CN109626729A - 一种生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除磷的方法 - Google Patents

一种生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除磷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除磷的方法，其特征在于，使活性炭充分吸附生活污水中的有机物；在缺氧池中投加含铁物质，去除污水中的硝态氮、亚硝态氮及磷；将吸附后的活性炭加入到水热釜，进行水热处理；硝化菌将污水中的氨态氮转化为硝态氮与亚硝态氮；出水部分回流至缺氧池，通过铁自养反硝化过程去除硝态氮与亚硝态氮，其余进入二沉池进行沉淀；水与污泥分别排出，最终达到生活污水中有机物回收及脱氮及除磷的效果。本发明运行成本低，无需外部投加碳源，同时实现生活污水中的有机物、总氮、总磷的高效去除，通过水热法可回收污水中的有机物并实现有机物的碳化及循环利用。

Description

一种生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除 磷的方法
技术领域
本发明涉及一种生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除磷的方法，属于污水处理领域。
背景技术
随着我国近年来城市化进程不断加快，城市人口数量增加的同时，生活污水排放量也在快速增加。生活污水种类复杂，如果不经处理或处理不达标就排入自然水体，会直接对居民人体健康与自然环境造成危害。为了实现城市建设进程的持续化发展以及保障居民的健康安全，必须做好生活污水的处理工作。国家颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)对处理后污水中各项指标做出了明确要求，其一级A标准中主要控制项目与最高允许排放浓度为：COD50mg/L、总氮15mg/L、氨氮5mg/L、总磷0.5mg/L。且随着环境管理日益严格的走向，虽然国家标准中“一级A”已是最高要求，但在实际项目中，已出现了一大批以“地表Ⅳ类水”或“准Ⅳ类水”为排放标准的水务项目。
目前，我国对生活污水的处理技术主要分为化学法与生物法。化学法是指在污水中投入化学物质，通过化学反应与传质作用去除或转化污染物，它的处理对象主要是污水中的无机的或有机的(难于生物降解的)溶解物质或胶体物质，但是其成本较高，投入的化学物质可能对环境造成二次污染。生物处理技术是目前城市生活污水处理中常用的工艺。污水生物处理是利用自然界中广泛分布的个体微小、代谢营养类型多样、适应性能力强的微生物的新陈代谢作用对污水进项净化的处理办法。目前,常见的生物脱氮除磷组合工艺如多级A/O-MBR、A2/O-MBBR和A2/O-MBR等工艺,逐渐不能满足日益严格的污水处理标准,其原因主要由于进水C/N低、碳源竞争、泥龄矛盾及出水硝态氮浓度高等问题导致总氮(TN)和总磷(TP)去除效果不佳。针对上述氮磷污染物去除效果差问题,城镇污水处理厂基本采用投加外部碳源、优化工艺参数和应用新工艺技术等方法。但这些方法不仅技术要求和运行成本较高,而且容易产生二次污染,不能从根本上解决污水低碳源、碳源竞争及泥龄矛盾影响脱氮除磷的问题。并且在传统污水处理过程中，有机物被微生物摄取后，约有1/3被分解、稳定，即产生二氧化碳，从而加剧温室效应。
活性炭含有丰富的孔隙结构和较大的比表面积，对大部分有机物有很强的吸附能力，且活性炭无毒无味，是一种优良的吸附剂，常被用作去除水中的颜色或空气中的异味等。但在实际使用过程中，存在饱和活性炭再生成本高的问题。水热碳化反应是一个典型的放热过程，其主要通过脱水和脱羧反应来降低原料中O、H的含量，但其具体反应过程非常复杂，目前，为大多数研究者所接受的水热碳化过程主要分为以下几个阶段：(1)前驱体水解成单体，体系pH值下降；(2)单体脱水并诱发聚合反应；(3)芳构化反应导致最终产物的形成。
铁自养反硝化是指铁自养反硝化细菌以无机碳化合物作为碳源，以硝酸根作为电子受体，单质铁及各种形式的Fe(Ⅱ)化合物作为电子供体，通过生物氧化还原反应获得能量并将硝酸盐、亚硝酸盐还原为氮气。铁自养反硝化过程中析出的各价铁离子与磷酸根形成磷酸盐沉淀，同时达到除磷的效果。
发明内容
本发明所解决的技术问题是：提供一种去除污水中有机物且脱氮除磷的方法，其可同时完成对有机物的回收并获得可循环使用的碳材料。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是：一种生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：将生活污水与活性炭原料加入到吸附池中，搅拌使活性炭充分吸附生活污水中的有机物；
步骤2)：在缺氧池中投加含铁物质，经活性炭吸附后的生活污水通入缺氧池充分停留，去除污水中的硝态氮、亚硝态氮及磷；将吸附后的活性炭加入到水热釜，进行水热处理，水热过程中活性炭吸附的有机物碳化且炭活化，实现活性炭的再生，得到水热炭；
步骤3)：缺氧池出水通入好氧池充分停留，硝化菌将污水中的氨态氮转化为硝态氮与亚硝态氮；
步骤4)：好氧池出水部分回流至缺氧池，通过铁自养反硝化过程去除硝态氮与亚硝态氮，其余进入二沉池进行沉淀；
步骤5)：在二沉池内的水与污泥分别排出，最终达到生活污水中有机物回收及脱氮及除磷的效果。
优选地，所述步骤1)中的活性炭原料为煤、椰壳和生物质中的任意一种或几种。
优选地，所述步骤1)中活性炭原料在生活污水中的投加量为2.0～8.0g/L；搅拌的转速为150～250r/min，搅拌时间为2～8h。
优选地，所述步骤2)中含铁物质为铁刨花、铁屑、还原铁粉、亚铁盐、黄铁矿和赤铁矿中的任意一种或几种。
优选地，所述步骤2)中水热处理的温度为160～260℃，时间为2～6h，活性炭在水热釜中的填充率为水热釜内积的50％～80％。
优选地，所述步骤2)得到的水热炭投入吸附池中再次使用。
优选地，所述步骤2)中的缺氧池中铁自养反硝化的条件为pH值7～8，水力停留3～8小时。
本发明以活性炭吸附生活污水中的有机物，利用水热法实现有机物的回收及碳化，并利用铁自养反硝化/硝化工艺进行脱氮除磷，可达到良好的效果。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过水热法碳化被活性炭吸附的有机物，在削减有机物的同时实现有机物的碳化及活化，并获得持续使用的碳材料，降低运行成本。
2.本发明利用铁自养反硝化对污水进行脱氮除磷处理，无需外部投加碳源。
本发明采用活性炭吸附生活污水中的有机物，对吸附饱和的活性炭进行水热处理，使吸附于活性炭的有机物碳化及炭的活化，水热炭可继续用于生活污水的吸附处理。利用铁自养反硝化/硝化工艺去除污水中的总氮、总磷，无需外部投加碳源。本发明在降低生活污水污染物的同时将有机物回收并实现有机物的碳化及循环利用，在生活污水处理领域有较大的应用前景。
附图说明
图1为本发明提供的生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除磷的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
一种生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除磷的方法，其流程如图1所示：
(1)将3～5g椰壳炭投入盛有1L生活污水的吸附池中，在120r/min的转速下搅拌3h，COD去除率可达60％以上。
(2)将吸附后的活性炭与水加入到水热釜中，填充率为50％，水热温度为220℃，水热时间为4h。将得到的水热炭投入吸附池中，在相同条件下，COD去除率可达60％以上。
(3)将由活性炭吸附处理过后的生活污水加入缺氧池，投加足量的铁刨花作为填料，水力停留时间4h。
(4)将缺氧池排出的污水通入好氧池，水力停留时间为1.5h。总氮的去除率可达70％以上，总磷的去除率达80％以上。
(5)将好氧池排出的污水通入二沉池中将污水和污泥分离。
实施例2
一种生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除磷的方法，其流程如图1所示：
(1)将6～8g椰壳炭投入盛有1L生活污水的吸附池中，在120r/min的转速下搅拌4h，COD去除率可达80％以上。
(2)将吸附后的活性炭与水加入到水热釜中，填充率为50％，水热温度为220℃，水热时间为4h。将得到的水热炭投入吸附池中，在相同条件下，COD去除率可达80％以上。
(3)将由活性炭吸附处理过后的生活污水加入缺氧池，投加足量的铁刨花作为填料，水力停留时间3h。
(4)将缺氧池排出的污水通入好氧池，水力停留时间为1.5h。总氮的去除率可达65％以上，总磷的去除率达80％以上。
(5)将好氧池排出的污水通入二沉池中将污水和污泥分离。

Claims (7)

1.一种生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：将生活污水与活性炭原料加入到吸附池中，搅拌使活性炭充分吸附生活污水中的有机物；
步骤2)：在缺氧池中投加含铁物质，经活性炭吸附后的生活污水通入缺氧池充分停留，去除污水中的硝态氮、亚硝态氮及磷；将吸附后的活性炭加入到水热釜，进行水热处理，水热过程中活性炭吸附的有机物碳化且炭活化，实现活性炭的再生，得到水热炭；
步骤3)：缺氧池出水通入好氧池充分停留，硝化菌将污水中的氨态氮转化为硝态氮与亚硝态氮；
步骤4)：好氧池出水部分回流至缺氧池，通过铁自养反硝化过程去除硝态氮与亚硝态氮，其余进入二沉池进行沉淀；
步骤5)：在二沉池内的水与污泥分别排出，最终达到生活污水中有机物回收及脱氮及除磷的效果。
2.如权利要求1所述的生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除磷的方法，其特征在于，所述步骤1)中的活性炭原料为煤、椰壳和生物质中的任意一种或几种。
3.如权利要求1所述的生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除磷的方法，其特征在于，所述步骤1)中活性炭原料在生活污水中的投加量为2.0～8.0g/L；搅拌的转速为150～250r/min，搅拌时间为2～8h。
4.如权利要求1所述的生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除磷的方法，其特征在于，所述步骤2)中含铁物质为铁刨花、铁屑、还原铁粉、亚铁盐、黄铁矿和赤铁矿中的任意一种或几种。
5.如权利要求1所述的生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除磷的方法，其特征在于，所述步骤2)中水热处理的温度为160～260℃，时间为2～6h，活性炭在水热釜中的填充率为水热釜内积的50％～80％。
6.如权利要求1所述的生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除磷的方法，其特征在于，所述步骤2)得到的水热炭投入吸附池中再次使用。
7.如权利要求1所述的生活污水有机物回收耦合铁自养反硝化/硝化脱氮及除磷的方法，其特征在于，所述步骤2)中的缺氧池中铁自养反硝化的条件为pH值7～8，水力停留3～8小时。
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