申请日2016.12.20
公开(公告)日2017.05.10
IPC分类号C02F9/14; C02F101/16; C02F101/10
摘要
本发明公开了一种低成本除去废水中氮、磷的方法，包括以下步骤：首先制备四氧化三铁纳米球;然后制得Fe3O4/SiO2纳米球;其作为好氧颗粒污泥的添加剂;废水处理时首先将待处理废水进入到预处理池中，加入絮凝剂，预沉淀处理1‑4h，沉淀处理后的上清液进入到序批式活性污泥反应器中;在序批式活性污泥反应器中加入上述制得的Fe3O4/SiO2纳米球;活性污泥反应器中的出水送入到膜生物反应器中，废水从超滤膜表面的微孔进入，从超滤膜的中心排出，排出废水经纳滤膜处理，处理后废水进行达标排放。该方法可以有效除去废水中的氮、磷，对水体无二次污染，好氧污泥颗粒可重复利用，成本低。
权利要求书
1.一种低成本除去废水中氮、磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于蒸馏水中，然后转移至三口烧瓶中，在90-100℃、氮气气氛下搅拌混合1-3h，然后逐滴加入浓氨水调节pH至8.5-10，冷却至室温，磁铁分离后，用蒸馏水洗涤3-5次，干燥得到四氧化三铁纳米球;
(2)将步骤(1)制得的四氧化三铁纳米球分散于蒸馏水、无水乙醇、浓氨水的混合液中，然后在恒温水槽中超声振动2-5h，然后逐滴加入正硅酸四乙酯，并继续磁力搅拌10-13h，磁铁分离，得到的沉淀用无水乙醇洗涤2-4次，干燥研磨得到Fe3O4/SiO2纳米球;
(3)将待处理废水进入到预处理池中，加入絮凝剂，预沉淀处理1-4h，沉淀处理后的上清液进入到序批式活性污泥反应器中;
(4)在序批式活性污泥反应器中把步骤(2)制得的Fe3O4/SiO2纳米球加入到活性污泥系统中;在10-20℃下，每天循环2-3个周期，每个周期为8-15h，其中，每一个周期内的进水时间为5-10min，曝气时间为4-11h，沉淀时间为5-12min，剩余时间为闲置;
(5)活性污泥反应器中的出水送入到膜生物反应器中，废水从超滤膜表面的微孔进入，从超滤膜的中心排出，排出废水经纳滤膜处理，处理后废水进行达标排放。
2.如权利要求1所述的一种低成本除去废水中氮、磷的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述四氧化三铁纳米球、正硅酸四乙酯的摩尔比为1:1。
3.如权利要求1所述的一种低成本除去废水中氮、磷的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述蒸馏水、无水乙醇、浓氨水、正硅酸四乙酯的体积比为(10-20)：60：(1-2)：(0.25-0.5)。
4.如权利要求1所述的一种低成本除去废水中氮、磷的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述絮凝剂为聚合硫酸铁、聚合硫酸铝铁的混合物，二者质量比为1:0.6。
5.如权利要求1所述的一种低成本除去废水中氮、磷的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述絮凝剂的添加浓度为80-120mg/L。
6.如权利要求1所述的一种低成本除去废水中氮、磷的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述活性污泥反应器内接种的普通活性污泥的体积为所述活性污泥反应器体积的40-60%。
7.如权利要求1所述的一种低成本除去废水中氮、磷的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述Fe3O4/SiO2纳米球的添加量为0.3-1g/L。
8.如权利要求1所述的一种低成本除去废水中氮、磷的方法，其特征在于：步骤(5)中，所述超滤膜的孔径大小为0.1-0.2μm。
9.如权利要求1所述的一种低成本除去废水中氮、磷的方法，其特征在于：步骤(5)中，废水纳滤处理时，在0.5-0.8MPa的压力下透过纳滤膜。
说明书
一种低成本除去废水中氮、磷的方法
技术领域：
本发明涉及废水处理领域，具体的涉及一种低成本除去废水中氮、磷的方法。
背景技术：
近年来，我国地表水呈中度污染，没有继续恶化，但也没有明显改善。并且污染因子也由原来的COD向氨氮和总磷转化。尤其是最近不断出现的大量蓝藻爆发事件更说明了我国在污水氮磷排放控制方面的任务艰巨。在国家环境保护“十一五”科技发展规划中明确指出“加强城市污水处理系统的深度脱氮除磷集成技术研究”，可见提高我国脱氮除磷技术具有重要的现实意义。
日益严重的水体富营养化现实要求在污水处理技术逐渐进入既要去除有机物又要脱氮除磷的深度处理阶段。而控制富营养化的最根本途径就是减少氮磷向水体的排放量。因此，以控制富营养化为目的的脱氮除磷技术已成为当今国内外污水处理研究领域的倍受关注的问题之一。如何有效地防治水体的富营养化，探索出符合我国国情的脱氮除磷技术与工艺，成为亟待解决的课题。
好氧颗粒污泥是近年来发现的一种特殊的微生物聚集形态，同时也是一个具有巨大潜力的污水生物处理平台。它本身是从絮体演化而来、无须任何载体的悬浮微生物聚体;从传质角度来说义类似于生物膜的物质传递，沿传质方向有明显的好氧区、缺氧区、厌氧区之分。这种特殊的微观结构，营造了好氧颗粒污泥中不同类型微生物的良好生长环境，可在同一反应器中实现同步氮磷的去除。同时好氧颗粒污泥技术工艺简单，具有高效低能耗、污泥浓度高等特点。在序批式(SBR)工艺内能够培养出好氧颗粒污泥，且工艺运行稳定、处理效果良好。工艺微生物浓度高(16.5g VSS/L)、剩余污泥量小、污泥容积指数SVI相对较小，能够同时实现硝化、反硝化脱氮及除磷，工艺占地面积远小于传统污水处理工艺(约为1/4)，而且运行成本相对较低。但是好氧污泥颗粒在处理废水时稳定性较差，颗粒化速度较慢，
发明内容：
本发明的目的是提供一种低成本除去废水中氮、磷的方法，其处理成本低，效率高。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种低成本除去废水中氮、磷的方法，包括以下步骤：
(1)将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于蒸馏水中，然后转移至三口烧瓶中，在90-100℃、氮气气氛下下搅拌混合1-3h，然后逐滴加入浓氨水调节pH至8.5-10，冷却至室温，磁铁分离后，用蒸馏水洗涤3-5次，干燥得到四氧化三铁纳米球;
(2)将步骤(1)制得的四氧化三铁纳米球分散于蒸馏水、无水乙醇、浓氨水的混合液中，然后在恒温水槽中超声振动2-5h，然后逐滴加入正硅酸四乙酯，并继续磁力搅拌10-13h，磁铁分离，得到的沉淀用无水乙醇洗涤2-4次，干燥研磨得到Fe3O4/SiO2纳米球;
(3)将待处理废水进入到预处理池中，加入絮凝剂，预沉淀处理1-4h，沉淀处理后的上清液进入到序批式活性污泥反应器中;
(4)在序批式活性污泥反应器中把步骤(2)制得的Fe3O4/SiO2纳米球加入到活性污泥系统中;在10-20℃下，每天循环2-3个周期，每个周期为8-15h，其中，每一个周期内的进水时间为5-10min，曝气时间为4-11h，沉淀时间为5-12min，剩余时间为闲置;
(5)活性污泥反应器中的出水送入到膜生物反应器中，废水从超滤膜表面的微孔进入，从超滤膜的中心排出，排出废水经纳滤膜处理，处理后废水进行达标排放。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述四氧化三铁纳米球、正硅酸四乙酯的摩尔比为1:1。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述蒸馏水、无水乙醇、浓氨水、正硅酸四乙酯的体积比为(10-20)：60：(1-2)：(0.25-0.5)。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述絮凝剂为聚合硫酸铁、聚合硫酸铝铁的混合物，二者质量比为1:0.6。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述絮凝剂的添加浓度为80-120mg/L。
作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述活性污泥反应器内接种的普通活性污泥的体积为所述活性污泥反应器体积的40-60%。
作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述Fe3O4/SiO2纳米球的添加量为0.3-1g/L。
作为上述技术方案的优选，步骤(5)中，所述超滤膜的孔径大小为0.1-0.2μm。
作为上述技术方案的优选，步骤(5)中，废水纳滤处理时，在0.5-0.8MPa的压力下透过纳滤膜。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用纳米氧化硅对纳米四氧化三铁进行改性，制得Fe3O4/SiO2纳米球，其在好氧颗粒污泥中具有很好的分散性，且可以作为好氧污泥颗粒的载体，，可以加入污泥颗粒化，且污泥在废水处理时性能稳定，其回收率高，可以重复利用，降低了成本;
本发明采用徐凝沉淀-好氧污泥处理-膜处理相结合的方式来处理废水，并合理控制各个步骤的工艺条件，该方法可以有效除去废水中的氮、磷，对水体无二次污染，且处理成本低。
