[發明專利]一種利用煅燒黃鐵礦作為濾料深度處理污水的方法

有效

• 申請號: 201410400129.1
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104150592A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 陳天虎;李平;史亞丹;楊燕
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

一、技術領域

本發明涉及生活污水、富營養化水體深度脫氮除磷處理的方法。

二、背景技術

隨著水污染的加劇，我國地面水體普遍發生富營養化。這就要求對污水進行更嚴格的脫氮除磷處理。生活污水二級出水、地面景觀水體中的氮主要以氨、硝酸鹽、亞硝酸鹽、有機氮的形式存在，其中的磷主要以正磷酸鹽和有機磷的形式存在。

目前深度處理水中氨氮主要通過曝氣生物濾池中微生物硝化作用，把氨氮轉化為硝酸鹽和亞硝酸鹽氮，氨氮的去除率可以達到90％以上，總氮的去除率不高，一般在20-40％。生活污水中有機氮、氨氮在好氧生化水處理中大部分轉化為硝酸鹽氮，一部分在系統中由于反硝化作用轉化為氮氣，水中仍殘留價高的硝態氮。目前還缺乏針對生活污水廉價高效反硝化脫氮技術和材料。

對水中微量磷的深度處理普遍采用沉淀法和吸附法處理。向水中添加絮凝、沉淀劑，然后過濾截留沉淀去除水中的磷是目前常用的方法。很多礦物材料、工業廢棄物，如凹凸棒石粘土、粉煤灰、高爐礦渣、水化硅酸鹽等作為廉價吸附劑用于深度除磷處理。然而，既能夠負載微生物、為脫氮微生物提供電子，又能高效吸附除磷的廉價功能材料，同時脫氮除磷的水處理技術還有待開發。

黃鐵礦是自然界產出最豐富的硫化物，暴露空氣中易氧化形成硫酸鹽和鐵氫氧化物，在一些微生物參與的氧化還原過程中可以作為電子供體。國外有一些文獻報道，脫氮硫桿菌以黃鐵礦作為電子供體使硝酸鹽還原為氮氣實現脫氮。

黃鐵礦氧化表面吸附磷的研究也有報道。微生物以黃鐵礦作為電子供體促使硝酸鹽還原為氮氣的研究也引起了國內學者的關注。公開發明專利CN101973629A和CN102603064A發明了用黃鐵礦作為生化填料脫氮除磷的方法。公開發明專利CN103626293A發明了用天然磁黃鐵礦作為生化填料脫氮除磷的方法。主要原理是厭氧脫氮硫桿菌以黃鐵礦中的硫作為能源和電子供體進行自養反硝化，而反硝化過程中產生的亞鐵離子與磷酸根形成沉淀除磷，從而實現了脫氮除磷一體化。

用黃鐵礦作為電子供體材料和吸附劑對還原硝酸鹽和吸附除磷具有一定的效果，尤其是用于同步脫氮除磷作用引起高度關注。但是這其中還存在一些明顯的缺陷需要克服。

第一，黃鐵礦屬于對硫化物，2個硫原子以共價鍵結合形成啞鈴狀，化學鍵較強，黃鐵礦化學氧化、生物氧化速度很小，需要的水力停留時間較長，導致基于自養微生物脫氮硫桿菌利用黃鐵礦脫氮效率低下；

第二，由于二價鐵離子與磷酸根化合形成的藍鐵礦(磷酸亞鐵)溶度積較大，黃鐵礦釋放的二價不能有效沉淀去除水中微量的磷，鐵離子氧化為三價才具有較高的除磷效果；

第三，脫氮硫桿菌是厭氧微生物，在有氧體系中不能發揮作用，而水中總是含有一定量的溶解氧，如何利用工藝技術為脫氮硫桿菌等厭氧微生物提供無氧生態環境，促進這類微生物代謝還原硝酸鹽是關鍵的問題；

第四，脫氮硫桿菌等一些厭氧還原硝酸鹽的細菌是自養菌，增值速率慢，尤其是處理系統啟動階段，厭氧脫氮微生物濃度低，處理效果差。

盡管天然磁黃鐵礦的活性比黃鐵礦高，但是由于天然磁黃鐵礦粒徑均為微米-毫米粒級，比表面積小，要達到理想的脫氮除磷效果水力停留時間需要10-24h，由此而導致處理效率低下。

三、發明內容

本發明是為了避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種利用保護氣氛下煅燒黃鐵礦為功能性過濾材料深度處理污水的技術。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：

本發明利用煅燒黃鐵礦作為濾料深度處理污水的方法，其特點是按如下步驟進行：

a.選擇黃鐵礦質量百分比大于90％的塊狀黃鐵礦礦石，經破碎、篩分，獲得粒徑在0.2-0.6mm的黃鐵礦顆粒物；

b.將所述黃鐵礦顆粒物在保護氣氛下于650℃-800℃沸騰爐煅燒，使其中的黃鐵礦完全轉變為磁黃鐵礦，獲得煅燒黃鐵礦；

c.將所述煅燒黃鐵礦作為濾料均勻裝填在濾池中，裝填高度不小于1.5m；

d.在10倍以上濾池體積的水中加入體積大于濾池體積1％、微生物濃度大于10⁹個/ml的混合厭氧菌液，配成混合液輸送到所述濾池中，按照水力停留時間3-30小時循環運行5-10天，使濾料表面負載厭氧微生物，所述混合厭氧菌液中包括反硝化菌、脫氮硫桿菌、依賴硝酸鹽鐵氧化菌和氨氧化菌；