一種基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法
【專利摘要】一種基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，包括步驟如下：將污泥投加至升流式厭氧反應器的反應區(qū)內，然后投加零價鐵，零價鐵的投加量為每克污泥投加零價鐵0.5～5g；從升流式厭氧反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢水，使待處理污水在升流式厭氧反應器內水力停留時間為24～96小時，通入待處理廢水后的污泥濃度為2000～7000mg/L，升流式厭氧反應器運行40～110天后成功啟動污泥厭氧氨氧化反應，實現對污水中的氮素的高效脫除，本發(fā)明的方法可有效縮短厭氧氨氧化工藝的啟動時間，并可大幅提高厭氧氨氧化工藝的總氮去除率：當進水總氮容積負荷在620N?mg/L/d左右時，投加納米級零價鐵可使厭氧氨氧化工藝啟動時間可縮短33.3％，總氮去除率可提高2～19％。
【專利說明】一種基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，屬于廢水 生物處理領域。

【背景技術】
[0002] 厭氧氨氧化工藝是近年蓬勃發(fā)展起來的一種新型脫氮工藝，尤其適用于高氨氮廢 水處理領域。該工藝是指在厭氧或缺氧條件下，由厭氧氨氧化菌以亞硝氮為電子受體，將氨 氮直接轉化成氮氣，從而避免了有機碳源和氧氣的參與，使得脫氮成本大幅降低，僅為傳統(tǒng) 技術方法的1/10。反應式：
[0003] NH4++1. 32N02>0. 06HC03>0. 13H+ ^ 1. 02N2+0. 26N03>0. 066CH20〇. 5N〇. 15+2. 03H20 (1)，因此厭氧氨氧化工藝的高效廉價性得到人們廣泛的關注。
[0004] 但是厭氧氨氧化細菌倍增時間長達11天，生長緩慢，嚴重限制了厭氧氨氧化工藝 的工業(yè)化發(fā)展，使得這一技術目前基本處于實驗室理論研究階段而工業(yè)應用較少。同時受 制于該工藝的中硝氮的生成量，厭氧氨氧化工藝的理論總氮去除率難以達到90%，在高氨 氮含量的背景下，其出水中殘留總氮含量較高，出水總氮指標難以符合城鎮(zhèn)污水處理廠污 染物排放一級標準（GB18918-2002)。


【發(fā)明內容】

[0005] 針對現有技術的不足，本發(fā)明涉及一種基于零價鐵耦合厭氧氨氧化技術高效處理 含氮廢水的方法。
[0006] 術語說明：
[0007] 零價鐵，也即單質鐵，常用零價鐵包括鐵粉、鐵屑、海綿鐵、微米級零價鐵及納米級 零價鐵。
[0008] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0009] -種基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，包括步驟如下：
[0010] (1)將污泥投加至升流式厭氧反應器的反應區(qū)內，污泥含水率大于等于99wt%， 所述的污泥選自活性污泥、失活厭氧顆粒污泥、失活厭氧氨氧化污泥之一或任意組合；
[0011] (2)向已投加污泥的升流式厭氧反應器的反應區(qū)內投加零價鐵，將其與污泥攪拌 混合均勻，制得混合污泥，所述零價鐵的投加量為每克污泥投加零價鐵〇. 5?5g ;
[0012] (3)從升流式厭氧反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢水，根據升流式厭氧反 應器的體積調節(jié)蠕動泵轉速以控制進水流速，使待處理污水在升流式厭氧反應器內水力停 留時間為24?96小時，通入待處理廢水后的污泥濃度為2000?7000mg/L，同時采用加熱 棒或恒溫循環(huán)水浴裝置使升流式厭氧反應器內部溫度維持在30?35度，并通入氮氣以維 持厭氧環(huán)境，通入二氧化碳使pH保持在7. 1?7. 7 ;
[0013] (4)保持升流式厭氧反應器的出水流速與進水流速相同，升流式厭氧反應器運行 40?110天后成功啟動污泥厭氧氨氧化反應，實現對污水中的氮素的高效脫除。
[0014] 本發(fā)明優(yōu)選的，所述的污泥優(yōu)選失活厭氧氨氧化污泥。
[0015] 本發(fā)明優(yōu)選的，所述的活性污泥取自污水處理廠排出的污泥經過濾、篩選、前期培 養(yǎng)后制得，通過過濾、篩選去除污泥中的樹葉、廢棄紙張、廢棄塑料等雜質，然后將污泥投加 至升流式厭氧反應器的反應區(qū)內，從升流式厭氧反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢 水，使待處理污水在升流式厭氧反應器內水力停留時間為24?96小時，保持升流式厭氧反 應器的出水流速與進水流速相同，去除上浮和膨脹的污泥，升流式厭氧反應器運行3-7天 后，收集底部沉淀污泥即為活性污泥。
[0016] 本發(fā)明優(yōu)選的，所述失活厭氧顆粒污泥為厭氧反應器生產過?；驈U棄的顆粒污泥 和/或出水污泥制得，將厭氧反應器生產過?；驈U棄的的顆粒污泥和/或出水污泥收集，以 干凈且密閉性好的有機塑料瓶作為保存容器，需要保存的污泥體積與保存容器的容積比為 1:2?4,在常溫下密封保存1?2年備用，失活厭氧顆粒污泥顏色為黑色或灰色，顆粒污泥 粒徑為0. 5?3mm，污泥含水率大于等于98wt %。
[0017] 本發(fā)明優(yōu)選的，所述失活厭氧氨氧化污泥為厭氧氨氧化反應器生產過剩或廢棄的 污泥和/或出水污泥制得，將厭氧氨氧化反應器生產過剩或廢棄的顆粒污泥和/或出水污 泥收集，以干凈且密閉性好的玻璃瓶作為保存容器，需要保存的污泥體積與保存容器的容 積比為1:2?4,在3?4°C下密封保存6?8個月備用，失活厭氧氨氧化污泥顏色為棕紅 色或棕黃色，污泥含水率大于等于98wt %。
[0018] 本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（2)中零價鐵的投加量為每克污泥投加零價鐵1?2g。
[0019] 本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（3)中通入待處理廢水后的污泥濃度為2500?5000mg/L。
[0020] 本發(fā)明優(yōu)選的，所述升流式厭氧反應器的導氣管和出水管均設有水封，防止外界 氧氣進入，每隔4?10小時向升流式厭氧反應器內通氮氣10?20分鐘維持其厭氧環(huán)境， 曝氣強度為2?10ml/ (L · min);
[0021] 本發(fā)明優(yōu)選的，所述的零價鐵為鐵屑、海綿鐵、微米級零價鐵或納米級零價鐵粉。 其中從處理效果考慮，處理效果最佳優(yōu)選納米級零價鐵；從處理效果及處理成本綜合考慮， 優(yōu)選鐵屑、海綿鐵。所述的納米級零價鐵為粒徑100-200nm的球形納米鐵，所述的微米級零 價鐵為粒徑120-150 μ m的微米級鐵粉。
[0022] 本發(fā)明優(yōu)選的，為了使待處理污水與污泥充分接觸，在升流式厭氧反應器的底部 設置有礫石層，礫石層的厚度為3?5cm，礫石的平均直徑為2?10_，進水管鋪置在礫石 層中。
[0023] 本發(fā)明優(yōu)選的，升流式厭氧反應器的反應器為立式圓柱形，有效容積為3?150L， 反應器進水流速為〇. 10?lL/h，待處理污水在升流式厭氧反應器內水力停留時間為30? 60小時。
[0024] 本發(fā)明優(yōu)選的，所述待處理廢水養(yǎng)殖廢水、冶金廢水、石油化工廢水含氨氮廢水。
[0025] 本發(fā)明的基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法的應用，適用于去 除養(yǎng)殖廢水、冶金廢水、石油化工廢水中的氨氮，尤其適用于氨氮濃度較高且C0D濃度較低 的廢水。
[0026] 本發(fā)明利用所述投加的零價鐵的還原作用可以加速厭氧氨氧化的啟動，去除反應 器內殘存溶解氧，使反應器維持一個較為厭氧的環(huán)境；同時零價鐵作為厭氧氨氧化菌生長 必要的微量元素，可促進其細胞結構anammoxosome等的形成和部分需鐵的細胞結構的形 成，從而加速厭氧氨氧化菌的生長和繁殖；零價鐵被氧化生成的二價鐵及三價鐵也可改善 厭氧氨氧化菌胞外聚合物的分泌，進而增加污泥沉降性，以減少污泥流失，保存生物量，以 起到加速啟動的效果。
[0027] 本發(fā)明提高厭氧氨氧化總氮去除率的原理為利用零價鐵的還原作用，將厭氧氨 氧化反應中生成的NOf轉化為NH 4+，使其再次參與厭氧氨氧化反應與N0廠反應，從而提高 NH4+、N0廠的去除，減少出水總氮中NOf的含量，以使出水中殘余總氮含量達到城鎮(zhèn)污水處 理廠污染物排放一級標準（GB18918-2002)。所述N0 3一、NH4+轉化公式為：
[0028] 4Fe〇+N(V+10H+ - NH4++3H20+4Fe2+ (2)
[0029] 2. 82Fe〇+0. 75Fe2++N03>2· 25H20 - 1. 19Fe304+NH4++0. 50Γ (3)
[0030] 本發(fā)明的技術特點及優(yōu)點：
[0031] 1)本發(fā)明所述的方法可有效縮短厭氧氨氧化工藝的啟動時間，并可大幅提高厭氧 氨氧化工藝的總氮去除率：當進水總氮容積負荷在620N mg/L/d左右時，投加納米級零價 鐵粉可使厭氧氨氧化工藝啟動時間可縮短33. 3%，總氮去除率可提高2?19%，如圖1、2、 3所示；
[0032] 2)本發(fā)明所述的主要原料零價鐵可使用鐵屑、海綿鐵或微米級零價鐵廉價易得， 便于大規(guī)模工業(yè)化使用；
[0033] 3)本發(fā)明所述的方法反應條件溫和，在常溫常壓下就可以進行，無需特定條件； 且生成物無有毒有害物質，對環(huán)境安全無害；
[0034] 4)本發(fā)明一方面利用本發(fā)明中的零價鐵的生物促進作用，加速厭氧氨氧化工藝的 啟動；另一方面利用零價鐵的化學還原作用促使生成的硝氮轉化成氨氮，生成的氨氮可再 次參與厭氧氨氧化反應，以提高總氮去除率，降低殘留總氮含量，以期符合城鎮(zhèn)污水處理廠 污染物排放一級標準。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖1為應用實驗例投加零價鐵和未投加零價鐵的反應器中進出水氨氮濃度的變 化曲線圖。
[0036] 圖2為應用實驗例投加零價鐵和未投加零價鐵的反應器中進出水亞硝氮濃度的 變化曲線圖。
[0037] 圖3為應用實驗例投加零價鐵和未投加零價鐵的反應器中總氮去除負荷的變化 曲線圖。

【具體實施方式】
[0038] 下面通過實施例并參照附圖對本發(fā)明作詳細描述。有必要指出的是實施例只用于 對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員 可以根據上述本
【發(fā)明內容】
對本發(fā)明做出一些非本質的改進和調整。
[0039] 實施例中使用微米級零價鐵粉、納米級零價鐵粉均購自阿拉丁試劑公司，均為分 析純。蠕動泵購自保定蘭格恒流泵有限公司，型號是BT100-2J。
[0040] 曝氣所用高純氮氣購自濟南德洋特種氣體有限公司，規(guī)格為99. 999%。
[0041] 加熱棒、進出水管、導氣管均為常規(guī)市購設備。
[0042] 實施例1
[0043] -種基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，包括步驟如下：
[0044] (1)將活性污泥投加至升流式厭氧反應器的反應區(qū)內，污泥含水率大于等于 99wt%，所述升流式厭氧反應器的有效容積為4. 75L，頂部設有三相分離器，底部鋪有厚度 為3cm的直徑為5mm的碌石層，進水管鋪置在碌石層中；活性污泥為取自濟南市一市政污 水處理廠排出的污泥經過濾、篩選、前期培養(yǎng)后制得，通過過濾、篩選去除污泥中的樹葉、廢 棄紙張、廢棄塑料等雜質，然后將污泥投加至升流式厭氧反應器的反應區(qū)內，從升流式厭氧 反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢水，使待處理污水在升流式厭氧反應器內水力停留 時間為24小時，保持升流式厭氧反應器的出水流速與進水流速相同，去除上浮和膨脹的污 泥，升流式厭氧反應器運行7天后，收集底部沉淀污泥即為活性污泥。
[0045] (2)向步驟（1)已投加污泥的升流式厭氧反應器的反應區(qū)內投加粒徑100nm的納 米級零價鐵，將其與污泥攪拌混合均勻，制得混合污泥，納米級零價鐵的投加量為每克污泥 投加納米級零價鐵2. 5g。
[0046] (3)從升流式厭氧反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢水，根據升流式厭氧反 應器的體積調節(jié)蠕動泵轉速以控制進水流速，控制進水流速為〇. l〇L/h使待處理污水在升 流式厭氧反應器內停留48小時，通入待處理廢水后的污泥濃度為2700mg/L，同時采用加熱 棒使升流式厭氧反應器內部溫度維持在32度，每隔8個小時向升流式厭氧反應器通入氮 氣曝氣15min，曝氣強度為10mlV(L · min)，優(yōu)選的，再通入待處理廢水前也進行氮氣曝氣 15min，曝氣強度為10mlV(L · min)，以維持厭氧環(huán)境，通入二氧化碳使pH保持在7. 1。
[0047] (4)保持升流式厭氧反應器的出水流速與進水流速相同，升流式厭氧反應器運行 84天后成功啟動污泥厭氧氨氧化反應，實現對污水中的氮素的高效脫除，然后進入厭氧氨 氧化穩(wěn)定階段。穩(wěn)定運行期間總氮去除負荷達到590±25mg N/L/d。
[0048] 實施例2
[0049] -種基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，包括步驟如下：
[0050] (1)將失活厭氧顆粒污泥投加至升流式厭氧反應器的反應區(qū)內，污泥含水率大于 等于99wt %，所述升流式厭氧反應器的有效容積為10L，頂部設有三相分離器，底部鋪有厚 度為4cm的直徑為6_的礫石層，進水管鋪置在礫石層中；失活厭氧顆粒污泥為厭氧反應器 生產廢棄的顆粒污泥，將廢棄的顆粒污泥收集，以干凈且密閉性好的有機塑料瓶作為保存 容器，需要保存的污泥體積與保存容器的容積比為1:2,在常溫下密封保存1年制得，失活 厭氧顆粒污泥顏色為黑色或灰色，顆粒污泥粒徑為〇. 5mm，污泥含水率大于等于98wt%。
[0051] (2)向步驟（1)已投加污泥的升流式厭氧反應器的反應區(qū)內投加粒徑150μπι的微 米級零價鐵粉，將其與污泥攪拌混合均勻，制得混合污泥，微米級零價鐵粉的投加量為每克 污泥投加微米級零價鐵粉5g。
[0052] (3)從升流式厭氧反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢水，根據升流式厭氧反 應器的體積調節(jié)蠕動泵轉速以控制進水流速，控制進水流速為〇. 20L/h，使待處理污水在升 流式厭氧反應器內停留48小時，通入待處理廢水后的污泥濃度為5500mg/L，同時采用加熱 棒使升流式厭氧反應器內部溫度維持在33度，每隔6個小時向升流式厭氧反應器通入氮 氣曝氣15min，曝氣強度為10mlV(L · min)，優(yōu)選的，再通入待處理廢水前也進行氮氣曝氣 15min，曝氣強度為10mlV(L · min)，以維持厭氧環(huán)境，通入二氧化碳使pH保持在7. 4。
[0053] (4)保持升流式厭氧反應器的出水流速與進水流速相同，升流式厭氧反應器運行 92天后成功啟動污泥厭氧氨氧化反應，實現對污水中的氮素的高效脫除，然后進入厭氧氨 氧化穩(wěn)定階段。穩(wěn)定階段總氮去除負荷為600±20mg N/L/d。
[0054] 實施例3
[0055] -種基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，包括步驟如下：
[0056] (1)將失活厭氧氨氧化污泥投加至升流式厭氧反應器的反應區(qū)內，污泥含水率大 于等于99wt%，所述升流式厭氧反應器的有效容積為4. 75L，頂部設有三相分離器，底部鋪 有厚度為5cm的直徑為8_的礫石層，進水管鋪置在礫石層中；失活厭氧氨氧化污泥為厭 氧氨氧化反應器生產廢棄的污泥制得，將厭氧氨氧化反應器生產廢棄的顆粒污泥收集，以 干凈且密閉性好的玻璃瓶作為保存容器，需要保存的污泥體積與保存容器的容積比為1:3， 在4°C下密封保存7個月制得，失活厭氧氨氧化污泥顏色為棕紅色或棕黃色，污泥MLSS為 10500mg/L，污泥含水率大于等于98wt%。
[0057] (2)向步驟（1)已投加污泥的升流式厭氧反應器的反應區(qū)內投加粒徑150nm的納 米級零價鐵粉，將其與污泥攪拌混合均勻，制得混合污泥，納米級鐵粉的投加量為每克污泥 投加納米級零價鐵粉lg。
[0058] (3)從升流式厭氧反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢水，根據升流式厭氧反 應器的體積調節(jié)蠕動泵轉速以控制進水流速，控制進水流速為〇. 19L/h，使待處理污水在升 流式厭氧反應器內停留24小時，通入待處理廢水后的污泥濃度為3000mg/L，同時采用加熱 棒使升流式厭氧反應器內部溫度維持在30度，每隔10個小時向升流式厭氧反應器通入氮 氣曝氣15min，曝氣強度為10mlV(L*min)，優(yōu)選的，再通入待處理廢水前也進行氮氣曝氣 15min，曝氣強度為10mlV(L · min)，以維持厭氧環(huán)境，通入二氧化碳使pH保持在7. 6。
[0059] (4)保持升流式厭氧反應器的出水流速與進水流速相同，升流式厭氧反應器運行 48天后成功啟動污泥厭氧氨氧化反應，實現對污水中的氮素的高效脫除，然后進入厭氧氨 氧化穩(wěn)定階段。穩(wěn)定階段總氮去除負荷為1150±50mg N/L/d。
[0060] 實施例4
[0061] 一種基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，包括步驟如下：
[0062] (1)將失活厭氧氨氧化污泥和活性污泥投加至升流式厭氧反應器的反應區(qū)內，升 流式厭氧反應器的有效容積為10L，頂部設有三相分離器，底部鋪有厚度為2cm的直徑為 3_的礫石層，進水管鋪置在礫石層中；失活厭氧氨氧化污泥與活性污泥的質量比為：1:1， [0063] 失活厭氧氨氧化污泥為厭氧氨氧化反應器生產廢棄的污泥制得，將厭氧氨氧化反 應器生產廢棄的顆粒污泥收集，以干凈且密閉性好的玻璃瓶作為保存容器，需要保存的污 泥體積與保存容器的容積比為1:3,在4°C下密封保存7個月制得，失活厭氧氨氧化污泥顏 色為棕紅色或棕黃色，污泥MLSS為10500mg/L，污泥含水率大于等于98wt%。
[0064] 活性污泥為取自濟南市一市政污水處理廠排出的污泥經過濾、篩選、前期培養(yǎng)后 制得，通過過濾、篩選去除污泥中的樹葉、廢棄紙張、廢棄塑料等雜質，然后將污泥投加至升 流式厭氧反應器的反應區(qū)內，從升流式厭氧反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢水，使 待處理污水在升流式厭氧反應器內水力停留時間為24小時，保持升流式厭氧反應器的出 水流速與進水流速相同，去除上浮和膨脹的污泥，升流式厭氧反應器運行7天后，收集底部 沉淀污泥即為活性污泥。
[0065] (2)向步驟（1)已投加污泥的升流式厭氧反應器的反應區(qū)內投加粒徑200nm的納 米級零價鐵粉，將其與污泥攪拌混合均勻，制得混合污泥，納米級零價鐵粉的投加量為每克 污泥投加納米級零價鐵粉2g。
[0066] (3)從升流式厭氧反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢水，根據升流式厭氧反 應器的體積調節(jié)蠕動泵轉速以控制進水流速，控制進水流速為〇. 27L/h，使待處理污水在升 流式厭氧反應器內停留36小時，通入待處理廢水后的混合污泥濃度為4150mg/L，同時采用 水浴加熱使升流式厭氧反應器內部溫度維持在32度，每隔8個小時向升流式厭氧反應器通 入氮氣曝氣15min，曝氣強度為10mlV(L*min)，優(yōu)選的，再通入待處理廢水前也進行氮氣曝 氣15min，曝氣強度為10mlV(L · min)，以維持厭氧環(huán)境，通入二氧化碳使pH保持在7. 5。 [0067] (4)保持升流式厭氧反應器的出水流速與進水流速相同，升流式厭氧反應器運行 66天后成功啟動污泥厭氧氨氧化反應，實現對污水中的氮素的高效脫除，然后進入厭氧氨 氧化穩(wěn)定階段。穩(wěn)定階段總氮去除負荷為990±30mg N/L/d。
[0068] 對比例1
[0069] 一種厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，包括步驟如下：
[0070] (1)將活性污泥投加至升流式厭氧反應器的反應區(qū)內，污泥含水率大于等于 99wt%，所述升流式厭氧反應器的有效容積為4. 75L，頂部設有三相分離器，底部鋪有厚度 為3cm的直徑為5mm的碌石層，進水管鋪置在碌石層中；活性污泥為取自濟南市一市政污 水處理廠排出的污泥經過濾、篩選、前期培養(yǎng)后制得，通過過濾、篩選去除污泥中的樹葉、廢 棄紙張、廢棄塑料等雜質，然后將污泥投加至升流式厭氧反應器的反應區(qū)內，從升流式厭氧 反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢水，使待處理污水在升流式厭氧反應器內水力停留 時間為24小時，保持升流式厭氧反應器的出水流速與進水流速相同，去除上浮和膨脹的污 泥，升流式厭氧反應器運行7天后，收集底部沉淀污泥即為活性污泥，活性污泥的污泥濃度 為 5700mg/L。
[0071] (2)從升流式厭氧反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢水，根據升流式厭氧反 應器的體積調節(jié)蠕動泵轉速以控制進水流速，控制進水流速為〇. l〇L/h，使待處理污水在升 流式厭氧反應器內停留48小時，通入待處理廢水后的污泥濃度為4000mg/L，同時采用加熱 棒使升流式厭氧反應器內部溫度維持在32度，每隔8個小時向升流式厭氧反應器通入氮 氣曝氣15min，曝氣強度為10mlV(L · min)，優(yōu)選的，再通入待處理廢水前也進行氮氣曝氣 15min，曝氣強度為10mlV(L · min)，以維持厭氧環(huán)境，通入二氧化碳使pH保持在7. 1。
[0072] (3)保持升流式厭氧反應器的出水流速與進水流速相同，升流式厭氧反應器運行 84天后成功啟動污泥厭氧氨氧化反應，實現對污水中的氮素的高效脫除，然后進入厭氧氨 氧化穩(wěn)定階段。升流式厭氧反應器運行126天成功啟動厭氧氨氧化工藝，實現對污水中的 氮素的高效脫除，穩(wěn)定運行期間總氮去除負荷達到532±25mg N/L/d。
[0073] 應用實驗例
[0074] 向實施例1-4及對比例1的方法中通入人工合成廢水，對廢水進行處理，利用蠕 動泵控制連續(xù)流進水，控制水力停留時間為48小時，并利用蠕動泵控制出水回流，控制反 應器內水力上升流速為每小時〇. 5m/h ;所述人工合成廢水具體成分為：594mg(NH4)2S04/L， 746mg NaN02/L, 500mg KHC03/L,27. 2mg KH2P04/L, 120mg MgS04 *7H20/L, 180mg CaCl2 *2H20/ L，lmL微量元素/L。所述微量元素具體成分為20000mg EDTA/L，430mg ZnS04 ·7Η20/1，240π^ CoCl2 · 6H20/L,990mg MnCl2 · 4H20/L,250mg CuS04 · 5H20/L,220mg NaMo04 · 2H20/L, 190mg NiCl2 · 6H20/L，210mg NaSe04 · 6H20/L，14mg H3B04/L。
[0075] 每1?7天測定一次氮素濃度，據此評價反應器運行狀態(tài)及厭氧氨氧化啟動效果。
[0076] 對比例1未投加零價鐵UASB反應器運行126天成功啟動厭氧氨氧化工藝，穩(wěn)定階 段總氮去除負荷為532±25mg N/L/d ;而本發(fā)明實施例1-4投加納米級零價鐵UASB反應器 運行48-92天成功啟動厭氧氨氧化工藝，啟動時間縮短26. 9?61. 2%，穩(wěn)定階段總氮去除 負荷為 590 ?1150±20mg N/L/d，提高了 30 ?600mg N/L/d。
【權利要求】
1. 一種基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，包括步驟如下： (1) 將污泥投加至升流式厭氧反應器的反應區(qū)內，污泥含水率大于等于99wt %，所述 的污泥選自活性污泥、失活厭氧顆粒污泥、失活厭氧氨氧化污泥之一或任意組合； (2) 向已投加污泥的升流式厭氧反應器的反應區(qū)內投加零價鐵，將其與污泥攪拌混合 均勻，制得混合污泥，所述零價鐵的投加量為每克污泥投加零價鐵0. 5?5g ; (3) 從升流式厭氧反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢水，根據升流式厭氧反應器 的體積調節(jié)蠕動泵轉速以控制進水流速，使待處理污水在升流式厭氧反應器內水力停留時 間為24?96小時，通入待處理廢水后的污泥濃度為2000?7000mg/L，同時采用加熱棒或 恒溫循環(huán)水浴裝置使升流式厭氧反應器內部溫度維持在30?35度，并通入氮氣以維持厭 氧環(huán)境，通入二氧化碳使pH保持在7. 1?7. 7 ; (4) 保持升流式厭氧反應器的出水流速與進水流速相同，升流式厭氧反應器運行40? 110天后成功啟動污泥厭氧氨氧化反應，實現對污水中的氮素的高效脫除，然后進入下一個 厭氧氨氧化反應。
2. 根據權利要求1所述的基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其特 征在于，所述的污泥優(yōu)選失活厭氧氨氧化污泥。
3. 根據權利要求1所述的基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其特 征在于，所述的活性污泥取自污水處理廠排出的污泥經過濾、篩選、前期培養(yǎng)后制得，通過 過濾、篩選去除污泥中的樹葉、廢棄紙張、廢棄塑料等雜質，然后將污泥投加至升流式厭氧 反應器的反應區(qū)內，從升流式厭氧反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢水，使待處理污 水在升流式厭氧反應器內水力停留時間為24?96小時，保持升流式厭氧反應器的出水流 速與進水流速相同，去除上浮和膨脹的污泥，升流式厭氧反應器運行3-7天后，收集底部沉 淀污泥即為活性污泥。
4. 根據權利要求1所述的基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其特 征在于，所述失活厭氧顆粒污泥為厭氧反應器生產過剩或廢棄的顆粒污泥和/或出水污泥 制得，將厭氧反應器生產過?；驈U棄的的顆粒污泥和/或出水污泥收集，以干凈且密閉性 好的有機塑料瓶作為保存容器，需要保存的污泥體積與保存容器的容積比為1:2?4,在常 溫下密封保存1?2年備用，失活厭氧顆粒污泥顏色一般為黑色或灰色，顆粒污泥粒徑為 0. 5?3mm，污泥含水率大于等于98wt %。
5. 根據權利要求1所述的基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其特 征在于，所述失活厭氧氨氧化污泥為厭氧氨氧化反應器生產過?；驈U棄的污泥和/或出水 污泥制得，將厭氧氨氧化反應器生產過?；驈U棄的顆粒污泥和/或出水污泥收集，以干凈 且密閉性好的玻璃瓶作為保存容器，需要保存的污泥體積與保存容器的容積比為1:2?4， 在3?4°C下密封保存6?8個月備用，失活厭氧氨氧化污泥顏色為棕紅色或棕黃色，污泥 含水率大于等于98wt%。
6. 根據權利要求1所述的基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其特 征在于，步驟（2)中零價鐵的投加量為每克污泥投加零價鐵1?2g，步驟（3)中通入待處理 廢水后的污泥濃度為2500?5000mg/L。
7. 根據權利要求1所述的基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其 特征在于，所述升流式厭氧反應器的導氣管和出水管均設有水封，防止外界氧氣進入，每隔 4?6小時向升流式厭氧反應器內通氮氣10?20分鐘維持其厭氧環(huán)境，曝氣強度為2? 10ml/(L · min)〇
8. 根據權利要求1所述的基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其特 征在于，所述的零價鐵為鐵屑、海綿鐵、微米級零價鐵或納米級零價鐵粉，所述的納米級零 價鐵為粒徑l〇〇-2〇〇nm的球形納米鐵，所述的微米級零價鐵為粒徑120-150 μ m的微米級鐵 粉。
9. 根據權利要求1所述的基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其特 征在于，在升流式厭氧反應器的底部設置有礫石層，礫石層的厚度為3?5cm，礫石的平均 直徑為2?10_，進水管鋪置在礫石層中，升流式厭氧反應器的反應器為立式圓柱形，有效 高度為6-12m，反應器內水力上升流速為每小時0. 5?1. 5m，待處理污水在升流式厭氧反應 器內水力停留時間為30?60小時。
10. 根據權利要求1所述的基于零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其 特征在于，所述待處理廢水養(yǎng)殖廢水、冶金廢水、石油化工廢水含氨氮廢水。
【文檔編號】C02F3/28GK104193002SQ201410494987
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權日:2014年9月24日
【發(fā)明者】倪壽清, 任龍飛 申請人:山東大學