一种水体中氨氮和硝酸盐氮同步去除的方法技术

本发明专利技术提供了一种水体中氨氮和硝酸盐氮同步去除的方法，具体为：在厌氧氨氧化微生物、铁自氧反硝化微生物和铁还原氨氧化微生物的作用下，采用铁催化剂对含有氨氮和硝酸盐氮的水体进行氧化还原处理；其中铁催化剂包括单质铁、二价铁的化合物和三价铁的化合物中的一种或多种；所述催化处理在厌氧环境下进行。在本发明专利技术中，所述厌氧氨氧化微生物、铁自氧反硝化微生物和铁还原氨氧化微生物的存在，为厌氧氨氧化反应、铁自氧反硝化反应和铁还原氨氧化反应的进行提供了反应功能菌，在无需持续添加催化剂的前提下，使得氨氮和硝酸盐氮的氧化还原处理持续稳定进行，能够将氨氮和硝酸盐氮充分转换为氮气，并且没有副产物产生，不存在二次污染。

A method of simultaneous removal of ammonia nitrogen and nitrate nitrogen in a water body

The present invention provides a method, ammonia nitrogen and nitrate nitrogen removal in particular: in anammox microorganisms, iron from aerobic denitrifying microorganisms and microbial iron reduction of ammonia oxidation under the effect of the catalyst on the oxidation of iron containing ammonia nitrogen and nitrate reduction water treatment; compound iron catalyst including iron, two iron and ferric compounds in one or more; the catalytic process in anaerobic environment. In the invention, the anammox microorganisms, aerobic denitrification and microbial iron from iron reducing ammonia oxidation microorganisms, provides a reaction function for anammox bacteria and aerobic denitrification reaction from iron and iron reduction of ammonia oxidation, without continuously add catalyst, reduction for the treatment of sustained and stable oxidation of ammonia nitrogen and nitrate nitrogen, ammonia nitrogen and nitrate nitrogen can be fully converted to nitrogen, and no by-product, no two pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种水体中氨氮和硝酸盐氮同步去除的方法
本专利技术属于环境治理
，尤其涉及一种水体中含氨氮和硝酸盐氮的同步去除方法。
技术介绍
水体中的氨氮会造成湖泊和河流的富营养化，对水体自然生态环境和水产养殖产生危害。同时，氨氮也会腐蚀、堵塞管道和用水设备，高浓度氨氮可与水处理消毒剂氯发生反应，使水消毒剂的用量大大增加，并产生令人厌恶的嗅味。硝酸盐氮均对水质安全造成影响，对人体健康造成严重危害，容易诱发高铁血红蛋白症和产生致癌的亚硝胺。急需一种能够实现对水体中氨氮和硝酸盐氮同步去除的方法。生物脱氮一直被认为最为经济的脱氮方式。针对同时含有氨氮和硝酸盐的无机水体，一般采用传统的硝化反硝反脱氮，即首先在硝化菌的作用下向反应器内通入空气，将废水的氨氮全部转化为硝酸盐，然后添加有机物作为电子供体，将全部的硝酸盐转化为氮气。然而该过程需要大量动力消耗(硝化需供氧)和药剂(反硝化需有机物)的投加。另外，反硝化过程还存在以下缺点：(1)还需要投加大量的酸碱液保持pH稳定；(2)反硝化过程产生的污泥量较高；(3)很难通过精准投加，使得有机物在反硝化过程被完全去除，会产生新的污染物。为了解决反硝化过程的这些缺点，现有技术尝试采用自养反硝化去除硝酸盐。一般通过投加单质硫(硫化物)或者零价铁(二价铁)将硝酸盐经亚硝酸盐过程反硝化为为氮气，从而实现污泥产量的降低。但是自养反硝化过程也存在一些问题，例如：(1)采用单质硫(硫化物)自养反硝化过程因投加的电子受体在反硝化过程产生硫酸盐，从而导致水体中产生新的污染物；(2)零价铁(二价铁)自养反硝化过程中电子受体最终都转化为三价铁，三价铁所形成的化合物(氢氧化铁)具有很好地絮凝作用，包裹在颗粒污泥表面，随着铁离子的不断投加，最终污泥产生矿化，脱氮效能下降。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种水体中氨氮和硝酸盐氮的同步去除方法，通过催化剂的添加能够实现水中氨氮和硝酸盐氮同步充分转换为氮气，并且没有副产物产生，不存在二次污染，提高脱氮效能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种水体中氨氮和硝酸盐氮同步去除方法，包括：在微生物存在的条件下，采用催化剂在厌氧环境下对含有氨氮和硝酸盐氮的水体进行脱氮处理；所述微生物包括厌氧氨氧化微生物、铁自氧反硝化微生物和铁还原氨氧化微生物；所述催化剂包括单质铁、二价铁的化合物和三价铁的化合物中的一种或多种。优选的，所述水体中氨氮浓度和亚硝氮浓度独立地为40～60mg/L。优选的，所述脱氮处理过程中，微生物所处环境pH值为7～8。优选的，所述脱氮处理过程中温度为25～35℃。优选的，所述催化剂包括纳米铁粉、氧化亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁、氯化铁和氯化亚铁中的一种或多种。优选的，所述催化剂的使用量以铁元素在水体中的质量浓度计，在所述水体中的浓度为30～50mg/L。优选的，所述厌氧氨氧化物微生物为能够将氨氮和亚硝酸盐氧化为氮气的微生物；所述铁自氧反硝化微生物为能够利用零价铁或者二价铁离子化合物将硝酸盐还原为亚硝酸盐的微生物；所述铁还原氨氧化微生物为能够利用三价铁离子将氨氮氧化为亚硝酸盐的微生物。本专利技术提供了一种水体中氨氮和硝酸盐氮的同步去除方法，具体为：在厌氧氨氧化微生物、铁自氧反硝化微生物和铁还原氨氧化微生物的作用下，采用催化剂在厌氧环境下将氨氮和硝酸盐氮转化为氮气；其中催化剂包括单质铁、二价铁的化合物和三价铁的化合物中的一种或多种。在本专利技术中，所述厌氧氨氧化微生物、铁自氧反硝化微生物和铁还原氨氧化微生物的存在，为厌氧氨氧化反应、铁自氧反硝化反应和铁还原氨氧化反应的进行提供了反应环境，在无需持续添加催化剂的前提下，能够将氨氮和硝酸盐氮持续稳定，同步充分转换为氮气，实现氨氮和硝酸盐氮的同步去除，并且没有副产物产生，不存在二次污染，提高了脱氮效能。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例采用的反应器的结构示意图；图2为实施例1中以三价铁作为催化剂实现氨氮和硝酸盐同步转化时氨氮浓度和硝酸盐氮浓度变化曲线；图3为实施例2中以零价铁作为催化剂实现氨氮和硝酸盐同步转化时氨氮浓度和硝酸盐氮浓度变化曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种水体中氨氮和硝酸盐氮的同步去除方法，包括：在微生物存在的条件下，采用催化剂在厌氧环境下对含有氨氮和硝酸盐氮的水体进行脱氮处理；所述微生物包括厌氧氨氧化微生物、铁自氧反硝化微生物和铁还原氨氧化微生物；所述催化剂包括单质铁、二价铁的化合物和三价铁的化合物中的一种或多种。所谓厌氧氨氧化是指在厌氧的条件下，厌氧氨氧化菌能够利用氨氮和亚硝酸盐进行反应，产生氮气的过程。本专利技术在厌氧的条件下，不仅亚硝酸盐氮，三价铁，硫酸盐均能够作为电子受体，实现氨氮的氧化。厌氧氨氧化作为一种新型的生物脱氮反应，脱氮效能高，无需有机物参与，减少动力消耗。本专利技术将铁作为氨氮和硝酸转化的媒介，利用三价铁和氨氮反应产生亚硝酸盐和二价铁，而产生的二价铁在于硝酸盐反应产生亚硝酸盐和三价铁，并利用厌氧氨氧化将剩余的氨氮和产生的亚硝酸盐转化为氮气，从而实现氨氮和硝酸盐的同步去除。而作为媒介的铁将在二价铁与三价铁之间循环转化，不产生额外的副产物。因此实现铁还原氨氧化、铁氧化硝酸盐还原与厌氧氨氧化的耦合可实现氨氮和硝酸盐的同步转化。本专利技术在微生物存在的条件下，采用催化剂对含有氨氮和硝酸盐氮的水体进行处理；在本专利技术中，所述微生物包括厌氧氨氧化微生物、铁自氧反硝化微生物和铁还原氨氧化微生物。具体的，在本专利技术的实施例中，所述厌氧氨氧化微生物包括但不局限于CandidatusBrocadia、CandidatusKuenenia、CandidatusAnammoxoglobus、CandidatusJettenia、CandidatusAnammoximicrobiummoscowii或CandidatusScalindua；所述铁自氧反硝化微生物包括但不局限于Geobactermetallireducens或Geobactersulphurreducens；所述铁还原氨氧化微生物包括但不局限于Geobactermetallireducens。本专利技术对所述厌氧氨氧化微生物、铁自氧反硝化微生物和铁还原氨氧化微生物的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的厌氧氨氧化微生物、铁自氧反硝化微生物和铁还原氨氧化微生物即可；具体的在本专利技术的实施例中，由Anammox泥提供厌氧氨氧化微生物、由NAFO泥提供铁自氧反硝化微生物、由Feammox泥提供铁还原氨氧化微生物。本专利技术在上述技术方案所述微生物存在的条件下，采用催化剂对含有氨氮和硝酸盐氮的水体进行脱氮处理。本专利技术对所述水体中无机氮的总氮浓度没有特殊要求，不仅可以处理氨氮和硝酸盐氮的总氮浓度高的水体，还可以处理氨氮和硝酸盐氮的总氮浓度低的水体。在本专利技术中，所述水体中氨氮浓度和亚硝氮浓度优选独立地为40～60mg/L，进一步优选独立地为50mg/L。在本专利技术中，所述氨氮和硝酸盐氮浓度比优选为(0.8～1.2)：1，进一步优选为1:1。在本专利技术中，所述待处理水体可具体为生活用水、工业废水或地下水，具体如光伏硅晶板蚀刻液、电镀废水等。在本专利技术中，所述催化剂包括单质铁、二价铁的化合物和三价铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水体中氨氮和硝酸盐氮同步去除方法，包括：在微生物存在的条件下，采用催化剂在厌氧环境下对含有氨氮和硝酸盐氮的水体进行脱氮处理；所述微生物包括厌氧氨氧化微生物、铁自氧反硝化微生物和铁还原氨氧化微生物；所述催化剂包括单质铁、二价铁的化合物和三价铁的化合物中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种水体中氨氮和硝酸盐氮同步去除方法，包括：在微生物存在的条件下，采用催化剂在厌氧环境下对含有氨氮和硝酸盐氮的水体进行脱氮处理；所述微生物包括厌氧氨氧化微生物、铁自氧反硝化微生物和铁还原氨氧化微生物；所述催化剂包括单质铁、二价铁的化合物和三价铁的化合物中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的氨氮和硝酸盐氮同步去除方法，其特征在于，所述水体中氨氮浓度和硝酸盐氮浓度独立地为40～60mg/L。3.根据权利要求1所述的氨氮和硝酸盐氮去除方法，其特征在于，所述脱氮处理过程中，微生物所处环境pH值为7～8。4.根据权利要求1或3所述的氨氮和硝酸盐氮同步去除方法，其特征在于，所述脱氮处理过程中温度为25～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祥，黄勇，李勇，潘杨，李大鹏，袁怡，李学艳，袁砚，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32