[發明專利]一種處理廢水中氨氮的方法及固定化生物反應器

在審

• 申請號: 201710341470.8
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN106995238A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 許曉毅;陸振飛;金朝霞;李勝海;石德智;胡碧波;呂晨培;張婷婷
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30
• 代理公司: 重慶華科專利事務所50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明屬于水污染控制技術領域，具體涉及一種處理廢水中氨氮的方法及固定化生物反應器。

技術背景

廢水中的氨氮主要來源于城市污水和工業廢水，其中，工業廢水中的氨氮由于濃度變化大，毒性高、難降解有機物含量高、處理難度大，仍是目前水環境氮素負荷的主要貢獻之一，且日益成為水環境氨氮負荷控制的重點。目前在廢水處理領域廣泛應用的生物脫氮法，受限于硝化菌的生長增殖困難、硝化菌活性差、微生物可利用碳源不足等不利因素，應用于工業氨氮廢水的生物硝化脫氮存在不同程度的失效。

因此，尋求工業氨氮廢水的高效、經濟、穩定可控的生物脫氮方法一直是工業氨氮廢水處理研究的熱點和難點。固定化微生物技術由于微生物負載量大、對沖擊負荷及有毒物質的耐受能力強、硝化速率快、污泥產量少、運行穩定等優點，已成為工業氨氮廢水處理的研究熱點。固定化微生物技術的處理效果主要與兩個因素有關，一是填料，目前使用的填料主要是包埋單一菌株的包埋顆粒；一是反應器，目前使用的固定化生物反應器主要有攬拌槽式、固定填充床和流化床三種，其中攬拌槽式反應器多采用分批式運行，可以使反應器內微生物分布均勻，提高微生物利用率，但剪切力過大，易導致包埋固定化法或交聯固定化法制成的顆粒破裂；固定填充床反應器中的固定化微生物會因操作圧力過大而相互擠壓，甚至破裂，導致微生物催化活降低，且氣-液-固三相流中產生的大氣泡，影響運行效果；而流化床反應器操作要求嚴格、成本太高。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種處理廢水中氨氮的方法，所述方法馴化時間短，微生物抑制效應低，硝化速度快、污泥產量少，氨氮降解效率高，群落多樣性豐富，抗沖擊負荷強，運行穩定，能夠高效地處理高氨氮工業廢水。

本發明的另一個目的在于提供一種處理廢水中氨氮的生物固定化反應器，所述反應器能耗低、三相混合效果好，氧傳質系數高，操作簡單，占地節省。

為實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

一種處理廢水中氨氮的方法，將廢水在缺氧區與好氧區之間循環后流入沉淀區，在沉淀區沉淀后排出，其特征在于：所述的缺氧區以活性污泥為微生物降解材料，所述的好氧區以乙烯醇-海藻酸鈉包埋顆粒和活性污泥的混合物為微生物降解材料，缺氧區溶解氧濃度不超過0.2mg/L，好氧區溶解氧濃度為4-5mg/L，廢水在缺氧區和好氧區的水力停留總時間至少4小時。

根據本發明的方法，其特征在于：所述的活性污泥是硝化污泥。

根據本發明的方法，其特征在于：所述的乙烯醇-海藻酸鈉包埋顆粒由以下的組分制備得到，每100mL水溶液中，聚乙烯醇10-15g，海藻酸鈉0.1-1.0g，活性污泥10-20g。

根據本發明的方法，其特征在于：所述的乙烯醇-海藻酸鈉包埋顆粒由以下的組分制備得到，每100mL水溶液中，聚乙烯醇10g，海藻酸鈉0.8g，活性污泥10g。

根據本發明的方法，其特征在于：所述的乙烯醇-海藻酸鈉包埋顆粒由以下的組分制備得到，每100mL水溶液中，聚乙烯醇10g，海藻酸鈉0.8g，活性污泥10g，所述的聚乙烯醇聚合度為1700-1800。

根據本發明的方法，其特征在于：所述的乙烯醇-海藻酸鈉包埋顆粒的制備包括以下制備步驟：

(1)制備聚乙烯醇-海藻酸鈉凝膠溶液：按每100mL水溶液中加入聚乙烯醇10-15g，海藻酸鈉0.1-1.0g，活性污泥10-20g的投料比，將聚乙烯醇、海藻酸鈉、去離子水混合加熱制備成凝膠狀，超聲、靜置待用；

(2)與活性污泥混合：將活性污泥馴化、離心、生理鹽水清洗后，添加到步驟(1)獲得的混合凝膠溶液中，混合均勻；

(3)制備包埋顆粒：將步驟(2)混合均勻的混合物滴入含2％CaCl₂的飽和硼酸溶液中，制成粒徑3-4mm，比表面積4-10m²/g的包埋顆粒，并在恒溫磁力攪拌器上攪拌交聯30min；

(4)后處理：將步驟(3)所得物轉移至0.5mol/L的Na₂SO₄溶液中，4℃下放置2小時用生理鹽水清洗，-20℃條件下反復凍融4次，去離子水清洗，于氨氮濃度為50mg/L的廢水中4℃條件下保藏待用；

其中，步驟(1)中所述的超聲頻率為40kHz，超聲時間為30min；

步驟(1)中所述的靜置時間為4小時；