[發(fā)明專利]一種處理氧化態(tài)污染物的生物質(zhì)填料厭氧濾池

有效

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• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN103964571A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設計）人: 黃進剛;姚志通;陳建軍;韓偉
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護中污水處理領(lǐng)域，具體地說是涉及一種處理氧化態(tài)污染物的生物質(zhì)填料厭氧濾池。

背景技術(shù)

在工業(yè)廢水和生活污水中，氧化態(tài)污染物包括硝基類、偶氮類、鹵代烴類等有機化合物，硝酸鹽、硫酸鹽等無機陰離子，以及Cr(VI)、AS(V)等重金屬離子。氧化態(tài)污染物對環(huán)境影響較大。目前氧化態(tài)污染物最經(jīng)濟有效的處理方法為生物法，其在處理過程中，一般需要先進行還原處理。氧化態(tài)污染物的還原速率較低，是其轉(zhuǎn)化、降解過程的限速步驟，因此，氧化態(tài)污染物的還原是其高效去除的關(guān)鍵。

含氧化態(tài)污染物廢水的生物處理系統(tǒng)中，易利用碳源和電子供體一直是其還原去除的限制因子，對上述反硝化脫氮、硝基還原、硫酸鹽還原、還原脫色、還原脫鹵、還原解毒（重金屬）等過程影響顯著。厭氧系統(tǒng)中，微生物氧化電子供體形成的還原力（NAD(P)H）可由電子穿梭系統(tǒng)傳遞給最終電子受體（氧化態(tài)化合物），使其還原為低價態(tài)物質(zhì)。為了提高氧化態(tài)污染物的還原去除速率，可考慮投加醌基類、黃素類等氧化還原介體作為電子傳遞體來強化氧化態(tài)污染物的還原去除，還原速率可提高數(shù)倍至數(shù)十倍之多。然而，目前采用的大部分氧化還原介體均為人工合成，持續(xù)投加不僅增加運行費用，其潛在的環(huán)境風險也難以評估。因此，為防止氧化還原介體的無效流失，目前利用樹脂、金屬氧化物納米顆粒、包埋劑等材料對溶解性氧化還原介體進行固定化。雖然固定化氧化還原介體可在一定程度上提高其利用的有效性，但固定化成本仍然限制了它們的廣泛應用。

海娜植物生物質(zhì)成分復雜，含有香豆素類、糖類、醌類（指甲花醌）等多種化學成分，其中指甲花醌的含量可高達1.5﹪。指甲花醌是海娜植物中天然染料的有效成分，也是一種高效的氧化還原介體，可催化介導Azo、Cr(VI)等多種氧化態(tài)污染物的生物/化學還原過程。厭氧條件下，海娜植物生物質(zhì)在水解酶和發(fā)酵菌的作用下可形成糖類、蛋白質(zhì)及H₂、VFAs等多種電子供體；同時可能發(fā)生指甲花醌（游離態(tài)）等化學物質(zhì)的溶出。因此，海娜植物生物質(zhì)如若作為氧化態(tài)污染物還原的固態(tài)碳源，不僅能提供豐富的電子供體，還能提供指甲花醌作為電子傳遞體，強化氧化態(tài)污染物的生物/化學還原。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服氧化態(tài)污染物還原速率低的限制因子，提供了一種處理氧化態(tài)污染物的生物質(zhì)填料厭氧濾池。

本發(fā)明生物質(zhì)填料厭氧濾池包括生物濾池、生物質(zhì)填料；

所述的生物濾池為常用生物濾池；

所述的生物質(zhì)填料為混合物，由生物質(zhì)材料、惰性填料組成；其中生物質(zhì)材料為天然海娜植物的花、莖、葉、種子中的一種或多種，粒徑為2～10 mm，當為多種時，比例為任意比；惰性填料為陶粒、礫石、火山巖、活性炭、沸石、鋼渣、樹脂中的一種或多種，粒徑為3～20 mm，當為多種時，比例為任意比；

作為優(yōu)選，所述的生物質(zhì)材料選用海娜植物的莖和種子作為有機填料，莖的長度為3～10 mm，種子需要在121℃、0.12MPa下滅活1 h；

生物濾池的一端設有進水口，另一端設有出水口；出水口設置內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，采用循環(huán)水泵將出水返回至進水口；從進水口至出水口水流方向，在生物濾池內(nèi)依次設有進水緩沖區(qū)、濾池過濾區(qū)、出水緩沖區(qū)，且進水緩沖區(qū)與濾池過濾區(qū)之間設有承托板，濾池過濾區(qū)、出水緩沖區(qū)之間設有承托板；從進水口至出水口水流方向，所述的濾池過濾區(qū)依次包括第一過濾層、第二過濾層、第三過濾層、第四過濾層，相鄰兩個過濾層之間設有承托板，用于隔開各過濾層；在第一過濾層、第二過濾層、第三過濾層、第四過濾層分別填充不同原料配比的生物質(zhì)填料，生物質(zhì)填料中生物質(zhì)材料的體積含量隨生物濾池中水流方向而降低；在第一過濾層中過濾材料為生物質(zhì)材料體積含量為20﹪～50﹪的生物質(zhì)填料，在第二過濾層中過濾材料為生物質(zhì)材料體積含量為10﹪～30﹪的生物質(zhì)填料，在第三過濾層中過濾材料為生物質(zhì)材料體積含量為5﹪～15﹪的生物質(zhì)填料，在第四過濾層中過濾材料為惰性填料；

所述的承托板為多孔結(jié)構(gòu)，孔徑小于2mm；

所述的進水緩沖區(qū)的高度占生物濾池總高度的8﹪，出水緩沖區(qū)的高度占生物濾池總高度的10﹪，濾池過濾區(qū)的高度占生物濾池總高度的82﹪。

所述的第一過濾層高度占濾池過濾區(qū)的20﹪，第二過濾層高度占濾池過濾區(qū)的50﹪，第三過濾層高度占濾池過濾區(qū)的20﹪，第四過濾層高度占濾池過濾區(qū)的10﹪；