[发明专利]基于无泡供氢自养反硝化处理污水中硝态氮装置及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及水中硝态氮的去除方法，属于水处理技术领域，特别涉及基于无泡供氢自养反硝化处理污水中硝态氮的装置及工艺，利用氢自养反硝化过程去除二级处理出水中的硝态氮。

背景技术

氮污染是导致水体富营养化的重要因素之一，城镇污水是氮污染物的主要来源，严重威胁生态安全和人类健康。近年来，国家不断提高城镇污水排放的标准，一些经济发达，环境容量小的地区提出更为严格的要求，如北京地方标准的A级标准最为严格。由于我国城市污水C/N普遍较低，反硝化碳源不足，因此按照新标准达标排放的要求，TN去除较为困难。

目前，普遍的处理技术是在二级处理后增加深度处理单元，深度处理段由反硝化滤池，曝气生物滤池，V型滤池和臭氧消毒等单元组成。在反硝化滤池进水中投加甲醇、乙酸盐等液体有机物作为反硝化过程的碳源物质。投加液体碳源的反硝化滤池需要较多的设备和复杂的投加控制系统，以避免有机物投加过量造成的浪费和出水有机物过量残留导致的COD超标。而且在有机物投加不足时，因反硝化不完全，具有毒性的亚硝酸盐在出水中大量存在的问题。因此传统工艺需要在反硝化滤池后再增设曝气生物滤池，保证COD达标以及避免出水中存在亚硝酸盐。通过异养细菌的反硝化过程去除硝态氮，生物增长速度快，对过滤单元的影响较大，大幅缩短了滤池的运行周期。综上所述，传统工艺具有流程长，设备多，控制困难，药剂利用效率低以及过滤单元易堵塞等缺点。

氢自养菌是一类可以利用氢气作为电子供体，硝酸盐作为电子受体，同时固定无机碳进行自养生长的细菌。利用氢自养菌进行深度脱氮，可以避免增加出水中的有机物。自养菌增殖速率慢，可以有效缓解过滤单元的堵塞问题，延长运行周期。氢气属于易燃易爆的气体，直接鼓泡向水中供氢安全性较低，因此安全高效的供氢技术是氢自养反硝化技术需要解决的关键问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供基于无泡供氢自养反硝化处理污水中硝态氮的装置及工艺，本发明脱氮效率高，无需外加有机物，生物增殖速率慢，可以避免出水COD超标风险，延长过滤单元的运行周期。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

基于无泡供氢自养反硝化处理污水中硝态氮的装置，包括氢气储罐5，氢气储罐5的通过调压阀与无泡供氢膜组件1一端的氢气室7连接，无泡供氢膜组件1另一端的二氧化碳气室通过调压阀与二氧化碳储罐6相连通，二级处理出水经进水泵4接入无泡供氢膜组件1的进口，无泡供氢膜组件1的出水口接入生物接触反应装置2的入口，生物接触反应装置2一端出口通过回水泵3连通无泡供氢膜组件1的进口，生物接触反应装置2另一端出口连接至过滤单元。

所述的无泡供氢膜组件1一端设置氢气室7，另一端设置二氧化碳气室，中间为中空的纤维膜9，且带内衬PVDF疏水微滤膜，纤维膜9一端开口并与气室连通，另一端利用树脂胶密封固定，氢气室7与二氧化碳室8连接纤维膜9数目为3:1。

所述的生物接触反应装置2由底部的配水区10和上部的反应区11组成，反应区11内安装有悬浮生物填料。

基于上述装置的处理污水中硝态氮的工艺，包括以下步骤：

步骤一、氢气发生装置产生的氢气通过调压阀接入氢气储罐5，调压阀控制氢气储罐5压力为所需要的供气压力，氢气储罐5向无泡供氢膜组件1一端的氢气室7内通入氢气，压力范围为0.03-0.06MPa，同时二氧化碳储罐6在压力下经调压阀向二氧化碳气室通入二氧化碳气，压力范围0.02-0.05MPa；二级处理出水经进水泵4进入无泡供氢膜组件1的纤维膜9，进水负荷率为25-75L/m²h，通过与内部通有氢气和二氧化碳的纤维膜9外壁接触进行气体传质；

步骤二、经过气体传质，二级处理出水溶有二氧化碳，同时氢气达到基本饱和，从无泡供氢膜组件1出水口流出进入生物接触反应装置2，水从生物接触反应装置2底部自下而上穿过反应区11，水力停留时间时间0.5-1.5h，容积负荷为0.2~0.4kgN/(m3·d)，附着在反应区11内安装的悬浮生物填料上生长的氢自养反硝化菌利用水中溶解的氢作为电子供体，以硝酸盐为电子受体，将水中的硝酸盐转化为氮气，进行脱除；

步骤三、生物接触反应装置2出水的一部分进行回流，回流比为50-800％，重新充氢气，使得更多的氢气能够进入反应区11为微生物提供电子，另一部分作为处理后的出水接后续过滤单元。