一種固體碳源及其製備方法和應用的製作方法
2023-12-05 00:45:16
一種固體碳源及其製備方法和應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及汙水處理【技術領域】，具體為一種固體碳源及其製備方法和應用，固體碳源由至少三種富含纖維素的物質混合均勻後經制粒和燒制製得。將固體碳源放置於缺氧池中為微生物提供營養物質，並且將經調節池均質均量後的汙水依次流經預脫硝池、厭氧池、缺氧池、好氧池和沉澱池中進行處理，出水的總氮含量等於或小於10mg/L，總磷含量等於或小於0.5mg/L。本發明由多種富含纖維素的物質製成，各種物質的纖維易互為滲透和纏繞，混合燒制後可形成緻密的纖維素層結構，從而極大的降低了固體碳源的釋放速率，使汙水中碳源長期穩定、充足；此外，固體碳源由多種物質製成，可為微生物提供豐富的營養物質，滿足微生物進行新陳代謝的不同功能所需，提高碳源的利用率。
【專利說明】一種固體碳源及其製備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及汙水處理【技術領域】，尤其涉及一種固體碳源及其製備方法和應用。
【背景技術】
[0002]目前，大部分城市汙水處理廠採用傳統的二級活性汙泥法處理工藝，對控制城市水汙染起到一定的積極作用。然而，傳統活性汙泥法對氮的去除率較低，並不能從根本上解決水體「富營養化」的問題。雖然通過三級深度處理可進一步淨化水體，達到較好的脫氮效果，但處理工藝流程長、佔地面積大、基建運行費用昂貴等，因而限制了其進一步大規模的應用。為了減緩水體富營養化進一步加劇的趨勢，應使城市汙水處理廠的尾水總氮濃度維持在較低範圍內，因而要尋求一種簡單、高效、低廉的城市汙水處理廠尾水的脫氮處理技術。
[0003]城市汙水經汙水處理廠經二級處理後，主要汙染物的去除率一般在70% -90%,然而汙水處理廠尾水中仍然含有一些難降解的汙染物、總氮和總磷。經傳統活性汙泥法處理後城市汙水處理 廠的出水尚未達到《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB18918-2002)一級A排放標準，然而尾水中仍然含有含量大於20mg/L的總氮和含量大於0.5mg/L的總磷。即使執行一級A排放標準，尾水中的汙染物含量仍高於地表水V類水汙染物質的標準，部分指標甚至是地表水質量標準的幾倍，如不經深度處理將其直接排放，尾水仍然會對地表水體造成一定程度的汙染。汙水處理廠尾水中氮主要以硝酸鹽氮形式存在，硝酸鹽氮的去除已成為城市汙水處理廠尾水治理亟待解決的難題。而制約尾水中硝酸鹽氮去除的主要因素是尾水中的有機碳含量低，難以滿足反硝化過程中反硝化菌對碳源的需求，從而導致脫氮效率低。目前，解決該問題的主要方法是在傳統生物脫氮工藝中的反硝化階段投加外加碳源，所用外加碳源主要有甲醇、乙醇或葡萄糖等液體有機物。但是使用這些外加碳源，需頻繁投放且極易造成碳源不穩定，造成反硝化細菌生長困難，從而影響生物脫氮效率。另一方面，投加此類有機物質，不僅增加了反硝化成本，而且帶來了二次汙染。此外，還有使用木薯酒糟、稻殼和玉米芯等未經加工的富含纖維素的物質作為固體碳源。未經加工的或單一使用一種廢棄農作物的固體碳源，其纖維素層結構較為鬆弛，釋放速率較快，還有待進一步降低固體碳源的釋放速度。並且使用單一的廢棄農作物作固體碳源為微生物提供營養，其成分較單一，相當一部分碳源不能被微生物生物降解，易造成碳源的流失和浪費。
【發明內容】
[0004]本發明針對城市汙水處理廠尾水的碳氮比低，其碳源不足或不穩定而導致進一步深度處理時脫氮效率不高的問題，提供一種釋放速度緩慢及營養豐富的固體碳源，以及該種固體碳源的製備方法；同時還提供一種應用該種固體碳源且脫氮效率高的汙水處理方法。
[0005]為實現上述目的，本發明採用以下技術方案:
[0006]一種固體碳源，由以下物質中的至少三種按任意比例混合後經制粒及燒制工藝製成:稻殼粉末、玉米芯粉末、秸杆粉末、稻草粉末和米糠；所述稻殼粉末、玉米芯粉末、秸杆粉末、稻草粉末和米糠的粒度均為200-300目。
[0007]優選的，所述固體碳源由以下重量份額的物質製成:秸杆粉末6-8份，米糠3-5份，稻草粉末1份。更優選的，所述固體碳源由以下重量份額的物質製成:秸杆粉末6份，米糠3份，稻草粉末1份。
[0008]優選的，所述固體碳源的粒度為10_15mm。
[0009]以上所述固體碳源的製備方法，包括以下步驟:
[0010]S1、分別稱取用於製作固體碳源的各物質和水並混合均勻，所述水的質量為各物質總質量的35-45%，得混合物；
[0011]S2、將混合物送入造粒機中造粒並初步乾燥，得料球；乾燥溫度為70-80°C，乾燥時間為50-70min ；
[0012]S3、將料球放入105-110°C的烤箱中，烘烤1.5-2.5h，得生料球；
[0013]S4、將生料球置於300-500°C的旋轉窯中預熱30min，將旋轉窯的溫度逐漸升至1100-1200°C，升溫速度為20-35°C;接著停止對旋轉窯加熱，待旋轉窯的溫度降至1000°C時將顆粒取出並自然冷卻至常溫，得固體碳源。
[0014]應用以上所述固體碳源的汙水處理方法，包括以下步驟:
[0015]經格柵過濾的 汙水匯入調節池中進行均質均量，通過提升泵將汙水匯入預脫硝池中進行初步脫硝處理；接著汙水依次流經厭氧池、缺氧池和好氧池中分別進行釋磷處理、硝化處理、反硝化和好氧吸磷處理；再接著汙水進入沉澱池中，汙水中的汙泥沉澱至沉澱池的下層並通過汙泥排放口進入汙泥池中；沉澱池中的上層液體流入消毒池中進行消毒後排放；
[0016]所述缺氧池中放置有固體碳源，所述固體碳源相對汙水處理量的用量為
0.7-0.9g/m3。
[0017]優選的，所述好氧池中的汙水每隔Ih回流一次至缺氧池中，所述汙水回流時間為20min，所述好氧池中汙水的進水量與回流量的體積之比為1:1-3。
[0018]優選的，所述汙泥池中的汙泥每隔IOmin回流一次至調節池中，所述汙泥回流時間為2min，所述汙泥池中汙泥的流入量與回流量的體積之比為1:0.7_1。
[0019]優選的，所述汙泥池的汙泥出口高於調節池的汙泥進口。
[0020]優選的，所述汙水在預脫硝池、厭氧池、缺氧池、好氧池和沉澱池中的總停留的時間為2-5h。
[0021]與現有技術相比，本發明的有益效果是:本發明通過將多種富含纖維素的物質混合到一起並經制粒及燒制處理，因各種物質的纖維結構中具有較大的空隙，易互為滲透和纏繞，混合燒制後可形成緻密的纖維素層結構，從而極大的降低了固體碳源的釋放速率，使汙水中碳源長期穩定、充足；此外，固體碳源由多種物質製成，可為微生物提供豐富的營養物質，滿足微生物進行新陳代謝的不同功能所需，使碳源幾乎能被不同的微生物吸附降解，從而大大提高了碳源的利用率。將碳源原材料粉碎至200-300目並將固體碳源製成粒度為10-15mm的顆粒，固體碳源具有較大比表面積的同時其釋放速率適中，便於微生物生長繁殖，同時保障汙水中碳源長期穩定、充足。在汙水處理中，將固體碳源放置於缺氧池中，固體碳源的消耗量僅為0.7-0.9g/m3，固體碳源利用率高，可降低汙水處理成本。[0022]汙水處理中，汙水進入厭氧池前先經預脫硝池，並且將汙泥池中的部分活性汙泥先經調節池回流至預脫硝池，在缺氧條件下充分去除回流活性汙泥中的硝酸鹽。然後汙水再流至厭氧池，從而使活性汙泥在厭氧池中釋放磷的效率大大提高，強化了生化系統的除磷效果。經厭氧池處理的汙水及由好氧池回流的汙水進入缺氧池中，反硝化菌利用汙水中的有機物作為碳源，將好氧池回流的汙水所帶入的大量亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮還原為氮氣。好氧池中設有懸浮填料，填料上長滿生物膜，經過曝氣的汙水以一定的速度流經池內填料，通過與生物膜的不斷接觸，在生物膜的作用下，生物膜上的微生物以汙水中氧氣和汙染物為能量源進行增值代謝，汙水中汙染物以CO2和H2O的形式被代謝掉，從而汙水得到淨化。在沉澱池中通過重力作用實現泥水分離，沉澱池中的上清液進入消毒池中經微波紫外消毒後達標排放；沉澱池中底部的汙泥排入汙泥池，汙泥池中的汙泥一部分回流至調節池，再利用提升泵調入預脫硝池進行脫氮，剩餘活性汙泥則轉移至汙泥幹化場，通過汙泥回流方式可控制汙水處理系統內活性汙泥的濃度及汙泥齡。
[0023]汙水從流入預脫硝池到流出沉澱池僅需2_5h即可使出水的總氮含量≤10mg/L,總磷含量< 0.5mg/L，脫氮脫磷效果好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明實施例的汙水處理流程圖。
【具體實施方式】
[0025]為了更充分理解本發明的技術內容，下面結合具體實施例對本發明的技術方案作進一步介紹和說明。
[0026]實施例1-1 6固體碳源及製備
[0027](I)分別收集富含纖維素的物質，如稻殼、玉米芯、秸杆、稻草和米糠等，然後分別將它們粉碎至400目及以下形成粉體，備用。
[0028](2)分別稱取用於製作固體碳源的各粉體物質以及水，水的量為各粉體物質總質量的35-45%，然後將它們混合均勻，得混合物。各物質的用量如下表1所示。
[0029](3)將混合物送入造粒機中造粒(粒度為10_15mm)並初步乾燥，得料球；乾燥溫度為70-80°C，乾燥時間為50-70min。
[0030](4)將料球放入105-110°C的烤箱中，烘烤1.5-2.5h，得生料球。
[0031](5)將生料球置於300-500°C的旋轉窯中預熱30min，然後將旋轉窯的溫度逐漸升至1100-1200°C，升溫速度為20-35°C ;接著停止對旋轉窯加熱，待旋轉窯的溫度降至1000°C時將顆粒取出並自然冷卻至常溫，得固體碳源。
[0032]實施例1-16中製作固體碳源的各物質用量及粒度
[0033]
【權利要求】
1.一種固體碳源，其特徵在於，由以下物質中的至少三種按任意比例混合後經制粒及燒制工藝製成:稻殼粉末、玉米芯粉末、秸杆粉末、稻草粉末和米糠；所述稻殼粉末、玉米芯粉末、秸杆粉末、稻草粉末和米糠的粒度均為200-300目。
2.根據權利要求1所述的固體碳源，其特徵在於，由以下重量份額的物質製成:秸杆粉末6-8份，米糠3-5份，稻草粉末1份。
3.根據權利要求2所述的固體碳源，其特徵在於，由以下重量份額的物質製成:秸杆粉末6份，米糠3份，稻草粉末1份。
4.根據權利要求3所述的固體碳源，其特徵在於，所述固體碳源的粒度為10-15mm。
5.一種如權利要求1所述固體碳源的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: 51、分別稱取用於製作固體碳源的各物質和水並混合均勻，所述水的質量為各物質總質量的35-45%，得混合物； 52、將混合物送入造粒機中造粒並初步乾燥，得料球；乾燥溫度為70-80°C，乾燥時間為 50-70min ； 53、將料球放入105-110°C的烤箱中，烘烤1.5-2.5h，得生料球； 54、將生料球置於300-500°C的旋轉窯中預熱30min，然後將旋轉窯的溫度逐漸升至1100-1200°C，升溫速度為20-35°C;接著停止對旋轉窯加熱，待旋轉窯的溫度降至1000°C時將顆粒取出並自然 冷卻至常溫，得固體碳源。
6.一種應用如權利要求1所述固體碳源的汙水處理方法，其特徵在於，包括以下步驟: 汙水經過格柵後匯入調節池中進行均質均量，然後通過提升泵將汙水匯入預脫硝池中進行初步脫硝處理；接著汙水依次流經厭氧池、缺氧池和好氧池中分別進行釋磷處理、硝化處理、反硝化和好氧吸磷處理；再接著汙水進入沉澱池中，汙水中的汙泥沉澱至沉澱池的下層並通過汙泥排放口進入汙泥池中；沉澱池中的上層液體流入消毒池中進行消毒後排放； 所述缺氧池中放置有固體碳源，所述固體碳源相對汙水處理量的用量為0.7-0.9g/m3。
7.根據權利要求6所述的汙水處理方法，其特徵在於，所述好氧池中的汙水每隔Ih回流一次至缺氧池中，所述汙水回流時間為20min，所述好氧池中汙水的進水量與回流量的體積之比為1:1-3。
8.根據權利要求7所述的汙水處理方法，其特徵在於，所述汙泥池中的汙泥每隔IOmin回流一次至調節池中，所述汙泥回流時間為2min，所述汙泥池中汙泥的流入量與回流量的體積之比為1:0.7-1。
9.根據權利要求8所述的汙水處理方法，其特徵在於，所述汙泥池的汙泥出口高於調節池的汙泥進口。
10.根據權利要求9所述的汙水處理方法，其特徵在於，所述汙水在預脫硝池、厭氧池、缺氧池、好氧池和沉澱池中的總停留的時間為2-5h。
【文檔編號】C02F9/14GK104003520SQ201410244347
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月4日 優先權日:2014年6月4日
【發明者】裴廷權, 李文生, 黃雪森, 李健馳, 黃金秀, 常金增, 周洪昌, 周崗泉 申請人:深圳合續環境科技有限公司