[發明專利]一種新型一體化脫氮裝置及應用

有效

• 申請號: 202110625230.7
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113336337B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 雷禹;宋立巖;王洋清
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院;重慶大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/30;C12N1/20;C12R1/01;C02F101/38;C02F101/16
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種新型一體化脫氮裝置及應用，屬于氨氮處理技術領域。本發明提供的新型一體化脫氮裝置，具有體積小、投資基建費用低、啟動迅速、耐環境沖擊力強；處理過程中能夠將氨氮主要轉化為氮氣、去除效率高；另外裝置體系的pH可穩定、無需添加酸堿、鐵素可以循環利用無需連續投加、曝氣需求低、處理成本低。

技術領域

本發明屬于氨氮處理技術領域，涉及一種新型一體化脫氮裝置，還公開了一種一體化脫氮方法。

背景技術

氮素污染是造成水體富營養化的主要因素之一，氮素的控制一直是污水處理的目標，高效低成本的脫氮處理方式是污水脫氮處理技術的核心追求。氨氮作為氮素中主要污染物，其去除方式一般通過氧化作用完成，其電子受體可以是氧氣，如硝化作用中的好氧氨氧化過程；可以是亞硝酸鹽，如亞硝酸型的厭氧氨氧化作用。最新的研究發現，有些微生物可以利用三價鐵在厭氧條件下作為電子受體對氨氮進行氧化，稱為厭氧鐵氨氧化作用。與傳統硝化-反硝化過程相比，厭氧鐵氨氧化作用無需曝氣，可以極大的降低能耗，與亞硝酸型的厭氧氨氧化菌相比，厭氧鐵氨氧化菌對溫度和重金屬的敏感性較低，三價鐵的供應也比亞硝酸鹽簡單，操作更加方便。

目前，厭氧鐵氨氧化菌被發現的都是自養型的鐵氨氧化菌，被分離純化出的菌種極少，而鐵氨氧化菌(一種卓貝爾氏菌)可以在厭氧條件下利用有機物和三價鐵對氨氮進行氧化，是一種異養型的鐵氨氧化菌。與自養型的鐵氨氧化菌相比該菌生長迅速，無需大型的培養裝置來提高處理負荷，污水中有機物不會抑制氨氮去除效率，耐受環境沖擊能力更強，反應器可以快速啟動；反應產物主要為氮氣，幾乎沒有氮氧化物積累，反應更加徹底；適應pH值范圍為中性和堿性，比偏酸性要求的自養菌更加實用，而且堿性pH值可以保證三價鐵和二價鐵處于難溶狀態，不容易流失，不會增加出水色度造成二次污染；該菌本身既可以厭氧鐵氨氧化也可以好氧氨氧化和反硝化，不受溶氧抑制，可以在溶氧狀態多變的一體化設備中穩定存活。該菌的發現和應用是本發明的核心基礎。

好氧氨氧化指利用氧氣將氨氮進行氧化的過程，目前發現的都屬于硝化過程，包括自養硝化和異養硝化。亞鐵反硝化是指在厭氧或缺氧條件下，利用二價鐵作為電子供體，二價鐵氧化為三價鐵，同時硝酸鹽和亞硝酸鹽還原的過程，該過程無需有機物參與，是一種自養反硝化。

鐵氨氧化技術雖然擁有眾多優勢，但由于厭氧鐵氨氧化過程中三價鐵會被還原為二價鐵，如果不及時補充足夠的三價鐵，會導致氨氮去除率大幅下降，且二價鐵的流失會造成二次污染，連續投加三價鐵又會增加處理成本。因此，需要構建三價鐵的還原和二價鐵的氧化循環過程。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的之一在于提供一種新型一體化脫氮裝置；本發明的目的之二在于提供一種一體化脫氮方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

1.一種新型一體化脫氮裝置，所述裝置采用中空管將其分為中間的好氧區和四周的厭氧區，所述中空管為頂端敞口式；

所述裝置好氧區的底部設有排空口，所述裝置的頂部為開口狀態；

所述中空管的高度為所述裝置高度的2/3，所述裝置的上部設置有傾斜的回流區，所述裝置的好氧區底部設置有與氣泵連接的曝氣裝置，所述裝置的頂部側壁設置有出水孔，所述裝置的底部側壁設置有進水孔。

優選的，所述裝置中還含有填料和菌種；所述填料由聚氨酯填料與Fe(OH)₃粉末按1:5～20，L:g的體積質量比充分混合而成；

所述菌種包括異養鐵氨氧化菌、好氧氨氧化菌和亞鐵反硝化菌；

所述異養鐵氨氧化菌、好氧氨氧化菌和亞鐵反硝化菌的接種量皆為1～10％。

進一步優選的，所述聚氨酯填料的密度為50～100g/cm³，規格為(10～50)×(10～50)×(5～50)mm。

進一步優選的，所述異養鐵氨氧化菌種為卓貝爾氏菌。