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一种反硝化滤池组合填料及其应用制造技术

技术编号:20927331 阅读:84 留言:0更新日期:2019-04-20 12:06
本发明专利技术公开了一种反硝化滤池组合填料及其应用,其中,组合填料包括了铁碳填料,硫磺以及多孔材料。所述铁碳填料中包含有还原铁粉、活性炭、铜粉、造孔剂、造孔剂以及pH调节剂。本发明专利技术所述的反硝化组合滤池中的填料顺序从下到上分别为铁碳填料,硫磺以及多孔材料。能够通过铁碳填料在水中产生铁碳微电解,产生的二价铁和还原性氢将硝态氮还原成氮气,同时反硝化菌利用氢气和硫磺作为电子供体,减少投加有机碳源,从而实现自养反硝化。同时该组合填料挂膜速度快,最佳运行工艺参数下脱氮性能好,并且来源广泛,价格价廉。本发明专利技术通过不同填料的组合,解决了反应器中pH过高或者过低的问题,以及亚硝态氮累积的问题,并且有很好的去除效果。

A Composite Filler for Denitrification Filter and Its Application

The invention discloses a denitrification filter combined filler and its application, in which the combined filler includes iron carbon filler, sulfur and porous material. The iron-carbon filler comprises reduced iron powder, activated carbon, copper powder, pore-forming agent, pore-forming agent and pH regulator. The filling sequence of the denitrification combined filter is iron-carbon filler, sulfur and porous material from bottom to top. Nitrogen nitrate can be reduced to nitrogen by iron-carbon micro-electrolysis in water with iron-carbon filler. Meanwhile, denitrifying bacteria use hydrogen and sulphur as electronic donors to reduce the addition of organic carbon sources, so as to realize autotrophic denitrification. At the same time, the composite filler has fast film-forming speed, good denitrification performance under the optimum operating parameters, wide source and low price. The invention solves the problem of excessive or low pH in the reactor and the accumulation of nitrite nitrogen through the combination of different fillers, and has good removal effect.

【技术实现步骤摘要】
一种反硝化滤池组合填料及其应用
本专利技术涉及含氮生活污水和工业废水处理技术,尤指一种反硝化滤池组合填料及其应用。
技术介绍
随着经济的发展,由于人类生活水平提高,以及农用化肥的过度使用等原因,使得大量的含氮生活污水和工业废水排入水体,氮含量的超标会引起水体富营养化,并且可转化为“三致”物质亚硝酸盐而严重威胁人类的健康。因此研究开发经济、高效的废水脱氮处理技术,已成为水污染控制工程领域的重点和热点。在众多的脱氮技术中,生物脱氮技术具有经济,高效并且不产生二次污染的特点,近年来对厌氧反应器的反硝化功能的研究已成为热点。填料的主要作用是容纳附着微生物,是微生物生长的载体,为微生物提供栖息和繁殖的稳定环境,其丰富的内表面为微生物提供附着的表面和内部空间,使反应器尽可能保持较多的微生物量。同时,填料对水流有强制性的紊动作用,使水流能够重新分布,改变其流动方向,从而使水流在反应器横截面下分布更为均匀。填料对水中的悬浮物有一定的截留作用。由于反应器中有填料存在,使出水中悬浮物的浓度大大减少。因此,填料在污水处理工艺中的作用十分重要。因此,开发合适的生物填料是生物脱氮技术未来在水处理领域推广应用的前提。在传统自养反硝化反应器中,人们单一的通过铁自养反硝化技术或者硫自养反硝化技术进行脱氮。其中单纯通过铁自养反硝化技术,铁碳填料在水中产生原电池反应时会产生大量的OH-,使得水中的pH不断上升,不适合微生物的生存;同理,单纯通过硫自养反硝化反应时会产生大量的H+,并且高浓度的SO42-会造成亚硝酸盐的累积。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本专利技术提供了一种反硝化滤池组合填料及其应用,所述填料具体为一种用于低C/N废水生物脱氮技术的低碳源投加高效反硝化滤池的组合填料。能够通过铁碳填料在水中产生铁碳微电解,产生的二价铁和还原性氢将硝态氮还原成氮气,同时反硝化菌利用氢气和硫磺作为电子供体,减少投加有机碳源,从而实现自养反硝化。同时该组合填料挂膜速度快,最佳运行工艺参数下脱氮性能好,并且来源广泛,价格价廉。本专利技术通过不同填料的组合,解决了反应器中pH过高或者过低的问题,在实验过程中未发现亚硝态氮的累积,并且有很好的去除效果。本专利技术设计科学合理,克服了传统生物脱氮技术占地面积大、需要大量外加碳源的缺点。为了达到本专利技术目的,本专利技术提供了一种反硝化滤池组合填料,包括:铁碳填料、硫磺、多孔材料以及pH缓冲材料。可选地,所述反硝化滤池组合填料由铁碳填料、硫磺、多孔材料以及pH缓冲材料组成。本专利技术提供的反硝化滤池组合填料中,所述铁碳填料包含下列组分:还原铁粉、活性炭、铜粉、粘结剂、造孔剂以及pH调节剂。可选地,所述铁碳填料由还原铁粉、活性炭、铜粉、粘结剂、造孔剂以及pH调节剂组成。本专利技术提供的反硝化滤池组合填料中,所述铁碳填料各组分质量比为:还原铁粉40-45%、活性炭12-15%、铜粉8-10%、粘结剂20-25%、造孔剂5-8%以及pH调节剂5-8%;可选地,所述还原铁粉45%,活性炭15%,铜粉10%,粘结剂20%,造孔剂5%,pH调节剂5%。本专利技术提供的反硝化滤池组合填料中,所述粘结剂选自硫酸钙、海藻酸钠、阿拉伯胶和聚乙烯醇中的一种或多种;本专利技术提供的反硝化滤池组合填料中,所述pH调节剂选自碳酸氢钠、磷酸二氢钠、氢氧化钠和碳酸钙中的一种或多种;本专利技术提供的反硝化滤池组合填料中,所述造孔剂选自碳酸氢铵。本专利技术提供的反硝化滤池组合填料中,所述还原铁粉的粒径为150-200目,所述活性炭的粒径为150-200目,所述铜粉的粒径为150-200目。本专利技术提供的反硝化滤池组合填料中,所述铁碳填料为球形,直径为9-12mm。本专利技术提供的反硝化滤池组合填料中,所述组合填料的填料顺序从下到上分别为铁碳填料、硫磺、pH缓冲材料以及多孔材料;本专利技术提供的反硝化滤池组合填料中,所述铁碳填料、硫磺、pH缓冲材料以及多孔材料的体积比为1-3:1-3:0-2:1-2,所述组合填料填充高度为厌氧反应器高度的50-80%。本专利技术提供的反硝化滤池组合填料中,所述多孔材料选自麦饭石、沸石、陶粒、以及火山岩中的一种或两种以上;所述pH缓冲材料选自牡蛎壳和石灰石中的一种或两种。本专利技术提供的反硝化滤池组合填料中,所述多孔材料的粒径为3-5mm;所述pH缓冲材料的粒径为3-5mm;所述硫磺的粒径为0.5-1mm。本专利技术提供的反硝化滤池组合填料中,上述的铁碳填料的制备方法,包括以下步骤:(1)将所述还原铁粉、活性炭、铜粉、粘结剂、造孔剂以及pH调节剂调配混匀,缓慢加入原料质量15-20%的水混合形成粘稠状混合物;(2)将步骤(1)中得到的混合物填充到模具中,在真空干燥箱中45-60℃,干燥6-8h;其中最佳效果为60℃下真空干燥8h。(3)将步骤(2)中真空干燥后得到的产物在惰性气氛气体下高温焙烧,即制成铁碳填料。可选地,所述铁碳填料的制备方法由以上步骤组成。本专利技术提供的铁碳填料的制备方法中,所述惰性气氛气体选自惰性气体或氮气中的一种或多种;本专利技术提供的铁碳填料的制备方法中,所述高温焙烧的条件为在400-700℃下焙烧2-4h。其中最佳效果为400℃下焙烧4h。另一方面,本专利技术还提供了上述反硝化滤池组合填料在处理含氮生活污水和工业废水的厌氧反应器中的应用。本专利技术中的组合填料中铁碳填料,麦饭石,沸石,陶粒和火山岩为多孔性材料,具有良好比表面积,可以为微生物提供生长环境和附着点;通过铁碳填料在水中产生铁碳微电解,产生的二价铁和还原性氢将硝态氮还原成氮气,同时反硝化菌利用氢气和硫磺作为电子供体,从而实现自养反硝化。减少了对营养物的依赖;牡蛎壳具有多孔结构,同样为微生物提供生长环境和附着点,同时牡蛎壳中的碳酸钙可中和微生物培养过程产生的酸性物质,起着调节pH值的作用。本专利技术的另一个目的是提供一种上述组合填料在厌氧反应器中的应用。在本专利技术提供的上述组合填料在厌氧反应器的应用中,所述厌氧反应器中的溶解氧浓度为1.0-2.0mg/L,污水中COD浓度与硝态氮浓度的比值3≥C/N≥1.5;C/N如果大于3,就会使得反应器中的异养反硝化菌占优势菌,而异养菌和自养菌为竞争关系,此时自养菌就会减少,填料失去作用;所述厌氧反应器中异养反硝化菌、铁自养反硝化菌以及硫自养反硝化菌为优势菌,并且组合填料表面形成有稳定的生物膜。本专利技术的有益效果:(1)所述组合填料为微生物附着提供了充足的空间,使得反应器中有尽可能多的微生物存在。同时,组合填料还会改变水流的流动方向,使得废水与微生物充分接触,提高了污染物的去除效率。(2)组合填料中的铁粉和活性炭在水中形成铁碳微电解反应,产生还原型氢[H]和二价铁,[H]和二价铁将部分的硝态氮还原成氮气。(3)铁作为捕氧剂起到捕获消耗地下水中溶解氧,创造反硝化过程所必需的厌氧环境。(4)反硝化菌利用氢气和单质硫作为电子供体,形成铁自养反硝化反应和硫自养反硝化反应脱氮,减少硫有机碳源的投加,降低了成本。同时,由于自养反硝化菌世代周期长,污泥产生量少,避免了污泥膨胀现象的发生。(5)将铁自养反硝化反应与硫自养反硝化反应结合,铁碳微电解中产生的碱可以与硫自养反硝化中产生的酸发生中和反应,维持反应器中的酸碱平衡,使得反应器中的pH稳定在适合反硝化菌生长的范围。(6)在实际污水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反硝化滤池组合填料,包括:铁碳填料、硫磺、多孔材料以及pH缓冲材料。

【技术特征摘要】
1.一种反硝化滤池组合填料,包括:铁碳填料、硫磺、多孔材料以及pH缓冲材料。2.根据权利要求1所述的反硝化滤池组合填料,其中,所述铁碳填料包含下列组分:还原铁粉、活性炭、铜粉、粘结剂、造孔剂以及pH调节剂。3.根据权利要求2所述的反硝化滤池组合填料,其中,所述铁碳填料各组分质量比为:还原铁粉40-45%、活性炭12-15%、铜粉8-10%、粘结剂20-25%、造孔剂5-8%以及pH调节剂5-8%。4.根据权利要求3所述的反硝化滤池组合填料,其中,所述粘结剂选自硫酸钙、海藻酸钠、阿拉伯胶和聚乙烯醇中的一种或多种;所述pH调节剂选自碳酸氢钠、磷酸二氢钠、氢氧化钠和碳酸钙中的一种或多种;所述造孔剂选自碳酸氢铵。5.根据权利要求2至4中任一项所述的反硝化滤池组合填料,其中,所述还原铁粉的粒径为150-200目,所述活性炭的粒径为150-200目,所述铜粉的粒径为150-200目。6.根据权利要求2至4中任一项所述的反硝化滤池组合填料,其中,所述铁碳填料为球形,直径为9-12mm。7.根据权利要求2至4中任一项所述的反硝化滤池组合填料,其中,所述铁碳填料的制备方法包括以下步骤:(1)将所述铁碳填料原料各组分调配混匀,缓慢加入原料质量15-20%的水混合形成粘稠状混合物;(...

【专利技术属性】
技术研发人员:曲久辉彭剑峰郑绍智刘会娟齐维晓
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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