[发明专利]利用改性平板膜实现短程反硝化定向转化N2

说明书

本发明公开了一种利用改性平板膜实现短程反硝化定向转化N₂O的方法，以改性平板膜作载体构建生物膜反应器，包括利用改性平板膜将生物膜反应器分为液相生物反应区和气相N₂O分离区，控制生物反应区与气相N₂O分离区的有效容积以及改性平板膜的膜面积；微生物附着生长在液相区改性平板膜的表面，平板膜的改性材料为N₂O还原酶的抑制剂，通过控制进水pH值并抑制N₂O还原酶的活性将NO₂^‑的还原产物控制为N₂O；通过气相N₂O分离区的负压将N₂O从反应器中实时分离，防止其过度还原为氮气，经过连续运行，N₂O转化率达到85％以上，实现N₂O的高度富集与回收。本发明解决了短程反硝化过程中N₂O产率低、回收困难的问题。

技术领域

本发明属于环境与资源回收技术领域，主要涉及污水处理氮的能源化利用，内容为利用改性平板膜实现短程反硝化定向转化N₂O的装置及方法。

背景技术

生物脱氮是污水处理的重要方向之一。传统生物脱氮是利用硝化-反硝化原理将氨氮转化为N₂并释放至大气环境，但此过程还释放温室气体N₂O。近年来，有研究发现，N₂O同时又是潜在的可再生能源，例如，当替代氧气作助燃剂时，可提高甲烷燃烧热值的37％。因此，污水处理过程氮的能源化利用日益引起人们的关注。

虽然几乎所有的脱氮工艺(例如，硝化、反硝化、短程硝化、短程反硝化、厌氧氨氧化等)均释放N₂O，但研究表明，N₂O是脱氮过程的副产物和中间产物，短程硝化和反硝化是N₂O释放的两个重要生物过程。因此，短程反硝化过程N₂O的高度转化成为污水处理氮能源化的关键。然而，传统控制条件下，反硝化过程N₂O释放量很少，难以实现其富集，也不能收集利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用改性平板膜实现短程反硝化定向转化N₂O 的装置及方法，为污水处理过程中氮的能源化利用提供依据。将生物反应器与改性平板膜结合，构建新型生物膜反应器，通过改性平板膜膜中的抑制剂抑制 N₂O还原酶的活性并将生物短程反硝化产生的N₂O实时分离的方法，最终实现定向转化N₂O的目标。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明实施例提供了利用改性平板膜实现短程反硝化定向转化N₂O的方法，包括：

1)生物膜反应器内置改性平板膜，利用改性平板膜将生物膜反应器分隔为液相生物反应区和气相N₂O分离区，液相生物反应区和气相N₂O分离区流向相反；控制液相生物反应区和气相N₂O分离区的有效容积以及平板膜的面积；生物膜附着生长在液相生物反应区改性平板膜的表面；

2)液相生物反应区内填充有机物和NO₂^-，控制进水有机物和NO₂^-的比例、控制进水的pH值；通过改性平板膜负载的纳米氧化铁抑制N₂O还原酶的活性，将NO₂^-还原产物控制为N₂O；

3)通过N₂O分离区的负压将N₂O从反应器中实时分离，经过连续20天的运行，N₂O转化率达到85％以上，并经N₂O收集装置收集，实现N₂O的高度富集与回收。