一种提升低污染水脱氮能力的方法与流程

1.本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种提升低污染水脱氮能力的方法。


背景技术：

2.污水处理中常用的脱氮方法为生物脱氮，水中的有机氮和无机氮主要经历氨化、硝化和反硝化反应最终被还原为氮气。生物脱氮技术要求比较高，受水质变化和传统污水处理过程中物料转移顺序的影响，经常出现进行反硝化处理时碳氮比过低的问题，导致反硝化反应不完全，出水总氮含量过高。
3.现阶段对生物脱氮碳氮比过低的改进方法包括开发新的反硝化工艺、外加碳源、改进反应设备及反应条件等，其中污水厂常用的方法是投加甲醇、乙醇、乙酸盐等溶解性碳源，但由于水质波动，投加方式会比较复杂，出水水质受到影响，经费投入大。
4.现有技术cn106396097a公开了基于自养/异养反硝化的一体化脱氮装置及方法。主反应装置分为自养反硝化区、异养反硝化区和缓冲空腔三个部分。装置上设有进液口、出液口和排气口，进液口与自养反硝化区连通；出液口和排气口与异养反硝化区连通；装置通过缓冲空腔使得自养反硝化区与异养反硝化区保持彼此功能区独立，自养反硝化区内部设置微电解填料层及硫/石灰石填料层；异养反硝化区内部通过设置生物质酒糟层，提高了废水的c/n比，促进了异养反硝化脱氮过程。该装置通过固相自养反硝化耦合异养反硝化技术来对废水进行脱氮，与常规的单一基于异养反硝化的脱氮工艺相比，具有脱氮效率高、成本低、出水水质稳定的优点。但其选用酒糟作为碳源，成本较高。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种提升低污染水脱氮能力的方法，充分利用工、农业固体废弃物，提升低污染水脱氮能力，反应效果好且稳定。
6.为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下:
7.一种提升低污染水脱氮能力的方法，方法包括以下步骤：
8.步骤一，固态碳源原材料选择及准备；
9.步骤二，选择零价铁作为反硝化电子供体，并对零价铁进行处理；
10.步骤三，投加零价铁与固态碳源原材料；
11.步骤四，选择反硝化菌种；
12.步骤五，运行阶段，水力停留时间大于等于8小时。
13.作为优选的技术方案，固态碳源原材料选用天然纤维素材料，天然纤维素材料包括竹刨花、木屑、稻壳、花生、秸秆、玉米芯。
14.作为优选的技术方案，在步骤一中，固态碳源原材料的准备工作为：清水冲洗固态碳源原材料，40℃恒温干燥24h。
15.作为优选的技术方案，在步骤二中，零价铁包括铁屑、铁粉、铁刨花。
16.作为优选的技术方案，在步骤二中，对零价铁进行处理包括采用除油剂浸泡去除
油污，采用酸性溶液浸泡去除表面氧化物，清水洗净，恒温105℃恒温干燥2h。
17.作为优选的技术方案，在步骤三中，每立方米有效容积投加40-80kg零价铁，零价铁和固态碳源的投加质量比取值范围为1:2～1:4。
18.作为优选的技术方案，在步骤四中，反硝化菌种选用动胶菌属、amphiplicatus属、赤杆菌属、terrimonas属和脱氯菌属的组合菌种。
19.作为优选的技术方案，在步骤五中，运行阶段保持缺氧环境，最适温度为25℃-30℃，定期采用酸性物质浸泡零价铁材料，去除表面的铁氧化物。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
21.(1)本发明的一种提升低污染水脱氮能力的方法，可以广泛适用于各类低碳氮比污水的强化脱氮处理，如污水处理厂、人工湿地等。
22.(2)本发明使用的零价铁和固态碳源以工业、农业废弃物为主要原料，来源广泛、成本低，加工工艺简便、能耗低，属于废弃物资源化利用，可实现节能减排。
23.(3)本发明的一种提升低污染水脱氮能力的方法中，零价铁作为电子供体被微生物腐蚀，固态碳源持续稳定的释放碳源，粗糙的表面为微生物附着、生长提供了绝佳场所，反硝化脱氮效果好。零价铁被腐蚀后产生的铁离子、铁的氢氧化物以及络合物有着较强的絮凝、吸附、沉淀、共沉淀的作用，与磷酸根离子形成微溶或者不溶物，提高了污水中磷的去除率。
24.(4)本发明提供的一种提升低污染水脱氮能力的方法，铁腐蚀析出情况稳定，浓度低于城镇污水处理厂污染物排放标准，不存在二次污染。
附图说明
25.图1是本发明的一种提升低污染水脱氮能力的方法的流程图。
具体实施方式
26.下面结合具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的描述：
27.如图1所示，一种提升低污染水脱氮能力的方法，方法包括以下步骤：
28.步骤一，固态碳源原材料选择及准备；
29.具体地，固态碳源原材料可以选择竹刨花、木屑、稻壳、花生、秸秆、玉米芯等低成本的天然纤维素材料，工程应用中应采用就近原则，优先选用周边农业废弃物。清水冲洗固态碳源原材料后，40℃恒温干燥24h。
30.步骤二，选择零价铁作为反硝化电子供体，并对零价铁进行处理；
31.具体地，电子供体可以选择铁屑、铁粉、铁刨花等低成本零价铁。零价铁具有无毒、廉价、易操作且对环境不产生二次污染等优点。零价铁宜采用除油剂浸泡去除油污，如无水乙醇、酒精等非污染性除油剂，保证不会对水体产生二次污染。并采用酸性溶液，如0.1mol/l的稀盐酸，浸泡去除表面氧化物，清水洗净，恒温105℃恒温干燥2h。
32.步骤三，投加零价铁与固态碳源原材料；
33.具体地，零价铁建议每立方米有效容积投加40-80kg零价铁，投加过量零价铁会导致过量铁离子释放，对微生物活性产生抑制。零价铁和固态碳源的投加质量比取值可选择1:2～1:4，投加前建议进行10天期的实验来确定最优投加比。零价铁与固态碳源的投加方
式应根据应用场景确定，可以采用混合投加或分层投加，原则上既要减小对水力条件的影响，不堵塞出水口，又需要与污水充分接触，保证出水水质。
34.步骤四，选择反硝化菌种；
35.具体地，反硝化菌种选择动胶菌属、amphiplicatus属、赤杆菌属、terrimonas属和脱氯菌属等多种异养、自养反硝化菌的组合菌种。
36.步骤五，运行阶段，水力停留时间大于等于8小时。
37.具体地，应保持缺氧环境，最适温度为25℃-30℃。当温度低于15℃时，应适当延长水力停留时间以保证处理质量。需要定期采用酸性物质浸泡零价铁材料，去除表面的铁氧化物，保证脱氮效果。腐蚀严重的固态碳源在干燥后可以作为生物能源为污泥焚烧提供能量。
38.实施例1
39.选取竹制品生产厂的废料竹刨花作为固态碳源，清水冲洗后，40℃恒温干燥24h。将钢铁厂回收的铁屑用除油剂浸泡去除表面油污后，再次用0.1mol/l的稀盐酸浸泡10分钟，去除表面氧化物。用清水多次洗净后，将铁屑105℃恒温干燥2h。
40.利用污水厂反硝化滤池的污水进行为期10天的脱氮实验，根据出水水质得出本项目铁屑与竹刨花最佳投加比为1:2，因此投加量为每立方米反硝化滤池有效容积投加40kg铁屑和80kg竹刨花。铁屑和竹刨花采取混合投加有利于与污水充分接触，提高强化脱氮效果。在水力停留时间18h，室温25℃的条件下，进水总氮浓度小于40mg/l，反硝化池的总氮去除率可以达到96.1％。
41.实施例2
42.选取木屑作为固态碳源，清水冲洗后，40℃恒温干燥24h。将钢铁厂回收的铁刨花用除油剂浸泡去除表面油污后，再次用0.1mol/l的稀盐酸浸泡10分钟，去除表面氧化物。用清水多次洗净后，将铁屑105℃恒温干燥2h。
43.利用污水厂一级a和一级b标准的尾水进行为期10天的脱氮实验，根据出水水质得出本项目铁刨花与木屑最佳投加比为1:2.5，因此每立方米反硝化池有效容积投加铁刨花40kg、木屑100kg。铁刨花和木屑分别用网状材料包裹做成模块分层投加，模块厚度不超过30cm，便于运行期间进行更换和维护，也可以防止投加料在水流冲击下堵塞出水口。
44.在水力停留时间8h，室温25℃的条件下，进水水质一级a和一级b的水经过处理后，tn去除率分别达到95.41％和92.55％，tn去除负荷分别为0.48kgtn/(m3·
d)和0.58kgtn/(m3·
d),系统连续运行,一级a处理水处理出水可达到地表水ⅲ类水质标准,一级b处理水处理出水达到地表水
ⅴ
类水质标准。
45.本实施例只是对本发明的进一步解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性的修改，但是只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种提升低污染水脱氮能力的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一，固态碳源原材料选择及准备；步骤二，选择零价铁作为反硝化电子供体，并对所述零价铁进行处理；步骤三，投加所述零价铁与固态碳源原材料；步骤四，选择反硝化菌种；步骤五，运行阶段，水力停留时间大于等于8小时。2.根据权利要求1所述的一种提升低污染水脱氮能力的方法，其特征在于，所述固态碳源原材料选用天然纤维素材料，天然纤维素材料包括竹刨花、木屑、稻壳、花生、秸秆、玉米芯。3.根据权利要求1所述的一种提升低污染水脱氮能力的方法，其特征在于，在所述步骤一中，固态碳源原材料的准备工作为：清水冲洗所述固态碳源原材料，40℃恒温干燥24h。4.根据权利要求1所述的一种提升低污染水脱氮能力的方法，其特征在于，在所述步骤二中，零价铁包括铁屑、铁粉、铁刨花。5.根据权利要求1所述的一种提升低污染水脱氮能力的方法，其特征在于，在所述步骤二中，对所述零价铁进行处理包括采用除油剂浸泡去除油污，采用酸性溶液浸泡去除表面氧化物，清水洗净，恒温105℃恒温干燥2h。6.根据权利要求1所述的一种提升低污染水脱氮能力的方法，其特征在于，在所述步骤三中，每立方米有效容积投加40-80kg零价铁，零价铁和固态碳源的投加质量比取值范围为1:2～1:4。7.根据权利要求1所述的一种提升低污染水脱氮能力的方法，其特征在于，在所述步骤四中，反硝化菌种选用动胶菌属、amphiplicatus属、赤杆菌属、terrimonas属和脱氯菌属的组合菌种。8.根据权利要求1所述的一种提升低污染水脱氮能力的方法，其特征在于，在所述步骤五中，运行阶段保持缺氧环境，最适温度为25℃-30℃，定期采用酸性物质浸泡零价铁材料，去除表面的铁氧化物。

技术总结
本发明涉及一种提升低污染水脱氮能力的方法，包括以下步骤：固态碳源原材料选择及准备；选择零价铁作为反硝化电子供体，并对零价铁进行处理；投加零价铁与固态碳源原材料；选择反硝化菌种；运行阶段。本发明的一种提升低污染水脱氮能力的方法，采用工、农业固体废弃物作为固态碳源原料，其来源广泛且成本低，加工工艺简便，采用零价铁作为电子供体，反硝化脱氮效果好，铁腐蚀析出情况稳定，可以广泛应用于各类低碳氮比污水的强化脱氮处理。用于各类低碳氮比污水的强化脱氮处理。用于各类低碳氮比污水的强化脱氮处理。


技术研发人员：薛思齐 唐利 孟祥鑫 章烨
受保护的技术使用者：上海琸源水生态环境工程有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/8/9