专利名称：一种利用吸附氨氮材料强化SBR实现稳定亚硝化的方法

专利号：CN201710757573.2

专利类型：发明专利

授权日期：2020年12月22日

专利权人：华南理工大学

发明人：汪晓军，陈婧，陈振国，冯兴会

（一）发明创新点

本发明通过在SBR反应器中投加对氨氮有吸附能力的粉末，提供了一种简单便捷的强化SBR将氨氮稳定亚硝化的方法。将氨氮稳定地转化为亚硝态氮，为短程硝化反硝化，厌氧氨氧化的脱氮工艺创造条件。

（二）应用领域和范围

环境工程的废水处理领域，主要应用范围是对含氨氮，且碳/氮比较低废水的低碳节能的生化脱氨处理，如：垃圾渗滤液的处理，矿山氨氮废水的处理，高铁厕所高氨氮废水的处理，混酸法氧化铁红厂氨氮废水的处理，污泥厌氧消化液等含氨氮废水的脱氮处理。

（三）实施效果

投加了沸石，能更快，更容易实现氨氮的稳定亚硝化，亚硝化率可以稳定的大于90%。而氨氮的稳定亚硝化，是低碳节能生物脱氮的基础。

对于垃圾渗滤液，高铁厕所等低碳/氮比的高氨氮废水，采用前置反硝化-投加沸石的SBR亚硝化-厌氧氨氧化工艺，它的优点是由于这些进水中仍含有有机物，通过投加沸石的SBR亚硝化反应器，将氨氮转化为亚硝酸，这些亚硝酸再根据进水有机物的量，部分回流到前置反硝化，消耗这些有机物。多余的亚硝酸，与进水再进入亚硝化反应器。亚硝化反应器出水，含有氨氮与亚硝酸，除部分回流到前置反硝化，也可以为下一步的厌氧氨氧化反应器提供反应基质。

广东清远某垃圾渗滤液，进水的氨氮在2000mg/L左右，COD值在3000mg/L左右，经过前置反硝化-沸石SBR亚硝化-厌氧氨氧化处理，出水的氨氮降到150mg/L以下，COD值降到1000mg/L以下，进入后部的深度处理工序。

昆明某高铁厕所废水处理系统，进水的氨氮在300 - 1000 mg/L, COD值在800-1500mg/L, 经过前置反硝化-沸石SBR亚硝化-厌氧氨氧化处理，氨氮降到50mg/L以下，COD降到300mg/L以下。

（四）产业化及市场应用情况

该技术已完成实验室小试，现场中试，及工业化应用推广阶段。

垃圾渗滤液的处理，完成了现场10m3/d的中试，然后已完成了二座垃圾渗滤液处理厂的前置反硝化-沸石SBR亚硝化-厌氧氨氧化的脱氮改造工程，一座300吨/日陈家林垃圾渗滤液处理，另一座200吨/日清远垃圾渗滤液处理。

高铁厕所废水的处理，完成现场集装箱的3吨/天的中试，达到设计要求，日处理200吨的高铁厕所废水处理工程已安装完成，出水也达设计要求，即将通过工程验收。

稀土矿山的氨氮废水处理，则签完中试工程化验证合同，日处理200吨稀土氨氮废水，为日处理万吨级大规模工程化应用打下基础。

（五）技术优势

本发明通过投加对氨氮有吸附能力的粉末，提供了一种简单便捷的强化SBR稳定亚硝化的方法。

与传统方法相比，本发明的优势在于：

第一：所适用处理的氨氮浓度范围广，处理效率也得到提高，同时亚硝化率可稳定达到90%以上。

第二：可减少曝气量一半以上，节能降耗。

第三：操作简单，效果稳定可靠。

（六）专利运用及保护

稳定的亚硝化工艺是实现短程硝化-反硝化、短程硝化-厌氧氨氧化、全程自养生物脱氮等新型生物脱氮工艺的基础和关键。而传统方法中通过控制高温，低溶解氧来控制亚硝盐氧化菌的方法具有操作条件苛刻，易降低亚硝化率而转化为完全硝化等缺点，为克服上述方法的不足，本发明向通过向SBR中投加具有对氨氮吸附作用的粉末吸附剂，通过吸附剂的吸附-解吸过程，控制溶液中这些吸附剂表面的游离氨浓度。从而选择性地抑制亚硝酸盐氧化菌NOB，从而使氨氧化菌成为优势菌，大幅提高亚硝化率。

在生化培养过程中，沸石表面亲水及多孔的结构，易于微生物在这些吸附剂表面附着与生长。由于游离氨的存在，它选择性的抑制亚硝酸盐氧化菌而不影响氨氧化菌，慢慢在这些吸附剂表面形成以氨氧化菌为主的菌落，从而实现氨氮废水的稳定亚硝化，对广泛应用于短程硝化反硝化脱氮或厌氧氨氧化脱氮，具有重要的工程实践意义。

对于专利的运用及保护，目前使用沸石强化氨氮的亚硝化过程主要是我们团队在进行，运用这项专利，对于我们来讲算是比较容易的。保护也比较方便，即在一个SBR的亚硝化反应器中，投加了对氨氮有吸附作用的沸石，都应在我们专利申请的保护范围内。

（七）效益分析

常规的生物脱氮工艺为硝化——反硝化，若采用厌氧氨氧化工艺，则可以节省65%的曝气能耗，及100%的碳源消耗。以1000mg/L的氨氮废水为例，曝气的能耗1吨水约需要12 - 15度的电，电费约10元。反硝化碳源，按C/N比为5来讲，则需要5000mg/L的BOD碳源，估计碳源的价格约20元。这样，用常规的硝化-反硝化处理1000mg/L的氨氮废水，电耗与碳源的成本就需要30元。若使用厌氧氨氧化，一吨废水的处理成本可以降到5元，一吨节省25元。

对于垃圾渗滤液，进水的氨氮浓度有时高达2000 - 3000 mg/L，若采用此项专利技术稳定亚硝化，再采用厌氧氨氧化处理，经济效益十分明显。

目前我们已建设了一座日处理200吨的高铁厕所废水处理系统，只有采用厌氧氨氧化的工艺，才能满足招标要求的吨水处理成本小于12元的要求。若采用常规的处理工艺，要补加大量碳源，还要增加污泥的处理成本，吨水处理成本至少要20元，全国有500多家高铁厕所需要用此低碳节能的技术进行改造。

稀土在开采及开采完后，往往也产生含氨氮的废水。虽然废水的浓度只有60 - 200 mg/L,但水量极大，有些矿山，日排水量高达数万吨。若能使用厌氧氨氧化脱氨氮，则吨水处理成本至少能节省2元，由于水量极大，节省也是相当可观的。

该技术是低碳节能的技术，有利于碳达峰和碳中和。

（八）应用前景

对于低C/N比的氨氮废水的生物脱氮，都可以应用该项目技术。

如垃圾渗滤液的处理，高铁厕所废水的处理，混酸法氧化铁红厂废水的脱氨处理，污泥厌氧消化液的脱氨生化处理，液氨丝光高氨氮废水的处理，矿山氨氮废水的处理等领域，应用前景广阔。

（九）获奖情况

新技术刚开始推广应用，目前还没有获奖。

广州陈家林垃圾渗滤液处理厂

清远市青山垃圾填埋场渗滤液处理厂

昆明高铁列车厕所废水处理工程