[实用新型]一种强化N2O产生并回收利用的污水生物脱氮装置

说明书

技术领域

本实用新型属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种强化N₂O产生并回收利用的污水生物脱氮装置。

背景技术

N₂O是一种极具发展前途的无毒推进剂，作为强氧化剂和助燃机剂可用于航天航空领域火箭发动机的启动和提高赛车动力速度。然而，N₂O同时也是一种具有较高增温势能（约是CO₂的265倍）的温室气体，在污水处理过程中被认为是一种具有较大环境负面效应的副产物。研究表明，每年污水处理过程中产生的N₂O已经达到了全球N₂O总释放量的2.5%-25%。目前，水处理领域大多数研究都集中在如何最大限度的减少N₂O产生，而强化N₂O产生并收集它作为能源回收利用是一种新构想，也使N₂O成为了一种潜在的可再生能源。

从污水中回收能源一般是通过厌氧消化达到的，有机物转化为CH₄，然后CH₄以空气中的O₂作为氧化剂来燃烧发电。事实上，N₂O是一种比O₂更强大的氧化剂，可以提高CH₄燃烧产生的能量，使用N₂O作为氧化剂能够避免其作为温室气体排放到大气，并可同时提高CH₄的燃烧产能（Scherson Y D, Woo S G, Criddle C S. Environmental Science & Technology, 2014, 48(10):5612-9）。然而，目前已有的强化污水处理过程中N₂O产生的方法存在污水脱氮效率较低和N₂O转化率不高等问题，使这种能源回收途径难以在实际处理过程中应用。实用新型专利（CN201310357185.7）提供了一种强化N₂O产生的装置和控制方法，在缺氧段发生的内源反硝化作用实现溶解态N₂O的积累，再通过曝气搅动作用实现N₂O的回收，但NO₂^-还原率和N₂O转化率较低。实用新型专利（CN201310743142.2）利用污泥消化液短程硝化的方法来强化N₂O的产生，但其曝气阶段能耗高，脱氮效率较低。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是提供了一种强化N₂O产生并回收利用的污水生物脱氮装置，在实现高效生物脱氮的同时能够以较高转化率强化N₂O产生并回收利用，对处理氮负荷较高的污水具有明显的优势。本实用新型主要包含三个步骤：（1）部分好氧硝化作用将NH₄⁺氧化为NO₂^-；（2）部分异氧反硝化作用将NO₂^-还原为N₂O；（3）收集N₂O实现能源的回收。本实用新型可在去除污水中氨氮的同时回收N₂O作为能源，操作方法简单，能耗低，脱氮效率高，N₂O转化率较高。