本發(fā)明涉及污廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，是一種海綿鐵填料強(qiáng)化厭氧氨氧化反應(yīng)器脫氮效能的工藝。

背景技術(shù)：

氮是一種重要的營養(yǎng)元素，是生命主要的構(gòu)成物質(zhì)之一。氮素在自然界中的價態(tài)主要有NH₃（-Ⅲ）、N₂（0）、NO₃^-（+Ⅴ）、NO₂^-（+Ⅲ）、NO（+Ⅱ）、N₂O（+Ⅰ）等。在物理、化學(xué)及生物的作用下，自然存在的氮素在這幾種形態(tài)間相互轉(zhuǎn)化，形成一個閉路循環(huán)，稱為氮循環(huán)。但是，隨著人類工業(yè)革命的開始，這種平衡逐漸被打破，造成了嚴(yán)重的氮污染。氨氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮是水體中氮的主要存在形式。各種形式的含氮化合物排入水體后都會引起嚴(yán)重的氮素污染，主要表現(xiàn)為：①造成水體富營養(yǎng)化，刺激水體中藻類的過度繁殖，從而導(dǎo)致水體中溶解氧（DO）降低、魚類大量死亡、水質(zhì)發(fā)黑變臭；②與氯氣作用生成氯胺，影響氯化消毒處理效果；③氨作為毒物，會影響血液與氧的結(jié)合，對魚類和水生生物的生存造成威脅；④硝酸鹽可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為亞硝胺，其具有“三致”作用，直接威脅人類健康。因此，氮素的排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，廢水脫氮處理成為污水處理領(lǐng)域的熱點(diǎn)。目前國家對總氮和氨氮的一級A標(biāo)準(zhǔn)分別為15mg/L和5（8）mg/L，一級B標(biāo)準(zhǔn)分別為20mg/L和5（8）mg/L。雖然生活污水的排放可以達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，但是對于許多工業(yè)廢水來說，高氨氮廢水的排放仍達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)。

厭氧氨氧化是指微生物直接以NO₂^--N電子受體，以NH₄⁺-N為電子供體，將兩種氮同時轉(zhuǎn)化為N₂的生物反應(yīng)過程。由于不需要氧化亞硝酸鹽到硝酸鹽，而且是在厭氧條件下進(jìn)行，所以較正常硝化反硝化過程可以節(jié)省60%的溶解氧。厭氧氨氧化菌是自養(yǎng)菌，代謝過程只需要以無機(jī)碳作為碳源。在高碳氮比的水中則會由于有機(jī)物的抑制或者異養(yǎng)菌的競爭作用而降低活性與氨氧化效率。厭氧氨氧化與傳統(tǒng)硝化反硝化過程的另一區(qū)別是不釋放N₂O，這對于減少溫室氣體排放具有重要的意義。由于生長比較緩慢，產(chǎn)生污泥很少。不過由此帶來的局限性是工藝啟動比較緩慢。氨氧化菌的活性會受到操作條件的影響以及環(huán)境和特定物質(zhì)的抑制，如溶解氧、pH值、溫度、有機(jī)物、無機(jī)物等。作為厭氧過程，非常低濃度的DO就會導(dǎo)致其活性不可逆轉(zhuǎn)的抑制。

海綿鐵，又稱直接還原鐵，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松多孔，提供的比表面積是普通鐵屑的5~10萬倍，可使水中的氧與鐵發(fā)生迅速徹底的氧化反應(yīng)，處理后水DO含量可達(dá)到0.05mg/L以下。以海綿鐵作為厭氧氨氧化與反硝化的的填料，不僅可以為微生物提供生長載體，還可以去除水中DO，提供厭氧環(huán)境，并且海綿鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氫氧化鐵絮體，促進(jìn)顆粒污泥的形成，產(chǎn)生的少量二價鐵和三價離子還可以為厭氧氨氧化菌的生長提供所必須的生長元素。海綿鐵還可以對氨氮、硝態(tài)氮及亞硝態(tài)氮之間的轉(zhuǎn)化與去除產(chǎn)生一定作用，降低出水總氮。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，提供一種科學(xué)合理，方便實(shí)用，脫氮效果好的一種海綿鐵填料強(qiáng)化厭氧氨氧化反應(yīng)器脫氮效能的工藝。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種海綿鐵填料強(qiáng)化厭氧氨氧化反應(yīng)器脫氮效能的工藝，其特征是，它包括的內(nèi)容有：向厭氧氨氧化反應(yīng)器中加入的填料為粒徑0.1-8mm，30g-100g/L的海綿鐵，提高厭氧氨氧化脫氮效率；海綿鐵通過還原作用去除原水中帶來的溶解氧或/和氧化性物質(zhì)，并且利于氨氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮之間的轉(zhuǎn)化及去除，消除溶解氧和氧化性物質(zhì)對厭氧氨氧化菌的抑制作用；從海綿鐵上經(jīng)反應(yīng)溶出的二價亞鐵離子和三價鐵離子可以作為微量元素供給微生物促進(jìn)微生物的生理生化反應(yīng)，為厭氧氨氧化菌的生長提供必要條件，同時生成的氫氧化鐵絮狀沉淀可以作為絮凝劑促進(jìn)厭氧顆粒污泥的形成，從而強(qiáng)化氨氧化反應(yīng)，增加對總氮的去除；其工藝參數(shù)為：氮的污泥負(fù)荷L_s=0.01-0.50kg N/kgMLSS?d，污泥濃度0.5-50g/L，污泥齡5-30d，水力停留時間24-96h。

填充在反應(yīng)器中的填料為海綿鐵與彈性固體填料的組合，或者為濾床。

本發(fā)明的海綿鐵填料強(qiáng)化厭氧氨氧化反應(yīng)器脫氮效能的工藝，可以消除氧化性物質(zhì)對厭氧氨氧化菌的影響，同時提供微量鐵對細(xì)菌生長具有促進(jìn)作用，具有科學(xué)合理，方便實(shí)用，運(yùn)行流程簡單，對廢水中氮元素能夠充分降解，脫氮效果好等優(yōu)點(diǎn)。本工藝既可以用于生活污水脫氮，也可以用于各種含氮工業(yè)廢水脫氮。

附圖說明

圖1為UASB填料式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為UASB流化床式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為ASBR填料式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為ASBR流化床式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為EGSB反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的海綿鐵填料強(qiáng)化厭氧氨氧化反應(yīng)器脫氮效能的工藝，包括的內(nèi)容有：向厭氧氨氧化反應(yīng)器中加入的填料為粒徑0.1-8mm，30g-100g/L的海綿鐵，提高厭氧氨氧化脫氮效率；海綿鐵通過還原作用去除原水中帶來的溶解氧或/和氧化性物質(zhì)，并且利于氨氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮之間的轉(zhuǎn)化及去除，消除溶解氧和氧化性物質(zhì)對厭氧氨氧化菌的抑制作用；從海綿鐵上經(jīng)反應(yīng)溶出的二價亞鐵離子和三價鐵離子可以作為微量元素供給微生物促進(jìn)微生物的生理生化反應(yīng)，為厭氧氨氧化菌的生長提供必要條件，同時生成的氫氧化鐵絮狀沉淀可以作為絮凝劑促進(jìn)厭氧顆粒污泥的形成，從而強(qiáng)化氨氧化反應(yīng)，增加對總氮的去除；其工藝參數(shù)為：氮的污泥負(fù)荷L_s=0.01-0.50kg N/kgMLSS?d，污泥濃度0.5-50g/L，污泥齡5-30d，水力停留時間24-96h。

填充在反應(yīng)器中的填料為海綿鐵與彈性固體填料的組合，或者為濾床。所述反應(yīng)器的類型為：厭氧反應(yīng)器可以采用的工藝包括常見的厭氧序批式反應(yīng)器（ASBR）、厭氧顆粒污泥膨脹床（EGSB）、厭氧流化床、升流式厭氧污泥床（UASB）、內(nèi)循環(huán)式厭氧污泥塔及其它合適的厭氧反應(yīng)器構(gòu)型。

參照圖1，實(shí)施1的UASB填料式反應(yīng)器，主要采用海綿鐵與彈性固體填料組合的形式來強(qiáng)化反應(yīng)器的脫氮效能。根據(jù)進(jìn)水氨氮濃度和彈性固體填料的大小來確定海綿鐵的用量和粒徑。工作流程為：原水由反應(yīng)器的底部通過蠕動泵進(jìn)入反應(yīng)器與污泥混合，經(jīng)過三相分離器進(jìn)行氣體、液體和沉淀的分離。其中上清液回流的目的是為了使污泥處于懸浮狀態(tài)，充分與原水接觸。實(shí)施例1的UASB填料式反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是，可以及時對填料進(jìn)行清洗與更換，避免大量微生物附著海綿鐵生長，造成填料封閉，并且不會堵塞反應(yīng)器，影響處理效果。運(yùn)行參數(shù)為：總氮負(fù)荷0.01-0.10kgTN/((kgMLSS?d)，污泥濃度30-50g/L，污泥齡20-30d，水力停留時間72-96h。海綿鐵粒徑為6-8mm，投加量為80-100g/L。

參照圖2，實(shí)施例2的UASB流化床式反應(yīng)器，主要采用流化床與海綿鐵組合的形式來強(qiáng)化反應(yīng)器的脫氮效能。根據(jù)進(jìn)水氨氮濃度和彈性固體填料的大小來確定海綿鐵的用量和粒徑。工作流程與實(shí)施例1相同。實(shí)施例2的UASB流化床式反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是填料與泥水混合液充分接觸，可以發(fā)揮海綿鐵最大效果。運(yùn)行參數(shù)為：總氮負(fù)荷0.10-0.20kgTN/((kgMLSS?d)，污泥濃度20-30g/L，污泥齡10-20d，水力停留時間72-96h。海綿鐵粒徑為1-3mm，投加量為60-80g/L。

參照圖3，實(shí)施例3的ASBR填料式反應(yīng)器,主要采用海綿鐵與彈性固體填料組合的形式來強(qiáng)化ASBR反應(yīng)器的脫氮效能。工作流程主要分為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水四個階段。 本實(shí)施例3的ASBR填料式反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是采用間歇式運(yùn)行，便于反應(yīng)器的維護(hù)，泥水混合液與填料接觸充分，由于攪拌器的作用不會造成填料的封閉作用。運(yùn)行參數(shù)為：總氮負(fù)荷0.15-0.25kgTN/((kgMLSS?d)，污泥濃度20-30g/L，污泥齡20-30d，水力停留時間48-72h。海綿鐵粒徑為4-6mm，投加量為50-60g/L。

參照圖4，實(shí)施例4的ASBR流化床式反應(yīng)器，主要采用流化床與海綿鐵組合的形式來強(qiáng)化ASBR反應(yīng)器的脫氮效能。工作流程與實(shí)施例3相同。實(shí)施例4的ASBR流化床式反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是海綿鐵與泥水混合液較大的接觸面積，能夠迅速消耗進(jìn)水中的溶解氧，提高了污泥的抗沖擊效果。運(yùn)行參數(shù)為：總氮負(fù)荷0.20-0.30kgTN/((kgMLSS?d)，污泥濃度10-20g/L，污泥齡10-20d，水力停留時間36-48h。海綿鐵粒徑為1-4mm，投加量為40-50g/L。

參照圖5，實(shí)施例5的EGSB反應(yīng)器與實(shí)施例1和實(shí)施例2類似，將海綿鐵直接投入反應(yīng)器內(nèi)在污泥區(qū)與泥水混合液充分接觸，通過回流液使污泥處于懸浮狀態(tài)。實(shí)施例5的EGSB反應(yīng)器反應(yīng)器對海綿鐵的粒徑有著嚴(yán)格要求，需要選用大粒徑的海綿鐵，否則會堵塞反應(yīng)器。運(yùn)行參數(shù)為：總氮負(fù)荷0.25-0.30kgTN/((kgMLSS?d)，污泥濃度0.5-10g/L，污泥齡5-10d，水力停留時間24-36h。海綿鐵粒徑為0.1-1mm，投加量為30-40g/L。

本發(fā)明的實(shí)施方式并非窮舉，任何不經(jīng)創(chuàng)造性勞動的簡單變換均屬于本發(fā)明權(quán)利保護(hù)的范圍。