[發明專利]生物學脫氮方法、裝置、以及所用的載體

有效

• 申請號: 200980152862.3
• 申請日: 2009-12-18
• 公開（公告）號: CN102264651A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 武田茂樹
• 申請（專利權）人: 美得華水務株式會社
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F1/52;C02F3/10;C02F3/30
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 丁業平;張天舒

技術領域

本發明涉及利用了以含有氨態氮等溶解性氮的被處理水為對象的厭氧氨氧化反應的生物學脫氮方法及脫氮裝置、具備該脫氮裝置的水處理系統、以及在該生物學脫氮方法及該脫氮裝置中使用的菌擔載用載體。更詳細地說，本發明涉及下述的生物學脫氮方法及脫氮裝置、具備該脫氮裝置的水處理系統、以及在該生物學脫氮方法及該脫氮裝置使用的菌擔載用載體，其中在所述生物學脫氮方法中，可以減少對作為處理對象的被處理水的氨態氮濃度、反應槽內的水溫、DO值及pH值的限制，同時可以以實用水平進行脫氮。

背景技術

目前，使用了以含有氨態氮的被處理水(例如污水)為對象、利用微生物菌進行脫氮的技術。該生物學脫氮技術中，通過硝化和脫氮兩階段生物反應，將被處理水中的氨態氮轉換為氮氣，并排出到系統外，其中在硝化工序中，在好氧條件下利用氧通過氨氧化菌的作用將氨態氮氧化為亞硝態氮，接著，通過亞硝酸氧化菌將亞硝態氮氧化為硝態氮，進而在脫氮工序中，利用有機物作為電子供體，將亞硝態氮及硝態氮在無氧條件下通過脫氮菌的作用轉換為氮氣。

但是，這樣的生物學脫氮技術在硝化工序中需要大量的氧，另一方面，在脫氮工序中，需要添加大量甲醇等有機物，總之，使運行成本增大。作為解決這種技術問題的新型生物學脫氮技術，可以使用利用了厭氧氨氧化反應的生物學脫氮方法及生物學脫氮裝置。在此，所謂厭氧氨氧化反應為利用厭氧氨氧化菌的生物反應，厭氧氨氧化菌為可以在厭氧條件下將氨態氮作為電子供體、將亞硝態氮作為電子受體，使兩者反應而生成氮氣的脫氮微生物群，是在脫氮時不需要添加有機物的脫氮微生物。

在專利文獻1中公開了這種利用厭氧氨氧化反應的生物學脫氮方法及生物學脫氮裝置的例子。該生物學脫氮方法及生物學脫氮裝置自被處理水的上游側向下游側大致由部分亞硝化槽、pH調節槽、脫氮槽構成。更詳細地說，部分亞硝化槽將含有氨態氮的溶液在氨氧化菌的存在下曝氣，將氨態氮的一部分氧化為亞硝態氮；脫氮槽在厭氧氨氧化菌的存在下，使部分亞硝化槽的被處理水中的亞硝態氮和氨態氮反應并轉化為氮氣；pH調節槽使脫氮槽中的被處理水循環回到部分亞硝化槽中并調節pH。根據這種構成的生物學脫氮方法及生物學脫氮裝置，用于進行硝化的曝氣動力小，并且不需要添加甲醇等有機物，可減少生成的污泥量。

但是，在這種生物學脫氮方法及生物學脫氮裝置中，分別獨立地設置部分亞硝化槽、pH調節槽及脫氮槽，并且在部分亞硝化槽及脫氮槽中分別需要調節部分亞硝化反應所需的pH值、以及脫氮反應所需的pH值，因此，作為生物學脫氮裝置，設備成本昂貴，另外，作為生物學脫氮方法不能說是簡單的方法。

例如，專利文獻2中公開了解決了這種技術問題的利用厭氧氨氧化反應的生物學脫氮裝置及生物學脫氮方法。該生物學脫氮裝置將部分亞硝化槽及脫氮槽作為單槽提供，在該單槽內，不需要進行pH值的調節，從而進行部分亞硝化反應及脫氮反應來脫氮。更詳細地說，向待處理的被處理水流入的單槽內投入表面部分擔載有兩層微生物膜(在該兩層微生物膜中，有利于亞硝酸型硝化反應的亞硝酸型硝化菌作為優勢種而存在于外側、厭氧氨氧化菌作為優勢種而存在于內側)的載體，通過使載體在含有氨態氮的被處理水中流動，在好氧條件下，利用由亞硝酸型硝化菌引起的亞硝酸型硝化反應將氨態氮氧化為一部分亞硝態氮，接著，在由于存在亞硝酸型硝化菌而使被處理水中的氧被阻斷的厭氧條件下，通過主要存在于微生物膜的內側層上的厭氧氨氧化菌，使亞硝態氮和氨態氮反應從而轉化為氮氣以進行脫氮。根據這種利用了厭氧氨氧化反應的生物學脫氮裝置及生物學脫氮方法，能夠使設備簡化從而降低成本，并且，不需要進行pH值的調節，由此也能夠實現生物學脫氮方法的簡化。

但是，在利用該厭氧氨氧化反應的生物學脫氮方法中，存在以下的技術問題。即，由于對作為處理對象的被處理水的氨態氮濃度、反應槽內的水溫、DO值及pH值存在限制，因此并不是只要是含有氨態氮的被處理水，就能夠無條件地直接進行生物學脫氮。

更詳細地說，根據現有的利用厭氧氨氧化反應的生物學脫氮方法，對于含有氨態氮的被處理水，能夠利用以下的反應工藝進行脫氮。

(1)亞硝酸型硝化反應：NH₄⁺+1.5O₂→NO₂^-+H₂O+2H⁺