处理烟气脱硫排污或类似液体的设备和方法

专利名称：：处理烟气脱硫排污或类似液体的设备和方法
技术领域：
：本发明涉及水处理，包括生物水处理和含无机污染物(例如硒、硝酸根或重金属)的给料(再例如来自燃煤发电厂烟气脱硫(FGD)工序的洗涤器排污(blowdown)水)的处理。
背景技术：
：以下
背景技术：
的讨论并不意味着或并不承认下述任何方法或设备为现有技术或为任何国家本领域技术人员常识的一部分。来自燃煤发电厂烟气脱硫工序的洗涤器排污水含有大量从废气中脱出的无机污染物。排污水还可能含有有机污染物如二元酸(DBC)和作为FGD处理的一部分或为了促进FGD处理而添加的氨。FGD洗涤器排污水可含有非常多的总溶解固体(totaldissolvedsolid),其中主阴离子为氯离子，主阳离子为钙离子、镁离子和钠离子。可控制排污速度以保持所需的氯离子浓度，使得排污水具有高而通常稳定的氯离子浓度。由于即使在同一发电厂中也会受到例如燃烧不同来源的煤的影响，其它污染物的浓度可大大改变。然而，TDS、TSS、Ca和Mg硬度(hardness)、硝酸根、氨和硫(例如作为硫酸盐)都可能具有高的浓度，并且可能存在各种重金属，从而使得排污水很难处理，特别是很难实现极低的污染物浓度。其它废水如采矿作业中排放的废水、农业排水或废水、其它工业水或者甚至饮用水也可能含有浓度不合要求的一些或所有这些无机污染物。目前处理排污水的方法严重依赖于物理和化学方法去除无机污染物。物理和化学方法涉及昂贵的化学药品并产生大量污泥。在以上调控水平下，在排污水中可能还存在砷、汞和重金属。此外，一些区域最近调整了排放到环境中的排水中的硒浓度。硒的容许浓度可为0.5ppm或以下或者200ppb或以下，然而在传统的处理装置中排污水可含有1-20或2-10ppm的硒未被除去。在2001年2月6日公开的名为除硒方法的美国专利No.6,183，644(D.JackAdams和TimothyM.Pickett)中，通过在含有选定区域的石西还原有机体和其它硒还原有机体的反应器中对水进行处理，除去污染水中的溶解硒。可从特定的水中分离出微生物或由其它硒污染水引入微生物。然后筛出在当地特定的环境条件下能够还原硒的微生物。所选定的微生物对于硒还原是最佳的，然后将所选定的微生物设置在反应器内的高密度生物膜中。使硒污染水经过反应器，该反应器含有根据需要添加的最佳营养混合物。沉淀出单质硒并将其从水中除去。利用该方法或类似方法的制品可购自美国犹他州盐湖城AppliedBiosciencesCorp注册商标为ABMet的产品。在此引入美国专利No.6,183,644的全文作为参考。
发明内容以下内容旨在向读者介绍本发明而不是限定本发明。本发明可为本申请任意一处所述的一个或多个设备元件或工艺步骤的组合。发明的目的是提供废水处理方法或设备。本发明的其它目的是提供用于处理FGD排污水或者其它含有硒或硝酸根或同时含有二者的废水的方法或设备，或者生物去除废水中的无机污染物(例如氮、硒、砷、汞或石克)的方法或本申请所述的方法包括以下步骤无氧处理，以对废流进行脱硝；无氧处理，以除去硒；以及厌氧处理，以除去重金属或^L或者同时除去二者。重金属的去除是可行的，这是因为存在S04并通过厌氧S04还原细菌将S04转化为疏化物。该方法还包括以下步骤中的一个或多个步骤(a)无氧消化以除去硒之前进行废流膜分离，(b)生物处理步骤之前进行稀释，(c)生物处理或稀释步骤之前进行物理/化学预处理，以除去TSS并软化废流，例如添加石灰或硫化物并除去沉淀物，(d)生物处理步骤或稀释步骤之前进行氨汽提或(e)无氧处理之前进行有氧处理，以除去COD并对废流进行硝化。一些生物处理步骤可在固定膜反应器如粒状活性炭床中进行。生物处理步骤中的一个或多个步骤还可在悬浮生长反应器如膜生物反应器中进行。各生物处理步骤可在优化以进行处理步骤的独立的反应器中进行，或者两个或更多个生物处理步骤可在多用途反应器中进行。本申请所述的设备配有一个或多个反应器，以通过生物处理进行硝化、脱硝、去除硒和重金属以及脱硫。该设备还可具有进行COD有氧处理的反应器。所述反应器可包括膜生物反应器或固定膜反应器。固定膜反应器可包括活性炭床或其它载体物质床。该设备还可具有用于稀释生物处理给水的入口、生物反应器上游用于向废水添加石灰或硫化物的系统、一个或多个物理或化学预处理系统、沉淀物去除器或氨汽提器中的一个或多个。本申请所述的设备或方法还用于除去固定膜生物反应器中的硝酸根。本申请所述的设备或方法还提供具有两个或更多个区的固定膜生物反应器。所述区域可用于去除不同的污染物并可具有不同的氧化还原电势(ORP)。本申请所述的设备或方法还可利用营养物位置(nutrientlocation)或供给速度控制固定膜或介质生物反应器中的ORP。本申请所述的设备或方法本申请所述的方法或设备可用于处理FGD排污水或经预处理的FGD排污水，以产生硒浓度低(例如1ppm或以下或者10ppb或以下)以及总氮浓度低(例如1mg/L或以下或者10ppm或以下)的排水。然而，排水中的硒浓度无关紧要时，本申请所述的设备或方法还可应用于处理排污水。本申请水或废流、受污染的地下或地表水流、或炼油厂废流，特别是废流还含有高浓度的COD、硝酸根、氨、TDS、TSS、硬度、CaS04或硫酸根中的一种或多种的情况。以下将参考下述本发明实施方案的实施例。图1为水处理设备和方法的工艺流程示意图。图2为另一水处理系统的工艺流程示意图。图3为显示图1或图2的系统和方法局部的替换性实施方案的示意图。图4为生物反应器的截面图。图5为采用多级生物反应器的试验结果图表。图6为有关硒还原有机体数量与温度关系的试验结果图表。图7为使用DBA作为碳源时FGD排污水的硒还原图。图8为显示各反应ORP范围的图表。图9为另一水处理系统的工艺流程示意图。具体实施方式以下将对各种设备或方法进行说明，以提供本发明实施方案的实例。下述实施方案对于本发明是非限定性的，本发明可覆盖以下未说明的工艺或设备。本发明不限于具有下述任意一种设备或工艺全部特征的设备或工艺或者不限于与下述多数或全部设备共同的特征。下述设备或工艺可能不是本发明的实施方案。申请人、发明人和所有人保留本文件未要求和本文件公开内容未放弃或未向公众公开的下述设备或工艺中披露的任何发明中的所有权利。表1显示以下进一步说明的设备和方法的实施例构思中FGD洗涤器排污水的假定污染物及其浓度。FGD排污水可含有其他污染物或具有其他污染物浓度。对于特定的燃煤发电厂，由于受例如煤源变化的影响，FGD排污水的组成还可随时间大大改变。然而，FGD排污水的特征总体在于非常高的总溶解固体(TDS)，其中主阴离子为氯离子，主阳离子为钙离子、镁离子和钠离子。排污水还含有高浓度的细悬浮固体物质，包括CaS04细颗粒。排污水还含有大量无机污染物，包括洗涤过程中为进行选择性催化还原而添加的氨。排污水还可含有一些有机物质，特别是为提高洗涤器效率可能已经添加的DBA(二元酸)。在下述设备和方法中，排水意图具有10ppm或以下的总氮(TN)量和0.4ppm或以下的硒浓度。表1代表性FGD排污水<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>更详细地，排污处理提出了几项挑战，即方法或设备可以如以下总体描述的各种方式解决，然后通过说明处理系统和方法的一个或多个实施例解决。在下述说明中，预处理是指发生在生物处理步骤之前的处理。高的TDS浓度使得难以保持生物处理活性。可通过在生物处理之前稀释废流，解决该问题。高的TDS还造成在活化污泥处理中难以使生物质(biomass)絮凝和沉降。通过使用固定膜生物反应器或膜生物反应器，解决该问题，所述反应器可在沉降能力(settlability)低的TDS浓度下运行。通常，Ca或Mg过饱和造成的高硬度导致结垢(scaling),任何pH值或温度的变化可能造成钙或镁的硫酸盐或碳酸盐沉淀。FGD和其他工业废水可含有大量造成结垢条件危险的硫酸根、钙和镁，这种结垢状况随着碱性的增强而加剧。通过生物脱硝除去硝酸根时造成碱性，这往往助长在一些步骤中结祐。可通过软化预处理如石灰软化以及任选地通过在生物处理之前添加酸调节pH值，解决这些问题。如下所述，也可以或者还可通过在固定膜反应器中进行生物脱硝解决结垢。pH值可沿给料流过所述反应器的方向降低，从而使得所述反应器抗结垢。特别是，在反应器中繁殖的硒还原微生物或其他微生物可通过供与系统的营养物质的发酵产生有机酸，从而中和碱性并抑制结垢。随着悬浮生物质的形成和控制以及生物反应器和膜的堵塞，高TSS,特别是由于TSS本质上为无机物，导致出现问题。可通过对废流进行预处理以使悬浮固体物质凝结或絮凝并随后物理去除(例如通过沉降或漂浮)，来解决所述问题。高的硝酸根浓度是重要的，这是因为硝酸根为优于励酸根的优选生物还原电子受体。可通过在硒酸根还原步骤之前降低硝酸根的浓度，解决该问题。硝酸根还原步骤可发生在硒酸根还原反应器的上游部分中，作为硒酸根还原处理或部分之前的多步生物处理或由几部分组成的固定膜反应器的一部分，或者作为独立处理或反应器的一部分。排污水中的氨是重要的，这是因为最终排水中的浓度可调并且氨的氧化可增加硝酸根的浓度。例如通过在预处理步骤中将氨汽提为NH3除氨，或通过在一系列步骤中或随着循环流动进行硝化/脱硝处理生物除氨，解决该问题。脱硝(作为硝化/脱硝处理中的脱硝步骤或除去氨氧化形成的硝酸根)可在固定膜生物反应器中进行，所述固定膜生物反应器可为单个硒还原生物反应器的一部分或为由几部分组成的础还原生物反应器的一部分。各种重金属如Cu、As或Hg或者相关氧化污染物的存在是重要的，这是因为所述各种重金属或者相关氧化污染物在排水中可调，但浓度低时难以去除。可通过在预处理软化步骤中沉淀出这些元素，部分解决该问题。还可通过在除去硝酸根、硒酸根和亚硒酸根之后生物还原S04并沉淀出这些金属硫化物污染物，解决该问题。沉淀可在固定膜生物反应器中进行，所述固定膜生物反应器可为单个硒还原生物反应器的一部分或者为由几部分组成的；西还原生物反应器的一部分。作为竭酸根或亚硒酸根存在的竭是重要的，这是因为直接或间接对排水中硒浓度的最新规定，例如通过接收体中的鱼组织浓度进行的规定。硒难以去除，这是因为竭的浓度低并且趋于形成竭酸根或亚硒酸根并溶于水，从而使得物理或化学去除困难、昂贵或效率低。通过生物还原为单质硒，然后将其沉淀去除，来处理方法和设备中的硒。上述硒的去除可在固定膜生物反应器中进行，所述固定膜生物反应器还可用于去除其它污染物。图1显示在生物处理区域14上游具有预处理区域12的处理系统10。给料16(可为FGD排污水或其它给料)流入预处理区域12。在预处理区域12中，除去给料中的大部分TSS，并除去Ca和Mg以软化给料16。预处理区域12采用物理/化学方法处理给料16。例如，可将石灰或硫化物或同时将二者添加到给料16中，以沉淀4丐、镁和金属。可通过澄清器例如单级或双级澄清器除去沉淀物。可通过添加凝结剂或聚合物促进沉降。预处理排水经过预处理排水管20离开预处理区域12。向预处理排水添加稀释水18。稀释水18降低了预处理排水的总溶解固体(TDS)浓度，从而使所述预处理排水适用于下游的生物处理。可添加大量稀释水18,以使TDS浓度类似于海水的TDS浓度，例如含有35g/L或以下的TDS。任何低TDS水均可用于稀释水18，例如发电厂的冷却循环排污水。稀释水18还对FGD排污水进行冷却，例如从50。C或以上冷却至约43。C或以下或者40°C或以下，从而更加有利于生物处理。如图6所示，在约43。C以上，竭还原有才几体的健康状况下降。通常，固定膜反应器可在约40。F约105下下工作。特制反应器(establishedreactor)还可短时间耐受较高温度，例如耐受110。F至多24小时。然后经稀释的预处理排水流到生物处理区域14。生物处理区域14具有四个区有氧区22;第一无氧区24;第二无氧区26;和厌氧区28。如图1所示，所述区段22、24、26、28串连连接，但所述区段中的一个或多个也可替换性地与循环回路连接。另外替换性地，区段22、24、26、28中的一些在一些实施方案中可能并不需要。区段22、24、26、28可存在于独立的反应器中，或者区段22、24、26、28中的一个或多个还可组合在一个反应器中。可利用营养流30、32、34中的一支或多支直接或经过中间区24、26向营养流30、32、34下游的任意区段24、26、28添加营养物质。例如，可向流30或流32中添加营养物质，以维持区段26或区段28或者二者中的细菌的生长。有氧区22用于硝化、同化(assimilate)或除去氨，达到氨在预处理区域12中未汽提的程度，并用于氧化有机碳。还可在厌氧区28下游增加任选的附加有氧区，以除去在区段24、26、28之前或之中添加的营养物质的残留部分以及氧化厌氧区28的残留化合物。如果对于排水没有TN排放限制，或者在预处理区域12中将氨汽提使得排水中的TN符合要求，那么可省略有氧区22，或者可以厌氧区28下游的有氧区代替有氧区22。在第一无氧区24中，硝酸根为优选电子受体并通过脱硝将其除去。鉴于使用高浓度的硝酸根作为电子受体优于使用低浓度的硒酸根或亚硒酸根，可除去硝酸根，使其达到有利于在第二无氧区26中进行生物还原硒的浓度。例如，在离开第一无氧区24的液流中，N03可降低到10mg/L或以下(按N计算)或者1mg/L或以下(按N计算)或者10ppm或以下(按N计算)。在第二无氧区26中，通过生物还原和去除，例如通过沉淀进入到冲洗水流或废渣中，除去硒。例如可按照美国专利No.6,183,644所述的方法或者在其它固定或悬浮床反应器中进行这些步骤。所述反应器可接种有硒还原有机体。在厌氧区28中，硫酸根还原细菌还原硫酸根并生成H2S或HS—形式的硫化物。部分HS-可与可溶性金属反应形成非溶解性金属硫化物，所述非溶解性金属硫化物可从溶液中沉淀出来。厌氧区以这种方式除去重金属。来说明书第9/17页自厌氧步骤28的废气可再循环至有氧步骤22或者下游的有氧步骤，以减少伴随H2S产生的气味。通常，可将区段22、24、26、28设置在一个或多个反应器中。各区段22、24、26、28可占据各自的反应器，例如对CSTR进行最优化以减少各区段22、24、26、28的原始目标污染物。或者，例如，可将区段22和24组合到可具有一个、两个或更多个槽的组合硝化/脱硝反应器中。可将区段24、26和28或者26和28组合到具有一个或多个槽的ABMet或其它固定膜反应器中。也可使用其它反应器。对于悬浮生长反应器，目标污染物的限定浓度可能较低并且其它污染物的存在可能使得生物质的分离困难，因而膜生物反应器是优选的。或者，可使用固定膜反应器，例如挪威AnoxKaldnes生产的移动床生物反应器、例如美国新泽西州ShawEnvirogen生产的硫化床反应器、例如法国Degremont生产的注册商标为BIOFOR的生物过滤器、例如美国犹他州AppliedBiosciencesCorp.生产的注册商标为ABMet的粒状活性炭反应器、或者如PCT公开No.WO2004/071973或WO2005/016826中所述的膜载生物膜反应器(membranesupportedbiofilmreactor)(MSBR)。如加拿大专利申请No.CA2,477,333所述，MSBR可根据区段自养或任选利用非自养脱硝方法非自养运行。可任选地与任意固定膜反应器一起或在任意固定膜反应器之后利用膜分离，但也可能无需使用膜分离。在此引入WO2004/071973、WO2005/016826和CA2,477,333各自的全文作为参考。图2显示用于例如处理表1所述FGD排污的处理装置50的工艺流程图。在预处理区域12中，通过在任选添加硫化物的同时进行石灰软化以及在澄清器中进行一级或二级沉降，来进行预处理。这种工艺可由美国犹他州WesTech或其它公司提供。添加稀释水18时，将预处理排水20中的pH值调节到小于8.5，例如在6至8之间，以促进生物处理。在有氧区22中，具有有氧槽和膜槽的膜生物反应器可用于硝化，所述膜槽包括获自GEWaterandProcessTechnologies、力口拿大安大略ZenonMembraneSolutions的ZeeWeed(TM)膜。替换性地，可省略有氧区22。第一和第二无氧区24、26以及厌氧区28可设置在美国犹他州AppliedBioscienceCorp.生产的ABMet反应器系统中，或者设置在可由二级或多级反应器组成的类似或改进系统中。所述反应器为上流式固定膜反应器，该反应器使用以塞流形式运行的GAC床，从而可依次建立对应于第一无氧区24、第二无氧区26和厌氧区28的生物区。替换性地，可使用下流式反应器。在ABMet反应器上游可使用一个营养流30。或者，如果使用二级或多级反应器，那么营养物质入口可设置在一级或多级或者各级的上游，但不必一直通过各入口供给营养物质。通过定期冲洗GAC床将沉淀物从该反应器移至溢流斜槽。将预处理区域12和生物处理区域14的污泥输送至污泥稠化器和脱水器。将经稠化和脱水的污泥投入废料。使污泥稠化及脱水排水返回均化槽(equalizationtank),以与FGD排污给水16混合。以下将进一步讨论ABMet方法或设备的使用，或者通常可包括所述方法或设备的改进或提高的介质过滤器的使用。可将ABMet⑧反应器描述为上流式或下流式简单固定生长或流化活性炭或其它载体介质基生物过滤系统或生物反应器。样品反应器100的截面如图4所示。设置介质床101,选择性微生物群将在该介质床上生长并保留在系统内。活性炭可用作介质并提供适于微生物生长的非常大的表面积。可以例如粒状活性炭或球状活性炭的形式提供活性炭。可使用其它介质，例如聚合物纤维、碎石、浮石、沙、塑料介质或砂砾。对于活性炭，大部分表面区域保护在各炭末颗粒内的裂缝中，从而保护生物质使其免受剪切力和摩擦力。介质床101可占据反应器100的区段h2。附有生物质的活性炭颗粒的比重稍大于1.0。所述颗粒可具有约160ft/hr的静水沉降速度。发明人注意到活性炭颗粒的沉降速度与上流式厌氧污泥层(UASB)系统中粒状污泥的沉降速度相同，因此注入配料系统(influentdistributionsystem)和正常顺流状态期间碳床内的水压状况可与UASB系统相同。反应器可具有上端口106、下端口102和反洗端口103，所述各端口可与配料或收集系统105例如一个或多个水平管相连。任选地，对于一些系统，下端口102和反洗端口103可同时与同一个配津十或收集系统105相连，或者可由一个端口和配料或收集系统105代替。均匀的孔可以适当的间距位于这些管的下侧。可将所述孔的压降设计为约1.0psi,从而使得沿各管的摩擦损失可忽略不计并确保均匀的流动分布。可通过各种联管箱或歧管将多个管连接在一起。一级或多级聚集体(aggregate)104可设置在底填充层hl中的一个或多个配料或收集系统105的周围和上面。聚集体104将辅助分流同时还将防止介质漏入配料或收集系统105。如有需要，与上端口106相连的系统105可隐藏在筛网中或者根据需要具有小孔以防止介质进入。废水可从顶部或底部进入介质床101。废水可通过上端口106进入反应器100，向下流过介质床101并从下端口101将其引出。或者，废水可通过下端口102进入，向上流过介质床101并通过上端口106流出。在正常顺流条件下，上流速度可保持在约5ft/hr,远低于活性炭的沉降速度160ft/hr。在正常运行期间，周体物质将堆积在介质床101内。这些固体物质可为以下三种物质中的一种或多种l)进入反应器IOO并保留下来的TSS,2)固定在介质上的生物质，该生物质生长并占据其它空间，和3)生物转化为固态并保留在床内的无机污染物。随着固体物质的堆积，介质床101内的压降提高。可以选定的时间间隔或受压点(pressurepoint)沖洗介质床。可利用反洗端口103及其相关配料或收集系统105，完成上述操作。在这种情况下，可保持约80ft/hr的给料或给水上流速度来沖洗介质床101。可采用其它速度，例如活性炭流化床系统采用的速度范围内的速度。冲洗过程中采用的上流速度可造成介质床向上膨胀高达30%进入床膨胀层h3。可以此速度流化介质颗粒，从而造成捕集注入TSS(trappedinfluent水中沉淀出来的有关无机污染物。所用上流速度仍大大低于介质颗粒的沉降速度。因此，在此操作过程中，不会从生物反应器中沖出量不合要求的介质。可通过槽108除去沖洗水和夹带的固体物质。可在沖洗过程中关闭用于抽取经处理排水的上端口106或下端口102。顶部空间层h4设置在膨胀层h3之上以及层h5中的反应器盖109之下。微生物释放出的气体可收集在顶部空间层h4中。顶部空间h4或盖h5中的排气孔或出气口IIO可用于将所述气体释放到大气中，或者收集所述气体，例如在下游分支工艺中或通过再循环至系统上游部分对所述气体进行进一步处理。出于水压设计的观点，在向上流送期间(如果存在的话)，反应器100可在类似于UASB系统的状态下运行，在冲洗期间，反应器100可在类似于生物流化床的状态下运行。在上游处理步骤正常进行的情况下并假定介质床101内的生物质具有低的生长速度，可从要求每两周冲洗一次变为要求每年仅冲洗几次，例如一个月一次。冲洗可为历时30分钟的分批操作。用过的冲洗水可返回到装置前部，例如从所述装置前部，固体物质将在固体接触式澄清器中沉降并最终与用于脱水和处理的原始固体物质共混。或者，由于从反应器100沖出的固体物质可能含有硒和重金属，所以可单独处理冲洗水，以分离出固体物质进行单独的后处理或对固体进行处置。除了上述沖洗或者代替上述沖洗，可周期性地或不时地"沖击"或者短时流化或反洗反应器100。可通过水流(例如反应器100给水、冷却水或自来水)或者气体(如空气)、气泡和水的混合物，经过反洗端口103，以高于正常向上流送速度的速度，进行冲击。可以约1gpm/f^14gpm/ftS的速度进行短时间(例如10分钟或以下或者5分钟或以下)的沖击。可以例如每小时一次至每周一次(例如每天1至4次)的频率进行沖击。冲击使介质床101膨胀，能够将一些固体物质从系统中除去，还排出聚积在介质床101中的气泡。介质床101中的气泡或固体物质可阻碍贯穿介质床101进行流动。因此，沖击的主要目的在于控制水头损失(headloss),特别是通过排出介质床101中的气泡，使水流更顺畅地通过整个介质床101。沖击可将反应器中的水位提高至高于槽108。可象处理沖洗排水那样处理收集在槽108中的冲击排水。由此除去TSS并可减少或消除对上述较严格冲洗的需求。或者，来自一些或所有沖击的排水可再循环至下端口102。尽管由此可能将固体物质置于反应器100中其它不期望的部位，但冲击流小并且可在上述充分沖洗中除去再循环固体物质。另外，冲击排水中的一部分固体物质是可生物降解的。对固体物质进行再循环可使得它们生物降解，从而减少需要从整个系统中清除的污泥的总量。所需的沖击频率和持续时间与气体或固体物质的去除有关，从而与反应器100入口中的悬浮固体浓度或氮浓度有关或者与二者均有关。参考图9，显示了用于处理给料202的另一系统200，所述给料202可为FGD排污水。在第一预处理设备204中，以及任选地在第二预处理设备206中或者更多预处理步骤中，对给料202进行预处理。这些设备204、206可为例如物理或化学或者物理和化学处理步骤，例如组合式混合器和澄清器，用于例如石灰或硫化物沉淀或本申请描述的任何预处理步骤。预处理排水208流至二级生物反应器210,所述反应器210具有两个串连的下流式运行的图4所示的反应器100。预处理排水206流至第一反应器100的上端口106,然后从第一反应器100的下端口102流至第二反应器的上端口106,并流出第二反应器的下端口102。离开第二反应器100的经处理排水212可任选地流至有氧后处理设备214，从而产生最终排水216。可通过使反洗水从反洗进料槽218向反应器100的反洗端口103流动，对反应器218进行沖洗或冲击。可在反洗固液分离设备220如pond或澄清器中，处理收集在槽108中的冲击或沖洗水。澄清的反洗水可返回至装置前部。可将全部污泥运送至普通污泥处理系统224,或者可将反洗水污泥运送至单独的毒性污泥处理系统226。可将营养物质添加到预处理废水208中、第一反应器IOO下端口102与第二反应器IOO上端口106之间的管中，或者二者中。实现上述各种功能的微生物需要食物或碳源。可使用糖蜜类营养混合物。可对营养物质进行选择，与给料混合时，以提供例如为100:10:1的碳:氮:磷之比(CNP)。例如，给料可能已含有充足的磷，从而在营养液中可不需要磷。可以例如每1000加仑给水0.2-0.4加仑营养物质的速度，供给营养物质。可向该基础混合物中补充添加促进目标微生物群稳定生长的微量营养物质和其它成分。可将营养物质添加到二级或多级反应器中的前生物反应器和/或第二或后反应器中。如果在FGD系统中使用DBA促进脱硫，那么在废水中将留有一定浓度的DBA。经物理或化学预处理之后，甚至某种程度上在有氧生物处理步骤之后，一部分或全部DBA仍将残留在废水中。DBA为碳类物质并且微生物可使用其作为营养物质。如图7所示，足量的DBA可用作硒还原微生物的唯一碳源。较少量的DBA可造成营养碳量或供给速度下降。如果过量的DBA抑制所需有机体的生长(与不需要的有机体相比)或者阻碍ORP梯度控制，那么可通过在反应器IOO之前进行氧化减少过量的DBA。通常，可通过氧化还原或营养物质控制或上游工艺控制床的无氧或厌氧部分中可使用的DBA量。当使用反应器100提供第一和第二无氧区24、26和厌氧区28时，存在可发生在生物基质中的三个主要生物化学反应。将残留的硝酸根还原为氮气，继而释放到大气中。将硒从氧化态还原为单质形式。单质硒形成所谓的"纳米球"，所述纳米球将附着在实现还原功能的微生物的细胞壁上。由于微生物附着在介质上，所以硒也将保留在介质床中直至进行沖洗。将所存在的硫酸根还原为硫化氢。另外，在生物基质复合物中产生以金属硫化物沉淀保留下来的疏化物。硫化物有效地与锌、铜、镍、铅和许多其它原金属复合。尽管可在主要处理步骤中实现所需的金属去除，但反应器100可提供进一步的处理并为金属去除提供精加工(polishing)。生物反应器的构成可包括多列串连或其它构形的两个或多个反应器100。当废水流过两个或多个邻接反应器100形成的每一列时，通常可保持塞流状态。这种构形可便于控制与上述三个生物化学反应或其它反应中的每一个有关的氧化还原电势范围。也可使用并类似地控制单个生物反应器100。尽管如图8所示上述各反应可能具有重叠的氧化还原范围，但所述各反应主要以不同的氧化还原范围发生。进入各列中的前反应器100的废水具有正或微负的氧化还原电位。随着液流流过床，氧化还原电位逐渐降低。当氧化还原电位落入负值区域时，将首先还原残留的硝酸根。由图8可知，在电位低至-150mV时硝酸根将被还原。然后当氧化还原电位下降到-200mV时硒将^皮还原。最后，低至-300mV时硫酸根还原为硫化物。尽管硫酸根还原和硒还原的ORP范围大幅重叠，但硒还原可首先发生并优先于硫酸根还原，因而可能未达到高度的硫酸根还原或者直到硒还原几近完全之后才可实现完全的硫酸根还原。在大体上为塞流状态的情况下，沿一个或多个床形成氧化还原梯度。可通过调节一个或多个床中的营养物质添加速度或水压保持时间(HRT)或同时调节两者，控制该梯度。通常，可通过改变床的尺寸或者串连或并联床的数量，根据给料选择床的尺寸，在设计阶段改变HRT。一个或多个串连床中的HRT可为例如2小时12小时。在建立系统之后，反应床进给流速的变化将改变HRT。然而，在系统建立并运行之后，营养添加可能更易于改变。营养添加越多氧化还原电位越低；减少营养添加将使氧化还原电位上升。串连反应器100之间的任选级间营养添加可为氧化还原控制提供额外的灵活性。ORP传感器可设置在二级系统中两个反应器100各自的出口处。ORP传感器还可设置在反应器100的给料中。ORP传感器还可设置在反应器的一级或多级中的中间点处。操作者或自动系统可以一定的取样间隔记录ORP值并保存数值记录。所述ORP值可用于确定控制器或判定表的输入参数。例如，可以一定的取样速率(可在例如每天1至24次之间变化)，记录二级反应器两级各自的出口中的ORP值。、计算平均时段例如0.5~2天内的ORP运行平均值(runningaverage)。使用运行平均值并手动或自动确定应如何改变任一级或两级中的末级营养供应，以产生更期望的氧化还原电位。由于能够控制氧化还原电位，所以可对系统进行调整以使某些污染物的去除达到最佳化。具体而言，可控制营养添加，从而在反应器的至少一个区段中保持最佳的硒还原氧化还原电位(-50-200mV)。例如，可计算二级系统中第一反应器100上游的营养添加，以在第一反应器出口处产生_50-200mV的ORP。可控制第二反应器100上游的营养添加，以在第二反应器100的出口中产生-200—350mV的ORP,从而增加第二反应器100中产生的硫化物。作为替换性实施例，在反应器中除去的金属不太重要的应用下，可控制营养添加，以在二级系统第一反应器100的出口处产生-50mV或以下例如-50mV-100mV的ORP,并在二级系统第二反应器100的出口处产生-200mV或以上例如-150mV-200mV的ORP。大体上为塞流状态允许特定群居留在碳床内的一些专用区中，从而各区可含有多种有机体，但各功能的氧化还原电位可能重叠。尽管如此，仍可实现各种污染物的去除。在图5中验证了ORP梯度对污染物去除的影响。进入反应器100的水含有溶解氧和污染物的氧化物质(即硝酸根、硒酸根、亚硒酸根)，并且在该实施例中具有+100mV的正ORP。在多级生物反应器中不同的位置处采集样品，并测量ORP、硒、硫酸根和硝酸根-N。沿着已在生物反应器床中建立的ORP梯度，污染物在它们各自的阶段中被除去。可通过输送级间营养物质和控制各级的HRT(通过提高或降低注入流速实现)，经由系统控制ORP。可将ORP控制在+150mV至-400mV的范围内。在图5的实施例中，将反应器分为六级。在第一级中除去硝酸根-N,同时仅有25%的硒被还原。硫酸根没有被还原。之后各级中的去除如图所示。通过控制ORP梯度，经直接还原和硫化物沉淀，可使系统例如仅去除硝酸根-N、去除硝酸根-N和硒和/或去除多种污染物。脱硝可与硫酸根和硒还原同时进行或在硫酸根和竭还原之前进行。由于进行这些反应的生物质固定在载体介质(将保留在系统中)上，所以氮气的形成本质上不会影响生物质的保留。可根据需要通过如上所述的沖击，除去反应器中形成的气体。将在生物反应器单元中生长的生物质在环境中自然存在。硫酸根还原剂和脱硝剂可自然生长无需助长。假定可在主要的处理步骤中完成所需的金属去除，任选地，可控制氧化还原电位，使得硫酸根还原(和硫化物形成)最小化。例如美国犹他州的AppliedBiosciencesCorp.已将能够将氧化硒还原为单质形式的微生物从美国西部的不同区域中分离出来。可分离和培养这些微生物中的几个物种。装置起动时，可提供微生物接种进料(innoculumcharge),对床进行接种。例如，可利用微生物初始进料，对生物反应器100进行接种。初始进料可包含2-6抹假单胞菌属(Pseudomonas)、希瓦氏菌属(Shewanella)、产碱杆菌属(Alcaligenes)的微生物或其它环境微生物的混合物，根据或预期微生物的生长和所关注的水中的污染物还原，对所述微生物进行了选择。可通过提供之前他处制备的经离心分离和冷冻干燥的初始微生物，就地培养足够大的微生物群以对反应器100进行接种。这些微生物迅速附着在活性炭或其它介质上，此后在存在营养物质的情况下进行繁殖。加入接种物之后，生物反应器单元可以循环模式运行几天以允许微生物附着。替换性接种工艺首先将床浸泡在营养物溶液中。经过这种预处理之后，将一反应器量的水中的接种微生物混合物(任选地包含一些营养物溶液)放入反应器。然后将反应器静置一段时间如1至3天，以允许微生物在进料流开始通过反应器之前附着在介质上。此后，可引入标准进料流并可进4亍装置试运4亍。试运行结束之后，可进行周期性的生物鉴定评价。这种评价可包括在各生物反应器单元中的不同深度处采集碳样。可测量每个样品的氧化还原电位和受检微生物，以建立生物群落图谱(biologicalcommunityprofile)。该研究可产生信息基线，以保证随着时间的流逝系统内保持适当的微生物混合，并且在控制营养添加的情况下例如可考虑与在线ORP测量组合或调节目标ORP范围。在装置试运行之后，可进行两种或多种生物鉴定评价。在活体鉴定评价显示硒还原所需的特定微生物未以适当的数目存在时，可补充添加接种进料。可不时地进行其它活体鉴定评价，以监测反应器的运行，研究结果以改进反应器中一处或多处所需的ORP范围。可使用上述反应器提供第一和第二无氧区24、26和厌氧区28中的一个或多个。图3显示用于提供图1所示的有氧区22和第一无氧区24的硝化/脱硝反应器80。硝化/脱硝反应器80还可用于代替图2的生物反应器槽和ZeeWeed槽，以提供有氧区22和第一无氧区24,并使得ABMet反应器能够在具有第二无氧区26和厌氧区28并且具有极小的第一无氧区24或没有第一无氧区24的情况下运行。权利要求1.一种方法，该方法具有无氧处理步骤以对废流进行脱硝以及随后的无氧处理步骤以去除硒。2.权利要求1的方法，该方法还包括厌氧处理步骤以去除重金属如砷、汞，或者去除^5克。3.权利要求1或2的方法，该方法还包括有氧处理步骤以在权利要求1的步骤之前除去COD或对所述废流进行硝化。4.权利要求13中任一项的方法，该方法还包括以下步骤中的一个或多个a)无氧消化步骤之前进行废流膜分离以去除硒；b)消化步骤之前进行稀释；或c)消化步骤或稀释步骤之前进行物理/化学预处理以除去TSS并软化废、、六5.权利要求1或2的方法，其中在脱硝的无氧处理步骤之前废流的ORP保持在+100mV至0mV之间，在去除硒的无氧处理步骤之后废流的ORP保持在0mV以下。6.前述权利要求中任一项的方法，其中该方法排出的废流具有-50mV或以下的ORP。7.权利要求5或6的方法，其中通过控制在该方法中进给营养物质的位置或速度，保持ORP。8.前述权利要求中任一项的方法，该方法还包括在确定碳营养物质的添加速度时，计算废流中存在的DBA。9.前述权利要求中任一项的方法，其中无氧处理步骤在固定膜生物反应器中进行。10.—种设备，该设备具有一个或多个反应器，构建所述一个或多个反应器以通过生物处理脱硝和去除硒。11.权利要求10的设备，其中所述一个或多个反应器还通过生物处理提供COD有氧处理。12.权利要求10或11的设备，其中所述一个或多个反应器还通过生物处理去除重金属或石克。13.权利要求1012中任一项的设备，其中所述一个或多个反应器中的一个为膜生物反应器。14.权利要求1013中任一项的设备，其中所述反应器中的一个为固定膜反应器。15.权利要求14的设备，其中所述固定膜反应器具有用于承载微生物群的活性炭床。16.权利要求10~15中任一项的设备，该设备具有用于稀释反应器给水的入口、所述反应器上游用于向废水添加石灰或硫化物的系统、沉淀去除器或氨汽提器中的一个或多个。17.—种运行介质床反应器的方法，该方法包括以下步骤在确定营养添加量、位置或速度时，研究进入所述反应器的一部分或从所述反应器的一部分中排出的水的氧化还原电势。18.权利要求17的方法，其中所述反应器上游部分的ORP保持在100至0mV之间。19.权利要求17或18的方法，其中所述反应器下游部分的ORP保持在ORP-50mV或以下。20.权利要求1719中任一项的方法，用于去除硝酸。21.权利要求1720中任一项的方法，用于去除硒。22.—种运行固定介质生物反应器的方法，该方法包括每周冲击所述反应器至少一次以除去固体物质或气泡。全文摘要本发明披露一种方法，该方法具有以下步骤中的一个或多个有氧处理以去除COD并对废流进行硝化、无氧处理以对废流进行脱硝、无氧处理以去除硒以及厌氧处理以去除重金属和硫。该方法可用于处理例如FGD排污水。该方法还可包括以下步骤中的一个或多个(a)无氧消化步骤之前进行废流膜分离以去除硒；(b)生物处理步骤之前进行稀释；(c)生物处理或稀释步骤之前进行物理/化学预处理以除去TSS并软化废流；或(d)生物处理步骤或稀释步骤之前的氨汽提。所述步骤可在各种悬浮生长或固定膜反应器例如膜生物反应器或具有GAC床的固定膜反应器中进行。固定介质反应器中的无机化合物生物处理方法包括以下步骤中的一个或多个任选地通过控制营养添加保持所需的ORP电位，以及将固体物质或气泡从介质床中除去。文档编号C02F3/30GK101223111SQ200680026229公开日2008年7月16日申请日期2006年7月24日优先权日2005年7月25日发明者威廉·A·邦科斯基,希达亚特·胡塞恩,杰弗里·G·皮特斯,皮埃尔·L·科特,蒂莫西·M·皮克特申请人:泽农技术合伙公司