[發明專利]一種處理水中硝態氮的生物濾料

有效

• 申請號: 201710785955.6
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107487840B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 王有昭;朱彤
• 申請（專利權）人: 沈陽東源環境科技有限公司
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F101/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種新型的生物濾料，用于處理生活及工業廢水中的硝態氮污染物。該生物濾料利用硫自養反硝化和異養反硝化兩種原理對水中的硝態氮進行反硝化去除。生物濾料中含有提供硫自養反硝化細菌所用的電子供體硫單質、供異養反硝化細菌生長所用的緩釋碳源、改善生物表面電荷屬性的金屬氧化物以及碳酸鹽。本發明的生物濾料表面能生長大量的自養及異養兩類反硝化細菌，在高效處理水中的硝態氮的同時，剩余污泥產量小，無需調控反應過程的酸堿度，并且使用周期較長。

技術領域

本發明涉及含有硝態氮廢水的處理領域，具體指一種生物濾料。

背景技術

在地下水、生活污水及工業廢水中通常含有一定濃度的硝態氮污染物，包括硝酸鹽、亞硝酸鹽等。硝酸鹽在人體內可被還原為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽與人體血液作用，使血液失去攜氧功能，導致使人缺氧中毒；亞硝酸鹽在人體內外與仲胺類作用形成亞硝胺類，它在人體內達到一定劑量時是致癌、致畸、致突變的物質，有害人體健康，因此水中的硝態氮含量必須得到控制。

目前，常規的硝態氮去除方法是微生物異養反硝化技術，即向水中投加甲醇、乙酸及葡萄糖等碳源，在厭氧反硝化細菌的作用下進行反硝化脫氮。該類方法雖然硝態氮的去除效率較高，但在消耗大量碳源，導致運行成本高的同時，也產生了一定量的剩余污泥需要后續處理，導致操作繁瑣，處理成本較高。

近年來，利用硫自養反硝化也可以去除水中的硝態氮，其污泥產量小。常規技術是將塊狀硫磺和石灰石塊進行混合充當濾料，或者以專利WO00/18694為代表的將硫磺和石灰石進行融合后充當硫自養反硝化濾料，但是考慮到硫自養反硝化細菌生長周期較長，濾料的比表面積有限，導致硫自養反硝化細菌在水流速度較快時非常生物量流失較大，導致硝態氮去除率下降。

綜上所述，異養反硝化技術和硫自養反硝化技術自身的優勢和劣勢非常明顯，有必要對兩種技術進行優化，從而進一步提升水中硝態氮的去除效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對現有技術的現狀提供一種生物濾料，在高效去除水中的硝態氮污染物的同時，操作簡單，降低處理運行成本。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種新型生物濾料，與常規的硫自養反硝化濾料不同在于，硫自養反硝化細菌和異養反硝化細菌都可以在新型生物濾料表面大量生長，從而進行高效脫氮，改善傳統的異養反硝化和硫自養反硝化過程。

這種新型的生物濾料，其成分包括硫單質、緩釋碳源、碳酸鹽。該生物濾料中，硫單質的質量百分比范圍為40%~80%，碳酸鹽的質量百分比范圍為10%~40%，緩釋碳源的質量百分比范圍為1%~20%。

該生物濾料還包括金屬氧化物，金屬氧化物的質量百分比范圍為5%~10%。

該生物濾料中的硫單質和緩釋碳源通過自養反硝化和異養反硝化過程進行聯合，通過反硝化過程協同處理水中硝態氮。

該生物濾料中的硫單質在反硝化過程中為硫自養反硝化細菌提供電子，緩釋碳源在反硝化過程中為異養反硝化細菌提供電子。緩釋碳源的消耗過程增加該生物濾料的比表面積，有利于大量富集反硝化細菌。該生物濾料中的金屬氧化物在反硝化過程中改善該生物濾料表面的電荷屬性，有利于吸引反硝化細菌富集。碳酸鹽在反硝化過程中為硫自養反硝化細菌繁殖提供了無機碳源，并且在反硝化過程中自動調節反硝化過程的酸堿度。

由于新型生物濾料組成成分中含有硫和緩釋碳源兩種電子供體，而這兩種電子供體所對應的反硝化細菌分別是硫自養反硝化細菌和異養反硝化細菌，因此在新型生物濾料表面可以富集這兩大類細菌，而常規的反硝化技術只能富集其中一種細菌。考慮到硫自養反硝化細菌污泥產量小、異養反硝化細菌繁殖快等特點，因此新型生物濾料可以將二者的優勢進行結合，從而提升反硝化的能力。