[發明專利]一種包埋固定化微生物深度脫氮反應器裝置和方法

無效

• 申請號: 201310479830.2
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN103508564A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 李軍;宋佳強;李佟;陳光輝;王靜萱;王春香;鄭林雪
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種包埋固定化微生物深度脫氮反應器，屬于污水處理領域。

背景技術

隨著環保意識的逐漸增強，為了改善人們的生活環境，國家對污水的排放指標不斷提出更高的要求，國內很多污水處理廠都面臨著如何在有限的空間和有限的自然凈化能力下，以最適合的方法和工藝來實現對污水深度處理的難題。目前國內外采用工藝在廢水深度處理方面起到了一定的作用，但仍存在著許多問題，如傳統的生物脫氮技術通常利用微生物培養物直接對含氮廢水進行處理，由于微生物游離在水中，脫氮處理后還需要沉淀、凝集、過濾等后續處理步驟。而且，由于硝化細菌是一種無機化能自養細菌，增殖速度慢、世代周期長、對環境因子變化敏感、極易被處理系統淘汰、難以維持較高生物濃度，因此造成系統總水力停留時間較長，增加了基建投資和運行費用。因此，開發使用新的處理技術勢在必行。

固定化微生物技術是現代生物工程領域中的一項新興技術，是廢水生物處理由生物自然凈化、人工培養微生物絮體到人工強化高效高濃度微生物絮體的必然發展階段。它將游離細胞或者酶定位于限定的區域，使其保持活性并可反復利用的方法。上世紀70年代，固定化技術應用于水處理行業。污水處理廠普遍采用的是生物處理技術處理污水，而強化生物處理工藝的效果是目前污水處理研究的主要方向之一。固定化技術保持了效率高、穩定性強、能純化和保持高效菌種的優點，并具有反應啟動快、固液分離簡單、耐毒害能力強、污水設備小型化等優點。包埋固定化是目前固定化技術中研究最多，也是最有前途的方法之一。

與其他脫氮工藝相比，固定化微生物技術具有以下優點：(a)能在生物處理裝置內維持高濃度的生物量，提高處理能力，反應啟動快，減少處理裝置容積；(b)污泥產量少，固定化細胞的剩余污泥產量僅為普通活性污泥法的1/5～1/4；(c)可選擇性地固定優勢高效菌種，提高降解效率；(d)具有較強的抵抗有毒污染物毒性沖擊的能力；(e)對pH等水質條件變化有較好的穩定性；(f)固液分離效果好，不需要專門的固液分離裝置；(g)運行穩定，耐負荷沖擊，不會發生污泥膨脹等運行問題；(h)為生長緩慢的硝化細菌提供了一種良好的滯留方法，微生物不易流失；(i)細胞經固定化后增大了機械強度。

發明內容

本發明的目的為解決污水處理廠二級出水TN濃度較高的問題；同時就目前水廠改造過程中，用地緊張和基建費用較高的問題，提出固定化包埋顆粒深度脫氮裝置及方法。

一種包埋固定化微生物深度脫氮反應器，其特征在于：體積為3×3×3mm的立方塊固定化顆粒投入反應器內，反應器由底部進水，內部設置攪拌裝置，使固定化顆粒與二級出水充分混合，頂部設置格網，防止包埋顆粒隨出水漏失，保持反應器內固定化顆粒數量維持固定值；立方塊固定化顆粒填充率為20%-30%，配藥箱通過用投藥泵連接反應器，進水箱通過進水泵連接反應器；

所用固定化顆粒的制備方法：

1）將預聚物聚乙二醇和促進劑四甲基乙二胺溶于水，得到混合液A；

2）將混合液A和已經富集培養的反硝化污泥混合；

3）加入引發劑過硫酸鉀，啟動聚合；

4）聚合完成后，所形成的凝膠狀固體切成3×3×3mm的立方塊；

所獲得的立方塊中100毫升中含有10克聚乙二醇，0.5克促進劑，0.25克引發劑和0.4克經富集培養的反硝化污泥。

應用所述的一種包埋固定化微生物深度脫氮反應器的方法，其特征在于

進水為污水廠二級出水，進水TN負荷1.8kg/（m³·d），反應器水力停留時間為20min；采用外加碳源的方式補充有機物，控制水中COD值為130mg/L。

本裝置具有以下幾個特點：

1）啟動快速。固定化顆粒對于污水的處理需要時間來適應，在水溫25℃左右，pH7.2左右，HRT為70min的條件下，填充30%包埋顆粒（v/v）在反應器內，7～9天能夠達到馴化成功，包埋顆粒不僅對污水中的硝氮、TN有很好的處理效果，并且在感觀上發現明顯的改變。