[发明专利]一种处理废水中氨氮的方法及固定化生物反应器

说明书

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，具体涉及一种处理废水中氨氮的方法及固定化生物反应器。

技术背景

废水中的氨氮主要来源于城市污水和工业废水，其中，工业废水中的氨氮由于浓度变化大，毒性高、难降解有机物含量高、处理难度大，仍是目前水环境氮素负荷的主要贡献之一，且日益成为水环境氨氮负荷控制的重点。目前在废水处理领域广泛应用的生物脱氮法，受限于硝化菌的生长增殖困难、硝化菌活性差、微生物可利用碳源不足等不利因素，应用于工业氨氮废水的生物硝化脱氮存在不同程度的失效。

因此，寻求工业氨氮废水的高效、经济、稳定可控的生物脱氮方法一直是工业氨氮废水处理研究的热点和难点。固定化微生物技术由于微生物负载量大、对冲击负荷及有毒物质的耐受能力强、硝化速率快、污泥产量少、运行稳定等优点，已成为工业氨氮废水处理的研究热点。固定化微生物技术的处理效果主要与两个因素有关，一是填料，目前使用的填料主要是包埋单一菌株的包埋颗粒；一是反应器，目前使用的固定化生物反应器主要有揽拌槽式、固定填充床和流化床三种，其中揽拌槽式反应器多采用分批式运行，可以使反应器内微生物分布均匀，提高微生物利用率，但剪切力过大，易导致包埋固定化法或交联固定化法制成的颗粒破裂；固定填充床反应器中的固定化微生物会因操作圧力过大而相互挤压，甚至破裂，导致微生物催化活降低，且气-液-固三相流中产生的大气泡，影响运行效果；而流化床反应器操作要求严格、成本太高。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种处理废水中氨氮的方法，所述方法驯化时间短，微生物抑制效应低，硝化速度快、污泥产量少，氨氮降解效率高，群落多样性丰富，抗冲击负荷强，运行稳定，能够高效地处理高氨氮工业废水。

本发明的另一个目的在于提供一种处理废水中氨氮的生物固定化反应器，所述反应器能耗低、三相混合效果好，氧传质系数高，操作简单，占地节省。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种处理废水中氨氮的方法，将废水在缺氧区与好氧区之间循环后流入沉淀区，在沉淀区沉淀后排出，其特征在于：所述的缺氧区以活性污泥为微生物降解材料，所述的好氧区以乙烯醇-海藻酸钠包埋颗粒和活性污泥的混合物为微生物降解材料，缺氧区溶解氧浓度不超过0.2mg/L，好氧区溶解氧浓度为4-5mg/L，废水在缺氧区和好氧区的水力停留总时间至少4小时。

根据本发明的方法，其特征在于：所述的活性污泥是硝化污泥。

根据本发明的方法，其特征在于：所述的乙烯醇-海藻酸钠包埋颗粒由以下的组分制备得到，每100mL水溶液中，聚乙烯醇10-15g，海藻酸钠0.1-1.0g，活性污泥10-20g。

根据本发明的方法，其特征在于：所述的乙烯醇-海藻酸钠包埋颗粒由以下的组分制备得到，每100mL水溶液中，聚乙烯醇10g，海藻酸钠0.8g，活性污泥10g。

根据本发明的方法，其特征在于：所述的乙烯醇-海藻酸钠包埋颗粒由以下的组分制备得到，每100mL水溶液中，聚乙烯醇10g，海藻酸钠0.8g，活性污泥10g，所述的聚乙烯醇聚合度为1700-1800。

根据本发明的方法，其特征在于：所述的乙烯醇-海藻酸钠包埋颗粒的制备包括以下制备步骤：

(1)制备聚乙烯醇-海藻酸钠凝胶溶液：按每100mL水溶液中加入聚乙烯醇10-15g，海藻酸钠0.1-1.0g，活性污泥10-20g的投料比，将聚乙烯醇、海藻酸钠、去离子水混合加热制备成凝胶状，超声、静置待用；

(2)与活性污泥混合：将活性污泥驯化、离心、生理盐水清洗后，添加到步骤(1)获得的混合凝胶溶液中，混合均匀；

(3)制备包埋颗粒：将步骤(2)混合均匀的混合物滴入含2％CaCl₂的饱和硼酸溶液中，制成粒径3-4mm，比表面积4-10m²/g的包埋颗粒，并在恒温磁力搅拌器上搅拌交联30min；

(4)后处理：将步骤(3)所得物转移至0.5mol/L的Na₂SO₄溶液中，4℃下放置2小时用生理盐水清洗，-20℃条件下反复冻融4次，去离子水清洗，于氨氮浓度为50mg/L的废水中4℃条件下保藏待用；

其中，步骤(1)中所述的超声频率为40kHz，超声时间为30min；

步骤(1)中所述的静置时间为4小时；