[发明专利]一种基于纳米纤维碳源的高效固相反硝化系统及其构建方法

权利要求书

1.一种基于纳米纤维碳源的高效固相反硝化系统，其特征在于，依次包括水池(1)、水泵(2)和反硝化装置(3)；

所述水池(1)设有水池进水口(11)和水池出水口(12)，水池(1)内还设有搅拌器(13)；

所述水泵(2)设有水泵进水口(21)和水泵出水口(22)；

所述反硝化装置(3)从下到上依次设有反硝化进水区(33)、反硝化反应区(34)和反硝化出水区(35)；所述反硝化进水区(33)设有反硝化进水口(31)，所述反硝化出水区(35)设有反硝化出水口(32)；

所述反硝化反应区(34)在竖直方向上平均、平行排布有多个穿孔板(36)，相邻的两个穿孔板(36)之间填充有固相碳源纳米纤维膜(37)；

所述水池出水口(12)与所述水泵进水口(21)连通，所述水泵出水口(22)与所述反硝化进水口(31)连通，所述反硝化出水口(32)与所述水池进水口(11)连通。

2.根据权利要求1所述的高效固相反硝化系统，其特征在于，所述穿孔板(36)的孔径为2～5mm，厚度为2～5mm，相邻的两个穿孔板(36)间的间距为5～10cm，穿孔板(36)的数量为5～10张。

3.根据权利要求1所述的高效固相反硝化系统，其特征在于，所述反硝化进水区(33)的高度为2～5cm，所述反硝化反应区(34)的有效容积为1～2L，所述反硝化反应区(34)的高度与底面直径比为5～10：1，所述反硝化出水区(35)的高度为5～10cm。

4.一种权利要求1-3中任一项所述的高效固相反硝化系统的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将固相碳源纳米纤维膜(37)分层堆积填充到穿孔板(36)间，使穿孔板(36)与固相碳源纳米纤维膜(37)交替布置于所述反硝化反应区(34)内；

S2、将培养液与活性污泥混合加入所述水池(1)，用搅拌器(13)进行持续搅拌，通过水泵(2)将培养液与活性污泥的混合物提升到所述反硝化反应区(34)，直至反硝化出水口(32)出水稳定，即为接种完成；

S3、在水池(1)中加入单独的培养液，通过水泵(2)将培养液提升至所述反硝化反应区(34)，进行反硝化菌的驯化和培养以进行高效反硝化。

5.根据权利要求4所述的高效固相反硝化系统的构建方法，其特征在于，固相碳源纳米纤维膜(37)的制备方法如下：选用PHA：PBS以质量比为1：1～10进行物理共混，选用DMF：三氯甲烷以体积比为1：1～10混合作为溶剂，在室温下混合均匀使其成为质量体积比为10～20％的聚合物溶液；通过静电纺丝，在工作距离为20～25cm、工作电压为25～35kV、环境温度为20～30℃、环境湿度为40～45％RH的条件下制成纳米纤维膜，其中纳米纤维的直径为300nm～1μm，孔隙率为70％～90％。

6.根据权利要求4所述的高效固相反硝化系统的构建方法，其特征在于，所述活性污泥为二沉池活性污泥，将二沉池活性污泥与培养液混合置于所述水池(1)，通过搅拌器(13)持续搅拌使二沉池活性污泥与培养液的混合液呈均匀悬浮状态，污泥浓度为1500～3000mg/L。

7.根据权利要求4所述的高效固相反硝化系统的构建方法，其特征在于，所述反硝化装置(3)采用下进上出式运行方式，水力停留时间为3～8h，进水前的曝气时间为30～60min，保持溶解氧为0.2～2mg/L。

8.根据权利要求4所述的高效固相反硝化系统的构建方法，其特征在于，每1L所述培养液中含有25mg NaNO₃、10mg KH₂PO₄、0.2mL微量元素溶液，溶剂为水；其中微量元素溶液按每1L水包含50.0g EDTA、2.2g ZnSO₄、5.5gCaCl₂、5.06g MnCl₂·4H₂O、5.0g FeSO₄·7H₂O、1.7gCuSO₄·5H₂O、1.61gCoCl₂·6H₂O配制，以NaOH溶液调节pH至7。