[發明專利]一種反硝化生物膜脫氮生物反應器、其使用方法和應用

在審

• 申請號: 201811310257.1
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109354179A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 胡俊;李若沛
• 申請（專利權）人: 寧波水思清環境科技有限公司
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F101/30
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種反硝化生物膜脫氮生物反應器、其使用方法和應用。該系統包括進水水箱、水泵、反硝化生物膜脫氮生物反應器和出水水箱。所述水泵的一端連接進水水箱，另一端連接反硝化生物膜脫氮生物反應器的底部，所述反硝化生物膜脫氮生物反應器的上部與出水水箱連接。采用上流式填充床生物反應器，以水不溶性的可生物降解聚合物材料為填料，用作反硝化微生物附著生長的載體，在其表面形成穩定的高效反硝化生物膜，同時可作為反硝化微生物的電子供體，用于還原硝酸鹽氮。在進行反硝化生物脫氮的同時，通過固體碳源的吸附濃縮作用，以及反硝化生物膜中微生物的降解作用，可以實現水中硝酸鹽和微量有毒有機污染物的同時去除。

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，具體涉及一種反硝化生物膜脫氮生物反應器、其使用方法和應用。

背景技術

由于農業上大量使用化肥和農藥，導致我國水環境中硝酸鹽污染較為嚴重。去除水體中的硝酸鹽污染、控制水體富營養化，是水處理領域面臨的嚴峻挑戰。此外，我國化工、印染、制藥等行業排放各種有毒有機工業廢水，而常規的廢水處理工藝，如活性炭吸附、高級氧化、膜分離等，對微量有毒有機物的去除率較低。我國水環境受到硝酸鹽和有毒有機污染物的雙重污染。

目前，水中硝酸鹽氮的去除方法主要有物理化學法和生物反硝化法兩大類。從徹底消除硝酸鹽污染和降低脫氮成本兩個方面看，生物反硝化方法是目前最實用的方法。單純生物反硝化方法，其效率會受到水中營養物濃度低的限制，而其他的物理化學方法，如離子交換法、催化還原法等，成本偏高。

開發新型高效的生物脫氮反應器，同時去除微量有毒有機污染物，是廢水處理領域亟需解決的難題。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種反硝化生物膜脫氮反應器系統，該系統包括進水水箱、水泵、反硝化生物膜脫氮生物反應器和出水水箱，所述水泵的一端連接進水水箱，另一端連接反硝化生物膜脫氮生物反應器的底部，所述反硝化生物膜脫氮生物反應器的上部與出水水箱連接；；所述反硝化生物膜脫氮生物反應器為上流式填充床反應器。

其中，上述反硝化生物膜脫氮生物反應器系統中，所述反硝化生物膜脫氮生物反應器內設置有填料，所述填料為可生物降解聚合物材料；優選地，所述可生物降解聚合物材料為非水溶性材料，例如可以為天然的可降解高分子聚合物（例如秸稈、稻殼、玉米芯等），也可以為人工合成的可降解高分子聚合物（例如聚羥基丁酸酯（PHB）、聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等顆粒）。反硝化微生物可附著于顆粒表面生長，形成穩定的脫氮生物膜，可生物降解聚合物，可作為反硝化微生物的電子供體，用于生物膜中的反硝化微生物還原水中的硝酸鹽。

其中，上述反硝化生物膜脫氮生物反應器系統中，所述填料的顆粒粒徑為0.1-1.0cm。優選地，所述填料的填充高度為所述反硝化生物膜脫氮反應器高度的50-75%。

其中，上述反硝化生物膜脫氮生物反應器系統中，所述反硝化微生物包括混合的微生物菌群和/或純的脫氮微生物。例如，所述混合的微生物菌群可以為反硝化活性污泥，所述純的脫氮微生物可以為假單胞菌（Pseudomonas），脫氮副球菌（Paracoccus denitrificans）等。該反應器內的反硝化生物膜脫氮同時，依靠可生物降解聚合物的吸附濃縮作用，以及生物膜中微生物的降解作用，可以實現水中微量有毒有機污染物的去除。

本發明所要解決的第二個技術問題是提供上述反硝化生物膜脫氮生物反應器系統的使用方法，該方法包括步驟：反硝化生物膜脫氮生物反應器啟動后，反應器開始運行，含有硝酸鹽與微量有毒有機污染物的原水從進水水箱通過水泵進入反應器，水力在反應器內停留時間1-3小時，定時取樣，檢測水中NO₃-N和微量有毒有機污染物的濃度。