一種低碳氮比污水反硝化深度脫氮的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種低碳氮比污水反硝化深度脫氮的方法，屬于水處理技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，我國多數污水處理廠二級出水的排放量大，面臨出水總氮濃度(其中硝酸鹽氮占78%左右)不穩定，達不到城鎮污水處理廠污染物排放一級B標準的問題。因此脫氮成為深度處理二級出水的主要目標。
[0003]離子交換、反滲透和生物反硝化均可去除硝酸鹽，但離子交換和反滲透工藝由于不能徹底去除硝酸鹽氮、價格昂貴、處理費用較高等原因未能廣泛應用。
[0004]而生物脫氮工藝是一種經濟有效的脫氮工藝，其中反硝化濾池(DNBF)在缺氧條件下反硝化菌利用碳源作為電子供體，將硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮轉化成隊從水體中釋放而去除，并且具有占地小、出水水質好、抗沖擊負荷強、啟動快的優點。
[0005]碳源不足是制約生物脫氮效率的重要因素，傳統液體碳源費用高，需要投加設備，投加易過量，而新型固體碳源可以減少成本，以一些低廉的固體有機物為主，包括含纖維素類物質的天然植物及一些可生物降解聚合物等在內的新型碳源。
【發明內容】
[0006]本發明提供一種低碳氮比污水反硝化深度脫氮的方法，其目的在于能夠緩釋有機物，不會產生二次污染，不會造成出水COD超標。延長硝酸鹽氮的停留時間，提高出水水質，可以增強污水的脫氮效果，硝酸鹽氮脫除率80%以上。
[0007]本發明的技術解決方案:低碳氮比污水反硝化深度脫氮的方法，包括如下工藝步驟:
(1)第一段反應器A利用玉米芯作為補充碳源及生物膜載體脫氮；
(2)第二段反應器B利用竹炭作為固定床負載微生物進一步脫氮；
(3)原水分別在兩段反應器設置進水點，可以依據原水水質不同進行比例切換。
[0008]本發明的優點:
(I)利用生物質玉米芯作為碳源，不會產生二次污染，同時玉米芯的有機物釋放2天即穩定，其有機物釋放濃度受到污水中硝酸鹽氮濃度的響應控制，是一種廉價的優質緩釋碳源材料。
[0009](2)玉米芯同時作為生物膜載體，其表面粗糙，為微生物的生長繁殖提供了良好的場所，具有負載生物量大的特點，對低碳氮比污水中的硝酸鹽氮有較好的去除效果，并且能同時去除污水中的氨氮，消耗溶解氧，為竹炭反應器高效反硝化提供保證。平均去除Ig硝酸鹽氮僅需2.7g玉米芯，遠低于稻草作為固體碳源時的消耗量，脫氮成本較低。
[0010](3)利用生物質竹炭作為固定床填料，不會產生二次污染，竹炭有很好的顆粒性，同時有一定的強度，具有耐磨性和耐久性，是一種良好的填料，并且掛膜快，同時結合竹炭吸附與生物降解雙重功效，可延長硝酸鹽氮和有機物的停留時間，從而提高出水水質。
[0011](4)污水連續流經固定床生物膜反應器中的玉米芯，并逐漸在玉米芯表面形成生物膜，將玉米芯反應器與竹炭反應器串聯，可以增強污水的脫氮效果，并且該裝置抗緩沖能力強，出水穩定，硝酸鹽氮去除率達到82%以上，反硝化速率達到0.26 kg/(m3*d)，高于報紙、棉花、麥桿等單一固體碳源，且持續時間長，連續運行57天后，硝酸鹽氮去除率仍能達到66%，更換玉米芯后，硝酸鹽氮去除率立即升至80%以上。可以根據進水的水質特性，調整玉米芯反應器與竹炭反應器的停留時間組合，使得有機物得到最大化利用及硝酸鹽氮得到最大程度去除。
[0012](5)該工藝簡單易行，成本低，占地面積小，停留時間短，無動力消耗，尤其適用于城市污水處理廠尾水的深度脫氮處理，經處理后出水優于國家一級A排放標準，可進行中水回用，具有良好的應用前景。
【具體實施方式】
[0013]碳氮比污水反硝化深度脫氮的方法，包括如下工藝步驟:
(1)第一段反應器A利用玉米芯作為補充碳源及生物膜載體脫氮；
(2)第二段反應器B利用竹炭作為固定床負載微生物進一步脫氮；
(3)原水分別在兩段反應器設置進水點，可以依據原水水質不同進行比例切換。
[0014]所述的玉米芯是暴曬后的玉米芯，玉米芯按規格截取成長度為l-3cm，置于反應器A內作為固體碳源及生物膜載體，填充率100% ;所述的竹炭是竹子燒制而成的實心片狀物，按規格破碎、過篩獲得2mm-2cm的竹炭后放于清水中浸泡，置于反應器B內作為固定床生物填料，填充率100%。
[0015]所述的兩段脫氮工藝，包括:
(1)對反應器B通入pH為6-9，C/N為4-5的模擬廢水，連續進水方式掛膜，出水中的指示污染物COD，硝酸鹽氮，氨氮去除率保持基本穩定，填料上生物負載量達9-45g/L，視掛膜成功；
(2)將反應器A與B串聯，通入的污水特征為硝酸鹽氮總容積負荷0.1-1.3kg/(m3*d)，水力停留時間0.5-3h。
[0016](3)根據進水碳氮比及硝酸鹽氮濃度調整水力停留時間，使得有機物能夠保持最佳的釋放量，既能夠滿足反硝化脫氮的需求也不會造成出水有機物的升高。當碳氮比小于等于2.6，硝酸鹽氮濃度小于等于25mg/L時，調整玉米芯段停留時間為1.6h，竹炭段停留時間0.3h，總脫氮率達82% ;當碳氮比小于等于2.6，硝酸鹽氮濃度大于25mg/L時，調整玉米芯段停留時間為1.7h，竹炭段停留時間1.3h，總脫氮率達80%;當碳氮比大于2.6，硝酸氮濃度小于等于25mg/L時，調整玉米芯段停留時間1.lh，竹炭段停留時間0.4h，總脫氮率達80%。
[0017]實施例1
(1)將玉米芯暴曬后，按Icm的規格截取，置于反應器A內，作為固體碳源及微生物膜載體；
(2)將竹子燒制而成的竹炭破碎、過篩獲得2-4mm的竹炭，放于清水中浸泡，待掛膜使用； (3)將浸泡后的竹炭置于固定床反應器B內作為生物填料，通入COD濃度為100mg/L，硝酸鹽氮濃度為20 mg/L，氨氮濃度為4 mg/L，總磷濃度為I mg/L的模擬廢水，連續進水方式掛膜，出水中的指示污染物C0D，硝酸鹽氮，氨氮去除率保持基本穩定，分別為90%、80%、98%，視掛膜成功；
(4)將反應器A與B串聯，通入的污水經反應器A再流經反應器B后出水，進行缺氧反硝化脫氮處理，硝酸鹽氮容積負荷為0.32kgN03-N/(m3*d)，A反應器和B反應器的水力停留時間分別為1.6h和0.3ho
[0018]利用該發明方法處理生活污水，處理結果如下:
進水COD濃度57.60 mg/L,出水COD濃度19.38 mg/L ;進水氨氮濃度5.00 mg/L,出水氨氮濃度2.85 mg/L ;進水硝酸鹽氮濃度19.30 mg/L,出水硝酸鹽氮濃度3.86 mg/L。
[0019]實施例2
其他條件不變，改變實施例1中硝酸鹽氮容積負荷為0.25kgN03-N/(m3*d)，A反應器和B反應器的水力停留時間分別為1.6h和0.3h。
[0020]利用該發明方法處理生活污水，處理結果如下:
進水COD濃度42.60 mg/L，出水COD濃度5.09 mg/L ;進水氨氮濃度3.47 mg/L，出水氨氮濃度0.69 mg/L ;進水硝酸鹽氮濃度21.64 mg/L,出水硝酸鹽氮濃度3.90 mg/L。
【主權項】
1.一種低碳氮比污水反硝化深度脫氮的方法，其特征是該方法包括如下工藝步驟: (1)第一段反應器A利用玉米芯作為補充碳源及生物膜載體脫氮； (2)第二段反應器B利用竹炭作為固定床負載微生物進一步脫氮； (3)原水分別在兩段反應器設置進水點，可以依據原水水質不同進行比例切換。
2.根據權利要求1所述的一種低碳氮比污水反硝化深度脫氮的方法，其特征是所述的玉米芯是暴曬后的玉米芯，按規格破碎成粒徑為l-3cm的顆粒，置于反應器A內作為固體碳源及生物膜載體，填充率100% ;所述的竹炭是竹子燒制而成的實心片狀物，按規格破碎、過篩獲得2mm-2cm的竹炭后放于清水中浸泡，置于反應器B內作為固定床生物填料，填充率100% ο
3.根據權利要求2所述的一種低碳氮比污水反硝化深度脫氮的方法，其特征是所述的反應器B內通入pH為6-9，C/N為4-5的有機廢水，連續進水方式掛膜，出水中的指示污染物COD、硝酸鹽氮、氨氮去除率保持基本穩定，填料上生物負載量達9-45g/L，視掛膜成功。
4.根據權利要求2所述的一種低碳氮比污水反硝化深度脫氮的方法，其特征是所述的反應器A與反應器B串聯，通入的污水特征為硝酸鹽氮總容積負荷0.1-1.3kg/(m3*d)，總水力停留時間0.5-3h。
5.根據權利要求4所述的一種低碳氮比污水反硝化深度脫氮的方法，其特征是所述的水力停留時間是根據進水碳氮比及硝酸鹽氮濃度，使得有機物能夠保持最佳的釋放量，既能夠滿足反硝化脫氮的需求也不會造成出水有機物的升高；當碳氮比小于等于2.6，硝酸鹽氮濃度小于等于25mg/L時，調整玉米芯段停留時間為1.6h，竹炭段停留時間0.3h，總脫氮率達82% ;當碳氮比小于等于2.6，硝酸鹽氮濃度大于25mg/L時，調整玉米芯段停留時間為1.7h，竹炭段停留時間1.3h，總脫氮率達80% ;當碳氮比大于2.6，硝酸氮濃度小于等于25mg/L時，調整玉米芯段停留時間1.lh，竹炭段停留時間0.4h，總脫氮率達80%。
【專利摘要】本發明是一種低碳氮比污水反硝化深度脫氮的方法，包括：（1）第一段反應器A利用玉米芯作為補充碳源及生物膜載體脫氮；（2）第二段反應器B利用竹炭作為固定床負載微生物進一步脫氮；（3）原水分別在兩段反應器設置進水點，可以依據原水水質不同進行比例切換。優點：（1）能夠緩釋有機物，不會產生二次污染，不會造成出水COD超標；（2）對低碳氮比污水中的硝酸鹽氮有較好的去除效果并且能同時去除污水中的氨氮；（3）不會產生二次污染，可延長硝酸鹽氮的停留時間從而提高出水水質；（4）可以增強污水的脫氮效果，硝酸鹽氮脫除率80%以上，出水穩定；（5）該工藝簡單易行，成本低，占地面積小，停留時間短，無動力消耗，具有良好的應用前景。
【IPC分類】C02F3-28
【公開號】CN104787882
【申請號】CN201510189515
【發明人】周培國, 李一新, 蔣志云, 蔡誠, 李媛媛, 孫倩, 祝芳, 鄒從歡, 陸天宇, 韓雪, 徐凡, 張云帆
【申請人】南京林業大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月21日