[發明專利]一種污水處理廠氮能源化的裝置及方法

有效

• 申請號: 202011133527.3
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112321112B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 呂永濤;王磊;馮成杰;孫婷;苗瑞
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04;C02F3/00;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

1.一種污水處理廠氮能源化的裝置，其特征在于，包括厭氧消化器和一體化生物膜反應器；所述厭氧消化器分別連通剩余污泥進水管、污泥消化液管道和甲烷收集裝置，所述污泥消化液管道連通一體化生物膜反應器，一體化生物膜反應器包括A區和B區，A區和B區中分別設置有生物膜所附著生長的氣液分離膜和改性氣液分離膜，其中，A區的氣液分離膜連通空氣泵，B區的改性氣液分離膜連通N₂O收集裝置；

A區將污泥消化液中的氨氮轉化為亞硝酸鹽，B區將亞硝酸鹽轉化為N₂O并收集，產生的N₂O與厭氧消化器產物甲烷耦合燃燒；

所述改性氣液分離膜的膜表面負載有納米氧化銅。

2.根據權利要求1所述的一種污水處理廠氮能源化的裝置，其特征在于，所述改性氣液分離膜連通N₂O收集裝置，并連通厭氧消化器的甲烷收集裝置。

3.根據權利要求1所述的一種污水處理廠氮能源化的裝置，其特征在于，所述A區與B區之間連通有回流管；所述A區設有調節堿度加藥口和出水口，B區設有A區回流液的進水口。

4.根據權利要求1所述的污水處理廠氮能源化的裝置，其特征在于，所述氣液分離膜材質為聚四氟乙烯或聚丙烯，膜的平均孔徑為0.3~0.45μm。

5.一種基于權利要求1-4任一項所述裝置的污水處理廠氮能源化的方法，其特征在于，包括：

通過厭氧消化反應將污泥轉化為污泥消化液和甲烷；

所述污泥消化液在一體化生物膜反應器中反應，分別控制一體化生物膜反應器中A區氣液分離膜組件的進氣量和B區改性氣液分離膜組件的負壓，控制A區回流液的回流比；通過A區氣液分離膜表面的亞硝化生物膜將氨氮轉化為亞硝酸鹽氮，通過B區改性氣液分離膜表面生長的反硝化生物膜將亞硝酸鹽轉化為N₂O并收集；

所述甲烷與N₂O混合燃燒。

6.根據權利要求5所述的污水處理廠氮能源化的方法，其特征在于，所述A區投加0.1mol/L的氫氧化鈉或鹽酸，控制進水以碳酸鹽計的堿度與氨氮的摩爾比值為0.5:1~1.5:1。

7.根據權利要求5所述的污水處理廠氮能源化的方法，其特征在于，在A區，亞硝化生物膜附著生長在氣液分離膜的外表面，氣液分離膜的內腔體通過空氣泵供空氣，控制空氣泵的進氣量，使得A區溶解氧的濃度不大于0.3mg/L。

8.根據權利要求5所述的污水處理廠氮能源化的方法，其特征在于，在B區，反硝化生物膜附著生長在改性氣液分離膜的外表面，膜的內腔體通過負壓將產生的N₂O實時分離并收集，負壓的范圍為0.05-0.1MPa。

9.根據權利要求5所述的污水處理廠氮能源化的方法，其特征在于，一體化生物膜反應器中A區回流液的回流比為200~300%。