[發明專利]吸附與生物硝化一體化的反應器系統

在審

• 申請號: 201810052114.9
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108128887A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 豆俊峰;杜明陽;王營營;朱宜;云影
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: C02F3/02
• 分類號: C02F3/02;B01J20/20;B01J20/24;B01J20/30;C02F101/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種吸附與生物硝化一體化的反應器系統，其特征在于，該反應器系統由反應器主體、進水管、排氣管、反沖洗出水管、固定軸、支架、多孔布水管、細顆粒改性活性炭吸附劑、小孔徑多孔隔板、負載有氨氧化細菌的煤矸石吸附劑、大孔徑多孔隔板、曝氣管、反沖洗進水管、鵝卵石、出水管、承托板、充氣泵組成；固定軸位于反應器主體頂板的圓心處，進水管穿過固定軸與多孔布水管相連，多孔布水管通過支架與固定軸相連；兩個排氣管分別對稱穿過反應器主體頂板的兩側，距離頂板的圓心為35cm；反沖洗出水管在反應器主體一側；從多孔布水管下方5cm處開始，依次為細顆粒改性活性炭吸附劑、小孔徑多孔隔板、負載有氨氧化細菌的煤矸石吸附劑、大孔徑多孔隔板、曝氣管、反沖洗進水管、鵝卵石；曝氣管與充氣泵相連接；在鵝卵石與曝氣管之間的插入有反沖洗進水管；鵝卵石下方由承托板支撐，承托板下方連接出水管；所述負載有氨氧化細菌的煤矸石吸附劑由如下方法制備：

(1)將粒徑為2～3cm的85g煤矸石加入到500mL自來水中，在1000r/min條件下攪拌5分鐘，過濾除去液體得到物質A0，將物質A0加入到500mL去離子水中，在1000r/min條件下攪拌5分鐘，過濾除去液體得到物質A1，將物質A1加入到500mL質量百分比濃度為90％的乙醇溶液中，在1000r/min條件下攪拌5分鐘，過濾除去液體得到物質A2，將物質A2加入到500mL去離子水中，在1000r/min條件下攪拌5分鐘，過濾除去液體得到物質A3，將物質A3在溫度為105℃的干燥箱中放置50分鐘，得到物質A；

(2)將2.36克NaCl和3.61克LiCl加入到1600mL去離子水中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，搖勻后分成等量4份，得到混合液H1、混合液H2、混合液H3、混合液H4；

(3)將150mL摩爾濃度為0.55mol/L的Fe(NO₃)₂溶液和50mL摩爾濃度為0.45mol/L的Ni(NO₃)₂溶液加入到混合液H1中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液J1；

(4)將物質A加入到混合液J1中，在溫度為35℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質B1，物質B1在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質B2；

(5)將140mL摩爾濃度為0.55mol/L的Fe(NO₃)₂溶液和60mL摩爾濃度為0.45mol/L的Ni(NO₃)₂溶液加入到混合液H2中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液J2；

(6)將物質B2加入到混合液J2中，在溫度為35℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質B3，物質B3在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質B4；

(7)將130mL摩爾濃度為0.55mol/L的Fe(NO₃)₂溶液和70mL摩爾濃度為0.45mol/L的Ni(NO₃)₂溶液加入到混合液H3中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液J3；

(8)將物質B4加入到混合液J3中，在溫度為35℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質B5，物質B5在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質B6；

(9)將120mL摩爾濃度為0.55mol/L的Fe(NO₃)₂溶液和80mL摩爾濃度為0.45mol/L的Ni(NO₃)₂溶液加入到混合液H4中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液J4；

(10)將物質B6加入到混合液J4中，在溫度為35℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質B7，物質B7在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質B；

(11)將3.11克CoCl₂和3.74克ZnCl₂加入到2000mL去離子水中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，搖勻后分成等量5份，得到混合液K1、混合液K2、混合液K3、混合液K4、混合液K5；

(12)將150mL摩爾濃度為0.49mol/L的Cu(NO₃)₂溶液和50mL摩爾濃度為0.62mol/L的Pb(NO₃)₂溶液加入到混合液K1中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液L1；

(13)將物質B加入到混合液L1中，在溫度為35℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質C1，物質C1在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質C2；

(14)將140mL摩爾濃度為0.49mol/L的Cu(NO₃)₂溶液和60mL摩爾濃度為0.62mol/L的Pb(NO₃)₂溶液加入到混合液K2中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液L2；

(15)將物質C2加入到混合液L2中，在溫度為35℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質C3，物質C3在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質C4；

(16)將130mL摩爾濃度為0.49mol/L的Cu(NO₃)₂溶液和70mL摩爾濃度為0.62mol/L的Pb(NO₃)₂溶液加入到混合液K3中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液L3；

(17)將物質C4加入到混合液L3中，在溫度為35℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質C5，物質C5在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質C6；

(18)將120mL摩爾濃度為0.49mol/L的Cu(NO₃)₂溶液和80mL摩爾濃度為0.62mol/L的Pb(NO₃)₂溶液加入到混合液K4中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液L4；

(19)將物質C6加入到混合液L4中，在溫度為35℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質C7，物質C7在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質C8；

(20)將110mL摩爾濃度為0.49mol/L的Cu(NO₃)₂溶液和90mL摩爾濃度為0.62mol/L的Pb(NO₃)₂溶液加入到混合液K5中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液L5；

(21)將物質C8加入到混合液L5中，在溫度為35℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質C9，物質C9在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質C；

(22)將0.11克8-甲基喹啉在1000r/min攪拌條件下加入到1200mL無水乙醇中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，搖勻后分成等量4份，得到混合液M1、混合液M2、混合液M3、混合液M4；

(23)將0.13克乙醇胺和0.17克4-硝基苯酚加入到混合液M1中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液N1；

(24)將物質C加入到混合液N1中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，過濾除去液體得到物質D1，物質D1在溫度為65℃的干燥箱中放置45分鐘，得到物質D2；

(25)將0.11克乙醇胺和0.16克4-硝基苯酚加入到混合液M2中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液N2；

(26)將物質D2加入到混合液N2中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，過濾除去液體得到物質D3，物質D3在溫度為65℃的干燥箱中放置45分鐘，得到物質D4；

(27)將0.10克乙醇胺和0.15克4-硝基苯酚加入到混合液M3中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液N3；

(28)將物質D4加入到混合液N3中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，過濾除去液體得到物質D5，物質D5在溫度為65℃的干燥箱中放置45分鐘，得到物質D6；

(29)將0.9克乙醇胺和0.14克4-硝基苯酚加入到混合液M4中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液N4；

(30)將物質D6加入到混合液N4中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，過濾除去液體得到物質D7，物質D7在溫度為65℃的干燥箱中放置45分鐘，得到物質E；

(31)將1.75克NH₄Cl、8.23克NaCl、3.31克KH₂PO₄、1.29克K₂HPO₄、0.44克FeCl₃、0.23克CoCl₂、0.22克ZnCl₂、0.11克CuCl₂、2.39克MgSO₄、1.63克CaCl₂和0.13克NiCl₂加入到1000mL去離子水中，在1000r/min條件下攪拌5分鐘，得到混合液O；

(32)將10mL含菌量為5×10¹²CFU/mL的氨氧化細菌培養液加入到混合液O中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液P；

(33)將物質E加入到混合液P中，在溫度為35℃的搖床中搖動24小時，過濾除去液體得到物質F；

(34)將物質F在溫度為25℃的培養箱中放置8小時，得到的物質即為負載有氨氧化細菌的煤矸石吸附劑；

所述細顆粒改性活性炭吸附劑由如下方法制備：

(1)將粒徑為0.5～1cm的60g活性炭加入到500mL自來水中，在1000r/min條件下攪拌5分鐘，過濾除去液體得到物質A0，將物質A0加入到500mL去離子水中，在1000r/min條件下攪拌5分鐘，過濾除去液體得到物質A1，將物質A1加入到500mL質量百分比濃度為90％的乙醇溶液中，在1000r/min條件下攪拌5分鐘，過濾除去液體得到物質A2，將物質A2加入到500mL去離子水中，在1000r/min條件下攪拌5分鐘，過濾除去液體得到物質A3，將物質A3在溫度為105℃的干燥箱中放置50分鐘，得到物質A；

(2)將0.02克PbCl₂加入到400mL去離子水中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液H；

(3)將物質A加入到混合液H中，在溫度為40℃的搖床中搖動120分鐘，過濾除去液體得到物質B1，物質B1在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質B；

(4)將0.12克KCl加入到400mL去離子水中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液J；

(5)將物質B加入到混合液J中，在溫度為40℃的搖床中搖動120分鐘，過濾除去液體得到物質C1，物質C1在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質C；

(6)將0.08克CeCl加入到400mL去離子水中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液K；

(7)將物質C加入到混合液K中，在溫度為40℃的搖床中搖動120分鐘，過濾除去液體得到物質D1，物質D1在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質D；

(8)將0.06克LiCl加入到400mL去離子水中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液L；

(9)將物質D加入到混合液L中，在溫度為40℃的搖床中搖動120分鐘，過濾除去液體得到物質E1，物質E1在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質E；

(10)將2.34克MgCl₂和2.88克CdCl₂加入到2400mL去離子水中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，搖勻后分成等量6份，得到混合液M1、混合液M2、混合液M3、混合液M4、混合液M5、混合液M6；

(11)將100mL摩爾濃度為0.66mol/L的Ni(NO₃)₂溶液和100mL摩爾濃度為0.34mol/L的Fe(NO₃)₂溶液加入到混合液M1中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液N1；

(12)將物質E加入到混合液N1中，在溫度為35℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質F1，物質F1在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質F2；

(13)將100mL摩爾濃度為0.61mol/L的Ni(NO₃)₂溶液和100mL摩爾濃度為0.39mol/L的Fe(NO₃)₂溶液加入到混合液M2中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液N2；

(14)將物質F2加入到混合液N2中，在溫度為35℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質F3，物質F3在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質F4；

(15)將100mL摩爾濃度為0.56mol/L的Ni(NO₃)₂溶液和100mL摩爾濃度為0.44mol/L的Fe(NO₃)₂溶液加入到混合液M3中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液N3；

(16)將物質F4加入到混合液N3中，在溫度為35℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質F5，物質F5在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質F6；

(17)將100mL摩爾濃度為0.51mol/L的Ni(NO₃)₂溶液和100mL摩爾濃度為0.49mol/L的Fe(NO₃)₂溶液加入到混合液M4中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液N4；

(18)將物質F6加入到混合液N4中，在溫度為35℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質F7，物質F7在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質F8；

(19)將100mL摩爾濃度為0.46mol/L的Ni(NO₃)₂溶液和100mL摩爾濃度為0.54mol/L的Fe(NO₃)₂溶液加入到混合液M5中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液N5；

(20)將物質F8加入到混合液N5中，在溫度為35℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質F9，物質F9在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質F10；

(21)將100mL摩爾濃度為0.41mol/L的Ni(NO₃)₂溶液和100mL摩爾濃度為0.59mol/L的Fe(NO₃)₂溶液加入到混合液M6中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液N6；

(22)將物質F10加入到混合液N6中，在溫度為35℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質F11，物質F11在溫度為105℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質G；

(23)將0.44克三異丙醇胺加入到1200mL無水乙醇中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，搖勻后分成等量4份，得到混合液O1、混合液O2、混合液O3、混合液O4；

(24)將1.2克4-咪唑甲醛和4.8克環辛烯加入到200mL異丙醇中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，搖勻后分成等量4份，得到混合液P1、混合液P2、混合液P3、混合液P4；

(25)將混合液O1和1.8克二甲基砜加入到混合液P1中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液Q1；

(26)將物質G加入到混合液Q1中，在溫度為30℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質H1，將物質H1在溫度為75℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質H2；

(27)將混合液O2和1.7克二甲基砜加入到混合液P2中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液Q2；

(28)將物質H2加入到混合液Q2中，在溫度為30℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質H3，將物質H3在溫度為75℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質H4；

(29)將混合液O3和1.6克二甲基砜加入到混合液P3中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液Q3；

(30)將物質H4加入到混合液Q3中，在溫度為30℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質H5，將物質H5在溫度為75℃的干燥箱中放置40分鐘，得到物質H6；

(31)將混合液O4和1.5克二甲基砜加入到混合液P4中，在1000r/min條件下攪拌3分鐘，得到混合液Q4；

(32)將物質H6加入到混合液Q4中，在溫度為30℃的搖床中搖動20分鐘，過濾除去液體得到物質H7，將物質H7在溫度為75℃的干燥箱中放置40分鐘，得到的物質即為細顆粒改性活性炭吸附劑。