一种球形无纺布填料启动一氧化氮生物吸收塔的方法与流程

本发明属于废气生物处理技术领域，涉及一种无纺布球形填料启动塔式厌氧氨氧化反应器，特别涉及到通过厌氧氨氧化反应，针对烟气中的一氧化氮进行脱除的方法。

背景技术：

我国经过“九五”、“十五”、“十一五”“十二五”的污染治理已经取得了显著进展，水污染恶化趋势得到遏制，但大气污染状况却越来越趋于严重。氮氧化物(NOx：NO+NO2)是造成大气污染的主要污染物之一，我国已将NOx减排列入“十二五”强制性考核指标。现有烟气脱硝技术中，选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)干法脱硝得到一定程度的工业应用，但均存在投资运行费用高、催化剂易失活、氨泄漏等缺点；其它脱硝技术如等离子体法、氧化(次氯酸钠、过氧化氢等)吸收法等可行性和经济性还有待进一步研究。湿式生物硝化和反硝化法具有投资运行费用低等优点，但其需外加碳源，会产生温室气体。本发明利用不需外加碳源的厌氧氨氧化反应，采用低能耗的厌氧氨氧化工艺脱硝，在环境友好的前提条件下充分利用氨氮废水进行一氧化氮的脱除。本工艺中的启动方法挂膜效果良好，去除效率能长期维持在较好水平，为烟气脱硝和污水脱氮提供了一种新的思路,具有良好的应用前景。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是利用一种球形无纺布填料，使得厌氧氨氧化菌在挂膜良好的前提下，在塔式反应器中达到较好的一氧化氮的脱除效果。

本发明的技术方案：

一种球形无纺布填料启动一氧化氮生物吸收塔的方法，步骤如下：

(1)工艺填料的选择

将原多面空心球填料进行两处改进，形成的无纺布球形填料作为塔式反应器的填料；第一处改进：将原多面空心球填料的球面外围骨架间隔去掉，用外层无纺布代替，形成骨架和外层无纺布交替布局的多面空心球填料；第二处改进：多面空心球填料内的空心圆柱上缠绕内层无纺布，即形成无纺布球形填料；

所述的无纺布球形填料的高为25mm，直径为20mm的球体，内层无纺布的厚度为2mm，外层无纺布的厚度为10mm，无纺布的孔隙度10-30um。

塔式反应器中填料表面的生物膜为厌氧氨氧化菌。塔式反应器内为三相接触，球形的填料利于形成液膜，有利于气体的吸收，填料上的无纺布比表面积大、表面粗糙，有利于厌氧氨氧化菌的附着、生长与繁殖。

(2)无纺布球形填料的挂膜及吸收一氧化氮的塔式厌氧氨氧化反应器的启动运行

将氨氮污水从塔式厌氧氨氧化反应器上部的进水口喷淋，与塔式厌氧氨氧化反应器内的一氧化氮气体流逆流接触；将无纺布球形填料堆叠在塔式厌氧氨氧化反应器中，然后将0.9-1.2g VSS·L^-1厌氧氨氧化菌液循环泵入塔式厌氧氨氧化反应器中进行挂膜，控制温度为34-36℃，pH为7.5-8.5，挂膜时间为30天，以出水中无肉眼可见的厌氧氨氧化菌絮状体为判断标准；挂膜完成后喷淋氨氮污水和底部进入的一氧化氮维持反应器运行120天。

通入的一氧化氮，用氩气作为平衡气体，配制质量比为100-1000ppm的一氧化氮气体，由塔式厌氧氨氧化反应器下部进入，流速为1-3L/min。

所述的氨氮污水：加入氯化铵，设定NH₄⁺-N浓度为45-55mg/L；加入碳酸氢钾，设定HCO₃^-浓度为490-510mg/L；加入磷酸二氢钾，设定PO₄^3-浓度为18-22mg/L；加入无机盐，设定Na⁺浓度为8-12mg/L，K⁺浓度为12-16mg/L，Mg²⁺浓度为18-22mg/L。

所述的无纺布的材质为聚酯或聚丙烯；所述的多面空心球的材质为聚乙烯或聚丙烯。

本发明的有益效果：球形无纺布填料比表面积大，形成的厌氧氨氧化菌生物膜较其他无纺布填料效果好，与混合式厌氧氨氧化相比增强了厌氧氨氧化菌与一氧化氮的接触，使其吸收效率显著提高。与传统的生物脱硝相比环境友好，运行成本低，是一种可持续的将烟气脱硝和污水脱氮相结合的处理技术，具有较好的潜在应用前景。

附图说明

图1是无纺布球形填料结构俯视图。

图2是无纺布球形填料结构侧视图。

图中：1骨架；2外层无纺布；3内层无纺布。

具体实施方式

以下结合技术方案(和附图)详细叙述本发明的具体实施方式。

利用一种无纺布球形填料启动吸收一氧化氮的塔式厌氧氨氧化反应器。

填料为25mm*20mm的小球，填料的结构如图1所示，反应器为塔式厌氧氨氧化反应器。一个周期运行时间为150天，反应器启动时，进水NH₄⁺-N浓度为45-55mg/L；加入磷酸二氢钾，设定PO₄^3-浓度为18-22mg/L，加入碳酸氢钾，设定浓度为500mg/L，加入无机盐，设定Na⁺浓度为8-12mg/L，K⁺浓度为12-16mg/L，Mg⁺浓度为18-22mg/L，加入Fe(II)EDTA，浓度为0.05mol/L。

塔式厌氧氨氧化反应器由有机玻璃制成圆柱形，直径7cm、高度100cm、有效容积2.5L，蠕动泵控制反应器内进水及排水过程。进水NH₄⁺-N浓度45-55mg/L，从反应器顶部喷淋而下。下部为进气口，有管状布气装置，进入的一氧化氮(100-1000ppm)与喷淋流下的液体逆流接触，在填料区发生厌氧氨氧化反应。

反应器运行全程保持进水氨氮浓度不变，一氧化氮进气由低浓度低流量逐渐升高，保持100-1000ppm每个浓度以1-3L/min的进气速度运行12天。在运行过程中，进气速度为1L/min时，去除率在气体浓度为800ppm时达98.89％，进气速度为2L/min时，各浓度段的去除率维持在50％左右，在500ppm时达58.93％，之后逐渐降低。随着进气速率的升高达到3L/min，去除效率逐渐降低，700ppm以内的去除效率能维持在40％以上，800ppm以后去除率大幅下降，1000ppm时仅能维持在11.62％。