Strokovnjaki s tega področja bodo prepoznali, da bi odpadne vode, ki jih je treba obdelati v tem

-14procesu, lahko prehajale skozi številne kombinacije delovanj enot za predhodno obdelavo, ki lahko vključujejo presejevanje, odstranjevanje peska, odstranjevanje olja in maščob, primarno usedanje, korekcijo pH, dodatek alkalij, dodatek hranil.

V prednostni izvedbi, prikazani na sliki 3, ima lahko sistem za obdelovanje štiri reaktorske module 1, v katere je usmerjena dotočna odpadna voda skladno z nastavljeno in predhodno določeno sekvenco pritekanja. Vsak modul, kot je prikazan na sliki 4, vsebuje oblikovan reakcijski volumen za ciklično prezračevanje in neprezračevanje 2; oblikovan volumen za dodajanje surovega dotoka s tokom biomase iz oblikovanega reakcijskega volumna vsaj med prezračevalno sekvenco 3, kjer se mešanje vrši naravno in brez mehanske opreme, sredstvo 4 za zaustavitev toka dotočne odpadne vode (motorizirani ventil ali zapora z jezom), sredstvo za črpanje 5 za usmerjanje vsebin reakcijskega volumna v mešalni volumen, sredstvo za črpanje 6 za odstranjevanje odpadne biomase bodisi iz reaktorskega volumna ali mešalnega volumna 2, sredstvo za prenos kisika 7 za ustvarjanje mehurčkov zraka med črpanjem zraka v to 8, mehanizem 9 za prenos tekočine s premičnim jezom, ki ga poganja sredstvo z motorjem 10, za povzročitev, da se plasti tekočine blizu površine zberejo v horizontalno oblikovani škatli (v angl. orig.: box), prek velikega števila cevi 11, ki povezujejo horizontalno škatlo na centralno rotirajočo bobnasto os, ki prenaša zbrano tekočino iz reaktorskega volumna s težnostjo. Horizontalno oblikovana škatla je nameščena tako, da prvi rob, ki je opremljen s prilagodljivim jezom, sprejema na površju plavajočo tekočino iz pozicije blizu površine z uporabo prižene samo-premikajoče se lebdeče zaščite z rešetko, ki dejansko izključuje površinske trdne snovi. Zadnji rob premikajoče se škatle je napravljen tako, da je vedno na višji višini kot prvi rob, da učinkovito preprečuje zbiranje in transport na površini lebdečih trdnih snovi 12. Končni plošči dopolnita izoliranje površine, kar preprečuje pretok lebdečih površinskih trdnih snovi v zbirno škatlo. Blokiranje zraka znotraj bobnaste osi se prepreči s pritrditvijo strateško nameščenih cevi s pretokom zraka. Značilno bo vsak modul obratoval tako, da bo transportiral vode iz bližine površine do 2,5 m tekočinske globine in vseboval do približno 3,5 m tekočinske globine po operaciji odstranitve tekočine blizu površine. Vsak modul ima instrumente za zaznavanje 13, 14, 15 in 16 za avtomatsko nadziranje koncentracije 13 raztopljenega kisika, oksidacijsko redukcijskega potenciala 14, koncentracije 15 v mešani tekočini suspendiranih trdnih snovi in globine 16 tekočine. Senzorji 13, 14, 15 in 16 so uporabljeni v povezavi z računalniškim kontrolnim programom, povezano programsko opremo in s številnimi kontrolnimi algoritmi, da

-15poganjajo vsakega od štirih modulov 1 na način, ki optimira porabo energije za specifičen cilj obdelave in ki omogoča, da se ponavljajoče ciklično delovanje štirih modulov vrši z avtomatskim uravnavanjem kroženja prezračevanja s pomočjo merjenja s posameznim senzorjem hitrosti spremembe (povečanja ali znižanja) koncentracije raztopljenega kisika.

Strokovnjaki bodo razumeli, da delovanje s štirimi moduli ponuja preprosto sredstvo za uporabo navadne ventilatorske postaje, pri čemer vsakega od dveh modulov reaktorja oskrbuje ena ventilatorska postaja. Ta naprava oskrbuje proces prezračevanja v vsakem paru modulov do 12 ur na dan z uporabo bodisi 12, 8, 6, 4 urnih ciklov na modul na dan. Uravnavanje trajanja obdelovanja s kisikom v vsakem ciklu prezračevanja je pomembno za procesno tehniko, ki uravnava različne encimske, katalizne in intracelularne mehanizme za shranitev. S primernim delovanjem začetnega encimskega prenosa in poznejših intracelularnih mehanizmov za shranitev, ki so sproženi tako, da se vršijo pri oksidacijsko-redukcijskem potencialu večjem od 100 mV (referenca vodikove lestvice), manjšem kot 0 mV in pri pH, ki ni manjši od 6,0 enot, je možno izbirati biološko kulturo in pogoj za biološke reakcije, ki ne določa nitratne oblike. Če se trdno držimo teh principov delovanja, postane možno povzročiti odstranitev amoniakovega dušika, domnevno, do končnega zaključka v dušik ali dušik vsebujoče pline, brez večje tvorbe in akumuliranja nitratnega dušika. To ima posebno pri odpadnih vodah z nizko alkaliteto glavno prednost, da omogoča, da postopek deluje brez opaznega nihanja v alkaliteti (merjeno kot ekvivalentni CaCO₃), okoliščina, ki nadalje sugerira ne-uporabo nitratnega mehanizma, da se doseže neto odstranitev dušikovih oblik.

V eni prednostni izvedbi izuma ni v mešalnem reaktorju manj kot štirih volumnov. Zaporedni časovni cikli niso nujno konstantni. Trajanje vsake časovne sekvence z vključenim zrakom je procesna spremenljivka iz cikla v cikel, kot je tudi intenziteta prezračevanja v ciklu. Del blata se vsaj med sekvenco prezračevanja prečrpa za zmes s prihajajočo odpadno vodo. Del blata v drugem reaktorju se odstrani vsaj med sekvenco z izključenim zrakom. Medtem ko več bazenov predstavlja optimalno izvedbo za postopek iz tega izuma, ga lahko izvršimo v posameznem bazenu za obdelavo z volumni reaktorja, kot je bilo opisano.

Strokovnjakom s tega področja bo jasno, da ima posamezni modul lahko številne alternativne prereze in ureditve, da se lahko najbolje uporabi navadna konstrukcija sten. Obdajajoča

-16struktura je lahko bodisi navpične konstrukcije ali konstrukcije s poševno steno. Pravilen, pravokoten, kvadraten, okrogel in oktagonalen kvadrant. Te različne oblike in konfiguracije so prikazane na slikah 5 do 9.

Če se sklicujemo na sliko 12, je tam prikazan prerez mešalnega volumna v skladu z eno izvedbo. Pritok vstopa skozi vhod 20 in teče, kot je prikazano, skozi številne odbojne pregrade 21 v drugo cono. Odbojne pregrade in toki zmesi so urejeni tako, da zagotavljajo želene pogoje obratovanja. Blato se dovaja nazaj iz druge cone skozi cev 22.

Pri praktični izvedbi izuma je zelo zaželeno, da se poskrbi za zmešanje odpadne vode in trdnih snovi aktiviranega blata, ki vsebujejo heterotrofne in avtotrofne mikroorganizme (z drugimi) v neprezračevanih reakcijskih pogojih, pri čemer je potrebi specifična hitrost porabe kisika zmesi vsaj trikratna hitrosti kulture aktiviranega blata pred zmešanjem, ki je prilagojena rasti na primešani odpadni vodi, pri čemer je mešalni reakcijski volumen povezan s sredstvi za tekočino na drugi volumen reaktorja, ki deluje pri enaki ali drugačni površini tekočine, tako da je kombinirano zadrževanje vsebin drugega volumna reaktorja glede na mešalni volumen reaktorja manj kot 24 ur tako, da se oksidacijsko redukcijski potencial v mešalnem reaktorju hitro zniža na negativne vrednosti (približno 150 mV, referenca vodikove elektrode) oksidacijsko redukcijskega potenciala.

V tistih napravah, kjer je odpadna voda izpostavljena delovanju primarne enote za usedanje, je možno dopolniti nastalo vsebnost ogljika odpadne vode, ki vstopa v mešalni volumen s primarnimi usedenimi trdnimi snovmi ali s tekočim produktom fermentacijskega procesa primarnih trdnih snovi. Podobno lahko v situacijah nezadostnih organskih in anorganskih ogljikovih hranil te uvedemo s pomočjo mešalnega volumna. Druge kemične dodatke lahko uvedemo neposredno v drugi volumen reaktorja.

Za BISASCO ΡΤΥ Limited

Silsoe Street Hamilton South, NSW 2303 Avstralija;

NICA elih

Resljeva c 24 tel.; ί T23B

-176. SEZNAM OKRAJŠAV

BOD...Biochemical Oxygen Demand...........biokemična potreba po kisiku

COD...Chemical Oxygen Demand................kemična potreba po kisiku

TKN...Total Kjeldahl Nitrogen........................celokupen dušik po Kjeldahl-u

VSS...Volatile Suspended Solids..................hlapne suspendirane trdne snovi

SOR....Standard Oxygen Requirement.........standardna potreba po kisiku

AOR...Actual (or process) Oxygen Requirement...dejanska (ali procesna) potreba po kisiku

Za BISASCO ΡΤΥ Limited

Silsoe Street Hamilton South, NSW 2303

Avstralija:

J I θ A W^HC 24 i -236

Claims (13)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Metoda za prilagojeno kombinirano rast heterotrofnih in avtototrofnih mikroorganizmov za odstranitev dušikovih, organskih in drugih hranilnih onesnaževalcev v odpadni vodi, z uporabo mešalnega reaktorja, označena s tem, da obsega naslednje korake:

   zagotavljanje začetne zmesi dotočne odpadne vode s tokom prilagojene kulture iz drugega zaporedno prezračevanega reaktorskega volumna;

   vsaj med nemešanim, neprezračevanim časovnim obdobjem, ki mu sledi prezračevanomešano časovno obdobje, povzročitev, da se oksidacijsko redukcijski potencial zmesi v mešalnem reaktorju progresivno zniža na manj kot približno -100 mV do približno -200 mV (ko se primerja z vodikovo referenčno elektrodo);

   prehod zmesi v drugi reaktorski volumen, ki časovno selektivno prejme nadzorovan tok plina, ki vsebuje kisik, med vsaj delom časa pritoka odpadne vode; med nadzorovanimi časovnimi sekvencami, ki omejijo koncentracijo raztopljenega kisika mešane tekoče faze na predhodno določene vrednosti, povzročitev željene rasti heterotrofnih in kemolitoavtotrofnih mikrobnih vrst, s čimer je na koncu prezračevalne sekvence srednja hitrost odstranjevanja substrata v ciklu vsaj štirikratna minimalni hitrosti odstranjevanja endogenega substrata;

   prekinjanje uvajanja odpadne vode in uvajanja plina, ki vsebuje kisik, da se zagotovi nastanek usedene plasti blata, v kateri se oksidacijsko redukcijski potencial hitro zniža na manj kot približno -100 mV do približno -200 mV (primerjano z vodikovo referenčno elektrodo) in;

   spreminjanje volumna tekočine znotraj mešalnega reaktorja pred sledečo sekvenco prezračevanja in pritoka odpadne vode.
2. 2. Metoda po zahtevku 1, označena s tem, da so časovni cikli in interakcija opreme vsakega reaktorja avtomatično nadzorovani.
3. 3. Metoda po zahtevku 2, označena s tem, da so senzorji za merjenje oksidacijskoredukcijskega potenciala, koncentracije raztopljenega kisika, koncentracije suspendiranih trdnih snovi mešane tekočine, vsaj med obdobjem prezračevanja v stiku s tokom s hitrim gibanjem omenjene zmesi.
4. 4.

   Metoda po zahtevku 3, označena s tem, da je koncentracija suspendiranih trdnih snovi

   -19zmesi v drugem reaktorskem volumnu na spodnjem vodnem nivoju približno 5000 do 6000 mg/L, z delovno starostjo blata, ki zagotavlja proliferacijo avtotrofnih mikroorganizmov za določeno območje delovne temperature in iztočnih koncentracij dušika.
5. 5. Metoda po zahtevku 4, označena s tem, da se stehiometrična masa procesnega kisika v ciklu prenese med predhodno izbranimi časovnimi sekvencami in koncentracijami raztopljenega kisika predpisane stopnje.
6. 6. Metoda po zahtevku 1, označena s tem, da prilagojena kultura vsebuje navadne višje življenjske oblike, kot so Vorticella, Ciliates, Protozoa, Rotifer, Nematodes.
7. 7. Metoda po zahtevku 1, ki vključuje korak povzročitve mešanja odpadne vode in prilagojene kulture, ki mu sledi nukleacija in rast flokul aktiviranega blata v mešalnem volumnu omenjenega reaktorja s pomočjo namestitve pretočnih poti tekočine poedino blizu površin sten in površin zrak - tekočina omenjenega reaktorja.
8. 8. Metoda po zahtevku 1, označena s tem, da je korak nadziranja znižanja oksidacijsko redukcijskega potenciala na manj kot približno -100 mV do približno -200 mV (primerjano z referenčno vodikovo elektrodo) v mešalnem volumnu izveden s pomočjo nalaganja selektivno nameščenih plinskih mehurčkov, ki vsebujejo kisik.
9. 9. Metoda po zahtevku 1, označena s tem, da je hitrost odstranjevanja tekočine blizu površine, ki se vrši v sekvenci z izključenim zrakom, združljiva s postopkom in ne povzroča nalaganja trdnih snovi iz območja usedene plasti trdnih snovi.
10. 10. Metoda po zahtevku 1, označena s tem, da se uporablja veliko število reaktorjev, pri čemer je neto tok v in iz velikega števila reaktorjev neprekinjen, pri čemer je tok v in iz vsakega reaktorja prekinjen za vsaj del časa.
11. 11. Metoda po zahtevku 10, označena s tem, da je neto tok v reaktorje neprekinjen, pri čemer je tok v vsak reaktorski bazen prekinjen za vsaj del časa.

    -2012. Metoda po zahtevku 1, označena s tem, da omenjeni spreminjajoči se volumen v omenjenem drugem volumnu naredimo s premičnim škatlastim jezom znotraj omenjenega drugega volumna, ki je povezan z velikim številom navzdol odvajajočih cevi na centralno rotirajočo bobnasto os za premikanje omenjenega jezu na nastavljeni spodnji položaj vodnega nivoja in potem vračanje le-tega na položaj za mirovanje zunaj tekočine.
12. 13. Oprema za odstranjevanje dušikovih, organskih in drugih hranljivih onesnaževalcev v odpadni vodi z uporabo mešalnega reaktorja s prilagojeno kombinirano rastjo heterotrofnih in avtotrofnih mikroorganizmov, označen s tem, da obsega:

    sredstvo za zagotavljanje začetne zmesi dotočne odpadne vode s tokom prilagojene kulture iz drugega zaporedno prezračevanega reaktorskega volumna;

    sredstvo za povzročitev, da se, vsaj med nemešanim, neprezračevanim časovnim obdobjem, ki mu sledi prezračevano-mešano časovno obdobje, oksidacijsko redukcijski potencial zmesi v mešalnem reaktorju progresivno zniža na manj kot približno -100 mV do približno -200 mV (kadar se primerja z vodikovo referenčno elektrodo);

    sredstvo za prehod zmesi v drugi reaktorski volumen, ki časovno selektivno prejme nadzorovan tok plina, ki vsebuje kisik, med vsaj delom časa pritoka odpadne vode; med nadzorovanimi časovnimi sekvencami, ki omejujejo koncentracijo raztopljenega kisika mešane tekoče faze na predhodno določene vrednosti, povzročitev prednostne rasti heterotrofnih in kemolitoavtotrofnih mikrobnih vrst, pri čemer je na koncu prezračevalne sekvence srednja hitrost odstranjevanja substrata v ciklusu najmanj štirikratna minimalni hitrosti odstranjevanja endogenega substrata;

    sredstvo za prekinjanje uvajanja odpadne vode in uvajanja plina, ki vsebuje kisik, da se zagotovi nastanek usedene plasti blata, v kateri se oksidacijsko redukcijski potencial hitro zniža na manj kot približno -100 mV do približno -200 mV (primerjano z vodikovo referenčno elektrodo); in sredstvo za spreminjanje volumna tekočine znotraj mešalnega reaktorja pred sledečo sekvenco prezračevanja in pritoka odpadne vode.
13. 14. Oprema po zahtevku 13, označena s tem, da omenjeno sredstvo za spreminjanje vključuje sredstvo za spreminjanje drugega volumna, ki obsega premični škatlasti jez znotraj omenjenega drugega volumna, ki je povezan s velikim številom navzdol odvajajočih cevi na centralno rotirajočo bobnasto os za premikanje omenjenega jezu na nastavljeni spodnji položaj

    -21vodnega nivoja in potem vračanje le-tega v položaj za mirovanje zunaj tekočine.