[发明专利]一种包埋固定化微生物深度脱氮反应器装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包埋固定化微生物深度脱氮反应器，属于污水处理领域。

背景技术

随着环保意识的逐渐增强，为了改善人们的生活环境，国家对污水的排放指标不断提出更高的要求，国内很多污水处理厂都面临着如何在有限的空间和有限的自然净化能力下，以最适合的方法和工艺来实现对污水深度处理的难题。目前国内外采用工艺在废水深度处理方面起到了一定的作用，但仍存在着许多问题，如传统的生物脱氮技术通常利用微生物培养物直接对含氮废水进行处理，由于微生物游离在水中，脱氮处理后还需要沉淀、凝集、过滤等后续处理步骤。而且，由于硝化细菌是一种无机化能自养细菌，增殖速度慢、世代周期长、对环境因子变化敏感、极易被处理系统淘汰、难以维持较高生物浓度，因此造成系统总水力停留时间较长，增加了基建投资和运行费用。因此，开发使用新的处理技术势在必行。

固定化微生物技术是现代生物工程领域中的一项新兴技术，是废水生物处理由生物自然净化、人工培养微生物絮体到人工强化高效高浓度微生物絮体的必然发展阶段。它将游离细胞或者酶定位于限定的区域，使其保持活性并可反复利用的方法。上世纪70年代，固定化技术应用于水处理行业。污水处理厂普遍采用的是生物处理技术处理污水，而强化生物处理工艺的效果是目前污水处理研究的主要方向之一。固定化技术保持了效率高、稳定性强、能纯化和保持高效菌种的优点，并具有反应启动快、固液分离简单、耐毒害能力强、污水设备小型化等优点。包埋固定化是目前固定化技术中研究最多，也是最有前途的方法之一。

与其他脱氮工艺相比，固定化微生物技术具有以下优点：(a)能在生物处理装置内维持高浓度的生物量，提高处理能力，反应启动快，减少处理装置容积；(b)污泥产量少，固定化细胞的剩余污泥产量仅为普通活性污泥法的1/5～1/4；(c)可选择性地固定优势高效菌种，提高降解效率；(d)具有较强的抵抗有毒污染物毒性冲击的能力；(e)对pH等水质条件变化有较好的稳定性；(f)固液分离效果好，不需要专门的固液分离装置；(g)运行稳定，耐负荷冲击，不会发生污泥膨胀等运行问题；(h)为生长缓慢的硝化细菌提供了一种良好的滞留方法，微生物不易流失；(i)细胞经固定化后增大了机械强度。

发明内容

本发明的目的为解决污水处理厂二级出水TN浓度较高的问题；同时就目前水厂改造过程中，用地紧张和基建费用较高的问题，提出固定化包埋颗粒深度脱氮装置及方法。

一种包埋固定化微生物深度脱氮反应器，其特征在于：体积为3×3×3mm的立方块固定化颗粒投入反应器内，反应器由底部进水，内部设置搅拌装置，使固定化颗粒与二级出水充分混合，顶部设置格网，防止包埋颗粒随出水漏失，保持反应器内固定化颗粒数量维持固定值；立方块固定化颗粒填充率为20%-30%，配药箱通过用投药泵连接反应器，进水箱通过进水泵连接反应器；

所用固定化颗粒的制备方法：

1）将预聚物聚乙二醇和促进剂四甲基乙二胺溶于水，得到混合液A；

2）将混合液A和已经富集培养的反硝化污泥混合；

3）加入引发剂过硫酸钾，启动聚合；

4）聚合完成后，所形成的凝胶状固体切成3×3×3mm的立方块；

所获得的立方块中100毫升中含有10克聚乙二醇，0.5克促进剂，0.25克引发剂和0.4克经富集培养的反硝化污泥。

应用所述的一种包埋固定化微生物深度脱氮反应器的方法，其特征在于

进水为污水厂二级出水，进水TN负荷1.8kg/（m³·d），反应器水力停留时间为20min；采用外加碳源的方式补充有机物，控制水中COD值为130mg/L。

本装置具有以下几个特点：

1）启动快速。固定化颗粒对于污水的处理需要时间来适应，在水温25℃左右，pH7.2左右，HRT为70min的条件下，填充30%包埋颗粒（v/v）在反应器内，7～9天能够达到驯化成功，包埋颗粒不仅对污水中的硝氮、TN有很好的处理效果，并且在感观上发现明显的改变。