[發(fā)明專利]一種厭氧鐵鹽生物脫氮工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310341091.0
• 申請(qǐng)日: 2013-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103420480A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭平;張萌;王茹;厲巍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F3/28
• 分類號(hào): C02F3/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種厭氧鐵鹽生物脫氮工藝。

背景技術(shù)

在全國(guó)實(shí)施“控源減排”后，廢水有機(jī)污染得到有效治理，氮素污染上升為主要的環(huán)境問(wèn)題。根據(jù)《全國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，2010年全國(guó)廢水排放總量617.3億噸，化學(xué)需氧量（COD）排放量1238.1萬(wàn)噸，氨氮排放量120.3萬(wàn)噸。另?yè)?jù)《中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》，2010年在26個(gè)國(guó)控重點(diǎn)湖泊（水庫(kù)）中，IV類至劣V類水體占77?%，輕度至重度富營(yíng)養(yǎng)水體占54?%，主要污染指標(biāo)是總氮。氮素污染控制已成為我國(guó)亟待解決的重大環(huán)保課題。

廢水生物脫氮是防治水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要途徑。經(jīng)過(guò)生物處理（二級(jí)處理）后，廢水COD濃度基本達(dá)標(biāo)，但氨氮濃度依然超標(biāo)。對(duì)于這類低C:N比廢水處理，傳統(tǒng)廢水脫氮工藝（硝化-反硝化工藝）已顯乏力，這是因?yàn)榉聪趸^(guò)程需要電子供體，通常由有機(jī)物提供。碳源相對(duì)不足已成為廢水生物脫氮的重大瓶頸因子。

亞鐵鹽（如硫酸亞鐵）是鈦白粉生產(chǎn)和鋼鐵浸洗液的副產(chǎn)物，產(chǎn)量巨大，預(yù)計(jì)到2020年將增至1×10⁶?t左右。目前，雖有研究將亞鐵鹽應(yīng)用于肥料和絮凝劑生產(chǎn)等，但需求量有限，絕大部分仍作為廢料而隨地堆置，不僅浪費(fèi)資源，而且嚴(yán)重污染周邊土壤和水體環(huán)境壞。亞鐵鹽的綜合利用迫在眉睫。

硝酸鹽型厭氧鐵氧化（Nitrate-dependent?Anaerobic?Ferrous?Oxidation,?NAFO）是環(huán)境和微生物領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)，即在厭氧條件下，一些微生物能夠以亞鐵鹽為電子供體，將硝酸鹽或亞硝酸鹽還原為N₂。但未見(jiàn)將其應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域。據(jù)此若能以亞鐵鹽作為電子供體來(lái)還原硝酸鹽，不僅可有效緩解廢水生物脫氮過(guò)程中碳源相對(duì)不足的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)廢水脫氮；而且可以充分利用亞鐵鹽，回收高價(jià)值的亞鐵鹽氧化產(chǎn)物三價(jià)鐵，實(shí)現(xiàn)以廢治廢。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種厭氧鐵鹽生物脫氮工藝。

厭氧鐵鹽生物脫氮工藝是：在厭氧條件下，以反硝化菌富集培養(yǎng)物作為生物催化劑，以硝酸鹽為電子受體，以亞鐵鹽為電子供體，在同一反應(yīng)器中將硝酸鹽還原為N₂，將亞鐵鹽氧化為三價(jià)鐵；硝酸鹽濃度為20?~?1500?mg?N/L，亞鐵鹽的濃度為100?~?30000?mg?Fe/L，亞鐵鹽與硝酸鹽濃度的摩爾比為1.0?~?5.0，反應(yīng)溫度為20?~?35℃，pH值為7.0?~?9.0，水力停留時(shí)間為0.5?~?2.0?d。

所述的亞鐵鹽與硝酸鹽濃度的摩爾比優(yōu)選為1.0?~?3.0。所述的厭氧條件應(yīng)控制反應(yīng)液中溶解氧在0.5?mg/L以下。所述的反應(yīng)溫度優(yōu)選為28?~?33?℃。所述的反應(yīng)pH值優(yōu)選為7.5?~?8.5。所述的水力停留時(shí)間優(yōu)選為1.0?~?1.5?d。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：1）以反硝化菌富集培養(yǎng)物作為生物催化劑，可持續(xù)利用；2）以硝酸鹽為電子受體，以亞鐵鹽為電子供體，以廢治廢，實(shí)現(xiàn)硝氮污染物的去除和亞鐵鹽廢棄物的充分利用；2）無(wú)需提供有機(jī)物，有效緩解廢水生物脫氮過(guò)程中碳源相對(duì)不足的問(wèn)題；3）可以回收高價(jià)值的亞鐵鹽氧化產(chǎn)物三價(jià)鐵，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展；4）能處理的硝酸鹽濃度高達(dá)1500?mg/L，亞鐵鹽濃度高達(dá)30000?mg/L，最大反應(yīng)速率0.35?kg?N/(m³·d)和9.81?kg?Fe/(m³·d)。

具體實(shí)施方式