CN111718064A - 一种利用藻类光合作用脱除硝酸盐的低能耗污水处理方法 - Google Patents

一种利用藻类光合作用脱除硝酸盐的低能耗污水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了脱除硝酸盐污水处理技术领域的一种利用藻类光合作用脱除硝酸盐的低能耗污水处理方法，低能耗污水处理的具体步骤为：耐高硝酸盐反硝化细菌驯化制备；然后将高硝酸盐污水和回流的活性污泥一起进入到曝气池中，并在曝气池中形成混合液，让高硝酸盐污水中的有机物充分的与耐高硝酸盐反硝化细菌相接触，让耐高硝酸盐反硝化细菌对高硝酸盐污水进行处理；且沉淀池内腔四周侧壁上均固定安装有附着藻类植物的藻板，且沉淀池内营造适于藻类植物生长的环境，这样藻类植物在生长过程中利用光合作用吸收海水中的硝酸盐等物质，将硝酸盐分解成氮气和氧气，由此降低了海水中的营养盐的浓度，利用藻类植物的光合作用实现硝酸盐的净化，对于硝酸盐的吸收净化效率高。

Description

一种利用藻类光合作用脱除硝酸盐的低能耗污水处理方法
技术领域
本发明涉及脱除硝酸盐污水处理技术领域，具体为一种利用藻类光合作用脱除硝酸盐的低能耗污水处理方法。
背景技术
硝酸盐是水产养殖中重要的水质理化指标，硝酸盐含量升高，不仅说明池塘底部缺氧，养殖水质恶化，同时也是水生动物易发疾病的诱因，目前的大部分水处理工艺都是应用生物过滤的办法来去除水中的氨和硝酸盐，在生物滤池中放置多孔生物滤料，定向培养某些微生物，依靠微生物的自养或异养作用，来分解水中的氨和硝酸盐。但生物过滤的微生物容易受水体的温度、溶氧量、pH值等因素影响，效果缓慢且不稳定，并且能耗较大，因此将传统循环水养殖以细菌为主处理养殖污水升级改造为以植物光合作用为主处理养殖污水代谢废物，为此，我们提出一种利用藻类光合作用脱除硝酸盐的低能耗污水处理方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用藻类光合作用脱除硝酸盐的低能耗污水处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用藻类光合作用脱除硝酸盐的低能耗污水处理方法，低能耗污水处理的具体步骤为：
步骤一：将高硝酸盐污水导入到污水处理设备中进行集中处理，先将污水排放到粗格栅池中进行处理，然后再将经过粗格栅池处理后的高硝酸盐污水排放到细格栅池中进行处理；
步骤二：耐高硝酸盐反硝化细菌驯化制备：
（1）向培养皿中添加细菌群培养液，将反硝化细菌的菌种放置在培养基中进行培养，在培养结束后，向培养皿中添加浓度为0.1％的盐水，均匀搅拌，驯化培养24小时后，提取培养皿中活性较高的反硝化细菌；
（2）重复上述步骤，并且逐步的增加添加到培养皿中的盐水的浓度，最终提取到的活性较高的驯化反硝化细菌即为耐高硝酸盐反硝化细菌；
（3）培养完毕后，对耐高硝酸盐反硝化细菌进行扩培，使耐高硝酸盐反硝化细菌迅速繁殖，得到大量的耐高硝酸盐反硝化细菌备用；
步骤三：将事先驯化培养好的耐高硝酸盐反硝化细菌添加到污泥中，调制成活性污泥，然后用活性污泥法对步骤一中的高硝酸盐污水进行处理，然后将高硝酸盐污水和回流的活性污泥一起进入到曝气池中，并在曝气池中形成混合液，同时曝气池中固定装配有超微气泡发生装置，另外，超微气泡发生装置上固定装配有臭氧催化剂附着载体，在曝气池中，通过外接臭氧发生器向曝气池中导入臭氧，通过曝气设备来增加曝气池中的含氧量，让高硝酸盐污水中的有机物充分的与耐高硝酸盐反硝化细菌相接触，让耐高硝酸盐反硝化细菌对高硝酸盐污水进行处理；
步骤四：经过曝气池处理后的高硝酸盐污水随后会进入到调节至中性的废水进入混凝池内投药搅拌，进行絮凝沉淀，并通过泵将沉淀物导入到沉淀池中，在沉淀池中进行沉淀，最后流出的就是经过处理后得到的初步净化水；
步骤五：且沉淀池内腔四周侧壁上均固定安装有附着藻类植物的藻板，且沉淀池内营造适于藻类植物生长的环境，这样藻类植物在生长过程中利用光合作用吸收海水中的硝酸盐等物质，将硝酸盐分解成氮气和氧气，由此降低了海水中的营养盐的浓度；
步骤六：进行反硝化细菌附着床的制备，然后让耐高硝酸盐反硝化细菌均匀的吸附在附着床上形成活性生物填料，并将该活性生物填料放置在反应罐中，将步骤四中的到的初步净化水排放到反应罐中，在初步净化水经过反应罐时，活性生物填料中的耐高硝酸盐反硝化细菌在无氧的条件下再次对初步净化水进行处理。
污水处理设备主要由格栅池、曝气池、混凝池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。
步骤六中的反硝化细菌附着床包括柱状壳体、设置在壳体两端的网状端盖，壳体内填充多孔疏松填料，壳体上开有连通壳体内部的导气孔，到气孔上通过导气管连接气泵，且多孔疏松填料的组成为硅藻土20-30份，炉渣粉30-40份，聚氯乙烯发泡颗粒15-20份。
步骤二中的细菌群培养液中含有经活化培养的亚硝化菌、硝化菌、反硝化菌、枯草芽孢杆菌和光合细菌。且细菌群中亚硝化菌、硝化菌、反硝化菌、枯草芽孢杆菌和光合细菌的比例为1︰1-1.5︰1-2︰1︰0.7-1.3。
步骤三中的臭氧催化剂附着载体采用高强度硅铝复合物，其中还包括有多种贵金属、过渡金属和作为分散剂的稀有金属，且臭氧催化剂采用LCO1L2型臭氧催化剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过定向驯化耐高硝酸盐反硝化细菌，让反硝化细菌具有耐高硝酸盐的性质，在利用耐高硝酸盐反硝化细菌制成活性污泥和活性生物填料，用活性污泥和活性生物填料分别对高硝酸盐污水进行处理，超微气泡与水接触，可大大提高臭氧在水中的溶解度，大幅提高臭氧的利用率。溶解于水中的臭氧可以与水中一些具有还原性的物质发生化学反应，氨和硝酸盐都具有还原性，臭氧气体经过超微气泡发生装置后，增加了水体和气泡在催化反应桶的停留时间，以便保证反应充分，提高整个装置的运行效率，水中臭氧的浓度较高，氧化性较强，在臭氧催化剂的作用下，可快速与水中的氨和硝酸盐发生氧化还原反应，从而快速去除水中的氨和硝酸盐，能够有效的还原高硝酸盐污水中的硝酸盐，使之生成无害的氮气，解除硝酸盐的危害，消耗氮素营养，抑制藻类过度繁殖，净化水体，抑制致病菌；
2.本发明中耐高硝酸盐反硝化细菌附着床比表面积大，可以为细菌群提供良好的生长环境，且耐高硝酸盐反硝化细菌附着床通过导气管和气泵连接，可以为硝化细菌生长提供充足的氧气供应，从而提高菌群的活力，可以有效的去除水体中的氨、硝酸盐；
3.本发明在沉淀池内腔四周侧壁上均固定安装有附着藻类植物的藻板，且沉淀池内营造适于藻类植物生长的环境，这样藻类植物在生长过程中利用光合作用吸收海水中的硝酸盐等物质，将硝酸盐分解成氮气和氧气，由此降低了海水中的营养盐的浓度，利用藻类植物的光合作用实现硝酸盐的净化，节能环保，对于硝酸盐的吸收净化效率高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
一种利用藻类光合作用脱除硝酸盐的低能耗污水处理方法，低能耗污水处理的具体步骤为：
步骤一：将高硝酸盐污水导入到污水处理设备中进行集中处理，先将污水排放到粗格栅池中进行处理，然后再将经过粗格栅池处理后的高硝酸盐污水排放到细格栅池中进行处理；
步骤二：耐高硝酸盐反硝化细菌驯化制备：
（1）向培养皿中添加细菌群培养液，将反硝化细菌的菌种放置在培养基中进行培养，在培养结束后，向培养皿中添加浓度为0.1％的盐水，均匀搅拌，驯化培养24小时后，提取培养皿中活性较高的反硝化细菌；
（2）重复上述步骤，并且逐步的增加添加到培养皿中的盐水的浓度，最终提取到的活性较高的驯化反硝化细菌即为耐高硝酸盐反硝化细菌；
（3）培养完毕后，对耐高硝酸盐反硝化细菌进行扩培，使耐高硝酸盐反硝化细菌迅速繁殖，得到大量的耐高硝酸盐反硝化细菌备用；
步骤三：将事先驯化培养好的耐高硝酸盐反硝化细菌添加到污泥中，调制成活性污泥，然后用活性污泥法对步骤一中的高硝酸盐污水进行处理，然后将高硝酸盐污水和回流的活性污泥一起进入到曝气池中，并在曝气池中形成混合液，同时曝气池中固定装配有超微气泡发生装置，另外，超微气泡发生装置上固定装配有臭氧催化剂附着载体，在曝气池中，通过外接臭氧发生器向曝气池中导入臭氧，通过曝气设备来增加曝气池中的含氧量，让高硝酸盐污水中的有机物充分的与耐高硝酸盐反硝化细菌相接触，让耐高硝酸盐反硝化细菌对高硝酸盐污水进行处理；
步骤四：经过曝气池处理后的高硝酸盐污水随后会进入到调节至中性的废水进入混凝池内投药搅拌，进行絮凝沉淀，并通过泵将沉淀物导入到沉淀池中，在沉淀池中进行沉淀，最后流出的就是经过处理后得到的初步净化水；
步骤五：且沉淀池内腔四周侧壁上均固定安装有附着藻类植物的藻板，且沉淀池内营造适于藻类植物生长的环境，这样藻类植物在生长过程中利用光合作用吸收海水中的硝酸盐等物质，将硝酸盐分解成氮气和氧气，由此降低了海水中的营养盐的浓度；
步骤六：进行反硝化细菌附着床的制备，然后让耐高硝酸盐反硝化细菌均匀的吸附在附着床上形成活性生物填料，并将该活性生物填料放置在反应罐中，将步骤四中的到的初步净化水排放到反应罐中，在初步净化水经过反应罐时，活性生物填料中的耐高硝酸盐反硝化细菌在无氧的条件下再次对初步净化水进行处理。
污水处理设备主要由格栅池、曝气池、混凝池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。
步骤六中的反硝化细菌附着床包括柱状壳体、设置在壳体两端的网状端盖，壳体内填充多孔疏松填料，壳体上开有连通壳体内部的导气孔，到气孔上通过导气管连接气泵，且多孔疏松填料的组成为硅藻土20份，炉渣粉40份，聚氯乙烯发泡颗粒20份，耐高硝酸盐反硝化细菌附着床比表面积大，可以为细菌群提供良好的生长环境，且耐高硝酸盐反硝化细菌附着床通过导气管和气泵连接，可以为硝化细菌生长提供充足的氧气供应，从而提高菌群的活力，可以有效的去除水体中的氨、硝酸盐。
步骤二中的细菌群培养液中含有经活化培养的亚硝化菌、硝化菌、反硝化菌、枯草芽孢杆菌和光合细菌。且细菌群中亚硝化菌、硝化菌、反硝化菌、枯草芽孢杆菌和光合细菌的比例为1︰1.5︰2︰1︰1.3。
步骤三中的臭氧催化剂附着载体采用高强度硅铝复合物，其中还包括有多种贵金属、过渡金属和作为分散剂的稀有金属，且臭氧催化剂采用LCO1L2型臭氧催化剂，在臭氧催化剂的作用下，臭氧可快速与水中的氨和硝酸盐发生氧化还原反应，从而快速去除水中的氨和硝酸盐，能够有效的还原高硝酸盐污水中的硝酸盐，使之生成无害的氮气，解除硝酸盐的危害，消耗氮素营养。
本发明通过定向驯化耐高硝酸盐反硝化细菌，让反硝化细菌具有耐高硝酸盐的性质，在利用耐高硝酸盐反硝化细菌制成活性污泥和活性生物填料，用活性污泥和活性生物填料分别对高硝酸盐污水进行处理，超微气泡与水接触，可大大提高臭氧在水中的溶解度，大幅提高臭氧的利用率。溶解于水中的臭氧可以与水中一些具有还原性的物质发生化学反应，氨和硝酸盐都具有还原性，臭氧气体经过超微气泡发生装置后，增加了水体和气泡在催化反应桶的停留时间，以便保证反应充分，提高整个装置的运行效率，水中臭氧的浓度较高，氧化性较强，在臭氧催化剂的作用下，可快速与水中的氨和硝酸盐发生氧化还原反应，从而快速去除水中的氨和硝酸盐，能够有效的还原高硝酸盐污水中的硝酸盐，使之生成无害的氮气，解除硝酸盐的危害，消耗氮素营养，抑制藻类过度繁殖，净化水体，抑制致病菌，在沉淀池内腔四周侧壁上均固定安装有附着藻类植物的藻板，且沉淀池内营造适于藻类植物生长的环境，这样藻类植物在生长过程中利用光合作用吸收海水中的硝酸盐等物质，将硝酸盐分解成氮气和氧气，由此降低了海水中的营养盐的浓度，利用藻类植物的光合作用实现硝酸盐的净化，节能环保，对于硝酸盐的吸收净化效率高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种利用藻类光合作用脱除硝酸盐的低能耗污水处理方法，其特征在于：低能耗污水处理的具体步骤为：
步骤一：将高硝酸盐污水导入到污水处理设备中进行集中处理，先将污水排放到粗格栅池中进行处理，然后再将经过粗格栅池处理后的高硝酸盐污水排放到细格栅池中进行处理；
步骤二：耐高硝酸盐反硝化细菌驯化制备：
（1）向培养皿中添加细菌群培养液，将反硝化细菌的菌种放置在培养基中进行培养，在培养结束后，向培养皿中添加浓度为0.1％的盐水，均匀搅拌，驯化培养24小时后，提取培养皿中活性较高的反硝化细菌；
（2）重复上述步骤，并且逐步的增加添加到培养皿中的盐水的浓度，最终提取到的活性较高的驯化反硝化细菌即为耐高硝酸盐反硝化细菌；
（3）培养完毕后，对耐高硝酸盐反硝化细菌进行扩培，使耐高硝酸盐反硝化细菌迅速繁殖，得到大量的耐高硝酸盐反硝化细菌备用；
步骤三：将事先驯化培养好的耐高硝酸盐反硝化细菌添加到污泥中，调制成活性污泥，然后用活性污泥法对步骤一中的高硝酸盐污水进行处理，然后将高硝酸盐污水和回流的活性污泥一起进入到曝气池中，并在曝气池中形成混合液，同时曝气池中固定装配有超微气泡发生装置，另外，超微气泡发生装置上固定装配有臭氧催化剂附着载体，在曝气池中，通过外接臭氧发生器向曝气池中导入臭氧，通过曝气设备来增加曝气池中的含氧量，让高硝酸盐污水中的有机物充分的与耐高硝酸盐反硝化细菌相接触，让耐高硝酸盐反硝化细菌对高硝酸盐污水进行处理；
步骤四：经过曝气池处理后的高硝酸盐污水随后会进入到调节至中性的废水进入混凝池内投药搅拌，进行絮凝沉淀，并通过泵将沉淀物导入到沉淀池中，在沉淀池中进行沉淀，最后流出的就是经过处理后得到的初步净化水；
步骤五：且沉淀池内腔四周侧壁上均固定安装有附着藻类植物的藻板，且沉淀池内营造适于藻类植物生长的环境，这样藻类植物在生长过程中利用光合作用吸收海水中的硝酸盐等物质，将硝酸盐分解成氮气和氧气，由此降低了海水中的营养盐的浓度；
步骤六：进行反硝化细菌附着床的制备，然后让耐高硝酸盐反硝化细菌均匀的吸附在附着床上形成活性生物填料，并将该活性生物填料放置在反应罐中，将步骤四中的到的初步净化水排放到反应罐中，在初步净化水经过反应罐时，活性生物填料中的耐高硝酸盐反硝化细菌在无氧的条件下再次对初步净化水进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种利用藻类光合作用脱除硝酸盐的低能耗污水处理方法，其特征在于：污水处理设备主要由格栅池、曝气池、混凝池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。
3.根据权利要求1所述的一种利用藻类光合作用脱除硝酸盐的低能耗污水处理方法，其特征在于：步骤六中的反硝化细菌附着床包括柱状壳体、设置在壳体两端的网状端盖，壳体内填充多孔疏松填料，壳体上开有连通壳体内部的导气孔，到气孔上通过导气管连接气泵，且多孔疏松填料的组成为硅藻土20-30份，炉渣粉30-40份，聚氯乙烯发泡颗粒15-20份。
4.根据权利要求1所述的一种利用藻类光合作用脱除硝酸盐的低能耗污水处理方法，其特征在于：步骤二中的细菌群培养液中含有经活化培养的亚硝化菌、硝化菌、反硝化菌、枯草芽孢杆菌和光合细菌。
5.且细菌群中亚硝化菌、硝化菌、反硝化菌、枯草芽孢杆菌和光合细菌的比例为1︰1-1.5︰1-2︰1︰0.7-1.3。
6.根据权利要求1所述的一种利用藻类光合作用脱除硝酸盐的低能耗污水处理方法，其特征在于：步骤三中的臭氧催化剂附着载体采用高强度硅铝复合物，其中还包括有多种贵金属、过渡金属和作为分散剂的稀有金属，且臭氧催化剂采用LCO1L2型臭氧催化剂。
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