專利名稱：一種利用零價納米鐵強化生物脫氮除磷的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用零價納米鐵強化生物脫氮除磷的方法，屬于水處理領域。
背景技術：
水體富營養(yǎng)化問題是目前最為關注的全球環(huán)境問題之一，其危害諸多，主要有使水質惡化，水體溶解氧量下降，魚類及其他生物大量死亡，水體帶有霉臭味等。研究表明， 氮、磷是導致水體富營養(yǎng)化的主要原因，因此，為了控制氮磷等污染物的排放量，防止水體富營養(yǎng)化，各個國家對城市生活污水中氮磷的排放標準的日趨嚴格。我國現(xiàn)行標準《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》的一級A標準規(guī)定氨氮不應超過5mg/L，總氮不應超過15mg/L， 總磷不應超過O. 5mg/L。由此可見，我國的污水處理行業(yè)正面臨著污水深度脫氮除磷的問題，如何經(jīng)濟、高效的去除污水中的氮磷已成為水體污染防治領域的研究熱點。
目前，工程中廣泛應用的生物脫氮除磷工藝仍然是建立在傳統(tǒng)理論基礎上的組合工藝，主要分為兩大類按空間分割的連續(xù)流活性泥法和按時間分割的間歇式活性污泥法。 但是傳統(tǒng)工藝中由于功能不同的微生物在同一個系統(tǒng)中混合生長，其對機制類型、環(huán)境條件的要求也不盡相同，硝化過程需要長污泥齡而生物除磷需要短污泥磷，厭氧階段中硝酸鹽的存在會抑制聚磷菌對磷的釋放，而反硝化菌與聚磷菌對碳源的競爭又影響了聚磷菌在厭氧條件下的生存，使得生物脫氮除磷工藝往往很難達到同步高效脫氮除磷的效果。故加強新工藝的研究和開發(fā)、開發(fā)高效且穩(wěn)定的脫氮除磷技術具有重要的理論意義和廣闊的應用前景，也是目前國際污水處理領域研究的重點、難點和熱點。
近年來，零價納米鐵作為一種具有極強還原活性和吸附能力的新型材料，被廣泛的應用于廢水處理領域。研究發(fā)現(xiàn)，將納米鐵應用于反硝化脫氮的純培物體系中，將560mg/ L的納米鐵加入到經(jīng)過馴化后的真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌培養(yǎng)液中，可以將50mg/L的NOf-N完全轉化為N2而不產(chǎn)生NH4+,說明NZVI可被用于強化生物脫氮。當磷酸鹽濃度為5mg/L，納米鐵投加量為560mg/L時，磷酸鹽最終的去除率可達到100%。因此，將納米鐵添加于脫氮除磷系統(tǒng)中，不失為一種實現(xiàn)同步脫氮除磷的好方法。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種利用零價納米鐵強化生物脫氮除磷的方法。本發(fā)明利用零價納米鐵巨大的比表面積以及強的還原活性強化生物脫氮除磷，從而達到修復污染的目的。
本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的利用零價納米鐵強化生物脫氮除磷的方法包括以下步驟O在含有IOOml去離子水的500ml三口燒瓶中，通氬氣20min后，在氬氣保護下將 200mL濃度為O. 4mol/L的NaBH4溶液逐滴加入到200ml濃度為O. 2mol/L FeSO4溶液中，電子攪拌下，反應得到濃度為4. 48g/L的納米鐵懸浮液；2)向含有廢水和活性污泥的血清瓶中投加納米鐵懸浮液,使納米鐵的濃度為20 200 mg/L,厭氧反應3h，好氧反應6h，廢水的濃度為C0D=300 mg/L, NH4+-N=25mg/L, NO3 -N=I Omg/L, PO43^-P=I Omg/L ；3)固液分離，取出上清液，實現(xiàn)水體中氮和磷的去除。
所述的活性污泥濃度約3000mg/L。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有的有益效果是I.由于納米鐵粒徑小，比表面積大，具有很強的吸附能力及反應活性，能有效去除水體中的磷酸鹽及硝態(tài)氮，強化生物脫氮除磷使得水質達標，在污水處理中有非常廣闊的應用前景。
2.納米鐵在水中厭氧腐蝕及好氧氧化過程中會產(chǎn)生鐵離子，通過化學沉淀可以進一步提聞憐酸鹽的去除率。
3.鐵離子的形成可以促進污泥絮體的形成，而鐵-磷復合污泥已經(jīng)被證實可以作為肥料進行綜合利用。
4.納米鐵價格低廉，設備簡單，操作方便，且不會造成二次污染，能有效解決常規(guī)生物脫氮除磷工藝不能同時達標的缺陷。


圖I (a)為本發(fā)明所采用的納米鐵的透射電鏡圖；圖1(b)為本發(fā)明所采用的納米鐵的掃描電鏡圖。
具體實施方式
本發(fā)明所使用的零價納米鐵由實驗室合成，納米鐵的制備在三口燒瓶中進行，在氬氣保護下將NaBH4溶液逐滴加入到FeSO4溶液中，反應在電子攪拌下進行。所制得的納米鐵的透射電鏡如圖I (a)所示，可見納米鐵顆粒呈球形，粒徑約30 80nm。圖I (b)為新制備納米鐵的掃描電鏡圖，可見納米鐵顆粒呈鏈狀團聚，這是由于納米粒子受磁力以及表面張力等共同作用的結果。
實驗在250ml血清瓶中進行，將廢水、活性污泥及制備得到的納米鐵加入，用無氧去離子水稀釋至200ml，以厭氧3h好氧6h的運行方式反應9h，定時取樣測定水樣中氮磷的濃度。
實施例I :O在含有IOOml去離子水的500ml三口燒瓶中，通氬氣20min后，在氬氣保護下將 200mL濃度為O. 4mol/L的NaBH4溶液逐滴加入到200ml濃度為O. 2mol/L FeSO4溶液中，電子攪拌下，反應得到濃度為4. 48g/L的納米鐵懸浮液；2)向含有廢水和活性污泥的血清瓶中投加納米鐵懸浮液，使納米鐵的濃度為20mg/L， 厭氧反應 3h，好氧反應 6h，廢水的濃度為C0D=300 mg/L, NH4+-N=25mg/L, NO3^-N= I Omg/L, PO43二P=I Omg/L ；3)固液分離，取出上清液，實現(xiàn)水體中氮和磷的去除。經(jīng)檢測，納米鐵的濃度為20mg/ L時，厭氧反應3h后，對Ν03_-Ν的去除率達到94. 85%，反應9h后，NH4+-N和Ρ043__Ρ的去除率分別為100%和82. 07%。
實施例2:O在含有IOOml去離子水的500ml三口燒瓶中，通氬氣20min后，在氬氣保護下將 200mL濃度為O. 4mol/L的NaBH4溶液逐滴加入到200ml濃度為O. 2mol/L FeSO4溶液中，電子攪拌下，反應得到濃度為4. 48g/L的納米鐵懸浮液；2)向含有廢水和活性污泥的血清瓶中投加納米鐵懸浮液，使納米鐵的濃度為200mg/ L，厭氧反應 3h，好氧反應 6h，廢水的濃度為C0D=300 mg/L, NH4+-N=25mg/L, NO3^-N= I Omg/L, PO43二P=I Omg/L ；3)固液分離，取出上清液，實現(xiàn)水體中氮和磷的去除。經(jīng)檢測，納米鐵的濃度為200mg/ L時，厭氧反應3h后，對NO3--N的去除率達到100%，反應9h后，NH4+-N和P0/—-P的去除率分別為100%和97. 69%ο
權利要求
1.一種利用零價納米鐵強化生物脫氮除磷的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 1)在含有IOOml去離子水的500ml三口燒瓶中，通氬氣20min后，在氬氣保護下將200mL濃度為O. 4mol/L的NaBH4溶液逐滴加入到200ml濃度為O. 2mol/L FeSO4溶液中，電子攪拌下，反應得到濃度為4. 48g/L的納米鐵懸浮液； 2)向含有廢水和活性污泥的血清瓶中投加納米鐵懸浮液,使納米鐵的濃度為20 200 mg/L,厭氧反應3h，好氧反應6h，廢水的濃度為C0D=300 mg/L, NH4+-N=25mg/L,NO3 -N=I Omg/L, PO43^-P=I Omg/L ； 3)固液分離，取出上清液，實現(xiàn)水體中氮和磷的去除。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟2)中，所述的活性污泥濃度約3000mg/L0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用零價納米鐵強化生物脫氮除磷的方法。包括以下步驟1)在氬氣保護下將NaBH4溶液逐滴加入到FeSO4溶液中反應得到納米鐵懸浮液；2)向含有廢水和活性污泥的血清瓶中投加納米鐵懸浮液，使納米鐵的濃度為20～200mg/L，厭氧反應3h，好氧反應6h；3)固液分離，取出上清液，實現(xiàn)水體中氮和磷的去除。本發(fā)明利用納米鐵巨大的比表面積及強的還原活性強化生物脫氮除磷效果，從而彌補常規(guī)生物脫氮除磷工藝的缺陷，使得水質達標。本發(fā)明操作方便，效果優(yōu)良，無二次污染，在污水處理中有非常廣闊的應用前景。
文檔編號C02F3/30GK102976488SQ20121046924
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權日2012年11月20日
發(fā)明者吳東雷, 沈燕紅, 丁阿強 申請人:浙江大學