[发明专利]一种处理氨氮废水的装置及方法

说明书

本发明公开了一种处理氨氮废水的装置及方法。在膜接触器中，使用吹扫气将原水侧穿过疏水微孔中空纤维膜的氨气分子带出，并通入微藻细胞溶液中，利用微藻细胞溶液吸收吹扫气中的氨，促进微藻细胞生长。在去除废水中氨氮的同时，得到微藻细胞生物质。该微藻细胞可反复用于吸收废水中的氨氮，亦可在被收集之后用于新型绿色能源的生产。本发明改进了现有化学及生物除氮方法，降低了操作难度和维护费用，杜绝安全隐患。吹扫气的使用可使装置废水侧的操作更加灵活便利，不受限制；也可有效避免废水中的有害物质抑制微藻生长，影响氨氮去除效果。

技术领域

本发明涉及一种处理氨氮废水的装置及方法，具体涉及使用液-气膜接触器分离废水中的氨氮，利用微藻细胞溶液吸收吹扫气中携带的氨，作为其生长所需的氮源。

背景技术

氨氮废水的主要来源为石油化工、化学冶金、食品制药等行业的生产过程以及垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液。根据氨氮浓度的不同，可将废水分为3类：高浓度(500ppm)、中等浓度(50～500ppm)和低浓度(50ppm)。一般情况下，大部分工业废水及生活污水属于中低浓度的氨氮废水。目前，较为常见的处理方法为生物脱氮法和物化法。但由于氨氮废水，尤其是工业废水成分复杂，可生化性较差，使得传统的生物脱氮法除氮效果不佳。同时，物化法中的折点氯化法和吹脱法等技术在处理中高浓度的氨氮废水时，能耗大，处理成本较高，易导致二次污染。因此亟需开发出经济高效处理氨氮废水的方法和工艺路线。

由于较传统水处理技术具有节能、操作简便、处理效率高等优点，采用膜技术进行氨氮废水的处理已逐步成为学术界和工业界的研究热点。膜接触器作为一种具有代表性的新型膜技术，将化学吸收与气体分离膜法有机结合在一起。膜接触器使用疏水性微孔中空纤维膜作为分隔介质，仅允许膜一侧溶液中的易挥发组分或气体透过分离膜，在膜的另一侧通过化学/物理方法对这些组分或气体进行收集。膜接触器使用的膜本身虽没有分离功能，仅充当两相间的界面，但却可以提供足够大的传质比表面积，较常规的分散相接触器更具优越性。另一方面，膜接触器中被分隔开来的两种流体相对独立，互不接触，可分别控制操作，不会产生液泛、沟流或泡沫夹带等问题；并且可以使膜接触器在各种流速条件下都能保持恒定的接触面积，确保该过程的稳定运行。根据膜两侧两相流体的不同性质，可将膜接触器分为气-液、液-气和液-液膜接触器。

氨氮废水的生物脱氮技术通常基于好氧/厌氧细菌的硝化与反硝化作用。而使用微藻进行生物脱氮则是基于一些对环境适应性强、耐受性较高的微藻菌株，可利用氨氮作为其生长过程中所需的氮源这一特性，在微藻生长的同时，消耗废水中的氨氮，最终获得微藻生物质并净化废水水质。微藻生物质现已被认为是最具潜力的制造第三代可再生生物能源(生物柴油、乙醇、甲烷等)的原料。目前使用微藻处理氨氮废水的过程中，多是直接投加微藻至废水，废水中的污染物，如重金属离子、浓度过高的氨氮、有机物等，均会抑制微藻的生长，使其处理废水的能力下降。另一方面，废水中微藻的收集同样是一个技术难题，制约着该技术的进一步工业化应用。