内碳源定向调控于反硝化的方法及其反应器技术

本发明专利技术公开了一种内碳源定向调控于反硝化的方法及其反应器，该方法利用膜组件渗氧促使好氧微生物和厌氧微生物沿氧浓度递减方向依次附着于膜组件上形成生物膜组件，进水中的内碳源依次进入厌氧微生物所在区和好氧微生物所在区，并在厌氧微生物所在区进行反硝化过程。本发明专利技术减少内碳源在扩散过程中的消耗，利于让更多的内碳源进入到厌氧微生物所在区进行反硝化过程，实现内碳源定向用于反硝化过程，实现内碳源的充分利用，进而促进污水脱氮，减少污泥的排放。减少污泥的排放。减少污泥的排放。

【技术实现步骤摘要】
内碳源定向调控于反硝化的方法及其反应器


[0001]本专利技术涉及污水处理
，具体涉及一种内碳源定向调控于反硝化的方法及其反应器。

技术介绍

[0002]我国污水处理厂多采用生物工艺进行脱氮处理，在这过程中需要一定的碳源用于反硝化过程。目前我国有相当一部分污水处理厂都存在碳源含量低、出水脱氮效果差等问题，通常需要额外添加碳源来满足反硝化微生物的生长需求从而促进反硝化，这就进一步增加了污水处理的成本。因此如何有效解决污水处理厂碳源不足的问题，是提高反硝化过程从而实现达标排放的有效途径。
[0003]内碳源是指污水处理系统本身的碳源，包括挥发性有机酸(Volatile Fatty Acid，VFA)和甲烷(CH4)等物质。厌氧消化过程会产生许多内碳源，这是一种用于反硝化过程非常优质的碳源，将内碳源用于反硝化过程，不仅能减少剩余污泥的排放，还可以有效促进脱氮。但是在传统污水处理过程中的好氧曝气导致一部分VFA和CH4会被吹脱到空气中造成能源的浪费，同时被吹脱的CH4作为一种非常重要的温室气体还会加剧温室效应；还有一部分VFA和CH4会被氧气直接氧化，不能实现能源物质的有效利用。
[0004]基于此，如何能有效利用内碳源进行反硝化对污水处理和资源可持续发展具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中内碳源不能充分利用的问题，本专利技术的目的之一是提供一种内碳源定向调控于反硝化的方法。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007]一种内碳源定向调控于反硝化的方法，利用膜组件渗氧促使好氧微生物和厌氧微生物沿氧浓度递减方向依次附着于膜组件上形成生物膜组件，污水中的内碳源依次进入厌氧微生物所在区和好氧微生物所在区，并在厌氧微生物所在区进行反硝化过程。
[0008]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
[0009]进一步，内碳源包括挥发性有机酸和溶解性CH4。
[0010]进一步，膜组件为具有渗氧和利于微生物附着的中空纤维膜。
[0011]进一步，好氧微生物和厌氧微生物的生长环境为：pH值为7.0～7.5、温度为30～37℃。
[0012]进一步，好氧微生物包括硝化细菌和好氧甲烷氧化细菌，厌氧微生物包括反硝化厌氧甲烷氧化细菌和反硝化厌氧甲烷氧化古菌。
[0013]本专利技术的目的之二是提供一种用于目的之一方法的反应器，该反应器包括带空腔的壳体，以及位于壳体的空腔中的生物膜组件；生物膜组件包括膜组件，以及附着于膜组件的膜上的微生物；生物膜组件的制备包括以下步骤：
[0014]步骤1、对进水进行曝气直至溶解氧为零，然后将曝气后的进水配制成含溶解性CH4、VFA和NH
4+
‑
N的进水；
[0015]步骤2、往反应器通入步骤1配制的进水并接种活性污泥进行驯化，驯化过程中让膜组件与空气相通，驯化完成后制成生物膜组件；
[0016]其中，驯化的条件为：反应器的温度为30～37℃，位于反应器中的进水的pH值为7.0～7.5，进水的流速为180～200mL min
‑1，驯化过程反应器处于完全厌氧。
[0017]进一步，步骤1进水中溶解性CH4的含量为16～20mg/L、VFA的含量为50～100mg/L、NH
4+
‑
N的含量为50～200mg/L；
[0018]步骤1中的进水还包括0.075～0.09g/L KH2PO4、0.3～0.45g/L CaCl2·
2H2O、0.2～0.38g/L MgSO4·
7H2O、0.2～0.3mL/L碱性微量元素、0.5～0.65mL/L酸性微量元素和50～200mg/L NO
3—
N。
[0019]进一步，碱性微量元素溶液每升含10mM NaOH、SeO
2 0.067g和Na2WO4·
2H2O 0.050g；酸性微量元素溶液每升含100mM HCl，FeSO4·
7H2O5.560g、ZnSO4·
7H2O 0.068g、CoCl2·
6H2O 0.120g、MnCl2·
4H2O 0.500g、CuSO41.600g、NiCl2·
6H2O 0.095g和H3BO
3 0.014g。
[0020]进一步，步骤2中的驯化时间为8～14个月。
[0021]本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术中利用膜组件渗氧以及利于微生物附着的特性，通过驯化制成在垂直膜组件的方向从内到外依次附着好氧微生物和厌氧微生物的生物膜组件。因此，污水中的内碳源在污水中扩散时，内碳源扩散是先进入到厌氧微生物所在区，在该区域内碳源与氧气的接触共存区域有限，所以该过程会减少氧气对内碳源的氧化，从而让更多的内碳源在厌氧微生物所在区用于反硝化过程，实现内碳源定向用于反硝化过程，实现内碳源的充分利用，进而促进污水脱氮，减少污泥的排放。
附图说明
[0023]图1为反应器的结构示意图，其中(a)图为本专利技术中异向扩散反应器的结构示意图，(b)图为同向扩散反应器的结构示意图；
[0024]图2为同向扩散反应器和本专利技术中的异向扩散反应器的顶空中VFA和CH4浓度；
[0025]图3为同向扩散方式和异向扩散方式的脱氮性能结果示意图；
[0026]图4为同向扩散方式和异向扩散方式的溶解性CH4的去除情况；
[0027]图5为同向扩散方式和异向扩散方式的液相中VFA的去除情况。
具体实施方式
[0028]下面将结合实施例对本专利技术的中的一种内碳源定向调控于反硝化的方法及其反应器进行描述。
[0029]然而，本专利技术可按照许多不同的形式示例并且不应被解释为限于在此阐述的具体实施例，更确切地说，提供这些实施例的目的是使得本专利技术将是彻底的和完整的，并且将要把本专利技术的范围充分地传达给本领域技术人员。
[0030]本专利技术第一方面的实施例提供一种内碳源定向调控于反硝化的方法，该方法利用
膜组件渗氧促使好氧微生物和厌氧微生物沿氧浓度递减方向依次附着于膜组件上形成生物膜组件，污水中的内碳源依次进入厌氧微生物所在区和好氧微生物所在区，并在厌氧微生物所在区进行反硝化过程。
[0031]用于本实施例中的方法的反应器如图1中的(a)图所示，从图1中的a图可以看出，膜组件渗出的氧的扩散方向与NH
4+
‑
N、CH4和VFA(即内碳源)这些物质扩散方向相反，其构成异向扩散方式。在本专利技术中，由于膜组件中的膜具有渗氧的特点，膜组件与空气相同后氧经膜组件的膜渗透后沿垂膜组件的方向其浓度依次递减，好氧微生物和厌氧微生物根据氧的浓度而分布；因此，好氧微生物和厌氧微生物沿氧浓度递减方向依次附着于生物膜上最终形成生物膜组件。
[0032]在本实施例中，将该方法用于污水处理时，污水中的内碳源扩散是先进入厌氧微生物所在区，但是在厌氧微生物所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.内碳源定向调控于反硝化的方法，其特征在于，利用膜组件渗氧促使好氧微生物和厌氧微生物沿氧浓度递减方向依次附着于膜组件上形成生物膜组件，污水中的内碳源依次进入厌氧微生物所在区和好氧微生物所在区，并在厌氧微生物所在区进行反硝化过程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内碳源包括挥发性有机酸和溶解性CH4。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜组件为具有渗氧和利于微生物附着的中空纤维膜。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述好氧微生物和厌氧微生物的生长环境为：pH值为7.0～7.5、温度为30～37℃。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述好氧微生物包括硝化细菌和好氧甲烷氧化细菌，所述厌氧微生物包括反硝化厌氧甲烷氧化细菌和反硝化厌氧甲烷氧化古菌。6.权利要求1～5任一项所述方法所用的反应器，其特征在于，所述反应器包括带空腔的壳体，以及位于所述壳体的空腔中的生物膜组件；所述生物膜组件包括膜组件，以及附着于所述膜组件的膜上的微生物；所述生物膜组件的制备包括以下步骤：步骤1、对进水进行曝气直至溶解氧为零，然后将曝气后的进水配制成含溶解性CH4、VFA和NH
4+
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N的进水；步骤2、往反应器通入步骤1配制的进水并接种活性污泥进行驯化，驯化过程中让膜组件与空气相通，驯化完成后制成生物膜组件；其中，驯化的条件为：反应器的温度为30～37℃，位于反应器中的进水的pH值为7.0～7.5，进水...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈一，聂文博，张欣，吴豪，戴静怡，鲜志浩，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：