[發明專利]一種復合濾料生物硝化濾池及處理水中氨氮的方法

在審

• 申請號: 201710801151.0
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107720944A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 劉德釗;李長偉;韓志英;朱松明;李加偉;藍麗華
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F3/10
• 分類號: C02F3/10;C02F101/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 陳升華

技術領域

本發明涉生物硝化技術領域，具體涉及一種復合濾料生物硝化濾池及處理水中氨氮的方法。

背景技術

水資源作為地球上至關重要的不可再生資源，也是人類生存發展不可或缺的物質基礎。然而隨著工業的迅速發展和城市人口的不斷增長，水資源日趨短缺，水環境污染問題形勢日漸嚴峻，尤其如氨氮等污染物的排放導致了地下水和地表水的污染及氮的富營養化及生態系統及土壤的酸化。因此，水環境已成為了制約我國可持續發展的關鍵限制性因素之一，而人們對于解決水污染、改善環境的要求愈加迫切，呼聲亦愈來愈高。

生物濾池是生物膜法污水處理工藝流程中的主要組成部分，是在生物接觸氧化工藝的基礎上引入了給水快濾池的設計思路，是一種綜合過濾、吸附和生物作用等各種凈化過程的高效好氧污水處理工藝。而自從塑料濾料問世以來，生物濾池由低負荷率向高負荷率快速發展，故濾料的選擇對于生物濾池處理效果至關重要。聚苯乙烯作為生物濾料具有機械性能極佳、磨損率低、破碎率低的優點，可以一直保持其外部形態，長時間運行而不需要更換補充。但由于合成類高分子聚合物濾料不具備良好的生物相容性，微生物黏附和增殖能力差，大大延長了掛膜時間。目前常以明膠蛋白引入材料表面提高其表面性能，引入明膠蛋白的方法包括物理法和化學法。物理包被蛋白分子法在聚苯乙烯濾料的表面引入了易于細胞黏附的多肽序列，可改善濾料的親水性能和生物相容性，使得微生物的黏附和增殖速度都得到了提高。但通過此方法交聯的蛋白分子數量較少，這主要是因為物理法依靠較弱的物理吸附力來固定蛋白分子，在外界作用的影響下很容易脫落，無法直接應用在實際工程中，需要尋找一種依靠較強的化學健固定蛋白分子的方法，使材料表面蛋白分子含量增加的同時保證其沉積的牢固程度。

此外，硝化反應的進行不斷伴隨著氫離子的產生，其耗堿量為7.14g/g(CaCO₃/NH₄⁺-N)，而硝化細菌的最適pH為7.5-8.0，故隨著硝化反應不斷產生酸度，pH將會低于硝化細菌的適宜范圍，從而導致硝化反應的滯緩。目前常用的方法為向系統中投加NaHCO₃或NaOH等緩沖性或堿性物質，但這在一定程度上提高了運行及管理的成本，投加過量又會造成二次污染，故尋求一種可根據需求自行、不斷釋放堿度的濾料對于硝化生物濾池的長期運行顯得尤為重要。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明要解決的問題為硝化生物濾池中聚苯乙烯濾料表面性能的改性方法和堿度自動調控、緩沖的方法，并將二者進行有機結合。

本發明的目的在于提供了一種復合濾料生物硝化濾池及處理水中氨氮的方法，濾料采用表面改性的聚苯乙烯濾料和牡蠣殼濾料，表面改性的聚苯乙烯濾料，通過共價接枝明膠蛋白，使得材料表面粘附性強的蛋白分子含量增加，提高微生物在其表面的附著性，縮短掛膜時間。另外，為有效解決堿度不足及低pH值條件下硝化菌活性受抑制等問題，選擇表面粗糙且主要成分為CaCO₃的廢棄牡蠣殼作為生物濾池濾料，可不斷地中和掉硝化反應中產生的酸度，達到以低廉的成本實現穩定系統酸堿度的效果，并為廢棄牡蠣殼找到一條重復利用的新途徑。本發明最終實現了硝化生物濾池中的快速掛膜和長期的穩定運行。

為達到此目的，本發明采用以下技術方案：

一種復合濾料生物硝化濾池，包括濾池外殼，所述的濾池外殼內置有濾料，所述的濾料采用表面改性的聚苯乙烯濾料和牡蠣殼濾料。

所述的濾池外殼上設有進水管和出水管，以及反沖洗進水管和反沖洗出水管。

本發明中，在聚苯乙烯表面共價接枝明膠蛋白提高材料的表面性能，縮短掛膜時間，并與可以實現自行調控系統pH值的牡蠣殼有機結合，使二者充分發揮其作為硝化濾池填料特有的優勢，最終實現更快速、高效、徹底的硝化效果。

沿所述濾池外殼的高度方向，所述的表面改性的聚苯乙烯濾料在所述濾池外殼內的上部，所述的牡蠣殼濾料在所述濾池外殼內的下部。

所述的表面改性的聚苯乙烯濾料和牡蠣殼濾料的之間以及濾料的兩端均設置有濾料擋板，所述的濾料擋板上設有蜂窩狀的通孔。