公布日：2024.06.11
申请日：2024.04.25
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/56(2023.01)N;C02F3/30(2023.01)N;C02F1/28(2023.01)N;C02F101/30(2006.01)N;
C02F101/16(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
一种基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺，它属于水处理领域。本发明的目的是要解决现有水处理填料在使用过程中存在极易板结，无法与废水均匀接触，导致填料使用率不高，脱氮除磷效率较低的问题。方法：一、将污水通入格栅池进行过滤；二、将污水引入到絮凝池中处理；三、将污水引入到沉淀池中进行处理；四、将污水引入到亚硝化工艺单元中进行处理；五、将污水引入到硫自养反硝化脱氮工艺的反应器中处理；六、将污水硫酸盐吸附池中处理；七、将污水填充有细砂的滤柱中处理。本发明使用了石墨烯制备填料，结合硫自养反硝化脱氮工艺实现污水深度脱氮除磷，使出水TN能稳定达到一级A标准。
权利要求书
1.一种基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺，其特征在于所述基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺具体是按以下步骤完成的：一、将污水通入格栅池进行过滤，滤除大块固体，得到过滤后的污水；二、将过滤后的污水引入到絮凝池中，去除污水中的有机物、SS和TP，得到絮凝池处理后的污水；三、将絮凝池处理后的污水引入到沉淀池中进行处理，实现污水和污泥的分离，得到沉淀池处理后的污水；四、将沉淀池处理后的污水引入到亚硝化工艺单元中进行处理，将污水中的部分氨氮转化为亚硝酸盐氮，得到经过亚硝化工艺单元处理后污水；五、将经过亚硝化工艺单元处理后污水引入到硫自养反硝化脱氮工艺的反应器中，进行深度脱氮除磷，得到硫自养反硝化脱氮工艺处理后污水；步骤五中所述的硫自养反硝化脱氮工艺中采用的填料由填料A和填料B组成；步骤五中所述的填料A制备方法，具体是按以下步骤完成的：将鸡蛋壳粉、电气石粉和碳纤维粉混合均匀，得到混合物Ⅰ；将混合物Ⅰ进入到表面改性溶液Ⅰ中静置浸泡一段时间，取出后干燥，得到填料A；所述的表面改性溶液Ⅰ为葡萄糖和单宁酸的水溶液；所述的填料B制备方法，具体是按以下步骤完成的：将火山岩、黄铁矿和硅藻土混合均匀，得到混合物Ⅱ；将混合物Ⅱ加入到表面改性溶液Ⅱ中，得到混合物；将混合物转移到水热反应釜中，在150～200℃条件下反应3～6h，使用去离子水对反应产物进行清洗，干燥，得到填料B；所述的表面改性溶液Ⅱ为石墨烯、氯化铁和氯化钴的水溶液；六、将硫自养反硝化脱氮工艺处理后污水引入到填充有水滑石的硫酸盐吸附池中吸附污水中的硫酸根离子，得到硫酸盐吸附池处理后污水；七、将硫酸盐吸附池处理后污水引入到填充有细砂的滤柱中过滤硫酸盐吸附工艺中的出水，得到高效脱氮后的水。
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺，其特征在于步骤二中所述的絮凝池中采用微曝气的工艺，絮凝池的设计和运行参数为：絮凝池污泥负荷为5～6kgBOD5/(kgMLSS·d)，HRT为0.5～2h，SRT为0.5～1d，DO浓度为0.5～0.8mg/L；步骤二中所述的絮凝池中投加PAM，投加浓度为0.2～0.6mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺，其特征在于步骤三中所述的沉淀池HRT为2～3h，污泥回流比为30～50％。
4.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺，其特征在于步骤四中所述的亚硝化工艺单元采用纯培养的AOB菌进行接种，以悬浮填料富集AOB菌，亚硝化工艺单元的工艺参数为：HRT为3～6h，DO为0.5～1.0mg/L，采用连续曝气或者间歇曝气，pH为7.5～8.5，采用悬浮填料富集AOB时，投加填充比为20～40％。
5.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺，其特征在于步骤五中所述的硫自养反硝化脱氮工艺中采用的填料由填料A和填料B组成，填料A和填料B的质量比为(1～2):(3～4)。
6.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺，其特征在于所述的鸡蛋壳粉、电气石粉和碳纤维粉的质量比为(1～2):(0.5～1):(3～4)。
7.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺，其特征在于所述的表面改性溶液Ⅰ为葡萄糖和单宁酸的水溶液，其中葡萄糖的浓度为2g/L～6g/L，单宁酸的浓度为5g/L～8g/L。
8.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺，其特征在于所述的静置浸泡的时间为24h～36h。
9.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺，其特征在于所述的火山岩、黄铁矿和硅藻土的质量比为(0.5～1):(1～2):(2～3)；所述的表面改性溶液Ⅱ为石墨烯、氯化铁和氯化钴的水溶液，其中石墨烯的浓度为8g/L～10g/L，氯化铁的浓度为3g/L～4g/L，氯化钴的浓度为2g/L～5g/L。
10.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺，其特征在于所述的石墨烯占混合物Ⅱ的质量百分比为0.1～0.3％。
发明内容
本发明的目的是要解决现有水处理填料在使用过程中存在极易板结，无法与废水均匀接触，导致填料使用率不高，脱氮除磷效率较低的问题，而提供一种基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺。
一种基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺，具体是按以下步骤完成的：
一、将污水通入格栅池进行过滤，滤除大块固体，得到过滤后的污水；
二、将过滤后的污水引入到絮凝池中，去除污水中的有机物、SS和TP，得到絮凝池处理后的污水；
三、将絮凝池处理后的污水引入到沉淀池中进行处理，实现污水和污泥的分离，得到沉淀池处理后的污水；
四、将沉淀池处理后的污水引入到亚硝化工艺单元中进行处理，将污水中的部分氨氮转化为亚硝酸盐氮，得到经过亚硝化工艺单元处理后污水；
五、将经过亚硝化工艺单元处理后污水引入到硫自养反硝化脱氮工艺的反应器中，进行深度脱氮除磷，得到硫自养反硝化脱氮工艺处理后污水；
步骤五中所述的硫自养反硝化脱氮工艺中采用的填料由填料A和填料B组成；
步骤五中所述的填料A制备方法，具体是按以下步骤完成的：
将鸡蛋壳粉、电气石粉和碳纤维粉混合均匀，得到混合物Ⅰ；将混合物Ⅰ进入到表面改性溶液Ⅰ中静置浸泡一段时间，取出后干燥，得到填料A；
所述的填料B制备方法，具体是按以下步骤完成的：
将火山岩、黄铁矿和硅藻土混合均匀，得到混合物Ⅱ；将混合物Ⅱ加入到表面改性溶液Ⅱ中，得到混合物；将混合物转移到水热反应釜中，在150～200℃条件下反应3～6h，使用去离子水对反应产物进行清洗，干燥，得到填料B；
六、将硫自养反硝化脱氮工艺处理后污水引入到填充有水滑石的硫酸盐吸附池中吸附污水中的硫酸根离子，得到硫酸盐吸附池处理后污水；
七、将硫酸盐吸附池处理后污水引入到填充有细砂的滤柱中过滤硫酸盐吸附工艺中的出水，得到高效脱氮后的水。
本发明的有益效果：
一、本发明首先通过格栅池进行过滤，滤除大块固体，然后引入到絮凝池中，去除污水中的有机物、SS和TP，经过这两步处理，可去除污水中70％～80％的COD、85％～90％的SS、80％～90％的TP和15％～20％的TN；
二、本发明将化学絮凝、亚硝化工艺和硫自养反硝化脱氮工艺相结合，提高了脱氮效率；
三、本发明制备了填料A和填料B，结合硫自养反硝化脱氮工艺实现污水深度脱氮除磷，使出水TN能稳定达到一级A标准(GB18918-2002)；
四、本发明制备的填料A由鸡蛋壳粉制备而成，可以溶出碳酸根，作为碱性物质可以中和单质硫作为电子受体进行反硝化反应生成的氢离子，使硫自养深度脱氮工艺中环境pH值始终维持在脱氮硫杆菌适宜生长的pH值范围内；
五、本发明制备的填料B使用了石墨烯，可以与氮成键，以进一步去除污水中的氮。
本发明可获得一种基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺。
（发明人：郑轶丽;马军;彭竹葳;曾小云;张文时;张瑛洁;刘鹏程;林宏伟;唐贵伟;魏婷;吉瑞博;严平;吴洋;张勇）