以硫铁矿石作填料的自养反硝化深床滤池及快速启动方法技术

本发明专利技术公开了以硫铁矿石作填料的自养反硝化深床滤池，涉及污水处理技术领域，包括滤池，滤池一侧相连的污水池，滤池设有含PVA凝胶颗粒和硫铁矿石颗粒的滤床；PVA凝胶颗粒内包裹有自养反硝化污泥和硫铁矿石粉末，PVA凝胶颗粒均匀分布于滤床的滤料间隙中。本发明专利技术还提供了以硫铁矿石作填料的自养反硝化深床滤池进行快速启动的方法。该方法适用于以硫铁矿石作滤料的自养反硝化深床滤池的快速启动，能够在在较短的时间内达到或恢复自养反硝化高效且稳定运行的功能。通过实验表明，该方法可较大地缩短自养反硝化深床滤池的启动时间(平均25天)。具有很好的运用前景。

【技术实现步骤摘要】
以硫铁矿石作填料的自养反硝化深床滤池及快速启动方法
本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种以硫铁矿石作填料的自养反硝化深床滤池及快速启动方法。
技术介绍
随着人类工业化进程的开展，大量含有氮素的废水进入到湖泊、河流和海洋等天然水体，造成天然水体的富营养化，造成藻类的大量繁殖，危及水生生态体系的稳定性和生物多样性，并且水体中的氮素还对人类的饮用水水源产生较大的污染，影响人类的身体健康。传统的硝化-反硝化脱氮工艺应用较广，脱氮效果较好。反硝化深床滤池是能够同时进行反硝化脱氮和过滤的生化工艺，能够很好地去除污水中的SS和硝酸盐，稳定性好，能耗低，运行成本低。应用较广的反硝化深床滤池一般以石英砂作为滤料，执行反硝化功能的微生物一般为异养反硝化菌，但在进水有机物浓度较低时反硝化功能会减弱，硝酸盐去除率降低，因而不适用于低C/N(C/N＜3)污水的处理。自养反硝化深床滤池能够适应C/N较低甚至进水不含有机物的情形，并且由于硫铁矿石成本较低，使得运行成本较低。但自养反硝化菌世代期较长，增殖速率慢，且在深床滤池启动阶段易受进水负荷冲击影响，启动时间较长(超过90天)。为此，我们提出以硫铁矿石作填料的自养反硝化深床滤池及快速启动方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中以硫铁矿石作滤料自养反硝化深床滤池启动时间较长的问题，而提供了一种以硫铁矿石作滤料的自养反硝化深床滤池及快速启动方法。本专利技术提出的污泥接种方式区别于传统的直接投加自养反硝化污泥的方式，是将自养反硝化污泥和硫铁矿石粉末包裹于PVA凝胶颗粒中后投加到滤床中。PVA凝胶颗粒较大的尺寸以及内部交联的结构可以有效地避免深床滤池启动阶段自养反硝化活性污泥的流失。PVA凝胶颗粒中活性污泥和硫铁矿石粉末分散均质的体系形成了自养反硝化菌和底物间较大的传质界面，强化了传质过程，提高了自养反硝化菌的增殖速率。PVA凝胶颗粒中由外向内形成的梯级递减的硝酸盐浓度梯度也为启动阶段的自养反硝化菌提供了较宽的底物浓度范围，避免进水硝酸盐浓度过高造成自养反硝化菌的整体抑制。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：设计以硫铁矿石作填料的自养反硝化深床滤池，包括滤池，所述滤池一侧相连的污水池，所述滤池设有含PVA凝胶颗粒和硫铁矿石颗粒的滤床；所述PVA凝胶颗粒内包裹有自养反硝化污泥和硫铁矿石粉末，所述PVA凝胶颗粒均匀分布于滤床的滤料间隙中。自养反硝化污泥和硫铁矿石粉末包裹于PVA凝胶颗粒中，然后投加到滤床中来完成污泥接种。进一步的，所述滤池内部至少设有一个隔离墙，所述隔离墙将滤池分割成多个滤室，多个滤室可独立运行，避免因局部滤床出现问题，导致整个滤池瘫痪，每个滤室内设有多个放置槽，所述滤床可拆卸连接在放置槽内，所述滤床的外部设有外围支撑架，外围支撑架的周向上固定设有密封层，密封层用于外围支撑架与放置槽接触面之间的密封作用，外围支撑架的顶部固定设有吊耳，通过放置槽可将滤池分割成多个单元模块，并通过吊耳将独立单元模块进行吊装更换。进一步的，所述滤室对应所述污水池的一侧均设有入水口，所述入水口上设有可升降的闸，闸用于封闭入水口，入水口用于污水池的污水流入滤室。进一步的，所述滤床内设有用于PVA凝胶颗粒和硫铁矿石颗粒支撑的滤料支撑骨架，所述滤料支撑骨架采用惰性石料作为支撑骨架，惰性石料可采用石英石、无烟煤等。进一步的，所述PVA凝胶颗粒的等效球直径为2mm左右，硫铁矿石颗粒的等效球直径为2～5mm，滤料支撑骨架的石料粒径为6～8mm；硫铁矿石滤料不仅作为深床滤池的滤料，而且将为自养反硝化过程提供电子供体(S-、Fe2+)，进一步的，其特征在于，所述硫铁矿石颗粒的堆积体积为滤床体积的50％～70％，滤料支撑骨架的石料堆积体积为滤床体积的20％～40％，PVA凝胶颗粒堆积体积为滤床体积的10％左右。PVA凝胶颗粒的粒径与硫铁矿石颗粒空隙应匹配，使得PVA凝胶颗粒既不会全部漏到滤床下部，也不会被硫铁矿石滤料挤压破碎，PVA凝胶颗粒受矿石滤料挤压破碎的比例不超过5％。在自养反硝化深床滤池的启动阶段，硫铁矿石滤料和惰性石料滤料都发挥支撑骨架的作用，保证滤床滤料间隙率和堆积体积的稳定。但硫铁矿石滤料会作为自养反硝化过程的底物被逐渐消耗，造成滤床塌陷，滤料间隙率降低。此时惰性石料滤料将更大程度地发挥支撑骨架的作用，维持滤床滤料间隙率的相对稳定，减轻滤料间隙压缩程度和PVA凝胶颗粒被挤压破碎的程度。进一步的，所述滤池上贯穿设有走道，滤池的底部铺设有出水管。本专利技术还提出了一种利用以硫铁矿石作填料的自养反硝化深床滤池进行快速启动的方法，具体包括如下步骤：1)、将自养反硝化污泥和硫铁矿石粉末包裹于PVA凝胶颗粒中，然后均匀投加到滤床中来完成接种；2)、启动初始阶段自养反硝化深床滤池进水硝酸盐浓度不超过80mg-N/L，以每周10mg-N/L的浓度梯度上升，启动阶段深床滤池的HRT控制在8h左右；3)、启动完成阶段自养反硝化深床滤池进水硝酸盐浓度为150mg-N/L，启动完成后HRT可逐步降低至2～3h深床滤池。在自养反硝化深床滤池的实际运行中，进水硝酸盐浓度的上升速度应与硝酸盐的去除率相匹配，如检测到出水硝酸盐浓度持续升高，应停止增加进水硝酸盐浓度，甚至降低进水硝酸盐浓度。如进水中含有有机物，启动阶段进水COD浓度不宜超过30mg/L。以进水硝酸盐浓度达到150mg-N/L，且去除率达到95％为启动完成的标志。无论是启动阶段还是正式运行阶段，自养反硝化深床滤池的进水硝酸盐浓度都不能超过220mg-N/L。启动初始阶段自养反硝化菌的活性较低，控制较低的进水硝酸盐浓度可以有效地避免未去除的硝酸盐累计，对自养反硝化菌的活性造成抑制。深床滤池启动阶段HRT控制在8h左右，启动完成后HRT可逐步降低至2～3h。自养反硝化深床滤池启动完成后，PVA凝胶颗粒中的自养反硝化菌会增殖形成生物膜附着在滤料的表面，此时PVA凝胶颗粒的功能已完成。进一步的，所述自养反硝化污泥采用单一富集培养污泥，活性污泥最初取自市政污水处理厂缺氧池，以硫代硫酸钠、硫酸亚铁和硝酸钠作为底物富集培养，富集培养的时间不小于40天，富集培养完成的自养反硝化活性污泥呈现淡黄色微颗粒状。以富集度高、功能活性强的驯化培养污泥作为接种的污泥可以大大减少深床滤池的启动时间。进一步的，步骤1中所述PVA凝胶颗粒的制作方法具体包括如下步骤：①自养反硝化活性污泥破碎过筛，筛网孔径0.3mm左右，硫铁矿石破碎过筛，筛网孔径≤0.1mm；②恒温水浴箱中将纯水加热至90℃左右，加入PVA粉末，后迅速搅拌不少于3min，肉眼观察不到还未溶解的PVA粉末，其中PVA粉末与水的质量比为1：50～80；③PVA溶液自然冷却至50℃时加入硫铁矿石粉末，保温搅拌不小于10min，冷却至35℃时加入破碎过筛后的活性污泥，保温搅拌不小于10min，其中硫铁矿石粉末：水的质量比为1：40～60，活性污泥：水的质量比为1：10～15；④加入2％的CaC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.以硫铁矿石作填料的自养反硝化深床滤池，包括滤池(1)，所述滤池(1)一侧相连的污水池(2)，其特征在于，所述滤池(1)设有含PVA凝胶颗粒(62)和硫铁矿石颗粒(63)的滤床(6)；/n所述PVA凝胶颗粒(62)内包裹有自养反硝化污泥(621)和硫铁矿石粉末(622)，所述PVA凝胶颗粒(62)均匀分布于滤床(6)的滤料间隙中。/n

【技术特征摘要】
1.以硫铁矿石作填料的自养反硝化深床滤池，包括滤池(1)，所述滤池(1)一侧相连的污水池(2)，其特征在于，所述滤池(1)设有含PVA凝胶颗粒(62)和硫铁矿石颗粒(63)的滤床(6)；
所述PVA凝胶颗粒(62)内包裹有自养反硝化污泥(621)和硫铁矿石粉末(622)，所述PVA凝胶颗粒(62)均匀分布于滤床(6)的滤料间隙中。


2.根据权利要求1所述的以硫铁矿石作填料的自养反硝化深床滤池，其特征在于，所述滤池(1)内部至少设有一个隔离墙(3)，所述隔离墙(3)将滤池(1)分割成多个滤室(31)，每个滤室(31)内设有多个放置槽(5)，所述滤床(6)可拆卸连接在放置槽(5)内，所述滤床(6)的外部设有外围支撑架(7)，外围支撑架(7)的周向上固定设有密封层(11)，外围支撑架(7)的顶部固定设有吊耳(8)。


3.根据权利要求2所述的以硫铁矿石作填料的自养反硝化深床滤池，其特征在于，所述滤室(31)对应所述污水池(2)的一侧均设有入水口(10)，所述入水口(10)上设有可升降的闸(101)。


4.根据权利要求1所述的以硫铁矿石作填料的自养反硝化深床滤池，其特征在于，所述滤床(6)内设有用于PVA凝胶颗粒(62)和硫铁矿石颗粒(63)支撑的滤料支撑骨架(61)，所述滤料支撑骨架(61)采用惰性石料作为支撑骨架。


5.根据权利要求4所述的以硫铁矿石作填料的自养反硝化深床滤池，其特征在于，所述PVA凝胶颗粒(62)的等效球直径为2mm左右，硫铁矿石颗粒(63)的等效球直径为2～5mm，滤料支撑骨架(61)的石料粒径为6～8mm。


6.根据权利要求5所述的以硫铁矿石作填料的自养反硝化深床滤池，其特征在于，所述硫铁矿石颗粒(63)的堆积体积为滤床(6)体积的50％～70％，滤料支撑骨架(61)的石料堆积体积为滤床(6)体积的20％～40％，PVA凝胶颗粒堆积体积为滤床(6)体积的10％左右。


7.根据权利要求1所述的以硫铁矿石作填料的自养反硝化...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙信柏，朱辉，曹惠忠，董畔，刘爱宝，
申请(专利权)人：科盛环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32