一种微生物载体与流化床相结合处理氨氮污水的方法与流程

本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种微生物载体与流化床相结合处理氨氮污水的方法。

背景技术：

目前生物脱氮包括传统生物脱氮工艺(如sbr及其变形工艺、a/o、a²/o及其变形工艺、接触氧化等)、mbr脱氮工艺以及短程硝化反硝化工艺、厌氧氨氧化工艺等。

a/o、a²/o(及其变形工艺)工艺(指通常的厌氧/好氧工艺,另一类是缺氧/好氧工艺.厌氧状态和缺氧状态之间存在着根本的差别:在厌氧状态下既无分子态氧,也没有化合态氧,而在缺氧状态下则存在微量的分子态氧(do浓度<0.5mg/l),同时还存在化合态的氧)，具有流程简单、出水残留有机物低等优点，但其反硝化效率受到硝化液回流比的限制，其总氮脱除效率一般为60％～80％；sbr系统具有很大的灵活性，硝化反应和反硝化反应可在同一sbr池内实现，通过调整运行方式，可以得到较好的脱氮效果。但此类基于活性污泥法的生物脱氮工艺仍存在着系统单位容积微生物量较少、硝化细菌易流失、系统容积及占地均较大、抗冲击能力弱、剩余污泥量大等不足。

mbr工艺利用超滤膜的运用，系统中mlss(混合液污泥浓度，它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物)可达8000～15000mg/l，因而装置占地面积大大减小，土建投资降低，并可为出水回用创造有利条件。然而，该工艺存在着一次性投资大、运行成本高、管理复杂及膜污染问题，限制着该技术的广泛应用。

技术实现要素：

针对上述生物脱氮技术的不足，本发明的目的是，提供一种高效硝化菌载体结合高供氧条件下的微生物载体与流化床相结合处理氨氮污水的方法；本发明还提供一种运行费用低、产泥量少、运行管理方便的处理氨氮污水的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种微生物载体与流化床相结合处理氨氮污水的方法，采用硝化或与反硝化菌载体，将水池(5)中待处理的高氨氮污水通过水泵(6)泵入循环流化床(1)的底部，污水以向上流动的方式在反应器内运行，反应器内放入硝化菌载体(2)作为填料，污水在循环流化床(1)内停留时间为5～12小时，使污水中的氨氮被硝化菌载体通过硝化反应转化成亚硝态氮、硝态氮去除，处理后的水从循环流化床(1)上部排出。

所述的硝化菌载体由聚乙烯醇、海藻酸钠、二氧化硅、硼酸、三氧化二铝、碳酸氢钠、硝化菌和水按照一定的比例制作而成，聚乙烯醇、海藻酸钠、二氧化硅与水按质量比为5～8：0.3～0.6：0.4～0.8：100加热搅拌均匀，然后冷却至45℃以下，加入质量百分比为1％～5％的硝化菌后造粒，在由硼酸、三氧化二铝与水按质量比为10～15：0.5～1：250配制的固定液(用碳酸氢钠将其ph调至4)中固定12h以上即得硝化菌载体。能够以亚硝态氮和硝态氮作氮源。载体颗粒内会形成硝化菌在外层(好氧)、反硝化菌(厌氧)在内层、中间层二者共存的现象，为同步硝化反硝化反应提供了条件。

“聚乙烯醇”实际可为“聚乙烯醇、壳聚糖、活性炭”中的一种或几种，其中，“聚乙烯醇”、“壳聚糖”是必须的一种或两种，活性炭可加可不加，其目的是改善载体孔径结构，投加量0.5％以内。“聚乙烯醇”、“壳聚糖”总量为5～8％。

在以上流程中，硝化菌载体(2)在循环流化床(1)的投加量为5～50％(占循环流化床内部有效体积)，硝化菌载体(2)粒径为2-5mm；循环流化床(1)底部设有曝气头，通过风机(4)接到曝气装置(3)，并控制do为4～8mg/l，曝气装置(3)是微孔曝气管，或是能够使系统do处于4～8mg/l且使硝化菌载体(2)处于流动状体的其它形式的曝气器。载体颗粒内会形成硝化菌在外层(好氧)、反硝化菌(厌氧)在内层、中间层二者共存的现象，为同步硝化反硝化反应提供了条件。

上述处理后的水通过出水管(7)流入到一反硝化池(8)，通过反硝化反应将亚硝态氮、硝态氮转化成氮气去除。

为了实现去除氨氮废水的目的，将待处理的高氨氮污水泵入以上述硝化菌(或与反硝化菌)载体为填料的循环流化床反应器底部，污水以向上流动的方式在反应器内运行，污水在内循环流化床反应器内停留时间为5～12小时，使污水中的氨氮被硝化菌(或与反硝化菌)载体通过硝化反应(或与反硝化)转化成亚硝态氮、硝态氮、氮气去除，处理后的水从流化床反应器上部排出。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)包埋微生物载体技术使微生物尤其是氨氧化细菌、硝化细菌保存在固定化载体内，可增加其在生化系统中的固体停留时间。此外，生物流化床技术具有比表面积大、接触均匀、传质速度快、压损低等优点，能够提高微生物载体对污水中污染物的去除效率。(2)微生物载体在球体表面处于好氧状态，在球体内部处于缺氧状态，菌体在同一个容器内处于好氧、缺氧状态，有利于形成短程硝化-反硝化效果，提高系统的脱氮效果及速率。(3)微生物菌种在固定化球体中生长、自身消耗，剩余污泥排放量很少，有利于缓解污泥处理难题。同时因载体颗粒内会形成硝化菌在外层(好氧)、反硝化菌(厌氧)在内层、中间层二者共存的现象，为同步硝化反硝化反应提供了条件。

附图说明

图1是本发明一种微生物载体与流化床相结合处理氨氮污水的方法的工艺流程图；

图2流化床俯视图；

附图中：(1)循环流化床；(2)硝化菌载体；(3)曝气装置；(4)固风机；(5)水池；(6)水泵；(7)出水管；(8)反硝化池；(9)滤帽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1，本发明具体实施方式如下：

一种微生物载体与流化床相结合处理氨氮污水的方法，将水池(5)中待处理的高氨氮污水通过水泵(6)泵入循环流化床(1)的底部，污水以向上流动的方式在反应器内运行，反应器内放入硝化菌载体(2)作为填料，污水在循环流化床(1)内停留时间为5～12小时，使污水中的氨氮被硝化菌载体通过硝化反应转化成亚硝态氮、硝态氮去除，处理后的水从循环流化床(1)上部排出。更进一步地，上述处理后的水通过出水管(7)流入到一反硝化池(8)，通过反硝化反应将亚硝态氮、硝态氮转化成氮气去除。其中，循环流化床的沉淀区设有一圈载体过滤装置，可以是由滤帽、滤板等组成的具备一定过滤功能的装置，其过滤孔径在2mm以下。

在以上流程中，硝化菌载体(2)在循环流化床(1)的投加量为5～50％，硝化菌载体(2)粒径为2-5mm；循环流化床(1)通过风机(4)曝气，并控制do为4～8mg/l，曝气装置(3)可以是微孔曝气管，也可以是能够使系统do处于4～8mg/l且使硝化菌载体(2)处于流动状体的其它形式的曝气器。

一种球状微生物载体的制备方法，设有胶体溶解单元通过加热将微生物载体物质溶解成胶体；后道的菌胶混合单元将微生物菌体与胶体混合均匀；菌胶混合液通过液滴造粒器形成均匀的球状液滴滴入固定化溶液中；固定化溶液将菌胶液滴聚合凝胶化成固体球状微生物载体。

所述的载体物质为聚乙烯醇、海藻酸钠、二氧化硅、水，聚乙烯醇、海藻酸钠、二氧化硅与水的质量比为5～8：0.3～0.6：0.4～0.8：100。

所述的固定化溶液含有硼酸、三氧化二铝、碳酸氢钠，硼酸、三氧化二铝与水的质量比为10～15：0.5～1：250。碳酸氢钠调节固定液的ph值，使固定液的ph处于3-5。

所述的液滴造粒器底部均匀开孔，孔径1mm～10mm，内置旋转刮泥板。旋转刮泥板贴近造粒器底部均匀开孔面，通过旋转的方式将微生物菌体与胶体混合均匀混和物从开孔中切断挤出。尤其是适用于3mm～8mm粒径的造粒。

为了更清楚地说明本发明的效果，申请人进行了相关的实验进行验证，具体实施例如下：

本发明中的硝化菌载体，是由聚乙烯醇、海藻酸钠、二氧化硅、硼酸、三氧化二铝、碳酸氢钠、硝化菌和水制作而成。其中，聚乙烯醇、海藻酸钠、二氧化硅与水按质量比为5～8：0.3～0.6：0.4～0.8：100加热搅拌均匀，然后冷却至45℃以下，加入1～5kg硝化菌，混合均匀后通过液滴造粒器滴入固定液中成球状载体，固定液中硼酸、三氧化二铝与水按质量比为10～15：0.5～1：250混合均匀直至完全溶解，再用碳酸氢钠将其ph调至4。最后将球状载体与固定液置于0～15℃下固定12h以上，即得硝化菌载体。具体实施例如下：

表1硝化菌载体配方

在投加硝化菌载体的反应器中，硝化菌载体首先进行硝化反应，将氨氮转化为亚硝态氮、硝态氮。反应运行一段时间后，载体颗粒内会形成硝化菌在外层(好氧)、反硝化菌(厌氧)在内层、中间层二者共存的现象，为同步硝化反硝化反应提供了条件。因此，该系统内的氨氮去除率较高。

将硝化菌载体应用于本发明中，具体实施例如下：

实施例6：配制500ml氨氮浓度为300mg/l的溶液，置于500ml的量筒中，底部放置一个曝气头，投加质量比为20％的实施例1，控制do为4～5mg/l，水温为20℃，8h后停止曝气，取上清液进行检测分析。

实施例7：配制500ml氨氮浓度为300mg/l的溶液，置于500ml的量筒中，底部放置一个曝气头，投加质量比为20％的实施例3，控制do为4～5mg/l，水温为20℃，8h后停止曝气，取上清液进行检测分析。

实施例8：配制500ml氨氮浓度为300mg/l的溶液，置于500ml的量筒中，底部放置一个曝气头，投加质量比为20％的实施例5，控制do为4～5mg/l，水温为20℃，8h后停止曝气，取上清液进行检测分析。

实施例9：配制500ml氨氮浓度为300mg/l的溶液，置于500ml的量筒中，底部放置一个曝气头，投加质量比为10％的实施例3，控制do为4～5mg/l，水温为20℃，8h后停止曝气，取上清液进行检测分析。

实施例10：配制500ml氨氮浓度为300mg/l的溶液，置于500ml的量筒中，底部放置一个曝气头，投加质量比为40％的实施例3，控制do为4～5mg/l，水温为20℃，8h后停止曝气，取上清液进行检测分析。

实施例11：配制500ml氨氮浓度为300mg/l的溶液，置于500ml的量筒中，底部放置一个曝气头，不投加硝化菌载体作为对照组，控制do为4～5mg/l，水温为20℃，8h后停止曝气，取上清液进行检测分析。

对比分析结果见表2所示。

表2硝化菌载体应用于氨氮污水处理的对比情况表

实施例11不投加硝化菌载体，配制的300mg/l的氨氮在曝气的条件下降低了9％，而实施例6～实施例10降低了78％～92％，硝化菌载体对氨氮的去除率明显提高，且其对氨氮的去除率与载体内包裹硝化菌的量有关，硝化菌的量越多，对氨氮的去除率越高，随着氨氮的逐渐降低，去除同等质量氨氮所需的硝化菌的量也越高。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。