一种同时去除氨氮、硝氮和磷酸盐的废水处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术具体公开一种同时去除氨氮、硝氮和磷酸盐的废水处理方法及装置。所述方法包括：选择煅烧黄铁矿、醌介体改性活性炭纤维毡和硫磺作为填料，在曝气生物滤池反应器内通过控制反应器内的溶解氧浓度和水利停留时间，使反应器内逐步形成好氧区和缺氧区并存的反应环境，在好氧区发生硝化反应，将氨氮氧化为硝氮；在缺氧区发生反硝化反应，将硝氮还原为氮气，实现了氨氮和硝氮的同时去除；煅烧黄铁矿自养反硝化和煅烧黄铁矿氧化过程所产生的三价铁离子和磷酸根发生沉淀反应，进而实现了氨氮、硝氮和磷酸盐的同时高效去除，总氮的去除率稳定在97％以上，磷酸盐的去除率稳定在95％以上，硫酸根的出水浓度在180‑200mg/L。

A wastewater treatment method and device for simultaneous removal of ammonia nitrogen, nitrate nitrogen and phosphate

【技术实现步骤摘要】
一种同时去除氨氮、硝氮和磷酸盐的废水处理方法及装置
本专利技术涉及污水处理
，尤其涉及一种同时去除氨氮、硝氮和磷酸盐的废水处理方法及装置。
技术介绍
氮磷物质的过量排放是造成水体富营养化的主要原因，不仅破坏了海洋和淡水生态系统的功能，而且还对人类健康带来十分不利的影响。随着我国经济社会的不断发展，城镇化水平的不断提高，大量含有氮磷的废水被产生，导致水体严重营养化。为了控制水污染，国家投入巨资进行污水处理设施建设。目前，传统生物处理技术，例如厌氧/缺氧/好氧(A2O)及其改良工艺(改良A2O、UCT)被广泛的应用于市政污水的脱氮除磷过程。市政废水普遍存在低C/N比的现状，该过程需要投加有机物以维持较高的氮、磷去除率。外源有机物的添加不但增加了操作成本，而且还会造成水体的二次污染。同时，该过程还存在聚磷菌与反硝化菌在缺氧区争夺碳源，以及聚磷菌与硝化菌污泥龄的冲突问题，因此，其出水仍残余部分氨氮、硝酸盐氮和磷酸盐，含有氨氮、硝氮和磷酸盐的处理废水的大量集中排放依然会造成自然水体富营养化现象的发生。近年来，研究者开发了短程硝化反硝化，厌氧氨氧化，甲烷型厌氧化等新型废水生物脱氮工艺。但是这些新型工艺技术条件苛刻，易受到进水水质波动的影响，且不能实现氨氮、硝氮和磷酸盐的同时去除，不能达到良好的脱氮除磷的效果。因此，急需开发一种高效、操作简便、具有同时去除废水中氨氮、硝氮和磷酸盐复合污染物的废水处理方法。
技术实现思路
针对现有废水处理技术中不能同时去除氨氮、硝态氮及磷酸盐、处理对象单一，以及废水处理工艺条件苛刻的问题，本专利技术提供一种同时去除氨氮、硝氮和磷酸盐的废水处理方法及装置。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：一种同时去除氨氮、硝氮和磷酸盐的废水处理方法，所述方法具体包括以下步骤：步骤a，将经过驯化的污泥接种至复合填料中，将接种污泥的复合填料装填至曝气生物滤池反应器中，向所述曝气生物滤池反应器中泵入待处理废水，在不曝气的条件下驯化5-10d，形成填料上挂膜的生物膜反应器；所述复合填料由颗粒填料和块状填料组成，所述颗粒填料为煅烧黄铁矿和硫磺，所述块状填料为醌介体改性活性炭纤维毡；步骤b，将待处理废水持续泵入所述生物膜反应器中，并向所述生物膜反应器内通入空气，控制溶解氧浓度为1.2-1.5mg/L，水利停留时间为4-6h，处理后的废水从排水口排出。相对于现有技术，本专利技术提供的废水处理方法，选择煅烧黄铁矿、醌介体改性活性炭纤维毡和硫磺作为填料，通过醌介体改性活性炭纤维毡这种固定化介体加速电子传递，并且调控硫磺和煅烧黄铁矿为填料的曝气生物滤池反应器的微观环境，增强反应系统对不同水质的耐受性；通过控制反应器内的溶解氧浓度和水利停留时间，使反应器内逐步形成好氧区和缺氧区并存的反应环境，在好氧区发生硝化反应，将氨氮氧化为硝氮；在缺氧区发生反硝化反应，将硝氮还原为氮气，实现了氨氮和硝氮的同时去除；煅烧黄铁矿自养反硝化和煅烧黄铁矿氧化过程所产生的三价铁离子和磷酸根发生沉淀反应，实现了对磷酸盐的去除，进而实现了氨氮、硝氮和磷酸盐的同时高效去除，总氮的去除率稳定在97％以上，磷酸盐的去除率稳定在95％以上，总氮和磷酸盐的出水浓度分别低于1mg/L和0.2mg/L，硫酸根的出水浓度在250mg/L以内。且本专利技术提供的废水处理方法，操作简便，无需额外添加碳源，避免了对水体的二次污染，且具有较强的抵抗外界环境变化的能力，处理过程不易受到进水水质波动的影响。本专利技术选择煅烧黄铁矿作为硫自养反硝化的电子供体，可以显著提高脱氮性能。黄铁矿煅烧后具备了多孔的疏松结构，增加了黄铁矿的比表面积，可提高生物膜与废水的接触面积，而且疏松多孔的结构也有利于生物膜在黄铁矿表面的富集，并增加生物膜与黄铁矿之间的附着力，减少生物膜脱落问题的出现。同时，由于煅烧后黄铁矿的自养反硝化能力的提高，有利于在反硝化反应中产生更多的三价铁离子，从而还能显著提升磷酸盐的去除性能。硫磺自氧化反硝化过程产生的氢离子与黄铁矿反应生成二价铁离子，二价铁离子作为电子传递体可以加快反硝化反应的电子传递速率，进一步加快了反硝化速率，自养反硝化速率的加快又可以促进三价铁离子的生成，进而又提高了磷的去除性能。煅烧黄铁矿和硫磺复配的填料体系，不但可以提高反硝化过程的脱氮效率，还能降低硫酸根的产生。由于反硝化反应是缺氧反应，在较高浓度的氧气条件下会导致微生物的反硝化能力明显下降。醌介体改性活性炭纤维毡不但可提高微生物对较高浓度氧气的耐受性，保持反硝化细菌的活性，从而提高反应器对各种环境的耐受度；同时，醌介体改性活性炭纤维毡还可以加速反硝化过程的电子传递速率，提高反硝化速率，反硝化速率的提升也有利于三价铁离子的生成，进而提高脱磷能力，且醌介体改性活性炭纤维毡还能调控硫磺和煅烧黄铁矿为填料的曝气生物滤池反应器的微观环境，增强反应系统对不同水质的耐受性，而且这种固定化介体只需一次投加，无需连续投加，避免了水溶性醌介体造成水污染问题的出现，也降低了废水处理成本。控制曝气生物滤池反应器内的溶解氧含量为1.2-2.5mg/L，可使反应器内在宏观和微观环境上形成好氧区和缺氧区，且此浓度范围的溶解氧还有利于黄铁矿氧化产生更多的二价和三价铁离子，改善磷的去除性能，同时，此浓度范围的溶解氧还能有效抑制硫歧化菌的活性，降低硫歧化现象的发生，减少硫酸根的生成。可选的，为避免反应器堵塞，在每个阶段运行结束时对曝气生物滤池反应器进行3-10min的反冲洗，反冲洗强度为2-10L/(m2·s)。优选的，步骤a中，所述污泥经过硝酸盐氮和硫代硫酸盐驯化。可选的，所述醌介体改性活性炭纤维毡的填装方式有三种：1)将醌介体改性活性炭纤维毡裁剪成与曝气生物滤池反应器横截面积大小相同的圆形，依次均匀铺设于由煅烧黄铁矿和硫磺组成的颗粒填料中，使醌介体改性活性炭纤维毡与所述颗粒填料的接触面积为2-5m2/m3颗粒填料；2)将醌介体改性活性炭纤维毡固定包覆在曝气生物滤池反应器的填料床的侧壁上，使醌介体改性活性炭纤维毡与所述颗粒填料的接触面积为2-5m2/m3颗粒填料；3)将醌介体改性活性炭纤维毡裁剪成与曝气生物滤池反应器的填料床登高，宽为3-8cm的条形，固定于填料床的上部，使醌介体改性活性炭纤维毡与所述颗粒填料的接触面积为2-5m2/m3颗粒填料。优选的，所述煅烧硫磺和黄铁矿的体积比为1:1-5，所述醌介体改性活性炭纤维毡与所述填料的接触面积为2-5m2/m3颗粒填料。优选的煅烧黄铁矿和硫磺的体积比，不但可提高氮的去除效率，还能降低硫酸根的生成。优选的醌介体改性活性炭纤维毡与填料的接触面积，可有效加快反硝化过程的电子传递速率，提高反硝化速率。优选的，所述醌介体改性活性炭纤维毡的制备方法为：采用快速循环伏安法在活性炭纤维毡表面形成掺杂醌介体的聚合膜，其中，聚合电位为1.0-10V，聚合时间为2-6h，聚合溶液为pH为2-8的含醌水溶液。优选的醌介体改性活性炭纤维毡的制备方法可以使醌类介体有效聚合在活性炭纤维毡表面，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时去除氨氮、硝氮和磷酸盐的废水处理方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤a，将经过驯化的污泥接种至复合填料中，将接种污泥的复合填料装填至曝气生物滤池反应器中，向所述曝气生物滤池反应器中泵入待处理废水，在不曝气的条件下驯化5-10d，形成填料上挂膜的生物膜反应器；所述复合填料由颗粒填料和块状填料组成，所述颗粒填料为煅烧黄铁矿和硫磺，所述块状填料为醌介体改性活性炭纤维毡；/n步骤b，将待处理废水持续泵入所述生物膜反应器中，并向所述生物膜反应器内通入空气，控制溶解氧浓度为1.2-1.5mg/L，水利停留时间为4-6h，处理后的废水从排水口排出。/n

【技术特征摘要】
1.一种同时去除氨氮、硝氮和磷酸盐的废水处理方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤a，将经过驯化的污泥接种至复合填料中，将接种污泥的复合填料装填至曝气生物滤池反应器中，向所述曝气生物滤池反应器中泵入待处理废水，在不曝气的条件下驯化5-10d，形成填料上挂膜的生物膜反应器；所述复合填料由颗粒填料和块状填料组成，所述颗粒填料为煅烧黄铁矿和硫磺，所述块状填料为醌介体改性活性炭纤维毡；
步骤b，将待处理废水持续泵入所述生物膜反应器中，并向所述生物膜反应器内通入空气，控制溶解氧浓度为1.2-1.5mg/L，水利停留时间为4-6h，处理后的废水从排水口排出。


2.如权利要求1所述的同时去除氨氮、硝氮和磷酸盐的废水处理方法，其特征在于，所述硫磺和煅烧黄铁矿的体积比为1:1-5，所述醌介体改性活性炭纤维毡与所述颗粒填料的接触面积为2-5m2/m3颗粒填料。


3.如权利要求1或2所述的同时去除氨氮、硝氮和磷酸盐的废水处理方法，其特征在于，所述醌介体改性活性炭纤维毡的制备方法为：采用快速循环伏安法在活性炭纤维毡表面形成掺杂醌介体的聚合膜，其中，聚合电位为1.0-10V，聚合时间为2-6h，聚合溶液为pH为2-8的含醌水溶液。


4.如权利要求2所述的同时去除氨氮、硝氮和磷酸盐的废水处理方法，其特征在于，所述曝气生物滤池反应器内填料的孔隙率为40-50％；和/或
所述煅烧黄铁矿和硫磺的粒径均为3-8mm。


5.如权利要求1所述的同时去除氨氮、硝氮和磷酸盐的废水处理方法，其特征在于，步骤a中，所述污泥的接种体积为所述曝气生物滤池反应器有效体积的8-12％；和/或
步骤a中，水利停留时间为10-24h；和/或
步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建博，李海波，李瑶峰，刘波文，韩懿，宋圆圆，逯彩彩，侯雅男，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：天津;12