專利名稱：一種利用聚羥基丁酸戊酸共聚酯去除水中硝酸氮的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水處理方法技術領域，特別涉及一種利用聚羥基丁酸戊酸共 聚酯去除水中硝酸氮的方法。
背景技術：
近年來，由于大量含氮的生活和工業(yè)污水排入水體，以及化肥農(nóng)藥的過度使用，地表水和地下水的硝酸鹽氮污染已成為世界范圍內(nèi)水體污染的突出問題。異養(yǎng)反硝化是目前應用最為廣泛的生物去除硝酸鹽氮的方法(J. Van Rijn, Y. Tal, H. J. Schreier,Denitrification in recirculating systems: Theory and applications, AquaculturalEngineering 34(3) (2006) 364-376)。為保證反硝化反應的順利進行,必須提供充足的碳源。另外，隨著污水處理標準的提高，對總氮的排放標準日趨嚴格。我國現(xiàn)行的污水處理工藝普遍存在脫氮碳源不足的問題，這已經(jīng)成為制約生物脫氮效率的關鍵問題。研究開發(fā)新型外加碳源及其脫氮特性，已經(jīng)成為水處理領域急需解決的關鍵問題?，F(xiàn)有的外加碳源通常可分為傳統(tǒng)溶解性碳源和新型固體碳源兩大類(邵留，徐祖信，尹海龍，污染水體脫氮工藝中外加碳源的研究進展，工業(yè)水處理27(12) (2007)10-14)。傳統(tǒng)碳源以甲醇、乙醇、乙酸和葡萄糖等液態(tài)有機物為主。甲醇是目前應用和研究最為廣泛的液體碳源，其脫氮效果好，污泥產(chǎn)率低；缺點是有毒性，運輸不便且價格較高。采用溶解性碳源普遍存在的問題是碳氮比難以控制，尤其在進水硝酸鹽有波動的情況下，碳源投加量的調(diào)控更加困難。碳源投加過量則出水中含有殘留碳源；碳源不足則會在出水中形成亞硝酸鹽的積累，都會對出水水質(zhì)造成很大影響。固體碳源只有在微生物酶的作用下被分解后，才能被反硝化菌利用，從而避免了傳統(tǒng)工藝中液體碳源投加不易控制的問題，保證了出水水質(zhì)，有利于水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。聚羥基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)是一種用淀粉為原料，運用發(fā)酵工程技術生產(chǎn)出的生物聚酯。它具有良好的生物相容性、生物降解和生物可吸收性，目前已經(jīng)在醫(yī)用材料(縫線、骨釘)、薄膜材料(地膜、購物袋、堆肥袋)、一次性用品(筆、餐具)和包裝材料方面有所應用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術不足，本發(fā)明提供了一種利用聚羥基丁酸戊酸共聚酯去除水中硝酸氮的方法。一種利用聚羥基丁酸戊酸共聚酯去除水中硝酸氮的方法，其具體方案為(I)將聚羥基丁酸戊酸共聚酯PHBV顆粒加入到反應器中，所采用的反應器形式為固定床；從反應器底部進水，上部出水；在載體上部放置金屬篩網(wǎng)以防止載體洗出；(2)反應器不加任何污泥接種，直接加入地下水啟動，初始水力停留時間HRT為48h，馴化40天 50天，待出水硝酸氮濃度不高于5 mg/L時，逐漸降低HRT，具體方案為在231Γ24 h水力停留時間下保持12 (Γ13 d，然后在16 tTl7 h水力停留時間下保持10 cflld，然后在14 tTl5 h水力停留時間下保持2 cT3 d，然后在12 tTl3 h水力停留時間下保持7 (Γ8 d，然后在10 tTll h水力停留時間下保持12 (Γ13 d，然后在8 h、h水力停留時間下保持12 (Γ13 d，最后在3 h^6 h水力停留時間下保持14 (Γ15 (1;每隔2天 3天檢測出水的硝酸氮、亞硝酸氮、氨氮和TOC濃度。所述固定床反應器的填充率為35%飛0%。所使用的固體碳源為PHBV顆粒。所述PHBV顆粒的粒徑為O. 2 cnTO.4 cm。所處理的水源為地下水，飲用水或城市污水處理廠的二級出水。本發(fā)明的有益效果為
(I)固體碳源反應器不加污水處理廠的污泥而是用地下水直接馴化啟動，可以避免污水廠污泥中致病菌的引入，尤其適用于地下水和飲用水的脫氮處理。(2)可生物降解固體PHBV的碳源釋放具有緩釋性能，可以避免液體碳源投加不易控制的問題，出水質(zhì)量好，亞硝酸氮和TOC的濃度很低。(3)PHBV既作為生物膜的載體又作為反硝化的碳源，反應器操作運行簡單，容易控制。


圖1為填充后的固定床反應器的示意圖。圖中標號1_進水口 ；2-出水口 ；3_固定床反應器；4_集氣罩；5_PHBV顆粒；6-水浴進口 ；7_水浴出口 ；8_金屬篩網(wǎng)。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種利用聚羥基丁酸戊酸共聚酯去除水中硝酸氮的方法，下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明采用市售聚羥基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)。固定床反應器的材質(zhì)為有機玻璃，圓柱形，有效體積O. 55 L，外部加水浴套管將反應器的溫度維持在22 0C 24 X。如附圖1所示，底部進水，上部出水。地下水取自北京市清華大學昌平校區(qū)。地下水的性質(zhì)指標如表I所示。反應器不加任何污泥接種，直接加入地下水啟動，初始水力停留時間(HRT)設為48 h。實施例1(I) PHBV載體的填充量為35% (體積百分比)；(2)因沒有加入種泥，地下水中微生物比較貧瘠，因此啟動時間比較長，25 d之后出水的硝酸氮才開始降低；(3)待出水硝酸氮降至不高于5 mg/L且穩(wěn)定4天飛天后，逐漸降低HRT，具體方案為在24 h水力停留時間下保持13 d，然后在17 h水力停留時間下保持11 d，然后在15 h水力停留時間下保持3 d，然后在13 h水力停留時間下保持8 d，然后在11 h水力停留時間下保持13 d，然后在9 h水力停留時間下保持13 d，最后在5. 8 h水力停留時間下保持15 d ;在HRT為5. 8 h,出水的硝酸氮濃度可以降到4. O mg/L以下，亞硝酸氮的濃度小于O. 25 mg/L，氨氮和TOC的濃度均低于檢出限，總氮的去除率在71%以上。
實施例2(I) PHBV載體的填充量為45% (體積百分比)。(2)因沒有加入種泥，地下水中微生物比較貧瘠，因此啟動時間比較長，22 d之后出水的硝酸氮才開始降低。(3)待出水硝酸氮降至不高于5 mg/L且穩(wěn)定4天飛天后，逐漸降低HRT，具體方案為在23 h水力停留時間下保持13 d，然后在17 h水力停留時間下保持11 d，然后在14h水力停留時間下保持3 d，然后在12 h水力停留時間下保持8 d，然后在10 h水力停留時間下保持13 d，然后在8 h水力停留時間下保持13 d，最后在3. 9 h水力停留時間下保持15 d0在HRT為3. 9 h，出水的硝酸氮濃度可以降到4. O mg/L以下，亞硝酸氮的濃度小于O. 25 mg/L，氨氮和TOC的濃度分別低于O.1 mg/L和O. 5 mg/L,總氮的去除率在65%以上。
實施例3(I) PHBV載體的填充量為60% (體積百分比)。(2)反應器啟動20天后，進水硝酸氮逐漸降低至不高于于5 mg/L且穩(wěn)定6天I天。(3)逐漸降低HRT，具體方案為在23 h水力停留時間下保持12 d，然后在16 h水力停留時間下保持10 d，然后在14 h水力停留時間下保持2 d，然后在12 h水力停留時間下保持7 d，然后在10 h水力停留時間下保持12 d，然后在8 h水力停留時間下保持10d，最后在2. 9 h水力停留時間下保持15 d。在HRT為2. 9 h，出水的硝酸氮濃度可以降到3. 5 mg/L以下，亞硝酸氮的濃度小于O. 25 mg/L,氨氮和TOC的濃度低于O.1 mg/L和O. 5mg/L,總氮的去除率在75%以上。表I地下水的性質(zhì)指標數(shù)據(jù)表
權利要求
1.一種利用聚羥基丁酸戊酸共聚酯去除水中硝酸氮的方法，其特征在于(1)將聚羥基丁酸戊酸共聚酯PHBV顆粒加入到反應器中，所采用的反應器形式為固定床；從反應器底部進水，上部出水；在載體上部放置金屬篩網(wǎng)以防止載體洗出；(2)反應器不加任何污泥接種，直接加入地下水啟動，初始水力停留時間HRT為48h， 馴化40天 50天，待出水硝酸氮濃度不高于5 mg/L時，逐漸降低HRT，具體方案為在23 1Γ24 h水力停留時間下保持12 (Γ13 d，然后在16 tTl7 h水力停留時間下保持10 cfll d，然后在14 1Γ15 h水力停留時間下保持2 cT3 d，然后在12 tTl3 h水力停留時間下保持7 (Γ8 d，然后在10 tTll h水力停留時間下保持12 (Γ13 d，然后在8 h、h水力停留時間下保持12 (Γ13 d，最后在3 h^6 h水力停留時間下保持14 (Γ15 (1;每隔2天 3天檢測出水的硝酸氮、亞硝酸氮、氨氮和TOC濃度。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述固定床反應器的填充率為35°/Γ60%。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所使用的固體碳源為PHBV顆粒。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述PHBV顆粒的粒徑為O.2 cnTO.4 cm。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所處理的水源為地下水，飲用水或城市污水處理廠的二級出水。
全文摘要
本發(fā)明屬于水處理方法技術領域，特別涉及一種利用聚羥基丁酸戊酸共聚酯去除水中硝酸氮的方法。本發(fā)明是將粒徑為0.2 cm~0.4 cm的PHBV顆粒加入到固定床反應器中，填充率為35%~60%；反應器不加任何污泥接種，直接加入地下水啟動；初始水力停留時間HRT為48 h，待出水硝酸氮濃度不高于于5 mg/L，逐漸降低HRT。本發(fā)明中固體碳源反應器不加污水處理廠的污泥而是用地下水直接馴化啟動，可以避免污水廠污泥中致病菌的引入，尤其適用于地下水和飲用水的脫氮處理；可生物降解固體PHBV的碳源釋放具有緩釋性能，可以避免液體碳源投加不易控制的問題，出水質(zhì)量好；PHBV既作為生物膜的載體又作為反硝化的碳源，反應器操作運行簡單，容易控制。
文檔編號C02F3/28GK102992479SQ20121054156
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權日2012年12月13日
發(fā)明者王建龍, 初里冰 申請人:清華大學