[發明專利]一種反硝化過程N2

在審

• 申請號: 202011133520.1
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112125397A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 呂永濤;王磊;王旭東;苗瑞;陳立成
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F3/34;C02F101/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種反硝化過程N₂O高度富集與回收的方法及裝置，包括將膜分離組件置于生物膜反應器中，在膜分離組件上設有改性中空纖維微孔膜，改性中空纖維微孔膜的外表面附著生長有生物膜，生物膜反應器中進水為廢水，通過控制生物膜反應器進水的pH值，設定膜分離組件的有效表面積與生物膜反應器有效池容的比值，進行反硝化過程；利用納米氧化亞銅對中空纖維微孔膜進行改性，通過抑制氧化亞氮還原酶的活性并利用膜分離組件將N₂O實時分離，最終實現反硝化過程N₂O的高度富集與回收。本發明既簡化了工藝流程，降低了運行費用，還大大提高了N₂O的富集與回收效率，為污水處理氮的能源化利用奠定了基礎。

技術領域

本發明屬于環境與資源回收技術領域，主要涉及一種反硝化過程N₂O高度富集與回收的方法及裝置。

背景技術

生物脫氮是污水處理的重要方向之一。傳統生物脫氮是利用硝化-反硝化原理將氨氮轉化為N₂并釋放至大氣環境，但此過程還釋放一種強溫室氣體N₂O。近年來，有研究發現，N₂O同時又是潛在的可再生能源，例如，當利用其替代氧氣作助燃劑時，可提高甲烷燃燒熱值的37％。因此，反硝化過程中N₂O的高度富集與收集成為污水處理氮能源化利用的關鍵。

研究表明，反硝化的反應歷程為NO₃^-→NO₂^-→NO→N₂O→N₂，每步反應過程均由相應的酶催化完成，例如N₂O至N₂的反應過程由N₂O還原酶催化完成。因此，抑制N₂O還原酶的活性是富集N₂O的重要方法之一。

發明內容

本發明的目的在于提供一種實現反硝化過程N₂O高度富集與回收的生物膜裝置及方法，構建了以改性中空纖維膜為載體的生物膜反應器，中空纖維膜表面負載有N₂O還原酶的抑制劑，因此，可干預反硝化的代謝過程，實現N₂O的富集(富集率大于90％)。同時，利用氣液分離膜將反硝化過程產生的N₂O從反應器中實時分離，實現N₂O的高效回收。

本發明是通過下述技術方案來實現的。

本發明實施例提供了一種反硝化過程N₂O高度富集與回收的方法，包括以下步驟：

將膜分離組件置于生物膜反應器中，在膜分離組件上設有改性中空纖維微孔膜，改性中空纖維微孔膜的外表面附著生長有生物膜，生物膜反應器中進水為廢水，通過控制生物膜反應器進水的pH值，設定膜分離組件的有效表面積與生物膜反應器有效池容的比值，進行反硝化過程；

中空纖維微孔膜的改性材料為納米氧化亞銅，通過納米氧化亞銅抑制氧化亞氮還原酶的活性并利用膜分離組件將N₂O實時分離，最終實現反硝化過程N₂O的高度富集與回收。

對于上述技術方案，本發明進一步優選的方案為：

優選的，所述反硝化過程包括全程反硝化和短程反硝化。

優選的，控制進水pH值為6.5。

優選的，膜分離組件的有效表面積與生物膜反應器有效池容的比值為100～300m²/m³。

優選的，分離膜組件的內腔通過真空泵將產生的N₂O實時分離并收集，負壓的范圍包括但不限于0.04-0.08MPa。