[發明專利]一種瓊脂凝膠顆粒及其在水源水生物脫氮工藝中的應用

有效

• 申請號: 201010241482.1
• 申請日: 2010-07-30
• 公開（公告）號: CN101948170A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 梅翔;周富強;楊云彪;楊德志;陳林;金漢珍;陳翔;成慧靈
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F9/14;C02F3/30
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于環境工程水處理領域，涉及去除水源水中硝酸鹽的方法，具體涉及一種瓊脂凝膠顆粒及其在受硝酸鹽污染的水源水生物脫氮工藝中的應用。

背景技術

農業氮肥、畜禽排泄物的施用，生活污水和含氮工業廢水的不適當處理和排放，固體廢棄物的淋濾下滲，污水的回灌以及酸雨等的影響，使得水源水尤其是地下水中硝酸鹽濃度上升而成為主要污染物。硝酸鹽本身對人體沒有危害，但在人體內可經硝酸鹽還原菌作用變成亞硝酸鹽，會引起高鐵血紅蛋白癥，或形成致癌物質亞硝基胺或其化合物使消化器官致癌，對人體健康構成威脅。

硝酸鹽的去除技術大體可分為物理化學技術和生物技術兩類。物理化學技術包括離子交換樹脂法、膜分離法(反滲透膜法、電滲析膜法)和化學反硝化(活潑金屬催化還原法)等。生物技術是利用自然界氮素循環中的一個重要生物過程-反硝化作用來去除硝酸鹽，并且由于生物反硝化脫除水中的硝酸鹽較為徹底，因此將生物脫氮技術應用于去除水源水中的硝酸鹽受到廣泛關注。

根據生物反硝化所需碳源的不同，生物反硝化分為自養反硝化和異養反硝化。自養反硝化是以CO₃^2-等無機碳作為碳源，由于自養菌生長繁殖較慢，故脫氮速率較低，所需的成本較高，實用價值較低。異養反硝化是以有機質為碳源與反硝化電子供體，傳統的異養反硝化投加的碳源包括甲醇、乙酸等，由于在使用時容易過量，進而影響出水水質。因此，水務工作者針對水源水生物脫氮所用的固體碳源做了較多的研究，以麥稈、麥草、紙、棉花、蘆葦、甲殼素、可生物降解多聚物(BDPs)以及聚乳酸等作為反硝化固體碳源的研究已見報道，但上述碳源在使用都存在著一定的不足。Aslan等的研究顯示在以麥桿為碳源時，需要較長的HRT(56.85h)，出水COD在50～100mg/L；邵留等以麥草為碳源的研究表明，達到理想的反硝化效果同樣需要較長的HRT；金贊芳等研究以紙為碳源時，結果表明系統啟動復雜，也需要相對較長的HRT(9.8h)，反硝化出水經活性炭吸附處理后最終出水DOC＜11mg/L；Mary等利用甲殼素為碳源時，同樣需要較長的HRT(16.2h)；周海紅等利用BDPs為碳源時，利用活性污泥啟動反應器，碳源釋放不穩定，受生物膜的制約；范振興等研究以聚乳酸為碳源的結果顯示反應器啟動需要較長時間，形成的生物膜不夠穩定，反硝化受溫度影響較大，同時亦需要較長的HRT(13h)。

目前固體碳源水源水生物脫氮技術主要存在以下缺點：(1)硝酸鹽氮去除率不高；(2)硝酸鹽氮容積去除負荷不高；(3)需要較長的水力停留時間(HRT)；(4)有機質釋放不夠穩定，出水存在有機二次污染的風險；(5)系統運行不夠穩定。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種瓊脂凝膠顆粒，作為緩釋固體碳源和微生物載體。本發明的另一目的是提供其在受硝酸鹽污染的水源水生物脫氮工藝中的應用。

技術方案：為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

一種瓊脂凝膠顆粒，包括以下重量份數的各組分：瓊脂5～10份，海藻酸鈉1份，35～60目陶粒5份和水100份。

一種制備上述的瓊脂凝膠顆粒的方法，包括以下步驟：

(1)稱取各組分，將瓊脂、海藻酸鈉和陶粒置于水中攪勻，制得瓊脂凝膠體系，其中水為煮沸的自來水；

(2)將步驟(1)制備的瓊脂凝膠體系擠入質量體積濃度為0.5～2％的CaCl₂溶液造粒成型，至少靜置固化12h，制得初品；

(3)用水將步驟(2)的初品洗滌2次以上，切成直徑為2～3mm、長為3～6mm的顆粒。

其中，步驟(2)中，CaCl₂溶液的質量體積濃度為1％。

上述的瓊脂凝膠顆粒在受硝酸鹽污染的水源水生物脫氮工藝中的應用。

水源水生物脫氮工藝系統，包括瓊脂凝膠反應器和曝氣生物濾池。所述的瓊脂凝膠顆粒置于瓊脂凝膠反應器中，受硝酸鹽污染的水源水由瓊脂凝膠反應器底部進水，經過瓊脂凝膠顆粒填料床后從溢流堰流出，首先利用水源水中的微生物進行自然接種，培養至具有一定的反硝化能力后在一定的反硝化條件下進行水源水生物脫氮工藝運行，瓊脂凝膠反應器的出水經過曝氣生物濾池處理后，進入常規的飲用水處理系統。