[發明專利]固定化反硝化細菌的固體碳源小球處理低碳氮比污水的方法

有效

• 申請號: 201710602194.6
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN109279698B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 張登祥;余關龍;王春喜;張春財;張加璇;付永江;嚴曉江
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/28;C02F3/32;C12N11/084;C12N11/14;C12N11/12;C12N11/04
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 黃麗

本發明公開了一種固定化反硝化細菌的固體碳源小球處理低碳氮比污水的方法，該方法采用固定化反硝化細菌的固體碳源小球處理低碳氮比污水，低碳氮比污水的碳氮比為1～9∶1，處理溫度控制在10℃～40℃，處理pH值控制在6.5～8，固定化反硝化細菌的固體碳源小球的制備包括(1)谷殼預處理；(2)制備聚乙烯醇?海藻酸鈉?谷殼混合液；(3)將含有反硝化細菌的菌懸液加入到聚乙烯醇?海藻酸鈉?谷殼混合液中，擠壓到CaCl₂溶液中發生交聯反應，得到固定化反硝化細菌的固體碳源小球。本發明的方法可為低碳氮比污水提供穩定碳源、實現高效、穩定脫氮過程的同時，還具有成本低廉、無二次污染的優點。

技術領域

本發明屬于污水處理技術領域，具體涉及一種固定化反硝化細菌的固體碳源小球處理低碳氮比污水的方法。

背景技術

水體富營養化是指氮、磷等植物營養物質含量過多而引起的水質污染現象。會導致水生生物多樣性破壞，進而造成水生生態系統喪失自我維持、自我調節能力與系統平衡穩定性，并最終導致水生生態系統的破壞和環境問題的加劇。

研究顯示，目前我國的水體污染中，氮已逐漸上升為主要污染物，主要是由于大量的含氮廢水未經處理或處理不完全就排入水體造成的。而氮作為表征地表水水質狀況的主要污染物指標之一，是影響水生態系統健康和穩定的重要因素。因此，富營養化水體中氮素的去除是當前廢水處理領域中急需解決的難題之一，脫氮技術的研究和應用引起了人們的廣泛關注。而人工濕地因其具有處理效率高、投資低、運行維持費用低等優點，被廣泛用于處理各種污水，特別是暴雨徑流、農業面源廢水等，在污染控制方面發揮了重要作用。

人工濕地中氮的去除途徑主要包括植物吸收、氨氮揮發、基質吸附和微生物硝化-反硝化等。研究表明，微生物硝化-反硝化是人工濕地脫氮的主要途徑。主要原因是濕地系統大部分區域溶解氧不足，植物通過輸氧，根系周圍微環境依次呈現出好氧-缺氧-厭氧狀態，有利于硝化-反硝化作用的進行。濕地系統內硝態氮必須通過反硝化作用才能徹底的從系統中去除。而對于低碳氮比的富營養化水體，人工濕地內反硝化作用因為缺乏可利用有機碳、硝酸鹽或存在過量的氧氣而受到抑制，其中可利用碳源的缺乏往往是脫氮過程中的限制性步驟。能為反硝化細菌所利用的碳源主要可分為3類：廢水中所含的有機碳源、內源碳、外加碳源等。內源碳主要是指基質內由植物枯葉或其他有機物分解生成的，并不能完全被反硝化細菌所利用，而影響系統的反硝化能力。

針對人工濕地內部普遍存在的反硝化細菌可利用有機碳源不足的狀態，越來越多的研究者開始關注外加碳源對濕地脫氮效率的影響。Garcia-Montiel等研究發現，在人工濕地中添加簡單的有機物(如葡萄糖)能夠提高反硝化速率。雖然低分子碳水化合物，如葡萄糖、果糖、乙酸等作為碳源，可以提高系統的脫氮效果，但也存在出水有機物超標的風險。因此，隨著對該領域研究的不斷深入，更多地選擇以天然有機物(如碎樹枝、植物殘體等富含木質纖維素的植物生物質固體碳源)作為外加碳源，但它們存在前期劇烈溶出、分解，N、P釋放量大的現象，COD也較高，對初期出水水質可能造成次生污染。

對于低碳氮比水體，采用人工濕地技術除氮的過程中，可利用碳源的缺乏是脫氮過程中的關鍵性的限制因素。雖然許多研究者都采用外加碳源特別是植物生物質固體碳源的方式來解決，但在實際應用中都存在出水水質惡化的風險，以及在選擇投加外源碳的種類、投加方式、投加量的多少、投加外源碳后氮元素的動力學模型以及對脫氮效果的影響等方面缺乏系統的研究工作。此外，在人工濕地的長期運行時，基質中的反硝菌的數量、活性等也難以得到有效保障，進而也會嚴重影響脫氮效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種能夠為低碳氮比污水的反硝化過程提供穩定充足的碳源、脫氮效果好、處理后水質大幅提高的固定化反硝化細菌的固體碳源小球處理低碳氮比污水的方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：