[发明专利]一种生物培养与生物还原一体化的树脂再生厌氧微生物反应器及其应用

说明书

本发明涉及一种生物培养与生物还原一体化的树脂再生厌氧微生物反应器及其应用，它包括微生物培养筒，在微生物培养筒内部上部设有环形凹槽，环形凹槽内嵌设有固定板，在固定板上开有用于固定再生棒的再生棒固定孔，在再生棒固定孔内挂有空心的再生棒，再生棒的侧壁及底壁均布有筛孔，在微生物培养筒外部设置有外筒，本发明利用厌氧微生物对硝酸盐、高氯酸盐的降解作用，实现了对吸附硝酸根、高氯酸根树脂的再生，达到了无害化处理硝酸盐、高氯酸盐的目的，是一种高效，实用的树脂无害化再生工艺。

技术领域

本发明涉及一种生物培养与生物还原一体化的树脂再生厌氧微生物反应器及其应用，属于废水处理与回用的技术领域。

背景技术

目前我国正面临着严峻的水环境污染问题，其中高氯酸盐及硝酸盐污染正威胁着生态环境及人们的健康。水体中的硝酸盐污染主要来源于工业废水、农业和城市污水的排放。过量的硝酸盐存在水体中将直接导致富营养化，使藻类大量生长，造成水质恶化，破坏生态环境。同时，农作物或水生植物在生长过程中会摄取过量的硝酸盐，这些累积在植物体内的过量硝酸盐，也会对人的健康造成影响，例如：人体长期摄入过量的硝酸盐，视觉和听觉的反射会迟钝，智力也会相对有所下降。高氯酸盐污染主要源自烟火制造、火箭推进剂、军火产业等领域，同时作为添加剂在润滑油、电镀液、橡胶制造业中广泛使用。高氯酸盐的存在会干扰人体的甲状腺对碘元素的摄取，减少甲状腺激素的分泌，严重影响人类中枢神经系统及大脑的发育。高氯酸盐的化学性质非常稳定，并且极易在水体中进行迁移扩散，造成大范围、持久性的污染。国外的研究表明，美国、欧洲等地的地表水、地下水、饮用水甚至食品中均有高氯酸盐检出。同时，我国的部分地区的地表水、地下水和食品(如大米、牛奶、玉米等)中也有高氯酸盐检出，我国部分地区的水源及食品安全正面临严峻挑战。为保障我国饮用水与食品安全，必须使用先进的技术实现对高氯酸盐的无害化处理。

现阶段较为广泛使用的硝酸盐和高氯酸盐等阴离子去除技术主要有离子交换、膜分离、厌氧微生物还原、吸附及催化还原等。但，现阶段的阴离子去除技术均存在不足，其中，膜分离技术对硝酸盐、高氯酸盐污水有很好的分离效果，然而其处理成本高，设备复杂，且浓缩的盐水仍需要集中进行处理，因此难以大规模运用在实际当中。催化还原技术可以实现对硝酸根、高氯酸根的无害化处理，但催化过程中需要添加一定的还原剂作为电子供体(如氢气等)，在实际操作过程中较为复杂，催化剂成本较高，不适于大量污水的处理。

吸附技术是在水处理过程中常用的去除无机污染物的方法之一，因其处理效率高、易于操作并且有较低的能耗，使其得以广泛应用。然而在吸附处理之后，需要对吸附剂进行再生，而再生过程会产生大量含有污染物的废液，如果处理不当将会再次对环境造成污染，对失去活性的吸附剂也需要进行回收与合理的处置。厌氧微生物还原技术可以将水中的硝酸根、高氯酸根完全还原为无害的氮气、氯离子，是一种成本低、效率高的方法。但饮用水、地下水中的高氯酸根浓度较低，要对大量的污染水体进行生物处理往往非常困难。

吸附-厌氧微生物还原联用技术的基本原理是，先利用商用吸附剂对水体中的硝酸盐、高氯酸盐进行富集，之后将吸附剂回收，利用厌氧微生物对吸附剂表面的硝酸盐、高氯酸盐进行还原处理，从而达到再生吸附剂的目的。然而，目前的吸附-厌氧微生物还原厌氧微生物培养、微生物还原不在一个装置中进行，存在操作复杂、效率低、周期长、单次处理量小、处理成本高，及微生物还原之后的吸附剂回收困难等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种生物培养与生物还原一体化的树脂再生厌氧微生物反应器，将原本的吸附与微生物还原置于一个反应器内进行，简化了操作流程，提高了还原效率、周期短、单次处理量大、处理成本大大降低，最终实现硝酸盐、高氯酸盐的无害化处理。

术语解释：

阴离子树脂：是带有官能团(有交换离子的活性基团)、有空间网状结构、不溶性的高分子化合物，通常是球形颗粒物，可以与水中的阴离子发生离子交换，具有一定的离子交换容量。