[發明專利]海綿鐵填料強化厭氧氨氧化反應器脫氮效能的工藝

在審

• 申請號: 201710152462.9
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106865760A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 楊世東;陶文鑫;姚麗強
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F101/16
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所22102
• 代理人: 陳傳林

技術領域

本發明涉及污廢水處理技術領域，是一種海綿鐵填料強化厭氧氨氧化反應器脫氮效能的工藝。

背景技術

氮是一種重要的營養元素，是生命主要的構成物質之一。氮素在自然界中的價態主要有NH₃（-Ⅲ）、N₂（0）、NO₃^-（+Ⅴ）、NO₂^-（+Ⅲ）、NO（+Ⅱ）、N₂O（+Ⅰ）等。在物理、化學及生物的作用下，自然存在的氮素在這幾種形態間相互轉化，形成一個閉路循環，稱為氮循環。但是，隨著人類工業革命的開始，這種平衡逐漸被打破，造成了嚴重的氮污染。氨氮、亞硝態氮和硝態氮是水體中氮的主要存在形式。各種形式的含氮化合物排入水體后都會引起嚴重的氮素污染，主要表現為：①造成水體富營養化，刺激水體中藻類的過度繁殖，從而導致水體中溶解氧（DO）降低、魚類大量死亡、水質發黑變臭；②與氯氣作用生成氯胺，影響氯化消毒處理效果；③氨作為毒物，會影響血液與氧的結合，對魚類和水生生物的生存造成威脅；④硝酸鹽可以進一步轉化為亞硝胺，其具有“三致”作用，直接威脅人類健康。因此，氮素的排放標準越來越嚴格，廢水脫氮處理成為污水處理領域的熱點。目前國家對總氮和氨氮的一級A標準分別為15mg/L和5（8）mg/L，一級B標準分別為20mg/L和5（8）mg/L。雖然生活污水的排放可以達到國家標準，但是對于許多工業廢水來說，高氨氮廢水的排放仍達不到國家標準。

厭氧氨氧化是指微生物直接以NO₂^--N電子受體，以NH₄⁺-N為電子供體，將兩種氮同時轉化為N₂的生物反應過程。由于不需要氧化亞硝酸鹽到硝酸鹽，而且是在厭氧條件下進行，所以較正常硝化反硝化過程可以節省60%的溶解氧。厭氧氨氧化菌是自養菌，代謝過程只需要以無機碳作為碳源。在高碳氮比的水中則會由于有機物的抑制或者異養菌的競爭作用而降低活性與氨氧化效率。厭氧氨氧化與傳統硝化反硝化過程的另一區別是不釋放N₂O，這對于減少溫室氣體排放具有重要的意義。由于生長比較緩慢，產生污泥很少。不過由此帶來的局限性是工藝啟動比較緩慢。氨氧化菌的活性會受到操作條件的影響以及環境和特定物質的抑制，如溶解氧、pH值、溫度、有機物、無機物等。作為厭氧過程，非常低濃度的DO就會導致其活性不可逆轉的抑制。

海綿鐵，又稱直接還原鐵，其內部結構疏松多孔，提供的比表面積是普通鐵屑的5~10萬倍，可使水中的氧與鐵發生迅速徹底的氧化反應，處理后水DO含量可達到0.05mg/L以下。以海綿鐵作為厭氧氨氧化與反硝化的的填料，不僅可以為微生物提供生長載體，還可以去除水中DO，提供厭氧環境，并且海綿鐵發生氧化還原反應生成氫氧化鐵絮體，促進顆粒污泥的形成，產生的少量二價鐵和三價離子還可以為厭氧氨氧化菌的生長提供所必須的生長元素。海綿鐵還可以對氨氮、硝態氮及亞硝態氮之間的轉化與去除產生一定作用，降低出水總氮。

發明內容

本發明的目的是，提供一種科學合理，方便實用，脫氮效果好的一種海綿鐵填料強化厭氧氨氧化反應器脫氮效能的工藝。

實現本發明所采用的技術方案是：一種海綿鐵填料強化厭氧氨氧化反應器脫氮效能的工藝，其特征是，它包括的內容有：向厭氧氨氧化反應器中加入的填料為粒徑0.1-8mm，30g-100g/L的海綿鐵，提高厭氧氨氧化脫氮效率；海綿鐵通過還原作用去除原水中帶來的溶解氧或/和氧化性物質，并且利于氨氮、亞硝態氮和硝態氮之間的轉化及去除，消除溶解氧和氧化性物質對厭氧氨氧化菌的抑制作用；從海綿鐵上經反應溶出的二價亞鐵離子和三價鐵離子可以作為微量元素供給微生物促進微生物的生理生化反應，為厭氧氨氧化菌的生長提供必要條件，同時生成的氫氧化鐵絮狀沉淀可以作為絮凝劑促進厭氧顆粒污泥的形成，從而強化氨氧化反應，增加對總氮的去除；其工藝參數為：氮的污泥負荷L_s=0.01-0.50kg N/kgMLSS?d，污泥濃度0.5-50g/L，污泥齡5-30d，水力停留時間24-96h。

填充在反應器中的填料為海綿鐵與彈性固體填料的組合，或者為濾床。