[发明专利]一种利用微生物固定化膜生物反应器运行厌氧氨氧化的方法

说明书

技术领域

本发明属于废水生物处理技术领域，涉及一种利用微生物固定化膜生物反应器运行厌氧氨氧化的方法。

背景技术

随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高，我国含氮有机物的排放量迅猛增加，由氮素污染导致的水体污染及水体富营养化现象触目惊心，湖泊水华及近海赤潮时有发生，对饮水卫生构成了巨大威胁。

生物脱氮作为最经济有效的治理技术，近二十年来，许多国家在生物脱氮理论和技术研究上都取得了重大突破。厌氧氨氧化是一种新型的生物脱氮工艺，能以NH₄⁺为电子供体，以NO₂^-为电子受体反应生成N₂。由于厌氧氨氧化过程不需要利用有机物，曝气量减少，不需要额外投加碱度，其在污水脱氮领域具有很好的开发前景。厌氧氨氧化工艺也存在一定的问题，如厌氧氨氧化菌生长缓慢，产率低，世代时间长达11天，对环境条件要求严苛，导致厌氧氨氧化反应器的富集时间过长。

膜生物反应器(MBR)是膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，膜的高效截留作用能将微生物完全截留在反应器内，实现污泥停留时间与水力停留时间的完全分离，易于富集污泥龄较长的微生物。本发明采用MBR运行厌氧氨氧化，能有效截留厌氧氨氧化菌，快速启动反应器，同时保证良好的出水水质。但MBR运行过程中，膜表面极易被污染物覆盖，形成膜污染，导致膜通量下降。

微生物固定化就是用物理或化学方法将微生物固定在一定的空间内，以提高微生物的浓度同时保证生物活性，并将其反复利用。本发明以改良的聚氨酯泡沫为固定化载体，能有效的减缓膜污染。

发明内容

为了克服厌氧氨氧化反应器启动时间过长，若采用膜生物反应器启动时容易产生膜污染的问题，本发明提出了一种利用微生物固定化膜生物反应器运行厌氧氨氧化的方法，该方法能快速启动反应器，有效减缓膜污染，出水水质良好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是微生物固定化膜生物反应器运行厌氧氨氧化的方法，其特征在于：采用膜生物反应器运行厌氧氨氧化工艺，能高效截留生长速率缓慢的厌氧氨氧化菌，快速启动反应器。引入微生物固定化技术，提高反应器运行性能，减缓膜污染。

本发明用到的装置由进水系统、曝气系统、膜生物反应器、出水系统、水浴循环系统5个部分组成。

进水系统包括进水瓶和进水蠕动泵。进水瓶以橡胶塞封口，胶塞上需用打孔器钻出2个孔，并插入2根玻璃管，其中一根连接一个10L的气袋(防止进水后广口瓶内产生负压，影响进水速度或导致瓶壁破裂)，另一根连接进水蠕动泵的塑料管，塑料管的另一端接膜生物反应器的进水口。蠕动泵的转速可设置为适宜的数值，以适应不同的水力停留时间。

曝气系统由曝气头、曝气管和气体流量计组成。曝气管一端连接曝气头，另一端连接流量计，曝气头置于膜生物反应器内。曝气时，气体流量计连接气瓶(气瓶只是在曝气的时候才用到)，以控制曝气流量。

膜生物反应器外形为圆柱形，反应器底部设有进水口，外层设有水浴加热夹套，维持反应器温度为37℃。反应器顶端装有搅拌浆，搅拌有利于反应器内部基质的传递及均匀反应，装置运行时搅拌速率设置为100-150rpm。向反应器内投加一定量的边长为3.6cm的正方体改性聚氨酯泡沫载体，载体在反应器内的填充比为60％。膜组件放置在反应器内，高度约为反应器3/4左右，膜组件出水口与反应器的出水管相连，压力计经三通管连接膜组件的出水管测定过膜压力。反应器采用连续进水连续出水的方式运行，水力停留时间随反应器性能的改变而改变。

本发明所用的为正方体改性聚氨酯泡沫载体，所述载体与微生物细胞具有很好的亲和性，持水率高，耐生物降解，有利于微生物固定化。微生物细胞被固定在载体上，可以大大提高微生物对有毒物质的承受能力，载体对微生物、有机物质、无机物质的吸附作用可以减缓膜污染。例如：李彦锋等.改性载体固定化微生物处理高氨氮废水的研究,安徽农业科学,2008,36(7),2877-287；所述改性是经0.05mol/L重铬酸钾浸泡48h，用自来水洗至无重铬酸钾橙红色，然后用5％双氧水浸泡48h，再用自来水反复冲洗，挤去水分，80℃抽真空烘干后得到的。

出水系统包括出水蠕动泵和出水瓶。出水蠕动泵的塑料管一端连接反应器的出水管，另一端通入出水瓶内。