申请日2015.04.21
公开(公告)日2015.07.22
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明是一种低碳氮比污水反硝化深度脱氮的方法，包括：(1)第一段反应器A利用玉米芯作为补充碳源及生物膜载体脱氮;(2)第二段反应器B利用竹炭作为固定床负载微生物进一步脱氮;(3)原水分别在两段反应器设置进水点，可以依据原水水质不同进行比例切换。优点：(1)能够缓释有机物，不会产生二次污染，不会造成出水COD超标;(2)对低碳氮比污水中的硝酸盐氮有较好的去除效果并且能同时去除污水中的氨氮;(3)不会产生二次污染，可延长硝酸盐氮的停留时间从而提高出水水质;(4)可以增强污水的脱氮效果，硝酸盐氮脱除率80%以上，出水稳定;(5)该工艺简单易行，成本低，占地面积小，停留时间短，无动力消耗，具有良好的应用前景。
权利要求书
1. 一种低碳氮比污水反硝化深度脱氮的方法，其特征是该方法包括如下工艺步骤：
(1)第一段反应器A利用玉米芯作为补充碳源及生物膜载体脱氮;
(2)第二段反应器B利用竹炭作为固定床负载微生物进一步脱氮;
(3)原水分别在两段反应器设置进水点，可以依据原水水质不同进行比例切换。
2. 根据权利要求1所述的一种低碳氮比污水反硝化深度脱氮的方法，其特征是所述的玉米芯是暴晒后的玉米芯，按规格破碎成粒径为1-3cm的颗粒，置于反应器A内作为固体碳源及生物膜载体，填充率100%;所述的竹炭是竹子烧制而成的实心片状物，按规格破碎、过筛获得2mm-2cm的竹炭后放于清水中浸泡，置于反应器B内作为固定床生物填料，填充率100%。
3. 根据权利要求2所述的一种低碳氮比污水反硝化深度脱氮的方法，其特征是所述的反应器B内通入pH为6-9，C/N为4-5的有机废水，连续进水方式挂膜，出水中的指示污染物COD、硝酸盐氮、氨氮去除率保持基本稳定，填料上生物负载量达9-45g/L，视挂膜成功。
4. 根据权利要求2所述的一种低碳氮比污水反硝化深度脱氮的方法，其特征是所述的反应器A与反应器B串联，通入的污水特征为硝酸盐氮总容积负荷0.1-1.3kg/(m3·d)，总水力停留时间0.5-3h。
5. 根据权利要求4所述的一种低碳氮比污水反硝化深度脱氮的方法，其特征是所述的水力停留时间是根据进水碳氮比及硝酸盐氮浓度，使得有机物能够保持最佳的释放量，既能够满足反硝化脱氮的需求也不会造成出水有机物的升高;当碳氮比小于等于2.6，硝酸盐氮浓度小于等于25mg/L时，调整玉米芯段停留时间为1.6h，竹炭段停留时间0.3h，总脱氮率达82%;当碳氮比小于等于2.6，硝酸盐氮浓度大于25mg/L时，调整玉米芯段停留时间为1.7h，竹炭段停留时间1.3h，总脱氮率达80%;当碳氮比大于2.6，硝酸氮浓度小于等于25mg/L时，调整玉米芯段停留时间1.1h，竹炭段停留时间0.4h，总脱氮率达80%。
说明书
一种低碳氮比污水反硝化深度脱氮的方法
技术领域
本发明涉及的是一种低碳氮比污水反硝化深度脱氮的方法，属于水处理技术领域。
背景技术
目前，我国多数污水处理厂二级出水的排放量大，面临出水总氮浓度(其中硝酸盐氮占78%左右)不稳定，达不到城镇污水处理厂污染物排放一级B标准的问题。因此脱氮成为深度处理二级出水的主要目标。
离子交换、反渗透和生物反硝化均可去除硝酸盐，但离子交换和反渗透工艺由于不能彻底去除硝酸盐氮、价格昂贵、处理费用较高等原因未能广泛应用。
而生物脱氮工艺是一种经济有效的脱氮工艺，其中反硝化滤池(DNBF)在缺氧条件下反硝化菌利用碳源作为电子供体，将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮转化成 N2从水体中释放而去除，并且具有占地小、出水水质好、抗冲击负荷强、启动快的优点。
碳源不足是制约生物脱氮效率的重要因素，传统液体碳源费用高，需要投加设备，投加易过量，而新型固体碳源可以减少成本，以一些低廉的固体有机物为主，包括含纤维素类物质的天然植物及一些可生物降解聚合物等在内的新型碳源。
发明内容
本发明提供一种低碳氮比污水反硝化深度脱氮的方法，其目的在于能够缓释有机物，不会产生二次污染，不会造成出水COD超标。延长硝酸盐氮的停留时间，提高出水水质，可以增强污水的脱氮效果，硝酸盐氮脱除率80%以上。
本发明的技术解决方案：低碳氮比污水反硝化深度脱氮的方法，包括如下工艺步骤：
(1)第一段反应器A利用玉米芯作为补充碳源及生物膜载体脱氮;
(2)第二段反应器B利用竹炭作为固定床负载微生物进一步脱氮;
(3)原水分别在两段反应器设置进水点，可以依据原水水质不同进行比例切换。
本发明的优点：
(1)利用生物质玉米芯作为碳源，不会产生二次污染，同时玉米芯的有机物释放2天即稳定，其有机物释放浓度受到污水中硝酸盐氮浓度的响应控制，是一种廉价的优质缓释碳源材料。
(2)玉米芯同时作为生物膜载体，其表面粗糙，为微生物的生长繁殖提供了良好的场所，具有负载生物量大的特点，对低碳氮比污水中的硝酸盐氮有较好的去除效果，并且能同时去除污水中的氨氮，消耗溶解氧，为竹炭反应器高效反硝化提供保证。平均去除1g硝酸盐氮仅需2.7g玉米芯，远低于稻草作为固体碳源时的消耗量，脱氮成本较低。
(3)利用生物质竹炭作为固定床填料，不会产生二次污染，竹炭有很好的颗粒性，同时有一定的强度，具有耐磨性和耐久性，是一种良好的填料，并且挂膜快，同时结合竹炭吸附与生物降解双重功效，可延长硝酸盐氮和有机物的停留时间，从而提高出水水质。
(4)污水连续流经固定床生物膜反应器中的玉米芯，并逐渐在玉米芯表面形成生物膜，将玉米芯反应器与竹炭反应器串联，可以增强污水的脱氮效果，并且该装置抗缓冲能力强，出水稳定，硝酸盐氮去除率达到82%以上，反硝化速率达到0.26 kg/(m3·d)，高于报纸、棉花、麦秆等单一固体碳源，且持续时间长，连续运行57天后，硝酸盐氮去除率仍能达到66%，更换玉米芯后，硝酸盐氮去除率立即升至80%以上。可以根据进水的水质特性，调整玉米芯反应器与竹炭反应器的停留时间组合，使得有机物得到最大化利用及硝酸盐氮得到最大程度去除。
(5)该工艺简单易行，成本低，占地面积小，停留时间短，无动力消耗，尤其适用于城市污水处理厂尾水的深度脱氮处理，经处理后出水优于国家一级A排放标准，可进行中水回用，具有良好的应用前景。
具体实施方式
碳氮比污水反硝化深度脱氮的方法，包括如下工艺步骤：
(1)第一段反应器A利用玉米芯作为补充碳源及生物膜载体脱氮;
(2)第二段反应器B利用竹炭作为固定床负载微生物进一步脱氮;
(3)原水分别在两段反应器设置进水点，可以依据原水水质不同进行比例切换。
所述的玉米芯是暴晒后的玉米芯，玉米芯按规格截取成长度为1-3cm，置于反应器A内作为固体碳源及生物膜载体，填充率100%;所述的竹炭是竹子烧制而成的实心片状物，按规格破碎、过筛获得2mm-2cm的竹炭后放于清水中浸泡，置于反应器B内作为固定床生物填料，填充率100%。
所述的两段脱氮工艺，包括：
(1)对反应器B通入pH为6-9，C/N为4-5的模拟废水，连续进水方式挂膜，出水中的指示污染物COD，硝酸盐氮，氨氮去除率保持基本稳定，填料上生物负载量达9-45g/L，视挂膜成功;
(2)将反应器A与B串联，通入的污水特征为硝酸盐氮总容积负荷0.1-1.3kg/(m3·d)，水力停留时间0.5-3h。
(3)根据进水碳氮比及硝酸盐氮浓度调整水力停留时间，使得有机物能够保持最佳的释放量，既能够满足反硝化脱氮的需求也不会造成出水有机物的升高。当碳氮比小于等于2.6，硝酸盐氮浓度小于等于25mg/L时，调整玉米芯段停留时间为1.6h，竹炭段停留时间0.3h，总脱氮率达82%;当碳氮比小于等于2.6，硝酸盐氮浓度大于25mg/L时，调整玉米芯段停留时间为1.7h，竹炭段停留时间1.3h，总脱氮率达80%;当碳氮比大于2.6，硝酸氮浓度小于等于25mg/L时，调整玉米芯段停留时间1.1h，竹炭段停留时间0.4h，总脱氮率达80%。
实施例1
(1)将玉米芯暴晒后，按1cm的规格截取，置于反应器A内，作为固体碳源及微生物膜载体;
(2)将竹子烧制而成的竹炭破碎、过筛获得2-4mm的竹炭，放于清水中浸泡，待挂膜使用;
(3)将浸泡后的竹炭置于固定床反应器B内作为生物填料，通入COD浓度为100mg/L，硝酸盐氮浓度为20 mg/L，氨氮浓度为4 mg/L，总磷浓度为1 mg/L的模拟废水，连续进水方式挂膜，出水中的指示污染物COD，硝酸盐氮，氨氮去除率保持基本稳定，分别为90%、80%、98%，视挂膜成功;
(4)将反应器A与B串联，通入的污水经反应器A再流经反应器B后出水，进行缺氧反硝化脱氮处理，硝酸盐氮容积负荷为0.32kgNO3-N/(m3·d)，A反应器和B反应器的水力停留时间分别为1.6h和0.3h。
利用该发明方法处理生活污水，处理结果如下：
进水COD浓度57.60 mg/L，出水COD浓度19.38 mg/L;进水氨氮浓度5.00 mg/L，出水氨氮浓度2.85 mg/L;进水硝酸盐氮浓度19.30 mg/L，出水硝酸盐氮浓度3.86 mg/L。
实施例2
其他条件不变，改变实施例1中硝酸盐氮容积负荷为0.25kgNO3-N/(m3·d)，A反应器和B反应器的水力停留时间分别为1.6h和0.3h。
利用该发明方法处理生活污水，处理结果如下：
进水COD浓度42.60 mg/L，出水COD浓度5.09 mg/L;进水氨氮浓度3.47 mg/L，出水氨氮浓度0.69 mg/L;进水硝酸盐氮浓度21.64 mg/L，出水硝酸盐氮浓度3.90 mg/L。
