【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水处理，具体涉及一种基于碳基材料多界面氧化的氮磷污水处理方法。
技术介绍
1、当前全球水污染问题日益严峻，随着工农业的发展和社会水平的提高，城市污水中的排放量不断增加，大量人工合成有机物如化妆品、洗涤剂、抗生素等药物、表面活性剂被排放到污水中，此类有机物难以被微生物降解，属于持久性污染物，导致污水处理难度逐渐提高，残留的低浓度有机毒物生态风险高，而氮、磷元素的过量排放会引起地表水体的富营养化。为加强生态保护，国家实施的有关氮、磷的排放限值逐渐严格，因此，污水处理脱氮除磷的工艺面临新一轮的创新和挑战。
2、目前，城市污水处理厂普遍采用生物脱氮除磷工艺，如a2/o、a1-a2-o等厌氧-缺氧-好氧工艺及其变形、五段bardenpho、氧化沟、各种sbr工艺以及综合了a2/o与sbr特点的msbr工艺，这些工艺各有弊端，如a2/o工艺中硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有机负荷、泥龄以及碳源需求上存在着矛盾和竞争，导致除磷脱氮效果不稳定；msbr工艺运行控制复杂，容易受到进水冲击和同步脱氮除磷固有矛盾的影响，导致氮、磷去除效率不佳，难以同时达到排放标准。在污水处理难度日渐提高的背景下，研究人员聚焦于生物处理方法与物化处理方法(如膜过滤、离子交换、吸附等)的联合工艺，如中国专利技术专利cn111498926b公开了一种污水处理工艺，将改性镁渣和废水进行充分混合后进行过滤，通过加入改性镁渣进行反应和通过鸟粪石改性生物质滤料过滤，可以降低污染物中氮磷含量，进一步降低后续处理运行成本；中国专利技术专利cn106115938
技术实现思路
1、针对污水脱氮除磷标准提高，现有技术处理效率差、成本高等缺陷，本专利技术旨在提供一种基于碳基材料多界面氧化的氮磷污水处理方法，本专利技术向污水中加入表面负载锰氧化物、镁氧化物的碳基复合材料，与微生物协同氧化实现高效低成本的氮磷污水净化，且碳基复合材料可回收利用，经济环保。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于碳基材料多界面氧化的氮磷污水处理方法，包括以下步骤：
4、步骤1，将ph值为6～9的氮磷有机污水依次经过预处理、厌氧处理和缺氧处理，得到含污泥的混合液；
5、步骤2，向步骤1中的混合液中投入碳基复合材料和碳源，搅拌使碳基复合材料、碳源、混合液混合均匀，实现均化附着，得到均化混合液；
6、其中，所述碳基复合材料以生物炭为载体，生物炭表面负载有锰氧化物和镁氧化物；根据氮磷有机污水中codcr、tp的含量及bod5/codcr值调整每吨污水中所述碳基复合材料的添加量a0，碳基复合材料添加量a0＝基准值a1+附加值a2；
7、所述基准值a1的判定标准如下：
8、当codcr≤100mg/l时，a1＝2kg；
9、当100mg/l＜codcr≤200mg/l时，a1＝4kg；
10、当200mg/l＜codcr≤300mg/l时，a1＝6kg；
11、当codcr＞300mg/l时，a1＝2*codcr/100；
12、所述附加值a2≥0，优选为0～4kg/m3，优选为4kg/m3。
13、所述附加值a2的标准如下：
14、
15、
16、步骤3，对步骤2中的均化混合液进行曝气氧化处理，曝气反应结束后，沉降分离，获得处理液和污泥；
17、步骤4，将一部分污泥浓缩后，返回步骤1的厌氧处理阶段；
18、利用磁场分离另一部分污泥中的碳基复合材料和剩余污泥，将所得碳基复合材料返回步骤2循环利用。。
19、本专利技术在传统生物脱氮除磷工艺(a2o、msbr)的基础上进行了改良，在曝气氧化处理前根据氮磷有机污水的水质指标向污水中投加具有吸附、氧化性能的碳基复合材料，搅拌混合均匀使碳基复合材料、微生物、有机物进行均化反应预吸附，便于碳基复合材料和微生物实现协同氧化，提升降解效果。其中，碳基复合材料添加量a0＝基准值a1+附加值a2，根据污水中codcr、tp的含量及bod5/codcr值选择合适的基准值a1、附加值a2，基准值a1随codcr含量调整，附加值a2根据tp的含量或bod5/codcr值调整，可生化率低或tp含量高时增大碳基复合材料添加量。本专利技术使用的碳基复合材料具有磁性，可在曝气协同氧化完成后利用磁场将仍带有磁性的碳基复合材料分离回流利用，有助于节约处理成本。返回步骤1的污泥为活性污泥，除含有常规工艺中的微生物菌群之外，还含有大量的碳基材料层界面，可通过调节回流量实现更多的层界面反应过程，包括微生物在层界面上的负载、自由基等化学反应物的负载，为后续层界面上的氧化过程反应效率的迅速提升奠定基础。
20、进一步地，步骤1中，所述氮磷有机污水依次经粗格栅、细格栅、旋流沉砂、缺氧池、厌氧池实现预处理；所述氮磷有机污水中悬浮物ss≤220mg/l，nh3-n≤30mg/l，tn≤40mg/l，tp≤20mg/l，codcr≤300mg/l，bod5≤200mg/l。
21、进一步地，步骤2中，所述碳基复合材料中生物炭与锰氧化物、镁氧化物的质量比为1：0.6～0.95：0.95～1.6。
22、进一步地，步骤2中，所述碳基复合材料的比表面积不小于180m2/g。
23、在本专利技术的一些实施例中，所述碳基复合材料经以下步骤制备得到：将60～80目的干燥植物源生物质与二价锰盐、高锰酸盐按照200～500g:1.5～2.5mol:1～1.5mol的比例在水溶液中搅拌混匀，混合溶液经洗涤、过滤、冷冻干燥后，得到负载mn的生物质；负载mn的生物质与无机镁盐按质量比1:1～1.6混合研磨得到样品粉末，将样品粉末在氩气气氛下650～750℃热解2～3h，得到负载mn和mg双金属的生物炭，即所述碳基复合材料。申请人研究发现，如此获得的碳基复合材料兼具良好的磁性(可回收性能较好)和氮磷污水处理性能。
24、所述碳基复合材料具有多层结构，生物质热解为具有高表面积和大量亲水基团的生物炭，mn和mg取代了生物炭中部分-oh、-co官能团并形成了mn-o官能团和mg-o官能团，mn、mg、c稳定结合形成碳基复合材料。该材料保留了生物炭的高比表面积、多孔隙界面的特性，还掺杂了丰富金属和官能团，可直接产生自由基，具备较高的氧化性能，一方面，自由基本身可直接氧化氮磷有机物，自由基还能氧化锰得到高价态的mn，进一步氧化氮磷有机物，另一方面自由基也能活化高碘酸盐、过硫酸盐产生高碘酸自由基和硫酸根自由基，强化高碘酸盐、过硫酸盐对氮磷有机物的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于碳基材料多界面氧化的氮磷污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的氮磷污水处理方法，其特征在于，步骤1中，所述氮磷有机污水依次经粗格栅、细格栅、旋流沉砂实现预处理；所述氮磷有机污水中悬浮物SS≤220
3.根据权利要求1所述的氮磷污水处理方法，其特征在于，步骤2中，所述碳基复合材料中生物炭与锰氧化物、镁氧化物的质量比为1：0.6～0.95：0.95～1.6。
4.根据权利要求3所述的氮磷污水处理方法，其特征在于，所述碳基复合材料的比表面积不小于180m2/g。
5.根据权利要求1所述的氮磷污水处理方法，其特征在于，步骤2中，测定水温，当氮磷有机污水的水温为10℃～12℃时，投加碳源；和/或，当氮磷有机污水的BOD5/TN值≤3.5时，投加碳源；
6.根据权利要求1所述的氮磷污水处理方法，其特征在于，步骤2中，所述搅拌时间为0.5～3h。
7.根据权利要求1所述的氮磷污水处理方法，其特征在于，步骤3中，在曝气开始前，向所述均化混合液中加入过硫酸盐和/或高碘酸盐，形成混合体系；所述
8.根据权利要求7所述的氮磷污水处理方法，其特征在于，步骤3中，所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的至少一种；所述高碘酸盐为高碘酸钠。
9.根据权利要求1所述的氮磷污水处理方法，其特征在于，步骤4中，利用通电的磁感线圈产生磁场分离碳基复合材料和剩余污泥。
10.根据权利要求1所述的氮磷污水处理方法，其特征在于，步骤4中，将所述一部分污泥输入斜板沉淀浓缩后，再输入预缺氧池进行预缺氧处理后，返回至步骤1的厌氧处理阶段。
...【技术特征摘要】
1.基于碳基材料多界面氧化的氮磷污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的氮磷污水处理方法，其特征在于，步骤1中，所述氮磷有机污水依次经粗格栅、细格栅、旋流沉砂实现预处理；所述氮磷有机污水中悬浮物ss≤220
3.根据权利要求1所述的氮磷污水处理方法，其特征在于，步骤2中，所述碳基复合材料中生物炭与锰氧化物、镁氧化物的质量比为1：0.6～0.95：0.95～1.6。
4.根据权利要求3所述的氮磷污水处理方法，其特征在于，所述碳基复合材料的比表面积不小于180m2/g。
5.根据权利要求1所述的氮磷污水处理方法，其特征在于，步骤2中，测定水温，当氮磷有机污水的水温为10℃～12℃时，投加碳源；和/或，当氮磷有机污水的bod5/tn值≤3.5时，投加碳源；
6.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：王文明，陈润华，谢涵韫，宋雨夏，宋凤鸣，蒋小梅，
申请(专利权)人：湖南先导洋湖再生水有限公司，
类型：发明
国别省市：
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