[發(fā)明專利]一種利用組合沸石填料抵抗水質(zhì)波動(dòng)維持厭氧氨氧化穩(wěn)定性的裝置與方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310022755.0
• 申請(qǐng)日: 2023-01-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115925112A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王博;王碩;李文杰;戴鈺;王露
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F3/28
• 分類號(hào): C02F3/28
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種利用組合沸石填料抵抗水質(zhì)波動(dòng)維持厭氧氨氧化穩(wěn)定性的裝置與方法屬于污水生物處理領(lǐng)域。本裝置包括進(jìn)水水箱、厭氧氨氧化反應(yīng)器、出水水箱三部分，厭氧氨氧化反應(yīng)器內(nèi)部裝填有組合沸石填料，并維持在懸浮狀態(tài)，生活污水經(jīng)蠕動(dòng)泵進(jìn)入?yún)捬醢毖趸磻?yīng)器，出水經(jīng)溢流口進(jìn)入出水水箱。本裝置將沸石吸附氨氮的特性與厭氧氨氧化脫氮工藝相結(jié)合：在進(jìn)水氨氮濃度過(guò)高時(shí)，沸石將多余的氨氮吸附暫時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)；當(dāng)進(jìn)水亞硝濃度過(guò)高時(shí)，沸石又可以通過(guò)吸附解吸平衡將存儲(chǔ)的氨氮釋放到液相中，以此在波動(dòng)進(jìn)水水質(zhì)下維持厭氧氨氧化穩(wěn)定性，繼而穩(wěn)定整體的脫氮性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用組合沸石填料抵抗水質(zhì)波動(dòng)維持厭氧氨氧化穩(wěn)定性的裝置與方法，屬于污水生物處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

厭氧氨氧化作為一種新型的脫氮工藝，能在缺氧的條件下以亞硝態(tài)氮為電子受體，將氨氮氧化為氮?dú)猓瑸榈h(huán)開(kāi)辟了新的途徑。厭氧氨氧化是目前最有前景的生物脫氮技術(shù)，相比于傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝，厭氧氨氧化工藝具有降低曝氣能耗、減少碳源投加量、溫室氣體排放量少、污泥產(chǎn)量少等優(yōu)點(diǎn)。目前厭氧氨氧化工藝多用于處理側(cè)流的高氨氮廢水，而實(shí)際廢水波動(dòng)的氨氮濃度、變化的環(huán)境條件限制了厭氧氨氧化工藝的全規(guī)模應(yīng)用，特別是實(shí)際廢水通常缺少亞硝態(tài)氮底物，因此厭氧氨氧化技術(shù)通常需要與短程硝化、短程反硝化工藝結(jié)合，從而為厭氧氨氧化細(xì)菌提供適宜的底物供應(yīng)。

短程硝化-厭氧氨氧化工藝是氨氧化細(xì)菌將氨氮在有氧條件下氧化為亞硝態(tài)氮，而厭氧氨氧化菌隨后將亞硝態(tài)氮與氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻Ｓ捎诎毖趸?xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌是自養(yǎng)細(xì)菌，短程硝化-厭氧氨氧化不需要有機(jī)碳源，與傳統(tǒng)的硝化反硝化脫氮相比，節(jié)省了60％的曝氣成本。在短程硝化-厭氧氨氧化工藝中，短程硝化工藝作為限速步驟，其穩(wěn)定性對(duì)于整體的脫氮效果至關(guān)重要。當(dāng)短程硝化效果好時(shí)，大部分的氮以亞硝態(tài)氮的形式存在；當(dāng)短程硝化的效果不好時(shí)，大部分的氮以氨氮的形式處在，難以穩(wěn)定的短程硝化性能導(dǎo)致其難以為厭氧氨氧化反應(yīng)提供穩(wěn)定的底物供應(yīng)。

沸石是含水的鋁硅酸鹽礦物，其晶體構(gòu)造為硅離子與氧離子組合的四面體。當(dāng)正四價(jià)的鋁離子被正三價(jià)的硅離子取代，沸石結(jié)構(gòu)中會(huì)含有過(guò)量的負(fù)電荷，為了平衡電荷，沸石會(huì)吸附堿金屬或者堿土金屬離子，這些以鈉離子、鎂離子、鈣離子為主的堿金屬與堿土金屬離子很容易與周圍其他的陽(yáng)離子進(jìn)行離子交換，尤其對(duì)于氨氮離子具有很強(qiáng)的選擇性，同時(shí)沸石內(nèi)部又存在大量的孔隙和通道，這種吸附、離子交換的特性使得沸石作為一種常見(jiàn)的氨氮吸附劑，被廣泛用于處理各種濃度的氨氮廢水。

有研究稱沸石可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化性能，而將沸石與厭氧氨氧化工藝結(jié)合，可以平衡不穩(wěn)定的短程硝化反應(yīng)對(duì)厭氧氨氧化脫氮性能的影響：如果短程硝化沒(méi)有產(chǎn)生足夠的亞硝態(tài)氮，大部分氮仍以氨氮的形式存在，那么沸石就可以吸附過(guò)量的氨氮；如果短程硝化產(chǎn)生的亞硝態(tài)氮過(guò)量，那么沸石就可以將之前吸附的氨氮解吸出來(lái)。短程硝化性能不穩(wěn)定導(dǎo)致進(jìn)水處于波動(dòng)狀態(tài)，而沸石基于上述原理可以為厭氧氨氧化細(xì)菌維持相對(duì)穩(wěn)定且合適的亞硝態(tài)氮與氨氮的比例，進(jìn)而穩(wěn)定厭氧氨氧化反應(yīng)的脫氮性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種利用組合沸石填料抵抗水質(zhì)波動(dòng)維持厭氧氨氧化穩(wěn)定性的裝置與方法，可以在無(wú)規(guī)律的波動(dòng)的進(jìn)水基質(zhì)下，利用沸石吸附解吸氨氮的特性，維持相對(duì)穩(wěn)定亞硝態(tài)氮與氨氮的比例，從而為厭氧氨氧化反應(yīng)提供穩(wěn)定的底物供應(yīng)，保證系統(tǒng)高效的脫氮效率。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)解決的：

1.一種利用組合沸石填料抵抗水質(zhì)波動(dòng)維持厭氧氨氧化穩(wěn)定性的裝置，其特征在于：所用裝置包括進(jìn)水水箱(1)、厭氧氨氧化反應(yīng)器(2)、出水水箱(3)；所述進(jìn)水水箱(1)設(shè)有加熱棒(1.1)、進(jìn)水泵(1.2)；厭氧氨氧化反應(yīng)器(2)設(shè)有進(jìn)水口(2.1)、組合沸石填料(2.2)、pH/DO在線檢測(cè)儀(2.3)、回流口(2.4)、回流泵(2.5)、溢流口(2.6)。組合沸石填料(2.2)設(shè)有聚丙烯網(wǎng)格球殼(2.2.1)、沸石顆粒(2.2.2)、聚苯乙烯泡沫(2.2.3)；