WO2016131998A1 - Control de aireación en el tratamiento de aguas residuales mediante la monitorización de subproductos de nitrificación - Google Patents

Control de aireación en el tratamiento de aguas residuales mediante la monitorización de subproductos de nitrificación Download PDF

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Marina ARNALDOS ORTS
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Acciona Agua, S.A.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling aeration in the treatment of wastewater by monitoring nitrification by-products, specifically by monitoring N 2 0 and NO. Therefore, the present invention can be framed within the technical field of parameter control in wastewater treatment.
  • the removal of contaminants present in wastewater is usually carried out by the biological oxidation of the same by bacteria and other microorganisms.
  • the supply of oxygen to the liquid phase so that it can be used by these microorganisms is the activity that implies the highest operating costs in the wastewater treatment plants; It has been calculated that between 45% and 75% of energy costs are due to the aeration system.
  • This energy expenditure is especially pronounced in plants with nitrogen oxidation, because nitrifying organisms are relatively intolerant of low concentrations of dissolved oxygen (OD) compared to heterotrophic organisms (those that eliminate organic matter).
  • OD concentrations are usually maintained between 2 and 6 ppm in purification plants that include nitrification.
  • French patent FR2954306 describes a water treatment process in which the concentration of N 2 0 is measured and the air flow is increased while it is detected. MD Butler et al. ⁇ Water Research, Volume 43, 5, p. 1265-1272, 2009) studies whether N 2 0 can be used as an indicator of nitrification failure.
  • the present invention relates to a method for the control of aeration in the treatment of wastewater by monitoring nitrification by-products, specifically by monitoring N 2 0 and NO.
  • the idea of the new control system is to optimize the aeration of the biological process using nitrification by-products of nitrifying bacteria as an input variable;
  • the level of production of these by-products provides information on whether organisms are adequately nitrifying or, on the contrary, are subject to metabolic stress that will trigger a nitrification failure imminently.
  • the present invention relates to a process of wastewater treatment characterized by that in the aeration stage:
  • - the flow of the air flow to the aeration tank is modified or maintained; where the time intervals range from 0.05 hours to 10 hours; with the proviso that: - the flow rate of the air flow to the aeration tank is maintained if the slope of the NH 4 concentration is less than 0.5 mgN / Lh and the slope of the concentration of N 2 0 and / or It is NOT equal to or greater than 0.002 mgN / Lh during the measured interval;
  • the flow rate of the air flow to the aeration tank is maintained if the slope of the NH 4 concentration is equal to or greater than 0.5 mgN / Lh and the concentration of N 2 0 and / or
  • the flow rate of the air flow to the aeration tank is increased between 5% and 60% if the slope of the NH 4 concentration is equal to or greater than 0.5 mgN / Lh and the slope of the N 2 concentration 0 and / or NO is equal to or greater than 0.002 mgN / Lh during the measured interval;
  • the flow rate of the air flow to the aeration tank is decreased between 5% and 60% if the slope of the NH 4 concentration is less than 0.5 mgN / Lh and the concentration slope of N 2 0 and / or NO is less than 0.002 mgN / Lh during the measured interval.
  • mgN / Lh mg in terms of nitrogen per liter per hour.
  • Nm 3 / h means normal cubic meter per hour.
  • Wastewater treatment means the transformation of organic matter and / or nitrogen compounds through the action of a microorganism.
  • the aeration stage means any of the reactors in which an aerobic water treatment is carried out; that is, microorganisms oxidize organic matter and / or nitrogen compounds thanks to an external supply of oxygen and / or air.
  • aeration tank is meant a reactor of the aeration stage.
  • the time intervals comprise 0.5 hours to 5 hours, preferably 0.75 hours to 2 hours, more preferably the time intervals are 1 hour.
  • the slope of the concentration of NH 4 and N 2 0 is measured. That is, the process would be a wastewater treatment process characterized in that in the aeration stage: measures the slope of the concentration of NH 4 and N 2 0 at time intervals with respect to time;
  • the flow of the air flow to the aeration tank is modified or maintained; where the time intervals range from 0.05 hours to 10 hours; with the condition of:
  • the flow rate of air to the aeration tank is maintained if the slope of the NH 4 concentration is less than 0.5 mgN / Lh and the slope of the N 2 0 concentration is equal to or greater than 0.002 mgN / Lh during the measured interval;
  • the flow rate of the air flow to the aeration tank is maintained if the slope of the NH 4 concentration is equal to or greater than 0.5 mgN / Lh and the concentration of N 2 0 is less than 0.002 mgN / Lh during the interval measured;
  • the flow rate of the air flow to the aeration tank is increased between 5% and 60% if the slope of the NH 4 concentration is equal to or greater than 0.5 mgN / Lh, and the slope of the N concentration 2 0 is equal to or greater than 0.002 mgN / Lh during the measured interval; - the flow rate of the air flow to the aeration tank is decreased between 5% and 60% if the slope of the NH 4 concentration is less than 0.5 mgN / Lh and the slope of the N 2 0 concentration is less than 0.002 mgN / Lh during the measured interval.
  • the flow of air flow to the aeration tank increases between 10% and 35%.
  • the flow of air flow to the aeration tank decreases between 10% and 35%. That is, in the event that the condition is met so that the air flow rate decreases (the slope of the NH 4 concentration is less than 0.5 mgN / Lh and the slope of the N 2 0 concentration and / or is NOT less than 0.002 mgN / Lh during the measured interval), this will be between 10% and 35% of the previous flow value.
  • the wastewater has a chemical oxygen demand of between 50 mg / L and 1000 mg / l, preferably between 100 mg / L and 500 mg / L.
  • the wastewater has an ammonium concentration of between 5 mgN / L and 100 mgN / L, preferably between 10 mgN / L and 50 mgN / L.
  • Example 1 Aeration of wastewater following the process of the invention
  • the wastewater used in this example is municipal wastewater with an average organic matter concentration of 200 mg / L (in terms of chemical oxygen demand) and 30 mg / L of ammonium (in terms of nitrogen).
  • the wastewater treatment plant (WWTP) of the present example treats a water flow of 6 m 3 / h and has a single aerobic tank of 20 m 3 capacity. The retention time of solids in the system is approximately 6 days. The initial air flow is 20 Nm 3 / h.
  • an ammonium sensor installed in the wastewater treatment plant (WWTP); This is placed at the top of the floor measuring the ammonium that enters with the influent. Additionally, N 2 0 is measured in the liquid phase in the aerobic tank (in the present example, the aeration stage is composed of a single aerobic tank) that measures the concentration of said species in the liquid phase. Concentrations are measured continuously; The measured values are recorded in a monitoring and control system (SCADA) of the WWTP. In this situation, the concentrations recorded by the sensors are used by the control system installed in the SCADA to calculate the slope of variation of each of the species at intervals of 1 hour.
  • SCADA monitoring and control system
  • a significant increase in the concentration of ammonium is considered when the recorded slope exceeds 0.5 mg / (L h) in terms of nitrogen.
  • a significant increase in the concentration of N 2 0 is considered when the recorded slope exceeds 0.002 mg / (L h) in terms of nitrogen.
  • the flow rate of the blower increases 5 Nm 3 / h If the ammonium undergoes a significant increase and the N 2 0 does not suffer a significant increase, then the flow rate of the blower is maintained at the previous value. If the N 2 0 undergoes a significant increase and the NH 4 does not suffer a significant increase, then The flow of the blower is maintained at the previous value - If the N 2 0 does not suffer a significant increase and the NH 4 does not suffer a significant increase, then the flow of the blower decreases by 5 Nm 3 / h.
  • ammonium-based control at the plant head; In this control, air is supplied to the biological tank depending on the load entering the plant.
  • this control does not use information on the ability of microorganisms to process the load introduced into the biological tank. This generates situations in which unnecessary energy is spent because although the load increases, the nitrifying microorganisms are able to process it without risk to the process.
  • the control of ammonia ignores the situation in which, despite the fact that the load does not increase, the microorganisms are inhibited by some environmental situation (toxic discharge, temperature decreases, etc.) and puts the continuity of the process in danger .

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Abstract

La presente invención se refiere a un procedimiento de tratamiento de aguas residuales caracterizado por que en la etapa de aireación se mide a intervalos de tiempo la pendiente de la concentración de NH4 y N2O y/o NO con respecto al tiempo y se modifica o se mantiene el caudal del flujo de aire al tanque de aireación según los valores de las pendientes de la concentración de dichos compuestos con el tiempo.

Description

CONTROL DE AIREACIÓN EN TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MEDIANTE LA MONITORIZACIÓN DE SUBPRODUCTOS DE NITRIFICACIÓN
DESCRIPCIÓN
La presente invención se refiere a un procedimiento para el control de la aireación en el tratamiento de aguas residuales mediante la monitorización de subproductos de nitrificación, concretamente mediante la monitorización de N20 y NO. Por lo tanto, la presente invención se puede encuadrar en el campo técnico del control de parámetros en el tratamiento de aguas residuales.
ESTADO DE LA TÉCNICA
La eliminación de contaminantes presentes en aguas residuales se lleva a cabo habitualmente mediante la oxidación biológica de los mismos mediante bacterias y otros microorganismos. El suministro de oxígeno a la fase líquida para que pueda ser empleado por dichos microorganismos es la actividad que mayores costes de operación implica en las plantas de tratamiento de aguas residuales; se ha calculado que entre el 45% y el 75% de los costes energéticos se deben al sistema de aireación. Este gasto energético es especialmente acentuado en las plantas con oxidación de nitrógeno, debido a que los organismos nitrificantes son relativamente intolerantes a las bajas concentraciones de oxígeno disuelto (OD) en comparación con los organismos heterótrofos (los que eliminan materia orgánica). Como consecuencia, las concentraciones de OD se suelen mantener entre 2 y 6 ppm en plantas de depuración que incluyan nitrificación. Por ello, hay un creciente interés en el desarrollo de sistemas de control que regulen de forma precisa el suministro de aire a los procesos biológicos que incluyan nitrificación para disminuir en lo posible los costes de operación. Hasta la fecha se han desarrollado diferentes sistemas de control del suministro de aire al proceso biológico. Dichos sistemas se distinguen en el tipo de variable de entrada al sistema de control; se han empleado de forma relativamente satisfactoria variables como la concentración de OD, el potencial de oxidación-reducción, y la concentración de los principales productos de nitrificación (amonio, nitrito y nitrato). La principal deficiencia de estas variables es que no proporcionan ninguna información sobre el estado metabólico de los organismos que tienen que llevar a cabo la función de nitrificar, es decir, no proporcionan información sobre su capacidad de nitrificar en las circunstancias a las que están sometidas en el proceso. En el capítulo 16 del libro Research on Nitrification and Related Processes, llamado Protocol for the Measurement of Nitrous Oxide Fluxes from Biological Wastewater Treatment Plants, escrito por Kartik Chandran se describe la medición de N20 con la intención de controlar sus emisiones. Así mismo, Mike S. M Jetten et al. (Water research 43, 17, págs. 4093 - 4103, 2009) estudia cómo disminuir la emisión de N20, gas con efecto invernadero.
La patente francesa FR2954306 describe un proceso de tratamiento de aguas en el que se mide la concentración de N20 y se aumenta el flujo de aire mientras se detecte. M. D. Butler et al. {Water Research, Volumen 43, 5, págs. 1265-1272, 2009) estudia si se puede usar N20 como indicador de fallo en la nitrificación.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un procedimiento para el control de la aireación en el tratamiento de aguas residuales mediante la monitorización de subproductos de nitrificación, concretamente mediante la monitorización de N20 y NO.
La idea del nuevo sistema de control es la de optimizar la aireación del proceso biológico empleando los subproductos de nitrificación de las bacterias nitrificantes como variable de entrada; el nivel de producción de dichos subproductos proporciona información acerca de si los organismos están nitrificando de forma adecuada o, por el contrario, están sometidos a un estrés metabólico que va a desencadenar un fallo en la nitrificación de forma inminente.
Las ventajas que presenta el procedimiento de la invención son:
- mayor eficiencia energética de la planta, ya que aunque se suele trabajar entre 2 y 6 ppm de oxígeno, se ha demostrado que las bacterias amonio oxidantes pueden mantener actividad normal a concentraciones mucho más bajas de oxígeno; - el sistema de control es más seguro ante posibles desestabilizaciones del proceso, ya que la actuación en la aireación se realizará antes de que haya un fallo total en la nitrificación Por tanto, en un primer aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento de tratamiento de aguas residuales caracterizado por que en la etapa de aireación:
- se mide a intervalos de tiempo la pendiente de la concentración de NH4 y N20 y/o NO con respecto al tiempo;
- se modifica o se mantiene el caudal del flujo de aire al tanque de aireación; donde los intervalos de tiempo comprenden de 0,05 horas a 10 horas; con la condición de que: - se mantiene el caudal del flujo de aire al tanque de aireación si la pendiente de la concentración de NH4 es inferior a 0,5 mgN/Lh y la pendiente de la concentración de N20 y/o NO es igual o superior a 0,002 mgN/Lh durante el intervalo medido;
- se mantiene el caudal del flujo de aire al tanque de aireación si la pendiente de la concentración de NH4 es igual o superior a 0,5 mgN/Lh y la concentración de N20 y/o
NO es inferior a 0,002 mgN/Lh durante el intervalo medido;
- se aumenta el caudal del flujo de aire al tanque de aireación entre un 5% y un 60% si la pendiente de la concentración de NH4 es igual o superior a 0,5 mgN/Lh y la pendiente de la concentración de N20 y/o NO es igual o superior a 0,002 mgN/Lh durante el intervalo medido;
- se disminuye el caudal del flujo de aire al tanque de aireación entre un 5% y un 60% si la pendiente de la concentración de NH4 es inferior a 0,5 mgN/Lh y la pendiente de concentración de N20 y/o NO es inferior a 0,002 mgN/Lh durante el intervalo medido.
Por mgN/Lh se entiende mg en términos de nitrógeno por litro por hora.
Por Nm3/h se entiende normal metro cúbico por hora.
Por tratamiento de aguas residuales se entiende la transformación de materia orgánica y/o compuestos nitrogenados mediante la acción de un microorganismo. Por etapa de aireación se entiende cualquiera de los reactores en los que se lleva a cabo un tratamiento de aguas aeróbico; es decir, los microorganismos oxidan la materia orgánica y/o compuestos nitrogenados gracias a un aporte externo de oxígeno y/o aire.
Por tanque de aireación se entiende un reactor de la etapa de aireación.
En una realización del primer aspecto de la presente invención, los intervalos de tiempo comprenden de 0,5 horas a 5 horas, preferiblemente de 0,75 horas a 2 horas, más preferiblemente los intervalos de tiempo son de 1 hora.
En una realización del primer aspecto de la presente invención, se mide la pendiente de la concentración de NH4 y N20. Es decir, el procedimiento sería un procedimiento de tratamiento de aguas residuales caracterizado por que en la etapa de aireación: - se mide a intervalos de tiempo la pendiente de la concentración de NH4 y N20 con respecto al tiempo;
- se modifica o se mantiene el caudal del flujo de aire al tanque de aireación; donde los intervalos de tiempo comprenden de 0,05 horas a 10 horas; con la condición de que:
- se mantiene el caudal flujo de aire al tanque de aireación si la pendiente de la concentración de NH4 es inferior a 0,5 mgN/Lh y la pendiente de la concentración de N20 es igual o superior a 0,002 mgN/Lh durante el intervalo medido;
- se mantiene el caudal del flujo de aire al tanque de aireación si la pendiente de la concentración de NH4 es igual o superior a 0,5 mgN/Lh y la concentración de N20 es inferior a 0,002 mgN/Lh durante el intervalo medido;
- se aumenta el caudal del flujo de aire al tanque de aireación entre un 5% y un 60% si la pendiente de la concentración de NH4 es igual o superior a 0,5 mgN/Lh, y la pendiente de la concentración de N20 es igual o superior a 0,002 mgN/Lh durante el intervalo medido; - se disminuye el caudal del flujo de aire al tanque de aireación entre un 5% y un 60% si la pendiente de la concentración de NH4 es inferior a 0,5 mgN/Lh y la pendiente de la concentración de N20 es inferior a 0,002 mgN/Lh durante el intervalo medido. En otra realización del primer aspecto de la presente invención, el caudal del flujo de aire al tanque de aireación aumenta entre un 10% y un 35%. Es decir, en el caso de que se cumpla la condición para que aumente el caudal del flujo de aire (la pendiente de la concentración de NH4 es igual o superior a 0,5 mgN/Lh y la pendiente de la concentración de N20 y/o NO es igual o superior a 0,002 mgN/Lh durante el intervalo medido), ésta lo hará entre un 10% y un 35% del valor del caudal anterior.
En otra realización del primer aspecto de la presente invención, el caudal del flujo de aire al tanque de aireación disminuye entre un 10% y un 35%. Es decir, en el caso de que se cumpla la condición para que disminuya el caudal del flujo de aire (la pendiente de la concentración de NH4 es inferior a 0,5 mgN/Lh y la pendiente de la concentración de N20 y/o NO es inferior a 0,002 mgN/Lh durante el intervalo medido), ésta lo hará entre un 10% y un 35% del valor de caudal anterior.
En otra realización del primer aspecto de la presente invención, las aguas residuales tienen una demanda química de oxígeno de entre 50 mg/L y 1000 mg/l, preferiblemente entre 100 mg/L y 500 mg/L.
En otra realización del primer aspecto de la presente invención, las aguas residuales tienen una concentración de amonio de entre 5 mgN/L y 100 mgN/L, preferiblemente entre 10 mgN/L y 50 mgN/L.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.
EJEMPLOS A continuación se ilustrará la invención mediante unos ensayos realizados por los inventores, que pone de manifiesto la efectividad del producto de la invención.
Ejemplo 1. Aireación de aguas residuales siguiendo el procedimiento de la invención
Las aguas residuales utilizadas en este ejemplo son aguas residuales municipales con una concentración media de materia orgánica de 200 mg/L (en términos de demanda química de oxígeno) y 30 mg/L de amonio (en términos de nitrógeno). La planta de tratamiento de aguas residuales (EDAR) del presente ejemplo trata un caudal de agua de 6 m3/h y tiene un único tanque aerobio de 20 m3 de capacidad. El tiempo de retención de sólidos en el sistema es de aproximadamente 6 días. El caudal inicial de aire es de 20 Nm3/h.
En el ejemplo que se describe, hay un sensor de amonio instalado en la planta de tratamiento de aguas residuales (EDAR); éste se sitúa en la cabecera de planta midiendo el amonio que entra con el influente. Adicionalmente, se mide el N20 en fase líquida en el tanque aerobio (en el presente ejemplo, la etapa de aireación está compuesta de un único tanque aerobio) que mide la concentración de dicha especie en fase líquida. Las concentraciones se miden de forma continua; los valores medidos se registran en un sistema de supervisión y control (SCADA) de la EDAR. En esta situación, las concentraciones registradas por los sensores son empleadas por el sistema de control instalado en el SCADA para calcular la pendiente de variación de cada una de las especies en intervalos de 1 hora. Se considera un aumento significativo de la concentración de amonio cuando la pendiente registrada supera los 0,5 mg/(L h) en términos de nitrógeno. Se considera un aumento significativo de la concentración de N20 cuando la pendiente registrada supera los 0,002 mg/(L h) en términos de nitrógeno.
Cada hora se llevan a cabo los cálculos de las pendientes de cada especie y entonces el control emplea esta información para tomar decisiones respecto al caudal necesario de la soplante. Las posibles decisiones del sistema de control son descritas a continuación:
- Si el amonio sufre un aumento significativo y el N20 sufre un aumento significativo, entonces el caudal de la soplante aumenta 5 Nm3/h Si el amonio sufre un aumento significativo y el N20 no sufre un aumento significativo, entonces el caudal de la soplante se mantiene en el valor anterior Si el N20 sufre un aumento significativo y el NH4 no sufre un aumento significativo, entonces el caudal de la soplante se mantiene en el valor anterior - Si el N20 no sufre un aumento significativo y el NH4 no sufre un aumento significativo, entonces el caudal de la soplante disminuye en 5 Nm3/h.
En la situación descrita, se produce un ahorro en caudal de soplante -y por tanto, en energía eléctrica consumida- respecto a los sistemas convencionales de control de la aireación a partir de medidas de oxígeno en línea. Esto es debido a que la soplante solamente se activa en situaciones en las que existe un aumento en la carga al proceso biológico (es decir, un aumento significativo en las concentraciones de amonio) y simultáneamente, los microorganismos nitrificantes muestran una dificultar en procesar dicho aumento de carga (existe un aumento significativo en las concentraciones de N20). En los procesos convencionales, se establece un setpoint de oxígeno y la soplante trabaja para mantener dicho setpoint, independientemente de la carga al proceso y sobre todo, de la capacidad de los microorganismos nitrificantes para procesar la misma. En el ejemplo descrito, con la implementación de un control basado en los subproductos de nitrificación, se produce un ahorro de al menos un 20% respecto al consumo energético de un proceso convencional.
Existen otros sistemas de control de la aireación además del implementado convencionalmente. Uno de los más efectivos es el control basado en amonio en cabecera de planta; en este control se suministra aire al tanque biológico en función de la carga que entra a la planta. Sin embargo, este control no emplea información sobre la capacidad de los microorganismos de procesar la carga introducida al tanque biológico. Esto genera situaciones en las que se gasta energía innecesaria debido a que aunque la carga aumenta, los microorganismos nitrificantes son capaces de procesarla sin riesgo para el proceso. Además, el control de amonio ignora la situación en la que, a pesar de que la carga no aumenta, los microorganismos quedan inhibidos por alguna situación medioambiental (vertido tóxico, disminuciones de temperatura, etc.) y se pone la continuidad del proceso en peligro. En el ejemplo descrito, se produce un ahorro de energía de al menos un 10% respecto a los controles de amonio en cabecera.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de tratamiento de aguas residuales caracterizado por que en la etapa de aireación:
- se mide a intervalos de tiempo la pendiente de la concentración de NH4 y N20 y/o NO con respecto al tiempo;
- se modifica o se mantiene el caudal del flujo de aire al tanque de aireación; donde los intervalos de tiempo comprenden de 0,05 horas a 10 horas; con la condición de que:
- se mantiene el caudal del flujo de aire al tanque de aireación si la pendiente de la concentración de NH4 es inferior a 0,5 mgN/Lh y la pendiente de la concentración de N20 y/o NO es igual o superior a 0,002 mgN/Lh durante el intervalo medido;
- se mantiene el caudal del flujo de aire al tanque de aireación si la pendiente de la concentración de NH4 es igual o superior a 0,5 mgN/Lh y la concentración de N20 y/o NO es inferior a 0,002 mgN/Lh durante el intervalo medido;
- se aumenta el caudal del flujo de aire al tanque de aireación entre un 5% y un 60% si la pendiente de la concentración de NH4 es igual o superior a 0,5 mgN/Lh, y la pendiente de la concentración de N20 y/o NO es igual o superior a 0,002 mgN/Lh durante el intervalo medido; o
- se disminuye el caudal del flujo de aire al tanque de aireación entre un 5% y un 60% si la pendiente de la concentración de NH4 es inferior a 0,5 mgN/Lh y la pendiente de la concentración de N20 y/o NO es inferior a 0,002 mgN/Lh durante el intervalo medido.
2. Procedimiento según la reivindicación 1 donde los intervalos de tiempo comprenden de 0,5 horas a 5 horas.
3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde los intervalos de tiempo comprenden de 0,75 horas a 2 horas.
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde se mide la pendiente de la concentración de NH4 y N20.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el caudal flujo de aire al tanque de aireación aumenta entre un 10% y un 35%.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el caudal del flujo de aire al tanque de aireación disminuye entre un 10% y un 35%.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde las aguas residuales tienen una demanda química de oxígeno de entre 50 mg/L y 1000 mg/L.
8. Procedimiento según la reivindicación anterior, donde las aguas residuales tienen una demanda química de oxígeno de entre 100 mg/L y 500 mg/L.
9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde las aguas residuales tienen una concentración de amonio de entre 5 mgN/L y 100 mgN/L.
10. Procedimiento según la reivindicación anterior, donde las aguas residuales tiene una concentración de amonio de entre 10 mgN/L y 50 mgN/L.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018215561A1 (en) 2017-05-23 2018-11-29 Haskoningdhv Nederland B.V. Controlled simultaneous nitrification and denitrification in wastewater treatment

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109912132B (zh) * 2019-04-17 2022-01-18 扬州大学 一种调控溶解氧实现n2o减量的实时控制装置及其使用方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000058227A1 (en) * 1999-03-30 2000-10-05 Cranfield University Waste water nitrification
FR2954306A1 (fr) 2009-12-18 2011-06-24 Degremont Procede de traitement d'eaux usees pour maitriser la formation de protoxyde d'azote (n2o) au cours du traitement
WO2011146361A1 (en) * 2010-05-20 2011-11-24 Veolia Water Systems & Technologies Support Controlled aeration of integrated fixed-film activated sludge bioreactor systems for the treatment of wastewater
FR2985996A1 (fr) * 2012-01-19 2013-07-26 Saur Procede de regulation de l'aeration dans un bassin de traitement biologique d'eaux residuaires d'origine urbaine ou industrielle
JP2015027659A (ja) * 2013-03-08 2015-02-12 メタウォーター株式会社 排水の処理装置および排水の処理方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55151262A (en) * 1979-05-16 1980-11-25 Hitachi Ltd Measuring method for organism concentration
JP5624598B2 (ja) * 2011-11-08 2014-11-12 株式会社東芝 膜分離活性汚泥処理方法及び膜分離活性汚泥処理装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000058227A1 (en) * 1999-03-30 2000-10-05 Cranfield University Waste water nitrification
FR2954306A1 (fr) 2009-12-18 2011-06-24 Degremont Procede de traitement d'eaux usees pour maitriser la formation de protoxyde d'azote (n2o) au cours du traitement
WO2011146361A1 (en) * 2010-05-20 2011-11-24 Veolia Water Systems & Technologies Support Controlled aeration of integrated fixed-film activated sludge bioreactor systems for the treatment of wastewater
FR2985996A1 (fr) * 2012-01-19 2013-07-26 Saur Procede de regulation de l'aeration dans un bassin de traitement biologique d'eaux residuaires d'origine urbaine ou industrielle
JP2015027659A (ja) * 2013-03-08 2015-02-12 メタウォーター株式会社 排水の処理装置および排水の処理方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. D. BUTLER ET AL., WATER RESEARCH, vol. 43, no. 5, 2009, pages 1265 - 1272
MIKE S. M. JETTEN ET AL., WATER RESEARCH, vol. 43, no. 17, 2009, pages 4093 - 4103

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018215561A1 (en) 2017-05-23 2018-11-29 Haskoningdhv Nederland B.V. Controlled simultaneous nitrification and denitrification in wastewater treatment
US11339067B2 (en) 2017-05-23 2022-05-24 Haskoningdhv Nederland B.V. Controlled simultaneous nitrification and denitrification in wastewater treatment

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