本發(fā)明屬于水處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種廢水脫氮處理工藝，具體涉及一種反硝化生物填料及其制備和應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
：隨著工業(yè)的發(fā)展，水體污染的情況越來越嚴(yán)重，其中氮素污染占相當(dāng)大的比例。生活污水及某些工業(yè)廢水中都含有一定的氮，特別是煤加壓氣化廢水、焦化廢水、氮肥廢水等。大量未經(jīng)處理或未經(jīng)適當(dāng)處理的各種含氮廢水排入江河，會(huì)給環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，不僅污染飲用水水源，也給河、湖等造成富營(yíng)養(yǎng)化的危害。水體中氮的存在形式多樣，包括氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、有機(jī)氮等?，F(xiàn)有工藝能對(duì)氨氮、亞硝酸鹽氮、有機(jī)氮等都具有良好的去除效果，但對(duì)硝酸鹽氮的去除效果不理想。隨著硝酸鹽污染問題的日趨尖銳化以及公眾環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，越來越多的國(guó)家和地區(qū)都制定了嚴(yán)格的排放限制和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)脫氮技術(shù)的發(fā)展提出了更為迫切的要求。由于傳統(tǒng)的廢水生物處理工藝如活性污泥法以含碳有機(jī)物和懸浮固體為主要處理目標(biāo)，對(duì)多數(shù)生活污水和含氮的工業(yè)廢水來說，由于污水本身c/n比較低，脫氮效果不理想，出水仍含有大量的硝酸鹽氮。這就促使人們對(duì)常規(guī)的活性污泥工藝流程進(jìn)行改造，以提高氮的去除率。a/o及a2/o工藝是由傳統(tǒng)活性污泥法發(fā)展而來的，該工藝將反硝化段設(shè)置在系統(tǒng)的前面，反硝化反應(yīng)以污水中的有機(jī)物為碳源，曝氣池混合液中含有大量的硝酸鹽氮，通過內(nèi)循環(huán)回流至缺氧池中，在缺氧池內(nèi)進(jìn)行反硝化脫氮。a/o及a2/o工藝的脫氮效率一般在70%左右，缺氧池中有機(jī)物不足導(dǎo)致反硝化效率下降是影響總氮去除的主要原因。當(dāng)前，較成熟的脫除硝酸鹽氮工藝有物理法、生物法和化學(xué)還原法三種。物理法主要有吸附法、離子交換法和膜分離法，但只是發(fā)生了污染物的轉(zhuǎn)移或濃縮，并沒有對(duì)其進(jìn)行徹底的轉(zhuǎn)化。化學(xué)催化法常使用昂貴催化劑，反應(yīng)條件苛刻且存在著催化劑易失活的缺點(diǎn)。生物法是指在微生物在電子供體存在的條件下發(fā)生反硝化反應(yīng)將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)?，目前得到了較為廣泛的應(yīng)用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)常規(guī)污水處理工藝反硝化脫氮效果不理想的問題，結(jié)合上述
背景技術(shù)：
，本發(fā)明提供了一種反硝化填料及其制備和應(yīng)用方法。與該填料適配的反應(yīng)器包含兩種構(gòu)型，分別為zhdn-b1型和zhbn-b2型，其中：zhdn-b1型反應(yīng)器高徑比為0.5~3，適用于處理10-30mg/l低濃度含氮廢水；zhdn-b2型反應(yīng)器高徑比介于3~6之間，適用于處理30-80mg/l高濃度含氮廢水。本發(fā)明除用于污水處理強(qiáng)化脫氮方面，還可用于地下水硝酸鹽的去除工藝。本發(fā)明的技術(shù)原理是：以火山巖、沸石及活性炭為原料的反硝化生物填料混合裝填于適配反應(yīng)器中，污水進(jìn)入反應(yīng)器后，在微生物的作用下，利用進(jìn)水中投加的碳源，發(fā)生反硝化作用。微生物和硝酸鹽可以利用火山巖、沸石和活性獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)，充分反硝化，有助于強(qiáng)化硝酸鹽的去除。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：填料：將火山巖、沸石及活性炭進(jìn)行篩分，制成5-30mm粒徑的填料。應(yīng)用方法：將火山巖、沸石及活性炭以30~10：5~1：5~1的比例混合裝填入適配反應(yīng)器中。適配反應(yīng)器構(gòu)建：反應(yīng)器進(jìn)出水為下進(jìn)上出升流式，配有加藥罐構(gòu)成加藥系統(tǒng)，施加碳源主要包括甲醇、乙醇、乙酸、乙酸鈉、葡萄糖等常見有機(jī)碳源；反應(yīng)器底部設(shè)配水區(qū)和承托層，主體反應(yīng)區(qū)即填料層，填料層根據(jù)填料粒徑的不同可分為2~5層，其中下層粒徑大上層粒徑小，每層內(nèi)填料以確定的粒徑均勻分布，反應(yīng)器內(nèi)布置導(dǎo)氣罩，反硝化產(chǎn)氣由導(dǎo)氣罩收集，經(jīng)導(dǎo)氣管引出反應(yīng)器，從而防止排氣不暢造成反應(yīng)器內(nèi)部堵塞。設(shè)置的加藥系統(tǒng)，從反應(yīng)器進(jìn)水處加入等量（等于反硝化所需計(jì)量比）有機(jī)碳源用于硝酸鹽的去除。被處理的原廢水從設(shè)備底部經(jīng)配水孔板進(jìn)入配水區(qū)，之后進(jìn)入填料層進(jìn)行生物脫氮。不同級(jí)配的填料層同時(shí)具有生物濾池的功能，能截留廢水中的懸浮物及由于生物膜脫落形成的生物污泥。當(dāng)填料層內(nèi)的截污量達(dá)到某種程度時(shí)，對(duì)填料層進(jìn)行自動(dòng)化沖洗，沖洗進(jìn)水管道布置在設(shè)備底部（具體圖示見附圖2），沖洗流量適當(dāng)放大，通過水力沖刷作用去除填料層內(nèi)的被截留物，沖洗水通過沖洗水排放管道排出。在反硝化過程中，由于硝酸氮不斷被還原為氮?dú)?，深床濾池中會(huì)集聚大量的氮?dú)?，這些氣體會(huì)使污水繞竄介質(zhì)之間，這樣增強(qiáng)了微生物與水流的接觸，同時(shí)也提高了過濾效率。但是當(dāng)池體內(nèi)積聚過多的氮?dú)鈿馀輹r(shí)，則會(huì)造成水頭損失；本設(shè)備設(shè)置導(dǎo)氣管、導(dǎo)氣罩和水封收集反應(yīng)產(chǎn)生的氮?dú)?，以防積氣影響反應(yīng)條件，減少水利損失。本發(fā)明具有以下各項(xiàng)特征：1）所制備的填料以火山巖、沸石和活性炭為原料，成本較低；填料具有獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)，可以充分利用生物法反硝化的優(yōu)勢(shì)；2）設(shè)置加藥系統(tǒng)，在反應(yīng)器進(jìn)水處加入等量（等于反硝化所需計(jì)量比）有機(jī)碳源用于硝酸鹽的去除；3）適配反應(yīng)器通過設(shè)置不同級(jí)配填料層進(jìn)行生物脫氮，反應(yīng)器內(nèi)保留大量生物量，廢水處理效果好；4）無需污泥回流，也無污泥膨脹之慮，降低設(shè)備及運(yùn)行費(fèi)用；5）沖洗過程全部自動(dòng)化，及時(shí)地沖刷過厚和老化的生物膜，避免填料層堵塞，加速生物膜更新，使生物膜經(jīng)常保持較高的活性，維護(hù)管理方便；6）本設(shè)備設(shè)專門的導(dǎo)氣系統(tǒng)，水力損失降低，水力條件較好；7）不同孔隙率的填料層允許固體雜質(zhì)透過濾床的表層，深入填料中，達(dá)到整個(gè)填料層縱深截留固體物；8）濾料級(jí)配分別設(shè)置為5-30mm，由下向上分層裝填，下層粒徑大，上層粒徑小，填料布置更合理，反應(yīng)器運(yùn)行效果更好；9）針對(duì)低濃度和高濃度廢水分別設(shè)計(jì)zhdn-b1和zhdn-b2兩種構(gòu)型的反應(yīng)器，使反應(yīng)器使用更有針對(duì)性；10）zhdn-b1型反應(yīng)器占地面積較大，但可以累層組建，且每層反應(yīng)器獨(dú)立運(yùn)行。附圖說明：圖1為zhdn-b1型反應(yīng)器立面圖；圖2為zhdn-b2型反應(yīng)器立面圖；附圖標(biāo)記：圖1：1.進(jìn)水管2.布水區(qū)3.填料區(qū)4.上清液分布區(qū)5.出水口6.沖洗進(jìn)水7.沖洗出水8.加藥罐圖2：1.進(jìn)水管2.布水區(qū)3.填料區(qū)4.上清液分布區(qū)5.出水口6.導(dǎo)氣管7.集氣罩8.水封瓶9.沖洗進(jìn)水10.沖洗出水11.加藥罐。具體實(shí)施方式：實(shí)施例1采用本發(fā)明的填料和反應(yīng)器對(duì)模擬硝酸鹽污水進(jìn)行處理。將篩分好的火山巖、沸石和活性炭等填料按照20:1:1的質(zhì)量比，裝填至高3m，內(nèi)徑0.5m的zhdn-b2型反應(yīng)器內(nèi)，填料按照30mm,20mm,15mm,10mm,5mm的粒徑由下到上依次分層裝填，同粒徑的火山巖、沸石和活性炭混合均勻后裝入反應(yīng)器內(nèi)。將馴化好的活性污泥接種到反應(yīng)器內(nèi)，用自來水加入硝酸鈉配制成硝酸鹽氮的濃度為80mg/l的水模擬污水水質(zhì)，啟動(dòng)加藥系統(tǒng)，按去除80mgno3--n/l的劑量投加碳源甲醇，原水經(jīng)蠕動(dòng)泵由反應(yīng)器底端打入反應(yīng)器內(nèi)，污水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間為60min，檢測(cè)出水硝態(tài)氮含量低于3mg/l，去除率大于95%，出水cod低于15mg/l，去除率大于95%。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行檢測(cè)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表1：表1為實(shí)施例1的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施例2采用本發(fā)明的填料和反應(yīng)器對(duì)模擬硝酸鹽污水進(jìn)行處理。將篩分好的火山巖、沸石和活性炭等填料按照30:5:1的質(zhì)量比，裝填至高3m，內(nèi)徑0.75m的zhdn-b2型反應(yīng)器內(nèi)，填料按照25mm,20mm,10mm,5mm的粒徑由下到上依次分層裝填，同粒徑的火山巖、沸石和活性炭混合均勻后裝入反應(yīng)器內(nèi)。將馴化好的活性污泥接種到反應(yīng)器內(nèi)，用自來水加入硝酸鈉配制成硝酸鹽氮的濃度為80mg/l的水模擬污水水質(zhì)，啟動(dòng)加藥系統(tǒng)，按去除80mgno3--n/l的劑量投加碳源甲醇，原水經(jīng)蠕動(dòng)泵由反應(yīng)器底端打入反應(yīng)器內(nèi)，污水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間為60min，檢測(cè)出水硝態(tài)氮含量低于3mg/l，去除率大于95%，出水cod低于15mg/l，去除率大于90%。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行檢測(cè)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表2：表2為實(shí)施例2的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施例3采用本發(fā)明的填料和反應(yīng)器對(duì)模擬硝酸鹽污水進(jìn)行處理。將篩分好的火山巖、沸石和活性炭等填料按照30:5:5的質(zhì)量比，裝填至高3m，內(nèi)徑1m的zhbn-b2型反應(yīng)器內(nèi)，填料按照30mm,25mm,10mm,5mm的粒徑由下到上依次分層裝填，同粒徑的火山巖、沸石和活性炭混合均勻后裝入反應(yīng)器內(nèi)。將馴化好的活性污泥接種到反應(yīng)器內(nèi)，用自來水加入硝酸鈉配制成硝酸鹽氮的濃度為60mg/l的水模擬污水水質(zhì)，啟動(dòng)加藥系統(tǒng)，按去除60mgno3--n/l的劑量投加碳源甲醇，原水經(jīng)蠕動(dòng)泵由反應(yīng)器底端打入反應(yīng)器內(nèi)，污水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間為45min，檢測(cè)出水硝態(tài)氮含量低于2mg/l，去除率為大于95%，出水cod低于15mg/l，去除率大于90%。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行檢測(cè)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表3：表3為實(shí)施例3的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施例4采用本發(fā)明的填料和反應(yīng)器對(duì)模擬硝酸鹽污水進(jìn)行處理將篩分好的火山巖、沸石和活性炭等填料按照10:5:5的質(zhì)量比，裝填至高1m，內(nèi)徑2m的zhdn-b1型反應(yīng)器內(nèi)，填料按照15mm,10mm,5mm,的粒徑由下到上依次分層裝填，同粒徑的火山巖、沸石和活性炭混合均勻后裝入反應(yīng)器內(nèi)。將馴化好的活性污泥接種到反應(yīng)器內(nèi)，用自來水加入硝酸鈉配制成硝酸鹽氮的濃度為20mg/l的水模擬污水水質(zhì)，啟動(dòng)加藥系統(tǒng)，按去除20mgno3--n/l的劑量投加碳源甲醇，原水經(jīng)蠕動(dòng)泵由反應(yīng)器底端打入反應(yīng)器內(nèi)，污水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間為20min，檢測(cè)出水硝態(tài)氮含量低于0.5mg/l，去除率大于98%，出水cod低于10mg/l，去除率大于90%。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行檢測(cè)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表4：表4為實(shí)施例4的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)no3--n（mg/l）cod（mg/l）ph值進(jìn)水20.278.47.50出水0.37.27.78去除率%98.590.8--實(shí)施例5采用本發(fā)明的填料和反應(yīng)器對(duì)模擬硝酸鹽污水進(jìn)行處理。將篩分好的火山巖、沸石和活性炭等填料按照20:3:3的質(zhì)量比，裝填至高1m，內(nèi)徑1m的zhdn-b1型反應(yīng)器內(nèi)，填料按照20mm,15mm,10mm的粒徑由下到上依次分層裝填，同粒徑的火山巖、沸石和活性炭混合均勻后裝入反應(yīng)器內(nèi)。將馴化好的活性污泥接種到反應(yīng)器內(nèi)，用自來水加入硝酸鈉配制成硝酸鹽氮的濃度為25mg/l的水模擬污水水質(zhì)，啟動(dòng)加藥系統(tǒng)，按去除25mgno3--n/l的劑量投加碳源甲醇，原水經(jīng)蠕動(dòng)泵由反應(yīng)器底端打入反應(yīng)器內(nèi)，污水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間為25min，檢測(cè)出水硝態(tài)氮含量低于1mg/l，去除率大于96%，出水cod低于10mg/l，去除率大于90%。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行檢測(cè)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表5：表5為實(shí)施例5的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)no3--n（mg/l）cod（mg/l）ph值進(jìn)水24.698.57.52出水0.97.87.77去除率%96.392.1--當(dāng)前第1頁12