[发明专利]一种微生物炭载金属氨氮氧化臭氧催化剂在降解高浓度氨氮废水中的应用

说明书

本发明涉及一种微生物炭载金属氨氮氧化臭氧催化剂在降解高浓度氨氮废水中的应用，该方法采用微生物菌渣吸附金属离子，然后热解得到氨氮氧化臭氧催化剂。将该催化剂投入到高浓度氨氮废水中，进行臭氧催化氧化，然后废水再进入反硝化生物滤池进行反硝化除总氮。本发明的方法原料来源低廉，在制备过程中无需大量地添加金属离子溶液化学沉淀，是一种工艺简单、成本低廉、环境友好的制备方法。本发明的提出的高浓度氨氮废水处理工艺，能通过控制菌渣对单元或多元金属离子的负载量，且控制降解氨氮转化为氮气和硝态氮，再结合反硝化生物滤池，能够去除绝大部分氨氮以及硝态氮并使其转化为氮气，工艺简单，对环境友好。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种利用微生物菌渣制备氨氮臭氧催化剂的方法及其应用，涉及一种臭氧催化氧化氨氮与反硝化生物滤池协同处理废水中氨氮的新工艺。

背景技术

水中的氨氮是指以游离氨和离子氨形式存在的氮,主要来源于生活污水中含氮有机物的分解，焦化、合成氨等工业废水，以及垃圾渗滤液，畜禽养殖废水，尿素生产废水等。水体中高含量的氨氮会造成地表水富营养化，导致水草、蓝藻等生物大量繁殖，影响水质。氨氮对鱼类呈现毒害作用，对人体也有不同程度的危害。

因此，废水脱氮处理受到人们的广泛关注。目前，主要的脱氮方法有生物硝化反硝化、折点加氯、气提吹脱和离子交换法等。针对高浓度的氨氮废水，传统的物理吹脱法会产生大量的刺激性氨气，化学折点加氯法会消耗大量的化学试剂，物化法普遍存在着反应条件苛刻、运行费用高等缺点；生化法中由于高浓度氨氮会对微生物群落产生严重的抑制和毒害作用，处理高浓度的氨氮废水效果差。而高级氧化法中的臭氧氧化技术处理应用于氨氮的氧化降解，在水中会分解产生大量的羟基自由基，且在空气中会分解为氧气，是一种绿色清洁的废水处理技术，但单独臭氧氧化技术存在臭氧利用率低、使用成本高、氨氮降解效率低，且经高级氧化技术后氨氮转换为氮氧化物，存在着总氮仍需进一步处理等难题。

针对高浓度氨氮废水，中国专利CN109422423A公开了一种公开了废水处理领域内的一种氨氮废水处理方法，主要是利用芬顿法联合生化法处理氨氮废水；中国专利CN109534615A公开了一种高氨氮废水的处理方法，主要是采用前置反硝化-好氧-后置反硝化工艺；以及中国专利CN107758986A中公开一种氨氮废水处理系统，它们的共同特点是：以复杂的生化处理为主，辅以多种物理化学预处理手段，这些处理工艺尽管能够有效处理高浓度氨氮废水，但其工艺复杂，对氮气的转化效率不高，从而导致在高浓度氨氮废水处理中，造成运行费用高的问题，难以推广。

因此急需开发低廉高效的氨氮降解臭氧催化剂和简易的物化生化联合反应系统，能够将大部分的高浓度氨氮转化为氮气。

发明内容

本发明针对上述问题，本发明提供一种利用微生物菌渣制备氨氮臭氧催化剂的方法，并利用该催化剂臭氧催化硝化协同反硝化生物滤池处理高浓度氨氮，将大部分氨氮转化为氮气，有效降低氨氮污染物对环境的危害。

本发明采用以下技术方案：

本发明利用菌渣吸附金属离子热化学处理制备氨氮降解催化剂，利用微生物合成金属纳米材料制备催化剂具有反应位点丰富、反应条件温和、无毒可控等优点，能吸附制备多元金属氧化物，制备高效降解氨氮的催化剂，在臭氧氧化的条件下，将大部分氨氮转化为和N₂和极少量的再将经过臭氧催化处理后的废水接入反硝化生物滤池脱氮，通过厌氧池的反硝化作用，将和反硝化产生N₂，实现总氮的大部分有效降解且转化为氮气。

一种微生物炭载金属氨氮氧化臭氧催化剂在降解高浓度氨氮废水中的应用，利用微生物吸附金属离子，再热解制备获得微生物炭载金属氨氮氧化臭氧催化剂，将该催化剂用于催化臭氧降解高浓度氨氮废水，反应液接入反硝化生物滤池协同降解废水中的高浓度氨氮。

进一步地，具体包括以下步骤：

(1)从微生物发酵或酶制剂生产过程中提取菌渣，得到湿菌体；