[發(fā)明專利]一種利用微藻處理氨氮廢水的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610395945.7
• 申請(qǐng)日: 2016-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN107473384B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭智;張新妙;欒金義;章晨林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號(hào): C02F3/32
• 分類號(hào): C02F3/32;C12M1/00;C12N1/12;C02F101/16
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11392
• 代理人: 符彥慈;董琪

本發(fā)明公開了一種利用微藻處理氨氮廢水的裝置及方法。具體涉及使用膜接觸器分離廢水中的氨氮，利用微藻細(xì)胞溶液流經(jīng)文丘里管產(chǎn)生的負(fù)壓和吸力作用，將原水側(cè)穿過疏水微孔膜的氨氣分子快速帶出，作為微藻生長(zhǎng)所必需的氮源被利用。在處理凈化氨氮廢水的同時(shí)，獲得微藻生物質(zhì)。該微藻可反復(fù)用于吸收廢水中的氨氮，亦可在收集之后用于綠色生物能源的生產(chǎn)。本發(fā)明改進(jìn)了現(xiàn)有的利用微藻去除廢水中氨氮的方法，降低操作難度，縮短處理時(shí)間，提高氨氮去除效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用微藻處理氨氮廢水的裝置及方法，具體涉及使用膜接觸器、文丘里管結(jié)合微藻細(xì)胞溶液去除廢水中氨氮的裝置和方法。

背景技術(shù)

近年來，我國水體氨氮污染問題日益嚴(yán)重。氨氮在水體中的過量存在會(huì)對(duì)生物及其生存環(huán)境造成嚴(yán)重危害。控制氨氮排放量，尋找經(jīng)濟(jì)有效的氨氮廢水處理技術(shù)變得尤為重要。根據(jù)濃度的不同，氨氮廢水可分為3類：高濃度(500ppm)、中等濃度(50～500ppm)和低濃度(50ppm)。氨氮廢水一般來源于焦炭、煤氣化、濕法冶金、煉油、化肥等行業(yè)的生產(chǎn)過程以及垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生的垃圾滲濾液。

目前，較為常用的脫氮方法包括生物法、吹脫法、折點(diǎn)氯化法、離子交換法和化學(xué)沉淀法。傳統(tǒng)的生物脫氮技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛的方法之一，但存在著流程長(zhǎng)、占地面積大、處理成本高等問題。且由于氨氮廢水，尤其是工業(yè)廢水成分復(fù)雜，可生化性較差，使得該方法除氮效果不佳。吹脫法可用于高濃度氨氮廢水的預(yù)處理，但能耗較大，出水氨氮濃度偏高。折點(diǎn)氯化法由于加氯量大，易導(dǎo)致二次污染。離子交換法存在吸附劑用量大，再生難的問題。化學(xué)沉淀法使用的沉淀劑用藥量較大，會(huì)增加處理成本。

隨著近年來國家提高了氨氮廢水排放的標(biāo)準(zhǔn)，因此亟需開發(fā)出經(jīng)濟(jì)高效處理氨氮廢水的方法與工藝路線。由于較傳統(tǒng)水處理技術(shù)具有能耗低、處理效果好、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，采用膜接觸器處理氨氮廢水已逐漸引起研究者的重視。膜接觸器將物理分離與化學(xué)吸收進(jìn)行結(jié)合，結(jié)構(gòu)類似于列管式熱交換器。兩種流體被疏水性微孔中空纖維膜隔開，流體間物質(zhì)的交換在膜外/內(nèi)表面處進(jìn)行。膜接觸器使用的膜本身雖不具有分離功能，僅充當(dāng)兩相間的界面，但卻可以提供足夠大的傳質(zhì)比表面積，較常規(guī)的分散相接觸器更具優(yōu)越性。膜接觸器內(nèi)膜一側(cè)的流體中僅有易揮發(fā)組分或氣體能夠透過分離膜，而諸如離子、液體等則被完全阻隔；在膜接觸器另一側(cè)的流體，經(jīng)過化學(xué)/物理方法對(duì)透過組分或氣體進(jìn)行富集。膜接觸器可實(shí)現(xiàn)對(duì)被分隔開來的兩種流體獨(dú)立控制操作，且不會(huì)產(chǎn)生液泛、溝流或泡沫夾帶等問題；另外可在各種流速條件下保持恒定的膜接觸面積，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

氨氮廢水的生物脫氮技術(shù)通常基于細(xì)菌的硝化與反硝化作用。而使用一些對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、耐受性較高的富油微藻菌株對(duì)氨氮廢水進(jìn)行處理，已被證明是一種可行性極高的新型生物脫氮技術(shù)。該技術(shù)基于微藻菌株可利用氨氮作為其生長(zhǎng)過程中所需氮源的這一特性，在微藻生長(zhǎng)時(shí)消耗廢水中的氨氮，最終獲得微藻生物質(zhì)并凈化廢水水質(zhì)。微藻生物質(zhì)現(xiàn)已被認(rèn)為是最具潛力的制造第三代可再生生物能源(生物柴油、乙醇、甲烷等)的原料。使用微藻處理氨氮廢水的常規(guī)方法是直接投加微藻至廢水。然而廢水中的污染物，如重金屬離子、濃度過高的氨氮、有機(jī)物等均會(huì)抑制微藻細(xì)胞的分裂與生長(zhǎng)，使其吸收氨氮的能力下降，削弱廢水的處理效果。