[發明專利]強化兼性氧化塘脫氮的好氧甲烷氧化反硝化裝置及其工藝

在審

• 申請號: 201810385159.8
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108423821A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 吳偉祥;徐興坤;馬壯
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F3/30;C02F103/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種強化兼性氧化塘脫氮的好氧甲烷氧化反硝化裝置及其工藝。該好氧甲烷氧化反硝化裝置由好氧甲烷氧化反硝化復合組件和供氣系統兩部分組成。其中，好氧甲烷氧化反硝化復合組件的頂部與底部設有網狀結構的平板，平板間均勻設置填料、起支撐作用的支撐柱與中空纖維膜束，而供氣系統主要向中空纖維膜束提供甲烷和氧氣。工作時，只需要將若干好氧甲烷氧化反硝化復合組件串聯或并聯鋪設在兼性氧化塘底部并持續供氣即可強化兼性氧化塘的脫氮效能。本發明以好氧甲烷氧化反硝化過程為核心，通過將中空纖維膜和填料組合而成的復合組件投入兼性氧化塘底部來快速實現對現有氧化塘的改造與功能強化，成本較低，簡單易行。

技術領域

本發明涉及反硝化脫氮的技術領域，特別涉及一種強化兼性氧化塘脫氮的好氧甲烷氧化反硝化裝置及其工藝。

背景技術

畜禽廢水污染負荷高，水質波動大，若處理不當會對周圍生態環境造成嚴重影響。目前，畜禽廢水處理的主流工藝為“厭氧發酵-好氧處理-氧化塘”，其中氮素的去除主要依靠硝化-反硝化過程，而反硝化過程又是其中的限制性步驟。所謂反硝化過程，就是以硝酸鹽為電子受體，有機物為電子供體，將硝酸鹽還原為氧化亞氮或氮氣的過程。然而，在處理畜禽廢水時往往會由于碳氮比失衡導致反硝化碳源不足，使得流入氧化塘的畜禽尾水仍殘留較高濃度的硝態氮。

根據氧化塘內占優勢的微生物類型及相應生化反應的不同，可將氧化塘分為好氧塘、兼性塘與厭氧塘。其中，兼性塘是最常見的一種氧化塘類型，塘深較深(1.2～2.5m)，一般作為畜禽尾水前級處理塘，因此其處理效果的好壞直接影響后續單元。這意味著，較高的硝酸鹽濃度進水要求兼性塘擁有更高的污染物去除負荷。為保證系統的處理效果，對兼性塘進行提升改造是一個較為穩妥的方法。但鑒于改造原有兼性塘結構或增設新的處理單元成本較高，且氧化塘進水的反硝化碳源不充足，亟需尋找一種簡單易行、低成本的兼性氧化塘升級改造方法。

好氧甲烷氧化反硝化(aerobic methane oxidation coupled todenitrification)是利用好氧甲烷氧化菌與反硝化菌的協作實現反硝化脫氮，即在好氧條件下好氧甲烷氧化菌將甲烷氧化為可溶性有機物并分泌給周圍的反硝化菌，隨后反硝化菌再利用這些碳源進行反硝化過程，其理論反應方程式如方程式(1)所示。該技術可以間接地將甲烷作為反硝化過程的電子供體，并且好氧甲烷氧化菌倍增時間短，易于培養，是解決畜禽廢水等低碳比廢水脫氮問題的一種富有潛力的技術。但是，甲烷傳質阻力大、實際用于反硝化的甲烷比例低是制約該技術大規模推廣應用的瓶頸。

CH₄+1.1O₂+0.72NO₃^-+0.72H⁺→0.36N₂+CO₂+2.36H₂O (1)

發明內容

基于此，本發明為尋找一種簡單易行、低成本的畜禽養殖業兼性氧化塘的升級改造方法，提供一種強化畜禽尾水兼性氧化塘脫氮的好氧甲烷氧化反硝化裝置及其工藝。

本發明采用的具體技術方案是：

強化畜禽尾水兼性氧化塘脫氮的好氧甲烷氧化反硝化裝置，其包括：好氧甲烷氧化反硝化復合組件和供氣系統；好氧甲烷氧化反硝化復合組件的頂部與底部均設有網狀結構的平板，上下兩塊平板通過支撐柱支撐，上下兩塊平板間分布式均勻鋪設有填料和中空纖維膜束，其中填料一端垂直固定在平板上，另一端不做固定，中空纖維膜束與網狀結構平板平行放置，一端與布氣管相連，另一端固定并封死；所述供氣系統分為兩條支路，一路為甲烷供給管路，由順次相連的厭氧發酵裝置、脫硫塔、甲烷氣體儲存罐和鼓風機組成，另一路為空氣供給管路；兩條支路并接后，通過布氣管與好氧甲烷氧化反硝化復合組件相連，用于向中空纖維膜束中供給甲烷與氧氣。

作為優選，所述供氣系統的兩條支路上均設有壓力表與壓力調節閥。