公布日：2024.03.08
申请日：2023.12.13
分类号：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/10(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F3/00(2023.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/
38(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，本发明涉及污水的脱氮除磷领域，S1：处理用设备的搭建；S2：投加零价铁；S3：零价铁粉进入到好氧池后，启动双曲面搅拌机搅拌搅拌，使其进行反应；S4：经过厌氧缺氧好氧等生化反应后的污泥，进入二沉池进行泥水分离。本发明所述的一种基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，用高浓度微米零价铁作为反应介质及载体，作为微生物载体的同时直接参与脱氮除磷反应，增加污泥龄，提高污泥浓度，实现双泥法，大大提高的脱氮除磷效率，改善污泥沉降性，提高污泥浓度，减少了污水处理设施占地，此外零价铁的投加降低了重金属对微生物的毒害，有利于系统稳定。
权利要求书
1.一种基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，其特征在于：所述包括以下操作步骤：S1：处理用设备与设施的构建：所述设备包括厌氧池(或厌氧区)、缺氧池(或缺氧区)和好氧池(或好氧区)、二沉池和零价铁磁回收装置，所述厌氧池/区、缺氧池/区和好氧池/区组成生化单元，所述生化单元内部安装有双曲面搅拌机；S2：在AAO工艺的好氧池投加纳米及微米级别的零价铁10-500mg/L，可根据水量大小采用包括：人工、自动，间歇和连续投加，投加零价铁新材料可采用包括但不限于水力输送、风力输送、管链输送、螺旋输送及人工投加方式；S3：零价铁粉进入到好氧池后，零价铁粉进入到好氧池后，在搅拌及曝气的共同作用下快速与活性污泥混合，好氧生化池中零价铁通过溶解氧、水、盐分、微生物的存在发生电化学及微生物电化学的反应，部分的零价铁被腐蚀成为铁离子，直接与磷酸根发生反应，实现磷酸盐的去除，同时零价铁的吸氧性能会在活性污泥菌胶团的局部形成微观缺氧与厌氧环境，且在缺氧与厌氧池中零价铁会作为铁型反硝化的电子供体参与电子转移实现铁型自养脱氮，在铁型自养发生的同时协同发生氢型自养脱氮；S4：经过厌氧缺氧好氧等生化反应后的污泥，进入二沉池进行泥水分离，将排出的剩余污泥采用磁分离技术回收零价铁后回流至生化池。
2.根据权利要求1所述的一种基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，其特征在于：所述步骤S2中，零价铁为200目以上，所述具体投加浓度根据进水COD、总氮总磷及其他污染物浓度、相关的工艺控制参数、排放标准以及所采用的零价铁粒径确定，所述的投加方式可根据工艺及现场其他具体情况灵活选址人工及自动投。
3.根据权利要求1所述的一种基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，其特征在于：所述步骤S4中，零价铁磁回收装置为磁滚筒。
4.根据权利要求1所述的一种基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，其特征在于：所述对于流失的零价铁需要定期补充。
5.根据权利要求1所述的一种基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，其特征在于：所述生化反应各个单元，包括厌氧池/区、缺氧池/区、好氧池/区都需要搅拌以防止零价铁沉底。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，所述包括以下操作步骤：
S1：处理用设备与设施的构建：所述设备包括厌氧池(或厌氧区)、缺氧池(或缺氧区)和好氧池(或好氧区)、二沉池和零价铁磁回收装置，所述厌氧池/区、缺氧池/区和好氧池/区组成生化单元，所述生化单元内部安装有双曲面搅拌机；
S2：在AAO工艺的好氧池投加纳米及微米级别的零价铁10-500mg/L，若仅考虑除磷作用时投加量一般控制在1-30mg/L)，可根据水量大小采用包括：人工、自动，间歇和连续投加，投加零价铁新材料可采用包括但不限于水力输送、风力输送、管链输送、螺旋输送及人工投加方式；
S3：零价铁粉进入到好氧池后，由于其粉体较细，且为多孔材料，一般会漂浮在水面随即由于搅拌的作用与活性污泥混合，并被活性污泥的絮状包裹作用，且随着污泥的搅拌、回流等运动而移动及扩散，进而充满整个好氧、缺氧、厌氧生化池，为防止零价铁沉底，设计在生化池中采用双曲面搅拌机进行搅拌，零价铁粉进入到好氧池后，在搅拌及曝气的共同作用下快速与活性污泥混合，在好氧生化池中零价铁由于溶解氧、水、盐分、微生物的存在发生电化学及微生物电化学的反应，其结果表现为部分零价铁被腐蚀成为铁离子，直接与磷酸根发生反应，实现磷酸盐的去除，在好氧及缺氧厌氧等生化池中由于零价铁的“吸氧”性能会在活性污泥菌胶团的局部形成微观缺氧或厌氧环境，有助于反硝化脱氮，同时在缺氧与厌氧池中零价铁还可以参与铁型反硝化的电子供体参与电子转移实现铁型自养脱氮，零价铁腐蚀形成的H2对硝酸盐也有额外的去除效果，即在铁型自养发生的同时协同发生氢型自养脱氮，上述表现为总氮的去除；
S4：经过厌氧缺氧好氧等生化池反应后的污泥，进入二沉池进行泥水分离，由于零价铁本身对沉淀的改善性能及腐蚀产物铁离子本身的絮凝性，活性污泥的沉降性得到改善，污泥进入二沉池可获得良好的泥水分离效果，排出的剩余污泥由于含有大量的未能参与反应的零价铁，采用磁分离技术回收零价铁后回流至生化池，以此可以回收零价铁以降低成本。
优选的，所述步骤S2中，零价铁为200目以上，所述具体投加浓度根据进水碳源及其他污染物浓度、相关的工艺控制参数以及所采用的零价铁粒径确定。
优选的，所述步骤S4中，零价铁磁回收装置为磁滚筒。
优选的，所述生化反应各个单元，包括厌氧池/区、缺氧池/区、好氧池/区都需要搅拌以防止零价铁沉底。
有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，具备以下有益效果：
1、该基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，首创性的提出用高浓度微米零价铁作为反应介质及载体，作为微生物载体的同时直接参与脱氮除磷反应，增加污泥龄，提高污泥浓度，实现双泥法，大大提高的脱氮除磷效率，改善污泥沉降性，提高污泥浓度，减少了污水处理设施占地，此外零价铁的投加降低了重金属对微生物的毒害，有利于系统稳定。
2、该基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，可以使用火法或湿法还原的微米、纳米状态零价铁，材料来源广泛，价格低廉，可有效降低或完全替代碳源及传统零价铁新材料，采用磁回收技术回收粉体零价铁，大部分零价铁可以得到有效回收，介绍药剂成本。
3、该基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，本发明采用双曲面搅拌机对生化池进行搅拌，采用水力输送、风力输送、管链输送、螺旋输送等多种自动化投加及人工投加方式，设备化实现形式简单，适用于各类型污水处理厂改造，同样适用于各新建污水处理厂。
4、该基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，通过添加的零价铁，可以在水中为微生物生长提供了附着基质，增大了微生物与废水的接触面积，有效防止了微生物流失，零价铁能够协同微生物提升脱氮效果，通过微生物的反硝化以及零价铁的还原作用，能有效缩短脱氮时间，提升脱氮效率。
5、该基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，微米及纳米零价铁投加进入生化池后会被污泥包裹，并随着污泥的运动而移动及扩散，进而充满整个生化池，分散性好，由于零价铁新材料本身的絮凝作用，使其具有改善活性污泥沉降性能的作用。
6、该基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，微米及纳米零价铁巧妙地利用了污水生化系统中溶解氧、电解质、微生物，包括硫细菌、铁细菌及好氧厌氧交替等复杂环境和影响因素，当纳微米级别的除磷材料进入生化池后，与周围环境之间发生复杂的微生物电化学作用而使该除磷材料受到破坏，从而释放出活性铁离子，释放出的活性铁离子一方面与磷酸根生成难溶性铁盐，另一方面生成的铁盐通过溶解和吸水发生强烈水解，同时发生聚合反应，生成具有较长线形结构的羟基络合物，这些含铁的羟基络合物能有效降低或消除水体中胶体的ξ电位，并通过电中和、吸附架桥及絮体的卷扫作用使胶体凝聚，改善污泥的沉降性能，同时通过沉淀将磷去除。
7、该基于零价铁的污水脱氮除磷生化处理工艺，零价铁腐蚀形成的H2对硝酸盐有额外的去除效果，即在铁型自养发生的同时协同发生氢型自养脱氮，零价铁能够促进大分子难降解有机物转化为小分子物质，提高废水的可生化性，通过使用磁滚筒作为零价铁回收装置，可将附着微生物的零价铁回收利用，将大部分载体回收利用，减少日常载体投加量，降低运行成本，通过采用的双曲面搅拌机对生化池活性污泥进行搅拌，可以保证生化池的生物反应的效率、防止初始投加零价铁沉积、加强对流传质、提升溶解氧利用率。
（发明人：曾祥专;陈晋;陈晓青;陈浩沛;冯建樑;罗洋）