[發明專利]一種短程反硝化耦合厭氧氨氧化的復合顆粒及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010158909.5
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111423051B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 江進;胡穎斌;李寧;王楨;許燕濱;潘漢平;曹節
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F101/16
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 姚招泉

本發明公開了一種短程反硝化耦合厭氧氨氧化的復合顆粒及其制備方法和應用，所述復合顆粒包括從內到外依次設置的核層、第一殼層和第二殼層；所述核層為沸石，所述第一殼層為含厭氧氨氧化菌的生物膜，所述第二殼層為含有短程反硝化菌的水凝膠層。本發明提供的復合顆粒以沸石為載體，并共固定化培養有短程反硝化菌和厭氧氨氧化菌，有效減輕處理廢水過程中厭氧氨氧化菌的流失；沸石對水中氨氮的吸附性能與微生物作用聯合，提高短程反硝化菌和厭氧氨氧化菌的生物效能，結合短程反硝化菌將廢水中的硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，實現短程反硝化反應和厭氧氨氧化反應協調運行。另外，本發明的復合顆粒的制備方法簡單，制作過程易于控制。

技術領域

本發明涉及污水生物脫氮處理技術領域，更具體地，涉及一種短程反硝化耦合厭氧氨氧化的復合顆粒及其制備方法和應用。

背景技術

當前，由于我國工業化和城市化進程加快造成的水中氮素超標問題，已經引起人們的高度關注。在水生生態系統中，總氮的去除多數依靠傳統的硝化-反硝化脫氮技術，傳統脫氮技術需要曝氣和投加額外的有機物，才能滿足脫氮的需要，導致運行成本較高、能耗巨大。

厭氧氨氧化工藝是目前已知的較經濟高效的脫氮方式，反應式如下：

NH₄⁺+1.32NO₂^-+0.066HCO₃^-+0.13H⁺→1.02N₂+0.26NO₃^-+0.066CH₂O_0.5N_0.15+2.03H₂O厭氧氨氧化反應是在缺氧條件下，以NH₄⁺為電子供體，NO₂^-為電子受體，將二者轉變為N₂的自養生物脫氮過程。反硝化過程可以通過進水水質和運行參數調整，穩定實現NO₂^--N的積累作為厭氧氨氧化反應的電子受體，但是厭氧氨氧化菌生長緩慢、世代周期長，需要在較高濃度的氨氮環境中生存，且活性容易受到溶解氧、溫度和pH的影響，反應過程產生的N₂容易使污泥懸浮，造成污泥沉降性能差，導致污泥流失。

因此，需要解決厭氧氨氧化工藝中存在的厭氧氨氧化菌易流失和在低濃度氨氮環境中活性較低的問題。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的厭氧氨氧化菌易流失和在低濃度氨氮環境中活性較低的缺陷，提供一種短程反硝化耦合厭氧氨氧化的復合顆粒，用于處理污水時，厭氧氨氧化菌不易流失，在低濃度氨氮環境中具有較高的活性，有效提高短程反硝化菌和厭氧氨氧化菌的生物效能，實現短程反硝化反應和厭氧氨氧化反應協調運行。

本發明的另一目的在于提供上述復合顆粒的制備方法。

本發明的又一目的在于提供上述復合顆粒在處理含氮廢水中的應用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種短程反硝化耦合厭氧氨氧化的復合顆粒，包括從內到外依次設置的核層、第一殼層和第二殼層；所述核層為沸石，所述第一殼層為含厭氧氨氧化菌的生物膜，所述第二殼層為含有短程反硝化菌的水凝膠層。

本發明提供的復合顆粒以沸石為載體，并共固定化培養有短程反硝化菌和厭氧氨氧化菌，水凝膠層將短程反硝化菌和厭氧氨氧化菌固定，有效減輕處理廢水過程中厭氧氨氧化菌的流失；且沸石能夠實現水中氨氮的吸附，短程反硝化菌能實現NO₂^--N的積累，使得厭氧氨氧化菌在低濃度氨氮環境中具有較高的活性；且溶解氧濃度從復合顆粒外到內梯度遞減，提供一個缺氧環境，保護厭氧氨氧化菌，增加微生物抵抗不良環境的能力。