[發(fā)明專利]一種同步產(chǎn)甲烷、好氧甲烷氧化耦合反硝化工藝控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010369968.7
• 申請日: 2020-05-06
• 公開（公告）號: CN111484138A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周鑫;葛大令;陰澤陽
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F101/16;C02F101/30
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;武建云

本發(fā)明公開了一種同步產(chǎn)甲烷、好氧甲烷氧化耦合反硝化工藝控制方法，包括如下步驟：（1）建立反應(yīng)系統(tǒng)；（2）、進(jìn)行微生物培養(yǎng)；（3）、富集厭氧產(chǎn)甲烷菌；（4）、富集好氧甲烷氧化菌；（5）、富集反硝化菌，在此工藝條件下，系統(tǒng)去除91.4%~98.8%COD，93.2~99%NO₃?N和71%~93.5%TN，甲烷回收量為180~660mL/d。本發(fā)明經(jīng)濟(jì)高效，可產(chǎn)生良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。不僅去除了廢水中的有機(jī)和氮污染物，消除了出水溶解性甲烷溫室效應(yīng)，同時還可以回收部分氣態(tài)甲烷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種同步產(chǎn)甲烷、好氧甲烷氧化耦合反硝化工藝控制方法。

背景技術(shù)

厭氧生物處理是高濃度有機(jī)廢水處理的常見方法，然而一些乳品、炸藥、化肥、核工業(yè)、垃圾填埋等行業(yè)產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水中往往同時含有大量硝酸鹽（超過200mgNO₃^--N/L），因此在傳統(tǒng)的有機(jī)物厭氧處理中需要考慮脫氮問題。傳統(tǒng)厭氧消化后還需要進(jìn)一步配合單獨(dú)反硝化過程，然而這種方式并不經(jīng)濟(jì)，其一：由于COD已被厭氧去除，因此需要外加碳源，增加了經(jīng)濟(jì)成本和運(yùn)行費(fèi)用；其二：厭氧消化液中含有大量的甲烷，后續(xù)過程中若運(yùn)行不當(dāng)很可能造成甲烷釋放到大氣中，形成溫室效應(yīng)。

近年來，甲烷氧化作為一種新的全球碳途徑被逐步發(fā)現(xiàn)，甲烷氧化在甲烷減排過程中發(fā)揮著重要作用。與厭氧甲烷氧化相比，好氧甲烷氧化菌具有生長速度快、代謝能力強(qiáng)、環(huán)境敏感性差等潛在優(yōu)勢，好氧甲烷氧化意味著甲烷可以在有氧條件下被氧化成一些有機(jī)中間體（如甲醇、甲醛、甲酸等），從而為硝酸鹽脫氮提供替代的電子供體。到目前為止，好氧甲烷氧化耦合反硝化在污水生物反應(yīng)器中被發(fā)現(xiàn)和研究，然而為了提高甲烷的傳質(zhì)效率，一般采用外部供氣方式，即向系統(tǒng)直接曝甲烷氣或采用膜曝甲烷氣生物膜反應(yīng)器間接向液體中注入甲烷氣，外部甲烷供氣無形增加了投資和運(yùn)行成本，多余的甲烷不僅造成浪費(fèi)，而且極容易爆炸，增大了安全操作風(fēng)險隱患。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有外部甲烷供氣方式的運(yùn)行成本高、操作難度大、安全風(fēng)險高等缺點(diǎn)，提供了一種同步產(chǎn)甲烷、好氧甲烷氧化耦合反硝化工藝控制方法。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種同步產(chǎn)甲烷、好氧甲烷氧化耦合反硝化工藝控制方法，包括如下步驟：

（1）建立反應(yīng)系統(tǒng)包括：進(jìn)水調(diào)節(jié)池、進(jìn)水蠕動泵、膨脹顆粒污泥床生物膜反應(yīng)器、內(nèi)循環(huán)泵、空壓機(jī)；

膨脹顆粒污泥床生物膜反應(yīng)器包括主體反應(yīng)區(qū)和三相分離器兩部分，體積比為（1~1.2）:1；主體反應(yīng)區(qū)下部為顆粒污泥床，主體反應(yīng)區(qū)頂部布置固定填料床，固定填料床占主體反應(yīng)區(qū)體積40%~60%；三相分離器位于反應(yīng)器頂部，主要功能為沉淀污泥，分離處理后的廢水并收集甲烷氣體；主體反應(yīng)區(qū)和三相分離器均設(shè)置取樣口和觀察口；

固定填料床填充聚氨酯（PU）海綿，聚氨酯海綿呈8~25mm的正方體，內(nèi)部孔徑2~7mm，相互貫通，載體（聚氨酯海綿）填充率為40%~60%。

（2）、進(jìn)行微生物培養(yǎng)

污泥床直接采用城市污水處理廠濃縮池污泥和好氧曝氣池污泥的混合污泥作為接種污泥，混合質(zhì)量比為（2~3）:1，接種體積占主體反應(yīng)區(qū)的20~40%，將混合污泥從頂部自上而下倒入反應(yīng)器內(nèi)。

進(jìn)水（自配模擬廢水，下同）C:N:P比例為200:5:1，碳源為葡萄糖或乙酸鈉，氮源為氯化銨、硫酸銨或尿素，磷源為磷酸二氫鉀或磷酸氫鉀，經(jīng)過悶曝、間歇進(jìn)水和連續(xù)小流量進(jìn)水，通過加熱溫度控制器保證系統(tǒng)水溫35±2℃，培養(yǎng)時間為5.5~7.5天。