一種基於零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法
2023-10-18 06:06:59
一種基於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】一種基於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：將汙泥投加至升流式厭氧反應器的反應區內，然後投加零價鐵，零價鐵的投加量為每克汙泥投加零價鐵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，使待處理汙水在升流式厭氧反應器內水力停留時間為24～96小時，通入待處理廢水後的汙泥濃度為2000～7000mg/L，升流式厭氧反應器運行40～110天後成功啟動汙泥厭氧氨氧化反應，實現對汙水中的氮素的高效脫除，本發明的方法可有效縮短厭氧氨氧化工藝的啟動時間，並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】一種基於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] 本發明涉及一種基於零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，屬於廢水 生物處理領域。
【背景技術】
[0002] 厭氧氨氧化工藝是近年蓬勃發展起來的一種新型脫氮工藝，尤其適用於高氨氮廢 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 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 的工業化發展，使得這一技術目前基本處於實驗室理論研究階段而工業應用較少。同時受 制於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汙水處理廠汙 染物排放一級標準（GB18918-2002)。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術的不足，本發明涉及一種基於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] 本發明的技術方案如下：
[0009] -種基於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)將汙泥投加至升流式厭氧反應器的反應區內，汙泥含水率大於等於99wt%， 所述的汙泥選自活性汙泥、失活厭氧顆粒汙泥、失活厭氧氨氧化汙泥之一或任意組合；
[0011] (2)向已投加汙泥的升流式厭氧反應器的反應區內投加零價鐵，將其與汙泥攪拌 混合均勻，製得混合汙泥，所述零價鐵的投加量為每克汙泥投加零價鐵〇. 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 應器的體積調節蠕動泵轉速以控制進水流速，使待處理汙水在升流式厭氧反應器內水力停 留時間為24?96小時，通入待處理廢水後的汙泥濃度為2000?7000mg/L，同時採用加熱 棒或恆溫循環水浴裝置使升流式厭氧反應器內部溫度維持在30?35度，並通入氮氣以維 持厭氧環境，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天後成功啟動汙泥厭氧氨氧化反應，實現對汙水中的氮素的高效脫除。
[0014] 本發明優選的，所述的汙泥優選失活厭氧氨氧化汙泥。
[0015] 本發明優選的，所述的活性汙泥取自汙水處理廠排出的汙泥經過濾、篩選、前期培 養後製得，通過過濾、篩選去除汙泥中的樹葉、廢棄紙張、廢棄塑料等雜質，然後將汙泥投加 至升流式厭氧反應器的反應區內，從升流式厭氧反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢 水，使待處理汙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，去除上浮和膨脹的汙泥，升流式厭氧反應器運行3-7天 後，收集底部沉澱汙泥即為活性汙泥。
[0016] 本發明優選的，所述失活厭氧顆粒汙泥為厭氧反應器生產過剩或廢棄的顆粒汙泥 和/或出水汙泥製得，將厭氧反應器生產過剩或廢棄的的顆粒汙泥和/或出水汙泥收集，以 乾淨且密閉性好的有機塑料瓶作為保存容器，需要保存的汙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，失活厭氧顆粒汙泥顏色為黑色或灰色，顆粒汙泥 粒徑為0. 5?3mm，汙泥含水率大於等於98wt %。
[0017] 本發明優選的，所述失活厭氧氨氧化汙泥為厭氧氨氧化反應器生產過剩或廢棄的 汙泥和/或出水汙泥製得，將厭氧氨氧化反應器生產過剩或廢棄的顆粒汙泥和/或出水汙 泥收集，以乾淨且密閉性好的玻璃瓶作為保存容器，需要保存的汙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，失活厭氧氨氧化汙泥顏色為棕紅 色或棕黃色，汙泥含水率大於等於98wt %。
[0018] 本發明優選的，步驟（2)中零價鐵的投加量為每克汙泥投加零價鐵1?2g。
[0019] 本發明優選的，步驟（3)中通入待處理廢水後的汙泥濃度為2500?5000mg/L。
[0020] 本發明優選的，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分鐘維持其厭氧環境， 曝氣強度為2?10ml/ (L · min);
[0021] 本發明優選的，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，處理效果最佳優選納米級零價鐵；從處理效果及處理成本綜合考慮， 優選鐵屑、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] 本發明優選的，為了使待處理汙水與汙泥充分接觸，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] 本發明優選的，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，待處理汙水在升流式厭氧反應器內水力停留時間為30? 60小時。
[0024] 本發明優選的，所述待處理廢水養殖廢水、冶金廢水、石油化工廢水含氨氮廢水。
[0025] 本發明的基於零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法的應用，適用於去 除養殖廢水、冶金廢水、石油化工廢水中的氨氮，尤其適用於氨氮濃度較高且C0D濃度較低 的廢水。
[0026] 本發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，進而增加汙泥沉降性，以減少汙泥流失，保存生物量，以 起到加速啟動的效果。
[0027] 本發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，以使出水中殘餘總氮含量達到城鎮汙水處 理廠汙染物排放一級標準（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] 本發明的技術特點及優點：
[0031] 1)本發明所述的方法可有效縮短厭氧氨氧化工藝的啟動時間，並可大幅提高厭氧 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， 便於大規模工業化使用；
[0033] 3)本發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，對環境安全無害；
[0034] 4)本發明一方面利用本發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，以期符合城鎮汙水處理廠 汙染物排放一級標準。
【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] 下面通過實施例並參照附圖對本發明作詳細描述。有必要指出的是實施例只用於 對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護範圍的限制，該領域的技術熟練人員 可以根據上述本
【發明內容】
對本發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恆流泵有限公司，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，規格為99. 999%。
[0041] 加熱棒、進出水管、導氣管均為常規市購設備。
[0042] 實施例1
[0043] -種基於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)將活性汙泥投加至升流式厭氧反應器的反應區內，汙泥含水率大於等於 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；活性汙泥為取自濟南市一市政汙 水處理廠排出的汙泥經過濾、篩選、前期培養後製得，通過過濾、篩選去除汙泥中的樹葉、廢 棄紙張、廢棄塑料等雜質，然後將汙泥投加至升流式厭氧反應器的反應區內，從升流式厭氧 反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢水，使待處理汙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，去除上浮和膨脹的汙 泥，升流式厭氧反應器運行7天後，收集底部沉澱汙泥即為活性汙泥。
[0045] (2)向步驟（1)已投加汙泥的升流式厭氧反應器的反應區內投加粒徑100nm的納 米級零價鐵，將其與汙泥攪拌混合均勻，製得混合汙泥，納米級零價鐵的投加量為每克汙泥 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使待處理汙水在升 流式厭氧反應器內停留48小時，通入待處理廢水後的汙泥濃度為2700mg/L，同時採用加熱 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天後成功啟動汙泥厭氧氨氧化反應，實現對汙水中的氮素的高效脫除，然後進入厭氧氨 氧化穩定階段。穩定運行期間總氮去除負荷達到590±25mg N/L/d。
[0048] 實施例2
[0049] -種基於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)將失活厭氧顆粒汙泥投加至升流式厭氧反應器的反應區內，汙泥含水率大於 等於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；失活厭氧顆粒汙泥為厭氧反應器 生產廢棄的顆粒汙泥，將廢棄的顆粒汙泥收集，以乾淨且密閉性好的有機塑料瓶作為保存 容器，需要保存的汙泥體積與保存容器的容積比為1:2,在常溫下密封保存1年製得，失活 厭氧顆粒汙泥顏色為黑色或灰色，顆粒汙泥粒徑為〇. 5mm，汙泥含水率大於等於98wt%。
[0051] (2)向步驟（1)已投加汙泥的升流式厭氧反應器的反應區內投加粒徑150μπι的微 米級零價鐵粉，將其與汙泥攪拌混合均勻，製得混合汙泥，微米級零價鐵粉的投加量為每克 汙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，使待處理汙水在升 流式厭氧反應器內停留48小時，通入待處理廢水後的汙泥濃度為5500mg/L，同時採用加熱 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天後成功啟動汙泥厭氧氨氧化反應，實現對汙水中的氮素的高效脫除，然後進入厭氧氨 氧化穩定階段。穩定階段總氮去除負荷為600±20mg N/L/d。
[0054] 實施例3
[0055] -種基於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)將失活厭氧氨氧化汙泥投加至升流式厭氧反應器的反應區內，汙泥含水率大 於等於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；失活厭氧氨氧化汙泥為厭 氧氨氧化反應器生產廢棄的汙泥製得，將厭氧氨氧化反應器生產廢棄的顆粒汙泥收集，以 乾淨且密閉性好的玻璃瓶作為保存容器，需要保存的汙泥體積與保存容器的容積比為1:3， 在4°C下密封保存7個月製得，失活厭氧氨氧化汙泥顏色為棕紅色或棕黃色，汙泥MLSS為 10500mg/L，汙泥含水率大於等於98wt%。
[0057] (2)向步驟（1)已投加汙泥的升流式厭氧反應器的反應區內投加粒徑150nm的納 米級零價鐵粉，將其與汙泥攪拌混合均勻，製得混合汙泥，納米級鐵粉的投加量為每克汙泥 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，使待處理汙水在升 流式厭氧反應器內停留24小時，通入待處理廢水後的汙泥濃度為3000mg/L，同時採用加熱 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天後成功啟動汙泥厭氧氨氧化反應，實現對汙水中的氮素的高效脫除，然後進入厭氧氨 氧化穩定階段。穩定階段總氮去除負荷為1150±50mg N/L/d。
[0060] 實施例4
[0061] 一種基於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)將失活厭氧氨氧化汙泥和活性汙泥投加至升流式厭氧反應器的反應區內，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；失活厭氧氨氧化汙泥與活性汙泥的質量比為：1:1， [0063] 失活厭氧氨氧化汙泥為厭氧氨氧化反應器生產廢棄的汙泥製得，將厭氧氨氧化反 應器生產廢棄的顆粒汙泥收集，以乾淨且密閉性好的玻璃瓶作為保存容器，需要保存的汙 泥體積與保存容器的容積比為1:3,在4°C下密封保存7個月製得，失活厭氧氨氧化汙泥顏 色為棕紅色或棕黃色，汙泥MLSS為10500mg/L，汙泥含水率大於等於98wt%。
[0064] 活性汙泥為取自濟南市一市政汙水處理廠排出的汙泥經過濾、篩選、前期培養後 製得，通過過濾、篩選去除汙泥中的樹葉、廢棄紙張、廢棄塑料等雜質，然後將汙泥投加至升 流式厭氧反應器的反應區內，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 待處理汙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，去除上浮和膨脹的汙泥，升流式厭氧反應器運行7天後，收集底部 沉澱汙泥即為活性汙泥。
[0065] (2)向步驟（1)已投加汙泥的升流式厭氧反應器的反應區內投加粒徑200nm的納 米級零價鐵粉，將其與汙泥攪拌混合均勻，製得混合汙泥，納米級零價鐵粉的投加量為每克 汙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，使待處理汙水在升 流式厭氧反應器內停留36小時，通入待處理廢水後的混合汙泥濃度為4150mg/L，同時採用 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天後成功啟動汙泥厭氧氨氧化反應，實現對汙水中的氮素的高效脫除，然後進入厭氧氨 氧化穩定階段。穩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)將活性汙泥投加至升流式厭氧反應器的反應區內，汙泥含水率大於等於 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；活性汙泥為取自濟南市一市政汙 水處理廠排出的汙泥經過濾、篩選、前期培養後製得，通過過濾、篩選去除汙泥中的樹葉、廢 棄紙張、廢棄塑料等雜質，然後將汙泥投加至升流式厭氧反應器的反應區內，從升流式厭氧 反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢水，使待處理汙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，去除上浮和膨脹的汙 泥，升流式厭氧反應器運行7天後，收集底部沉澱汙泥即為活性汙泥，活性汙泥的汙泥濃度 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，使待處理汙水在升 流式厭氧反應器內停留48小時，通入待處理廢水後的汙泥濃度為4000mg/L，同時採用加熱 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天後成功啟動汙泥厭氧氨氧化反應，實現對汙水中的氮素的高效脫除，然後進入厭氧氨 氧化穩定階段。升流式厭氧反應器運行126天成功啟動厭氧氨氧化工藝，實現對汙水中的 氮素的高效脫除，穩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 動泵控制連續流進水，控制水力停留時間為48小時，並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，穩定階 段總氮去除負荷為532±25mg N/L/d ;而本發明實施例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. 一種基於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) 將汙泥投加至升流式厭氧反應器的反應區內，汙泥含水率大於等於99wt %，所述 的汙泥選自活性汙泥、失活厭氧顆粒汙泥、失活厭氧氨氧化汙泥之一或任意組合； (2) 向已投加汙泥的升流式厭氧反應器的反應區內投加零價鐵，將其與汙泥攪拌混合 均勻，製得混合汙泥，所述零價鐵的投加量為每克汙泥投加零價鐵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 的體積調節蠕動泵轉速以控制進水流速，使待處理汙水在升流式厭氧反應器內水力停留時 間為24?96小時，通入待處理廢水後的汙泥濃度為2000?7000mg/L，同時採用加熱棒或 恆溫循環水浴裝置使升流式厭氧反應器內部溫度維持在30?35度，並通入氮氣以維持厭 氧環境，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天後成功啟動汙泥厭氧氨氧化反應，實現對汙水中的氮素的高效脫除，然後進入下一個 厭氧氨氧化反應。
2. 根據權利要求1所述的基於零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其特 徵在於，所述的汙泥優選失活厭氧氨氧化汙泥。
3. 根據權利要求1所述的基於零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其特 徵在於，所述的活性汙泥取自汙水處理廠排出的汙泥經過濾、篩選、前期培養後製得，通過 過濾、篩選去除汙泥中的樹葉、廢棄紙張、廢棄塑料等雜質，然後將汙泥投加至升流式厭氧 反應器的反應區內，從升流式厭氧反應器的底部利用蠕動泵通入待處理廢水，使待處理汙 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，去除上浮和膨脹的汙泥，升流式厭氧反應器運行3-7天後，收集底部沉 澱汙泥即為活性汙泥。
4. 根據權利要求1所述的基於零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其特 徵在於，所述失活厭氧顆粒汙泥為厭氧反應器生產過剩或廢棄的顆粒汙泥和/或出水汙泥 製得，將厭氧反應器生產過剩或廢棄的的顆粒汙泥和/或出水汙泥收集，以乾淨且密閉性 好的有機塑料瓶作為保存容器，需要保存的汙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，失活厭氧顆粒汙泥顏色一般為黑色或灰色，顆粒汙泥粒徑為 0. 5?3mm，汙泥含水率大於等於98wt %。
5. 根據權利要求1所述的基於零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其特 徵在於，所述失活厭氧氨氧化汙泥為厭氧氨氧化反應器生產過剩或廢棄的汙泥和/或出水 汙泥製得，將厭氧氨氧化反應器生產過剩或廢棄的顆粒汙泥和/或出水汙泥收集，以乾淨 且密閉性好的玻璃瓶作為保存容器，需要保存的汙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，失活厭氧氨氧化汙泥顏色為棕紅色或棕黃色，汙泥 含水率大於等於98wt%。
6. 根據權利要求1所述的基於零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其特 徵在於，步驟（2)中零價鐵的投加量為每克汙泥投加零價鐵1?2g，步驟（3)中通入待處理 廢水後的汙泥濃度為2500?5000mg/L。
7. 根據權利要求1所述的基於零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其 特徵在於，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分鐘維持其厭氧環境，曝氣強度為2? 10ml/(L · min)〇
8. 根據權利要求1所述的基於零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其特 徵在於，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所述的基於零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其特 徵在於，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，待處理汙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所述的基於零價鐵耦合厭氧氨氧化高效處理含氮廢水的方法，其 特徵在於，所述待處理廢水養殖廢水、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 優先權日:2014年9月24日
【發明者】倪壽清, 任龍飛 申請人:山東大學