[发明专利]一种硫氧化细菌富集材料及制备方法及含其的脱氮反应器

说明书

本发明涉及一种硫氧化细菌富集材料及制备方法及含其的脱氮反应器，所述硫氧化细菌富集材料包括骨料、矿物粘合剂和还原组分，所述骨料选自陶粒、沸石、石灰石中的一种或两种以上的组合，所述矿物粘合剂包括硅酸钠和水泥，所述还原组分包括硫代硫酸钠。所述骨料还包括黏土、粉煤灰和高炉渣；所述还原组分还包括无机硫还原组分和有机硫还原组分，无机硫还原组分选自硫粉或硫铁矿中的一种或两种，有机硫还原组分包括双‑[γ‑(三乙氧基硅)丙基]四硫化物和二甲基亚砜。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种硫氧化细菌富集材料及制备方法及含其的脱氮反应器。

背景技术

国内主要采用生物异养反硝化工艺去除污水中的NO^3-，但该工艺存在需要额外投加碳源、污泥产量较大、运行成本较高等缺点。特别是农村生活污水，本身C/N比较低，如采用传统生物异养反硝化工艺法脱氮，成本将会大大提高且脱氮效果很不理想，出水中仍含有大量的硝酸盐氮。

因此，研发无需额外投加碳源、污泥产量低、无二次污染、运行费用低的脱氮方法，具有很大的技术优势。目前，硫自养反硝化技术利用硫氧化细菌，在缺氧或厌氧条件下以还原态硫(S⁰、S^2-、S₂O₃^2-等)作为电子供体，通过对还原态硫进行氧化获取能量，同时以硝酸盐为电子受体，将其还原为氮气，利用无机碳(如CO₃²-、HCO^3-) 合成细胞，从而实现自养反硝化过程。然而，硫自养反硝化技术在污水处理领域研究还处于起步阶段，游离的硫氧化细菌脱氮效率较低，通过负载固定硫氧化细菌的研究引起了本领域技术人员的注意，但载体种类单一、成本较高、还原态硫流失严重，载体本身强度较低，无法适应长期大流量污水处理的要求，而且对硫氧化细菌的富集效果不够理想，导致脱氮效果不好。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种硫氧化细菌富集材料及制备方法及含其的脱氮反应器。第一方面，所述硫氧化细菌富集材料的制备原料包括骨料、矿物粘合剂和还原组分，所述骨料选自陶粒、沸石、石灰石中的一种或两种以上的组合，所述矿物粘合剂包括硅酸钠和水泥，所述还原组分包括硫代硫酸钠。

所述硫氧化细菌富集材料以无机物陶粒、沸石、石灰石作为骨料，提高了自身强度，相比于有机塑料类骨架，能够承受长期、大流量污水的冲刷，不易坍塌、变形，富集在上面的硫氧化细菌也不易流失；同时，石灰石为硫氧化细菌提供无机碳，促进细胞合成；所述矿物粘合剂能够增强还原组分与骨料以及骨料之间的粘结强度，增强耐用性；硫代硫酸钠成本低廉，为还原态硫，作为电子供体，通过还原态硫氧化而使得硫氧化细菌获取能量。本发明所述的硫氧化细菌富集材料强度高，而且所述还原组分为对硫氧化细菌提供了适宜的特异性生长环境，对硫氧化细菌单一菌种的富集效果较好。

可选的，所述硫代硫酸钠的粒径为100-200目，石灰石的粒径为100-200目，硅酸钠的粒径为100-200目，陶粒、沸石的粒径为60-100目，硅酸钠Na₂O·nSiO₂的n ＞2。

选用模数较大的Na₂O·nSiO₂有助于增强其粘结力、强度和耐酸性，同时水溶性下降，有利于后续所述富集材料在污水处理中的使用。

可选的，所述硫氧化细菌富集材料的制备原料的质量份数为：硫代硫酸钠(粒径100-200目)70-75份，石灰石(粒径100-200目)6-10份，硅酸钠(粒径100-200目) 4-8份，水泥1-3份，陶粒和/或沸石(粒径60-100目)15-20份。