[其他]利用微生物转化法在气态氢存在下除去硝酸盐的方法

说明书

人们已经知道利用在各种微生物反应器中反硝化作用，除去水中的硝酸盐的方法。例如，在含有颗粒状生物反硝化剂的这种反应器中，以上升液流的方式进行的方法已由Lettirgd等人在《Biotechnol.    Bioeng》第22卷（1980）第699-734页和由Timmermans在Kath.    Univ.    Leuven    1983年的博士论文“水的生物学反硝化作用体系的设计准则和动力学”中描述过了。

尤其对于废水，曾经采用过诸如糖类、可生物分解的有机物质（较便宜者）、纤维素以及乙醇和甲醇等不同的还原剂。不过，对于饮用水只采用过后两种。所有这些常用的还原剂都不具有既溶解于水，又不降低饮用水的质量的性质，因此，就必须在反硝化过程的终了借助一种成本较高的方法将其除去。

采用氢气使饮用水反硝化的方法，为人所共知，Gros等人已在1982年6月SULEER的短篇报告集中以“饮用水的反硝化作用在Eollikofen的一个中间试验装置中以三种方法研究”描述过。按照这一方法，氢气被用作还原剂，从一反应器的底部将其引入，并向上扩散至反应器内。水以相同的方向运动。硝化过程必不可少的生物质，是以片状的混合物料的形式固定在反应器中。这一方法尽管采用了氢气作还原剂，但不能获得高密度的微生物，并在饮用水中遗留下少量的亚硝酸盐，这在饮用水中是不容许的。

本发明提供一种以不污染的氢为还原剂的反硝化方法，而且是以微生物的生长、氢的消耗量最为经济、以及消除有害的含硝中间体等条件为目标。

按照本发明，该方法是一种消除硝酸盐的微生物法，在这一方法中，待反硝化的水流经含有同氢气有很大亲和力的反硝化微生物的第一反应器。在这第一个反应器的底部有氢气喷射出来，其特征是从这个反应器流出的液体引到第二个含有某种微生物的反应器中，把其中残留的全部含氮化合物转化成硝酸盐类。

本发明消除硝酸盐的方法可应用于处理各种低含量的稀水溶液，特别是有意要作为饮水的水。稀淡水溶液指其浓度为每升含10至1000毫克硝酸盐形式的氮。最好是不含，或者只含很少量的悬浮固体颗粒。待反硝化的液体可含有溶解的无机盐，但不应含有溶解的可生物降解的有机物质。

参照附图，以下以实施例的方式说明本发明。

利用化学或物理法产生的氢气贮存在容器1，或者把利用生物发酵法产生的氢气贮存在发酵罐2中，有时还要进行提纯。

待反硝化的水或稀水溶液通过导管3引到第一反应器的上部槽4。水以0.1至30米/时的选择流速流下反应器。起反硝化作用的微生物载体5浸没在槽4的液体中。这种载体最好是由交联的聚氨酯制成。不过其它比表面和孔隙率很大者也可以使用。载体的表面积以平方米计，同时反应器的单位体积立方米计，其比值最好应选在1000以上，至少等于100。

来自贮槽1或发酵罐2的氢气，通过导管6，或一多孔的钢板或玻璃板，自第一反应器槽4的底部喷出，与下降的待处理水成逆流上升。上升的氢气与水逆流，其优点是通过微生物反应所放出的气体可立即将溶解的氧气驱赶到新来到的水中，因此微生物自然得到氧料，即通过硝酸盐的分解获得必需的氧气。

达到槽4底部已经大部脱掉硝的水，先流经区8，在某些特殊情况下这一步骤可以省略，然后送到第二个反应器槽7中。然后水就达到称为第二反应器的区10。这一区域是在槽7的上面，并且是在引入含氧气的气体，例如空气的分配器9的上方。在区10中含有一种，例如由需氧的有机细菌和/或化学物质间接营养的细菌构成的微生物反硝化剂。这区域10或第二个反应器中，由分配器9引进的空气可使固定在载体5上的微生物反硝化剂得以生长，这种载体5与在第一反应器槽4中的生物反硝化剂的载体相同。在充气区10中的微生物反硝化剂是保证用以消除有害的含硝中间体以及残留的有机物质的。通过分配器9进入的空气的通气比率应当这样选择，使离开10区的液体至少每升中应含有4毫克的溶解氧气。代替使用的气体，也可使用含游离氧的流体，或者使用当与从区10流出的液体相接触时会产生初生态氧（臭氧，H₂O₂……等）的流体。

图中所示的例子，槽7中的液体是向上流动的，而在第二个反应器或者区10中，氧气或空气是与液体以同方向流动。

不过也可想像得到，在某些情况下，从第二反应器的上部供入氧气，以便氧气同液体成逆流流动会更为有利些。