[发明专利]一种将生活污水中氨氮转化为N2

说明书

本发明公开了一种将生活污水中氨氮转化为Nsubgt;2/subgt;O的装置及方法，包括设置有微生物附着生长的中空纤维膜生物反应器，生物膜反应器分别连通进水管、Nsubgt;2/subgt;O收集管道和一体化活性污泥反应器；一体化活性污泥反应器设置有微孔曝气器和斜板，部分出水连通回流管至生物膜反应器；通过中空纤维膜内腔的负压将生物膜反应器中产生的Nsubgt;2/subgt;O实时分离并收集。提高了低浓度Nsubgt;2/subgt;O的分离效率，缩短了Nsubgt;2/subgt;O富集的时间，同时避免了反应器中的液体进入内腔体。本发明可将生活污水中低浓度氨氮转化为Nsubgt;2/subgt;O，且转化率高于85％。

技术领域

本发明属于环境与资源回收技术领域，主要涉及一种将生活污水中氨氮转化为N₂O的装置及方法。

背景技术

废水生物脱氮是水处理的重要方向。传统的生物脱氮原理是将氮素转化为无害的N₂并排放至大气环境，然而，反硝化过程还释放N₂O。近年来，研究发现 N₂O是潜在的可再生能源，可以做赛车助燃剂、火箭氧化剂等，为污水处理过程中氮的能源化利用提供了重要的科学依据。然而，针对生活污水，传统的硝化- 反硝化过程N₂O释放量很少，难以实现其富集，更不能回收利用。

将污水中的氨氮转化为N₂O并进行能源化利用日益引起人们的关注，生活污水水量大，但氮素的浓度低，而传统脱氮工艺中N₂O转化率低和回收困难问题，一直是人们亟待解决的技术问题，因此，提供一种将生活污水中氨氮转化为N₂O 的装置及方法，可为污水处理氮的能源化利用奠定基础，是目前迫切需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将生活污水中氨氮转化为N₂O的装置及方法，通过一体化活性污泥反应器在反应区通过曝气将生活污水中的氨氮转化为硝酸盐，沉降区通过设置斜板完成泥水分离；生物膜反应器利用一体化活性污泥反应器出水中的硝酸盐和生活污水中的有机物进行反应，通过控制pH值并抑制N₂O还原酶的活性，将硝酸盐还原为N₂O，并利用中空纤维膜组件将N₂O分离并回收，为氮的能源化利用奠定基础。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

本发明提供一种将生活污水中氨氮转化为N₂O的装置，包括生物膜反应器和一体化活性污泥反应器；

所述生物膜反应器设置有微生物附着生长的中空纤维膜，生物膜反应器分别连通进水管、N₂O收集管道和一体化活性污泥反应器；

所述一体化活性污泥反应器包括反应区和沉降区，反应区设置有微孔曝气器，沉降区设置有方向相异的斜板，一体化活性污泥反应器部分出水连通回流管至生物膜反应器；

生物膜反应器中中空纤维膜组件与N₂O收集装置之间连接有气压计和真空泵，通过中空纤维膜内腔的负压将生物膜反应器中产生的N₂O实时分离并收集。

本发明还有进一步优选的方案：

优选的，所述生物膜反应器上设有pH计，并连通有HCl投加口。

优选的，所述中空纤维膜为复合型分离膜，基膜的主材为聚丙烯，生物膜附着生长在中空纤维膜的外表面，内表面主材为聚酰胺，内表面的平均孔径为 40-60nm。

优选的，所述中空纤维膜的基膜利用纳米氧化铜进行改性。

本发明进而提供了一种基于所述装置的将生活污水中氨氮转化为N₂O的方法，包括以下步骤：