[發明專利]一種基于納米纖維碳源的高效固相反硝化系統及其構建方法

在審

• 申請號: 202210244309.X
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114634245A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 孫悅;李世陽;唐量;吳明紅
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F101/16
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 余瑩

1.一種基于納米纖維碳源的高效固相反硝化系統，其特征在于，依次包括水池(1)、水泵(2)和反硝化裝置(3)；

所述水池(1)設有水池進水口(11)和水池出水口(12)，水池(1)內還設有攪拌器(13)；

所述水泵(2)設有水泵進水口(21)和水泵出水口(22)；

所述反硝化裝置(3)從下到上依次設有反硝化進水區(33)、反硝化反應區(34)和反硝化出水區(35)；所述反硝化進水區(33)設有反硝化進水口(31)，所述反硝化出水區(35)設有反硝化出水口(32)；

所述反硝化反應區(34)在豎直方向上平均、平行排布有多個穿孔板(36)，相鄰的兩個穿孔板(36)之間填充有固相碳源納米纖維膜(37)；

所述水池出水口(12)與所述水泵進水口(21)連通，所述水泵出水口(22)與所述反硝化進水口(31)連通，所述反硝化出水口(32)與所述水池進水口(11)連通。

2.根據權利要求1所述的高效固相反硝化系統，其特征在于，所述穿孔板(36)的孔徑為2～5mm，厚度為2～5mm，相鄰的兩個穿孔板(36)間的間距為5～10cm，穿孔板(36)的數量為5～10張。

3.根據權利要求1所述的高效固相反硝化系統，其特征在于，所述反硝化進水區(33)的高度為2～5cm，所述反硝化反應區(34)的有效容積為1～2L，所述反硝化反應區(34)的高度與底面直徑比為5～10：1，所述反硝化出水區(35)的高度為5～10cm。

4.一種權利要求1-3中任一項所述的高效固相反硝化系統的構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將固相碳源納米纖維膜(37)分層堆積填充到穿孔板(36)間，使穿孔板(36)與固相碳源納米纖維膜(37)交替布置于所述反硝化反應區(34)內；

S2、將培養液與活性污泥混合加入所述水池(1)，用攪拌器(13)進行持續攪拌，通過水泵(2)將培養液與活性污泥的混合物提升到所述反硝化反應區(34)，直至反硝化出水口(32)出水穩定，即為接種完成；

S3、在水池(1)中加入單獨的培養液，通過水泵(2)將培養液提升至所述反硝化反應區(34)，進行反硝化菌的馴化和培養以進行高效反硝化。

5.根據權利要求4所述的高效固相反硝化系統的構建方法，其特征在于，固相碳源納米纖維膜(37)的制備方法如下：選用PHA：PBS以質量比為1：1～10進行物理共混，選用DMF：三氯甲烷以體積比為1：1～10混合作為溶劑，在室溫下混合均勻使其成為質量體積比為10～20％的聚合物溶液；通過靜電紡絲，在工作距離為20～25cm、工作電壓為25～35kV、環境溫度為20～30℃、環境濕度為40～45％RH的條件下制成納米纖維膜，其中納米纖維的直徑為300nm～1μm，孔隙率為70％～90％。

6.根據權利要求4所述的高效固相反硝化系統的構建方法，其特征在于，所述活性污泥為二沉池活性污泥，將二沉池活性污泥與培養液混合置于所述水池(1)，通過攪拌器(13)持續攪拌使二沉池活性污泥與培養液的混合液呈均勻懸浮狀態，污泥濃度為1500～3000mg/L。

7.根據權利要求4所述的高效固相反硝化系統的構建方法，其特征在于，所述反硝化裝置(3)采用下進上出式運行方式，水力停留時間為3～8h，進水前的曝氣時間為30～60min，保持溶解氧為0.2～2mg/L。

8.根據權利要求4所述的高效固相反硝化系統的構建方法，其特征在于，每1L所述培養液中含有25mg NaNO₃、10mg KH₂PO₄、0.2mL微量元素溶液，溶劑為水；其中微量元素溶液按每1L水包含50.0g EDTA、2.2g ZnSO₄、5.5gCaCl₂、5.06g MnCl₂·4H₂O、5.0g FeSO₄·7H₂O、1.7gCuSO₄·5H₂O、1.61gCoCl₂·6H₂O配制，以NaOH溶液調節pH至7。