權(quán)利要求

1.高氨氮、低碳氮比污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1)：將污廢水進(jìn)入裝有鐵刨花填料和活性污泥絮體的好氧-缺氧-好氧三級反應(yīng)器，首先經(jīng)一級好氧段Fe 0誘導(dǎo)的同步硝化反硝化作用，將NH 4 +-N氨氮轉(zhuǎn)化為NO 3 +-N，經(jīng)同步硝化反硝化作用去除部分總氮，同時去除有機(jī)物和PO 4 3-；再經(jīng)過二級缺氧段Fe 0自養(yǎng)反硝化作用，進(jìn)一步去除總氮；最后經(jīng)裝有鐵刨花填料的Fe 0為電子供體的三級好氧段反硝化脫氮及進(jìn)一步去除有機(jī)物； 步驟2)：步驟1)處理后的水進(jìn)入沉淀池沉淀后排出，部分沉淀污泥回流至反應(yīng)器好氧段，部分作為剩余污泥排出。2.如權(quán)利要求1所述的高氨氮、低碳氮比污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷方法，其特征在于，所述步驟1)中鐵刨花填料的制備方法為：以工業(yè)固體廢物鐵刨花為原料，篩分去除鐵刨花中的石塊砂質(zhì)；用稀鹽酸浸泡同時持續(xù)攪拌，清洗去除鐵刨花表面鐵銹，然后用清水反復(fù)沖洗，直至沖洗后出水pH呈中性；將鐵刨花裝填至聚乙烯網(wǎng)袋中制成鐵刨花填料。 3.如權(quán)利要求2所述的高氨氮、低碳氮比污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷方法，其特征在于，所述稀鹽酸的濃度為1mol/L；所述鐵刨花填料的單體重量為0.5～5g。 4.如權(quán)利要求1所述的高氨氮、低碳氮比污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷方法，其特征在于，所述步驟1)中，一級好氧段內(nèi)Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器溶解氧控制在2.0～4.0mg/L，二級缺氧段內(nèi)Fe 0缺氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器溶解氧控制在0.1～0.5mg/L，三級好氧段內(nèi)Fe 0好氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器溶解氧控制在2.0～3.0mg/L。 5.如權(quán)利要求1所述的高氨氮、低碳氮比污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷方法，其特征在于，所述步驟1)中的好氧-缺氧-好氧三級反應(yīng)器，每一級均裝填有鐵刨花填料，裝填密度分別為：一級好氧段60kg/m 3，二級缺氧段90kg/m 3，三級好氧段60kg/m 3；反應(yīng)時間分別為：一級好氧段12～20h，二級缺氧段4～10h，三級好氧段12～20h。 6.如權(quán)利要求1所述的高氨氮、低碳氮比污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷方法，其特征在于，所述污廢水的COD/TN為0.96～1.21。 7.如權(quán)利要求1或6所述的高氨氮、低碳氮比污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷方法，其特征在于，所述污廢水的COD/TN較低時，以乙酸鈉或甲醇為外加碳源，使COD/TN增大。 8.高氨氮、低碳氮比污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷反應(yīng)器，其特征在于，包括沿水流方向依次通過出水管連通的一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器(4)、二級Fe 0缺氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器(8)、三級Fe 0好氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器(14)及沉淀池(17)；一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器(4)、二級Fe 0缺氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器(8)、三級Fe 0好氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器(14)內(nèi)部均填充有填Fe 0填料，進(jìn)水側(cè)、出水側(cè)均分別設(shè)有進(jìn)水渠道、出水渠道；沉淀池的側(cè)壁連通出水管(18)，底部通過排泥管(19)分別連接剩余污泥排放管口(20)、污泥回流管(21)，污泥回流管(21)與一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器(4)的進(jìn)水渠道(2)連通；一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器(4)進(jìn)水端設(shè)置碳源投加管(24)與進(jìn)水管(1)相連接；一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器(4)、三級Fe 0好氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器(14)底部分別設(shè)置曝氣管。

說明書

高氨氮、低碳氮比污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高氨氮、低碳氮比污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷方法及反應(yīng)器。

背景技術(shù)

生物脫氮是污廢水常用脫氮工藝方法。在傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝中，只有保證充足DO確保硝化，同時保證充足的碳源和C/N，才能實現(xiàn)完全反硝化脫氮過程。許多污廢水呈現(xiàn)典型高氨氮、低C/N特征，例如印染廢水、垃圾滲濾液、污泥發(fā)酵液等，生物脫氮不僅需要大量碳源，而且為保證較高的脫氮率，需設(shè)置多級硝化、反硝化(AO)及高回流比，并同時投加大量碳源，大幅度提升了運(yùn)行費用。同時，污廢水還涉及除磷問題，傳統(tǒng)生化技術(shù)往往難以實現(xiàn)高效除磷。

為降低外加碳源費用，近年來開展了以低價鐵作為電子供體替代有機(jī)碳源的研究，其中鐵自養(yǎng)及混養(yǎng)反硝化無副產(chǎn)物，是未來研究的熱點方向。鐵自養(yǎng)反硝化過程是指利用低價態(tài)鐵(Fe 0和各種化合態(tài)的Fe 2+等)作為電子供體，以硝酸根、亞硝酸根等作為電子受體，以無機(jī)碳化合物為碳源，在鐵自養(yǎng)反硝化微生物的作用下，將硝酸根、亞硝酸根等還原為氮氣的過程；零價鐵還有助于好氧條件下實現(xiàn)同步硝化反硝化。與硫自養(yǎng)反硝化后產(chǎn)酸相比，鐵自養(yǎng)反硝化無副產(chǎn)物，在實際應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢；同時，同時低價鐵在氧化過程中生成的Fe 3+，還可與PO 4 3-生成FePO 4沉淀從而實現(xiàn)強(qiáng)化除磷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何在高氨氮、低碳氮比廢水中，同時實現(xiàn)廢物水中有機(jī)物及氮、磷元素的有效去除。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高氨氮、低碳氮比污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷方法，包括以下步驟：

步驟1)：將污廢水進(jìn)入裝有鐵刨花填料和活性污泥絮體的好氧-缺氧-好氧(OAO)三級反應(yīng)器，首先經(jīng)一級好氧段Fe 0誘導(dǎo)的同步硝化反硝化作用，將NH 4 +-N氨氮轉(zhuǎn)化為NO 3 --N，經(jīng)同步硝化反硝化作用去除部分總氮，同時去除有機(jī)物和PO 4 3-；再經(jīng)過二級缺氧段Fe 0自養(yǎng)反硝化作用，進(jìn)一步去除總氮；最后經(jīng)裝有鐵刨花填料的Fe 0為電子供體的三級好氧段反硝化脫氮及進(jìn)一步去除有機(jī)物；

步驟2)：步驟1)處理后的水進(jìn)入沉淀池沉淀后排出，部分沉淀污泥回流至反應(yīng)器好氧段，部分作為剩余污泥排出。

優(yōu)選地，所述步驟1)中鐵刨花填料的制備方法為：以工業(yè)固體廢物鐵刨花為原料，篩分去除鐵刨花中的石塊砂質(zhì)；用稀鹽酸浸泡同時持續(xù)攪拌，清洗去除鐵刨花表面鐵銹，然后用清水反復(fù)沖洗，直至沖洗后出水pH呈中性；將鐵刨花裝填至聚乙烯網(wǎng)袋中制成鐵刨花填料。

更優(yōu)選地，所述稀鹽酸的濃度為1mol/L；所述鐵刨花填料的單體重量為0.5～5g。

優(yōu)選地，所述步驟1)中，一級好氧段內(nèi)Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器溶解氧(DO)控制在2.0～4.0mg/L，二級缺氧段內(nèi)Fe 0缺氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器溶解氧(DO)控制在0.1～0.5mg/L，三級好氧段內(nèi)Fe 0好氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器溶解氧(DO)控制在2.0～3.0mg/L。

優(yōu)選地，所述步驟1)中的好氧-缺氧-好氧三級反應(yīng)器，每一級均裝填有鐵刨花填料，裝填密度分別為：一級好氧段60kg/m 3，二級缺氧段90kg/m 3，三級好氧段60kg/m 3；反應(yīng)時間分別為：一級好氧段12～20h，二級缺氧段4～10h，三級好氧段12～20h。

優(yōu)選地，所述污廢水的COD/TN為0.96～1.21。

優(yōu)選地，所述污廢水的COD/TN較低時，以乙酸鈉或甲醇為外加碳源，使COD/TN增大。

本發(fā)明還提供了一種高氨氮、低碳氮比污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷反應(yīng)器，其包括沿水流方向依次通過出水管連通的一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器、二級Fe 0缺氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器、三級Fe 0好氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器及沉淀池；一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器、二級Fe 0缺氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器、三級Fe 0好氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器內(nèi)部均填充有填Fe 0填料，進(jìn)水側(cè)、出水側(cè)均分別設(shè)有進(jìn)水渠道、出水渠道；沉淀池的側(cè)壁連通出水管，底部通過排泥管分別連接剩余污泥排放管口、污泥回流管，污泥回流管與一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器的進(jìn)水渠道連通；一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器進(jìn)水端設(shè)置碳源投加管與進(jìn)水管相連接；一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器、三級Fe 0好氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器底部分別設(shè)置曝氣管。

本發(fā)明提供了一種好氧-缺氧-好氧(OAO)耦合零價鐵脫氮除磷方法及反應(yīng)器。高氨氮、低C/N污廢水首先經(jīng)裝填零價鐵的一級好氧反應(yīng)器實現(xiàn)硝化，并通過同步硝化反硝化去除部分總氮，通過Fe 3+沉淀除磷，然后進(jìn)入裝填零價鐵的二級缺氧反應(yīng)器進(jìn)行鐵自養(yǎng)反硝化脫氮，最后再進(jìn)入裝填零價鐵的好氧反硝化反應(yīng)器，以進(jìn)一步去除總氮及有機(jī)物。該方法脫氮不需大量投加碳源及硝化液回流，同時可實現(xiàn)高效除磷，投資及運(yùn)行費用較低。

本發(fā)明的原理是：在好氧-缺氧-好氧(OAO)耦合零價鐵脫氮除磷反應(yīng)器中，含氮廢水首先經(jīng)裝填零價鐵的好氧反應(yīng)器同步硝化反硝化作用去除部分總氮，并通過Fe 3+與磷酸鹽生成磷酸鐵沉淀去除大部分總磷，然后進(jìn)入裝填零價鐵的缺氧反應(yīng)器進(jìn)行鐵自養(yǎng)反硝化脫氮。最后通過裝填零價鐵的好氧反應(yīng)器中Fe 0為電子供體的好氧反硝化進(jìn)一步脫氮及去除有機(jī)物。零價鐵可增加微生物硝化、反硝化的活性，提高脫氮特異性菌群豐度，零價鐵作為電子供體也可降低反硝化過程所需外加碳源供給，并提高脫氮效率。

本發(fā)明的適用范圍為高氨氮、低碳氮比城市污水或工業(yè)廢水，其中氮素以NH 4 +-N為主，磷以PO 4 3-為主，通過本發(fā)明的(OAO)耦合零價鐵脫氮除磷反應(yīng)器，實現(xiàn)總氮(TN)和總磷(TP)的去除。

與傳統(tǒng)的A/O反應(yīng)器相比，本發(fā)明提出的污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷反應(yīng)器無需硝化液回流及大量外加碳源，污泥產(chǎn)率低，剩余污泥少，投資及運(yùn)行費用較低，在高氨氮、低碳氮比污廢水處理領(lǐng)域有較大的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的高氨氮、低碳氮比污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷反應(yīng)器的示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

實施例

如圖1所示，為本發(fā)明提供的一種高氨氮、低碳氮比污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷反應(yīng)器，其包括：一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器4、二級Fe 0缺氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器8、三級Fe 0好氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器14及沉淀池17。一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器4內(nèi)部裝填Fe 0填料一3，進(jìn)水側(cè)設(shè)有進(jìn)水管1及碳源投加管24，進(jìn)水管1與進(jìn)水渠道一2相連接，出水側(cè)設(shè)有出水渠道一5，出水渠道5與出水管一6相連接。二級Fe 0缺氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器8內(nèi)部裝填Fe 0填料二9，進(jìn)水側(cè)設(shè)置進(jìn)水渠道二7，進(jìn)水渠道二7與出水管一6相連接，出水側(cè)設(shè)置出水渠道二10，出水渠道二10與出水管二11相連接。三級Fe 0好氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器14內(nèi)部裝填Fe 0填料三13，進(jìn)水側(cè)設(shè)置進(jìn)水渠道三12，進(jìn)水渠道三12與出水管二11相連接，出水側(cè)設(shè)置出水渠道三15，出水渠道三15與出水管三16相連接。沉淀池17進(jìn)水側(cè)與出水管三16相連接，出水側(cè)設(shè)置出水管四18，底部通過排泥管19分別連接剩余污泥排放管口20、污泥回流管21，污泥回流管21與一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器4的進(jìn)水渠道2連通；一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器4進(jìn)水端設(shè)置碳源投加管24與進(jìn)水管1相連接；一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器4、三級Fe 0好氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器14底部分別設(shè)置曝氣管一22、曝氣管二23。

本實施例中的廢水進(jìn)水為配水，其化學(xué)需氧量(COD)，氨氮(NH 4 +-N)和磷(PO 4 3-)的濃度分別為108.8±10.2mg/L、96.6±8.8mg/L和5.0±0.2mg/L，廢水中氮素形態(tài)主要以NH 4 +-N為主。

一種高氨氮、低碳氮比污廢水OAO耦合零價鐵脫氮除磷方法，包括以下步驟：

步驟1)：將高氨氮、低碳氮比污廢水進(jìn)入裝有鐵刨花填料和活性污泥絮體的好氧-缺氧-好氧(OAO)三級反應(yīng)器，首先經(jīng)好氧段Fe 0誘導(dǎo)的同步硝化反硝化作用，將NH 4 +-N氨氮轉(zhuǎn)化為NO 3 +-N，經(jīng)同步硝化反硝化作用去除部分總氮，同時去除大部分有機(jī)物和PO 4 3-；再經(jīng)過缺氧段Fe 0自養(yǎng)反硝化作用，進(jìn)一步去除總氮；最后經(jīng)裝有鐵刨花填料的Fe 0為電子供體的好氧反硝化脫氮及去除有機(jī)物，實現(xiàn)有機(jī)物、氮及磷的高效去除。

步驟2)：步驟1)處理后的水進(jìn)入沉淀池沉淀后排出，部分沉淀污泥回流至反應(yīng)器好氧段，部分作為剩余污泥排出。

所述步驟1)中鐵刨花填料的制備方法為：以工業(yè)固體廢物鐵刨花為原料，篩分去除鐵刨花中的石塊砂質(zhì)；用稀鹽酸(1mol/L)浸泡同時持續(xù)攪拌，清洗去除鐵刨花表面鐵銹，然后用清水反復(fù)沖洗，直至沖洗后出水pH呈中性；將鐵刨花裝填至聚乙烯網(wǎng)袋中制成鐵刨花填料。鐵刨花選取單個重量約0.5～5g。

所述步驟1)中一級Fe 0好氧同步硝化反硝化反應(yīng)器溶解氧(DO)控制在3.0mg/L，二級Fe 0缺氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器溶解氧DO控制在0.5mg/L，三級Fe 0好氧自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器溶解氧(DO)控制在2.5mg/L。

所述步驟1)中鐵刨花填料的裝填密度為：一級好氧段60kg/m 3，二級缺氧段90kg/m 3，三級好氧段60kg/m 3；第一級好氧段反應(yīng)時間為12h，二級缺氧段為6h；三級好氧段反應(yīng)時間為12h。當(dāng)原水中COD/TN較低時，以乙酸鈉或甲醇為外加碳源，控制進(jìn)水COD/TN為1.1。

經(jīng)處理后，廢水COD低于15.0mg/L，TN低于38.6mg/L，TP低于0.2mg/L。

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