申请日 20200811
公开（公告）日 20201106
IPC分类号 C02F3/30; C02F101/10; C02F101/16
摘要
本发明提供一种污水高效脱氮除磷方法，包括如下步骤：步骤一、制备活性生物滤料；步骤二、生物膜法反应器的启动：将活性生物滤料放入生物膜法反应器内，采用接种挂膜法，引入好氧活性污泥，以NH4Cl和KH2PO4配置的含氮磷模拟污水，闷爆2天，然后以上向流方式进水，控制进水流速为0.01L/h，水力停留时间为67h，每天取样检测进、出水的氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷浓度及pH值，活性生物滤料表面出现粘稠感，且氨氮去除率稳定在60%以上，表明挂膜启动成功；步骤三、以上向流方式运行，控制进水流速为0.021L/h，水力停留时间为32h，每天取样检测至氨氮去除率高于90%。本发明制备出的活性生物滤料生物亲和性好，挂膜速度快，使得整个脱氮除磷的启动周期缩短，提高整体效率。
权利要求书
1.一种活性生物滤料，其特征在于，采用钙、硅、铝无机矿物质元素为主要原料，经混匀、成球、自然养护、干燥、煅烧制备而成。
2.根据权利要求1所述的活性生物滤料，其特征在于，所述活性生物滤料的制备步骤如下：
（1-1）采用钙、硅、铝无机矿物质元素为主要原料，对其进行化学成分定量分析；
（1-2）根据钙硅铝三元相图确定原料配比；
（1-3）将原料经水泥砂浆搅拌机混合均匀，控制水固比在0.02-0.1范围内，然后经离心式成球机制成生球；
（1-4）将生球在室温下自然养护24h后至干燥箱中105℃干燥12h，最后放入高温煅烧炉中煅烧，升温速率为5-10℃/min，最高温度下保温2h，随炉冷却。
3.根据权利要求1或2所述的活性生活滤料，其特征在于，煅烧工序中，煅烧温度为900-1100℃。
4.根据权利要求1或2所述的活性生活滤料，其特征在于，所述活性生活滤料的粒径为2-20mm。
5.根据权利要求1或2所述的活性生活滤料，其特征在于，所述活性生活滤料的滤孔孔径为0.2-20μm。
6.根据权利要求1或2所述的活性生物滤料，其特征在于，所述活性生物滤料为钙长石/钙铝黄长石复相陶瓷。
7.一种污水高效脱氮除磷方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、制备如权利要求1-6中任一项所述的活性生物滤料；
步骤二、生物膜法反应器的启动：将步骤一中制备的活性生物滤料放入生物膜法反应器内，活性生物滤料的填充高度为生物膜法反应器高度的1/2-2/3，采用接种挂膜法，引入好氧活性污泥，以NH4Cl和KH2PO4配置的含氮磷模拟污水，调整进气量约为4-8L/h，闷曝1-3天，然后以上向流方式进水，控制进水流速为0.01-0.02L/h，水力停留时间为32-67h，每天取样检测进、出水的氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷浓度及pH值，活性生物滤料表面出现粘稠感，且氨氮去除率稳定在60%以上，表明挂膜启动成功；
步骤三、生物膜法反应器的运行：以上向流方式运行，控制进水流速为 0.02-0.04L/h，水力停留时间为15-32h，每天取样检测至氨氮去除率高于90%。
8.根据权利要求7所述的污水高效脱氮除磷的方法，其特征在于，步骤二中，生物膜法反应器为内径60mm、高600mm的透明双层有机玻璃柱，活性生物滤料的填充高度为360mm。
9.一种采用如权利要求7或8所述方法的污水高效脱氮除磷装置，其特征在于，包括生物膜法反应器、进水桶、蠕动泵、空气泵、空气流量计、曝气头和出水桶，所述生物膜法反应器内填塞有活性生物滤料，所述曝气头设于生物膜法反应器的内底部，所述曝气头通过气管与外设的空气泵相连，所述气管上设有空气流量计；
所述进水桶通过进水管与生物膜法反应器的内腔下部连通，所述进水管上设有蠕动泵，所述生物膜法反应器的内腔上部通过出水管与出水桶连通。
10.根据权利要求9所述的污水高效脱氮除磷装置，其特征在于，所述活性生物滤料包括位于上方的小粒径活性生物滤料和位于下方的大粒径活性生物滤料。
说明书
一种活性生物滤料及使用其的污水高效脱氮除磷方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种活性生物滤料及使用其的污水高效脱氮除磷的方法。
背景技术
排入水体的磷大多来源于生活污水、工厂和畜牧业废水、山林耕地肥料流失以及降雨降雪。生活污水中，80%的磷来自人体排泄，其余的来自于洗涤废水和食物废渣。磷是引起水体富营养化的关键营养物质。水体富营养化不仅会导致水中藻类疯长，而且会使水体含氧量急剧下降，影响鱼类等水生生物的生存。
随着石油、化工、食品和制药等工业的发展，以及人民生活水平的不断提高，城市生活污水和垃圾渗滤液中氨氮的含量急剧上升。氮在废水中以有机态氮、氨态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）以及亚硝态氮（NO2--N）等多种形式存在，而氨态氮是最主要的存在形式之一。废水中的氨氮是指以游离氨和离子铵形式存在的氮，主要来源于生活污水中含氮有机物的分解，焦化、合成氨等工业废水，以及农田排水等。氨氮污染源多，排放量大，并且排放的浓度变化大，其任意排放给环境造成了极大的危害。
生物膜法是一种高效的废水处理方法，具有污泥量少，污泥不易膨胀，对废水水质和水量变动具有较好的适应能力，运行管理简单等特点。生物膜法是使微生物附着在载体表面上并形成生物膜，当污水流经载体表面时，膜内微生物在有氧存在的情况下对有机物进行分解代谢和机体合成代谢，从而使废水中的有机物得以降解。生物膜载体需有较大的比表面积、高孔隙率使生物膜充分生长，便于空气流通和与污水接触。此外，微生物的生长、繁殖与pH有着密切关系，对好氧微生物来说，pH在6.5-8.5之间较为适宜。生物反应都是在酶的参与下进行，酶反应需要合适的pH，因此污水的pH对细菌的代谢活性有很大的影响而且pH还会改变细菌表面电荷，阻碍其对营养的吸收，从而影响污水处理的效果，因此在生物膜法中需添加pH缓冲液进行pH的调节 。
常见的生物脱氮除磷工艺有：A/O工艺、A2/O工艺、氧化沟工艺、SBR工艺和CASS组合工艺。A/O工艺的脱氮除磷性能受多种因素影响，该工艺已难以满足目前较高的脱氮除磷标准。A2/O工艺中的污水经过完整的厌氧-缺氧-好氧流程，脱氮除磷效果较好、水力停留时间短、污泥膨胀率较小，但由于系统过于复杂，微生物的组成、基质类型和环境条件的要求各有区别，系统中存在着污泥龄、碳源和硝化液回流三大矛盾，脱氮和除磷的效果难以同时保证。氧化沟工艺具有较好的脱氮效果，但由于系统内缺少厌氧环境，除磷效果受到一定限制。SBR法布局紧凑，占地面积较小，脱氮除磷效果良好，污泥沉降性好。但是反应器容积利用率低，峰值需氧量大，整个系统氧利用率低且无法连续运行。CASS工艺是SBR法的改良工艺，该工艺污泥沉淀效果好，剩余污泥少且不易发生污泥膨胀，但由于异养菌和硝化菌竞争生长，硝化菌生长受到抑制导致硝化反应效果降低，选择区的厌氧释磷受回流硝化液影响，除磷性能较差。
发明内容
本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种活性生物滤料及使用其的污水高效脱氮除磷的方法，受环境影响较小、工艺简单、脱氮除磷效果显著。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种活性生物滤料，采用钙、硅、铝无机矿物质元素为主要原料，经混匀、成球、自然养护、干燥、煅烧制备而成。
其中，所述活性生物滤料的制备步骤如下：
（1-1）采用钙、硅、铝无机矿物质元素为主要原料，对其进行化学成分定量分析；
（1-2）根据钙硅铝三元相图确定原料配比；
（1-3）将原料经水泥砂浆搅拌机混合均匀，控制水固比在0.02-0.1范围内，然后经离心式成球机制成生球；
（1-4）将生球在室温下自然养护24h后至干燥箱中105℃干燥12h，最后放入高温煅烧炉中煅烧，升温速率为5-10℃/min，最高温度下保温2h，随炉冷却。
其中，煅烧工序中，煅烧温度为900-1100℃。
优选的，所述活性生活滤料的粒径为2-20mm。所述活性生活滤料的滤孔孔径为0.2-20μm。
其中，所述活性生物滤料为钙长石/钙铝黄长石复相陶瓷。
本发明还提供一种污水高效脱氮除磷方法，包括如下步骤：
步骤一、制备如权利要求1-5中任一项所述的活性生物滤料；
步骤二、生物膜法反应器的启动：将步骤一中制备的活性生物滤料放入生物膜法反应器内，活性生物滤料的填充高度为生物膜法反应器高度的1/2-2/3，采用接种挂膜法，引入好氧活性污泥，以NH4Cl和KH2PO4配置的含氮磷模拟污水，调整进气量约为4-8L/h，闷曝1-3天，然后以上向流方式进水，控制进水流速为0.01-0.02L/h，水力停留时间为32-67h，每天取样检测进、出水的氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷浓度及pH值，活性生物滤料表面出现粘稠感，且氨氮去除率稳定在60%以上，表明挂膜启动成功；
步骤三、生物膜法反应器的运行：以上向流方式运行，控制进水流速为 0.02-0.04L/h，水力停留时间为15-32h，每天取样检测至氨氮去除率高于90%。
其中，步骤二中，生物膜法反应器为内径60mm、高600mm的透明双层有机玻璃柱，活性生物滤料的填充高度为360mm。
本发明还提供一种污水高效脱氮除磷装置，包括生物膜法反应器、进水桶、蠕动泵、空气泵、空气流量计、曝气头和出水桶，所述生物膜法反应器内填塞有活性生物滤料，所述曝气头设于生物膜法反应器的内底部，所述曝气头通过气管与外设的空气泵相连，所述气管上设有空气流量计；
所述进水桶通过进水管与生物膜法反应器的内腔下部连通，所述进水管上设有蠕动泵，所述生物膜法反应器的内腔上部通过出水管与出水桶连通。
其中，所述活性生物滤料包括位于上方的小粒径活性生物滤料和位于下方的大粒径活性生物滤料。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1、本发明制备出的活性生物滤料生物亲和性好，挂膜速度快，使得整个脱氮除磷的启动周期缩短，提高整体效率。
2、本发明制备出的活性生物滤料应用于脱氮除磷效果显著，氮磷得以同时高效去除。
3、本发明制备出的活性生物滤料具有供碱释钙能力，使反应器中溶液达到微生物适宜生存的条件，无需人工调节溶液pH值。
4、本发明可通过调节曝气量，使好氧区、兼性厌氧区和厌氧区同时存在，为好养反硝化细菌生存提供条件，从而提高了氮的去除效率。
发明人 （王俊跃;秦娟;欧昌进;吴妤婕;杨文轩;徐婕;戴苏皖;农正杰;刘蔚;汤若文;）
