CN111892160A - 一种强化反硝化脱氮的悬浮填料 - Google Patents

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Abstract

一种强化反硝化脱氮的悬浮填料，包括：可生物降解聚合物塑料颗粒、多孔载体和多孔空心球，可生物降解聚合物塑料颗粒设于多孔载体内部，多孔载体设于多孔空心球内部。其中，多孔载体包括：载体本体、凹槽和盖片。本发明与传统技术相比，通过增设多孔载体，为反硝化提供固体碳源，且克服了可生物降解聚合物塑料颗粒直接作为反硝化碳源使用时存在的易磨损消耗、易随水流失、难以在反应器中均匀分布等缺点，能够直接投进已有处理设施的缺氧或厌氧段，提升处理系统的脱氮效率，无需增设处理设施或处理工艺，使用方便，应用成本低。

Description

一种强化反硝化脱氮的悬浮填料
技术领域
本发明涉及污水处理技术，具体涉及一种强化反硝化脱氮的悬浮填料。
背景技术
氮是水体富营养化的主要限制性因子之一，是污水处理排放和富营养化水体修复过程中需要优先控制的指标。异养反硝化是目前最经济高效的脱氮技术，异养反硝化菌以碳源作为电子供体、硝态氮作为电子受体，将硝态氮转化为N2或N2O将氮脱除。但对于低碳氮比污水或自然水体，如部分地区的生活污水、污水处理厂尾水、轻污染河湖水以及受硝酸盐污染的地下水，即便是污染物去除效率高的生物膜法，碳源不足也会导致脱氮困难。
为解决处理水中碳源不足的问题，传统异养反硝化工艺一般直接投加液体碳源，但随着处理水中硝酸盐浓度的波动，容易造成碳源不足脱氮不完全、碳源过量产生浪费和二次污染等问题，其投加量的不易控制成为最大的难点，在经济成本和运行管理上十分不利。尤其对于农村生活污水处理设施，由于处理规模小、水质波动较大且只能承受较低的成本，传统的投加液体碳源的方式更加难以实施。
聚乳酸、聚羟基丁酸戊酸共聚酯、聚丁二酸丁二酯、聚己内酯及淀粉基塑料等可生物降解聚合物因其能稳定地提供反硝化所需的碳源，且供给量能够自适应地满足反硝化的需求，因此逐渐受到研究者的青睐，被用来作为异养反硝化的固体碳源。但这些可生物降解聚合物并未得以在工程应用中大量使用，除了部分可生物降解聚合物因价格高难以推广外，还有一个重要原因是难以直接用于传统污水处理工艺。
由于可生物降解聚合物抗磨损性能弱，密度略大于水呈下沉状态而难以均匀分布在处理设施中，且一般为颗粒状，易随水流失，所以不能直接投加进处理设施内，需要增加新的处理单元或对原有的工艺设施进行改造，大大增加了应用难度和成本。
为了解决上述问题，我们做出了一系列改进。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种强化反硝化脱氮的悬浮填料，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。
一种强化反硝化脱氮的悬浮填料，包括：可生物降解聚合物塑料颗粒、多孔载体和多孔空心球，所述可生物降解聚合物塑料颗粒设于多孔载体内部，所述多孔载体设于多孔空心球内部；
其中，所述多孔载体包括：载体本体、凹槽和盖片，所述凹槽设于载体本体内，所述盖片与载体本体连接，所述载体本体的材质为有机高分子聚合材料，所述载体本体的结构为海绵状疏松多孔的立体结构，所述载体本体的孔径为5-30ppi，所述载体本体的开孔率≥90％，所述载体本体的密度小于水的密度，所述载体本体为凹槽的体积的10％～80％，所述凹槽内设有可生物降解聚合物塑料颗粒，所述盖片材料与可生物降解聚合物塑料颗粒相同。
进一步，所述可生物降解聚合物塑料颗粒的材质为聚乳酸、聚羟基丁酸戊酸酯、聚丁二酸丁二酯、聚己内酯及淀粉基塑料中的一种或多种，所述可生物降解聚合物塑料颗粒的粒径1-5mm。
进一步，所述多孔空心球的材质为有机高分子聚合物，所述多孔空心球的材质粒径小于多孔载体的材质粒径。
本发明的有益效果：
本发明与传统技术相比，通过增设多孔载体，为反硝化提供固体碳源，且克服了可生物降解聚合物塑料颗粒直接作为反硝化碳源使用时存在的易磨损消耗、易随水流失、难以在反应器中均匀分布等缺点，能够直接投进已有处理设施的缺氧或厌氧段，提升处理系统的脱氮效率，无需增设处理设施或处理工艺，使用方便，应用成本低。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的多孔载体的结构示意图。
附图标记：
可生物降解聚合物塑料颗粒100、多孔载体200、载体本体210、凹槽220、盖片230和多孔空心球300。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
实施例1
图1为本发明的结构示意图。图2为本发明的多孔载体的结构示意图。
如图1和图2所示，可生物降解聚合物塑料颗粒：淀粉基塑料颗粒，粒径3-5mm。
多孔载体：聚氨酯多孔载体，孔径为15ppi，大小为2.25cm×3cm×3cm。
盖片：聚氨酯多孔载体，孔径为15ppi，大小为0.75cm×3cm×3cm。
多孔空心球：聚乙烯镂空空心球，直径10cm，孔径0.5-1cm。
装填方法：聚氨酯多孔载体正方形的一面上，在中间位置挖出一个1.5cm×1.5cm×1.5cm的凹槽，填充2/3凹槽体积的淀粉基塑料颗粒，盖上盖片，用胶粘住。将5只填充好的聚氨酯多孔载体置于多孔空心球中，制成悬浮填料球。
将悬浮填料球直接投进处理规模1m3/d的MBR工艺的缺氧处理单元中，悬浮填料用量0.075m3，填充率30％，水力停留时间4h，出水总氮浓度由15-25mg/L降至2-8mg/L。
实施例2
可生物降解聚合物塑料颗粒：淀粉基塑料颗粒，粒径3-5mm。
多孔载体：聚氨酯多孔载体，孔径为15ppi，大小为2.25cm×3cm×3cm。
盖片：聚氨酯多孔载体，孔径为15ppi，大小为0.75cm×3cm×3cm。
多孔空心球：聚乙烯镂空空心球，直径10cm，孔径0.5-1cm。
装填方法：聚氨酯多孔载体正方形的一面上，在中间位置挖出一个1.5cm×1.5cm×1.5cm的凹槽，填充2/3凹槽体积的淀粉基塑料颗粒，盖上盖片，用胶粘住。将5只填充好的聚氨酯多孔载体置于多孔空心球中，制成悬浮填料球。
将悬浮填料作为反硝化滤池的滤料，滤池处理规模为10m3/d，进水为一级A标准的污水处理厂尾水，悬浮填料用量0.32m3，填充率80％，水力停留时间1h，经过2周的启动期后，硝酸盐去除率达90％以上。
实施例3
可生物降解聚合物塑料颗粒：聚羟基丁酸戊酸酯，粒径2-3mm。
多孔载体：聚氨酯多孔载体，孔径为15ppi，大小为2.25cm×3cm×3cm。
盖片：聚氨酯多孔载体，孔径为15ppi，大小为0.75cm×3cm×3cm。
多孔空心球：聚乙烯镂空空心球，直径10cm，孔径0.5-1cm。
装填方法：聚氨酯多孔载体正方形的一面上，在中间位置挖出一个1.5cm×1.5cm×1.5cm的凹槽，填充2/3凹槽体积的聚羟基丁酸戊酸酯颗粒，盖上盖片，用胶粘住。将5只填充好的聚氨酯多孔载体置于多孔空心球中，制成悬浮填料球。
将悬浮填料球直接投进处理规模1m3/d MBR工艺的缺氧处理单元中，悬浮填料用量0.075m3，填充率30％，水力停留时间4h，出水总氮浓度由15-25mg/L降至1-5mg/L。
实施例4
可生物降解聚合物塑料颗粒：聚羟基丁酸戊酸酯，粒径2-3mm。
多孔载体：聚氨酯多孔载体，孔径为15ppi，大小为2.25cm×3cm×3cm。
盖片：聚氨酯多孔载体，孔径为15ppi，大小为0.75cm×3cm×3cm。
多孔空心球：聚乙烯镂空空心球，直径10cm，孔径0.5-1cm。
装填方法：聚氨酯多孔载体正方形的一面上，在中间位置挖出一个1.5cm×1.5cm×1.5cm的凹槽，填充2/3凹槽体积的聚羟基丁酸戊酸酯颗粒，盖上盖片，用胶粘住。将5只填充好的聚氨酯多孔载体置于多孔空心球中，制成悬浮填料球。
将悬浮填料作为反硝化滤池的滤料，滤池处理规模为10m3/d，进水为一级A标准的污水处理厂尾水，悬浮填料用量0.32m3，填充率80％，水力停留时间1h，经过2周的启动期后，硝酸盐去除率达85-97％。
本发明的原理：本发明将高比表面积的多孔载体200与可生物降解聚合物塑料颗粒100相结合，既保留了多孔载体200作为生物填料的优良特性，又克服了可生物降解聚合物塑料颗粒100直接作为反硝化碳源使用时存在的易磨损消耗、易随水流失、难以在反应器中均匀分布等缺点，制作简单，能够直接投进已有处理设施的缺氧或厌氧段，提升处理系统的脱氮效率，无需增设处理设施或处理工艺，使用方便，应用成本低。
将可生物降解聚合物塑料颗粒100置于多孔载体200内，一方面多孔载体200类似于海绵一样的结构能有效将可生物降解聚合物塑料颗粒100截留在内，随着多孔载体200内外生物膜的逐步发育，孔径中充满生物膜，进一步阻止了可生物降解聚合物塑料颗粒100流出，且可生物降解聚合物塑料颗粒100上的生物膜也会与多孔载体200孔径中的生物膜融合粘连，在这些物理生物的作用下，即便可生物降解聚合物塑料颗粒100的粒径随时间逐步变小，也很难流失，可以获得最大程度的利用。
多孔载体200比表面积大，能固定大量微生物，大大增加了可生物降解聚合物塑料颗粒100周围的生物量，从而能更加高效地利用可生物降解聚合物溶出的有机物，提高脱氮效率。
当可生物降解聚合物完全消耗后，多孔载体可以回收后再利用，进一步降低了应用成本。
以上对本发明的具体实施方式进行了说明，但本发明并不以此为限，只要不脱离本发明的宗旨，本发明还可以有各种变化。

Claims (3)

1.一种强化反硝化脱氮的悬浮填料，其特征在于，包括：可生物降解聚合物塑料颗粒(100)、多孔载体(200)和多孔空心球(300)，所述可生物降解聚合物塑料颗粒(100)设于多孔载体(200)内部，所述多孔载体(200)设于多孔空心球(300)内部；
其中，所述多孔载体(200)包括：载体本体(210)、凹槽(220)和盖片(230)，所述凹槽(220)设于载体本体(210)内，所述盖片(230)与载体本体(210)连接，所述载体本体(210)的材质为有机高分子聚合材料，所述载体本体(210)的结构为海绵状疏松多孔的立体结构，所述载体本体(210)的孔径为5-30ppi，所述载体本体(210)的开孔率≥90％，所述载体本体(210)的密度小于水的密度，所述载体本体(210)为凹槽(220)的体积的10％～80％，所述凹槽(220)内设有可生物降解聚合物塑料颗粒(100)，所述盖片(230)材料与可生物降解聚合物塑料颗粒(100)相同。
2.根据权利要求1所述的一种强化反硝化脱氮的悬浮填料，其特征在于：所述可生物降解聚合物塑料颗粒(100)的材质为聚乳酸、聚羟基丁酸戊酸酯、聚丁二酸丁二酯、聚己内酯及淀粉基塑料中的一种或多种，所述可生物降解聚合物塑料颗粒(100)的粒径1-5mm。
3.根据权利要求1所述的一种强化反硝化脱氮的悬浮填料，其特征在于：所述多孔空心球(300)的材质为有机高分子聚合物，所述多孔空心球(300)的材质粒径小于多孔载体(200)的材质粒径。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109876593A (zh) * 2019-03-08 2019-06-14 北京科技大学 一种径向列管式吸附器及其吸附解吸的方法

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