一种异养反硝化脱氮载体及其制备方法和使用方法技术

本发明专利技术提供了一种异养反硝化脱氮载体及其制备方法和使用方法，该载体为双层结构，包括：载体内核，所述载体内核包括质量占比分别为：65%~90%、5%~30%和1%~10%的固体缓释碳源、磁性粒子和粘合剂；及消耗外层，所述消耗外层覆于载体内核外部，包括质量占比分别为：70%~95%、0.5%~25%、0.5%~8%和0.5%~8%的固体缓释碳源、磁性粒子、粘合剂和成孔剂；其中，载体内核中磁性粒子的质量占比大于或等于消耗外层中磁性粒子的质量占比。该载体可应用于异养反硝化生物脱氮处理污水，因其载体内核具有磁性，消耗后的小粒径载体易于被回收再利用，避免系统发生短流或堵塞的问题；同时可通过磁热效应由载体内部进行加热，促进微生物脱氮反应，适用于快速启动和低温条件下使用。用于快速启动和低温条件下使用。用于快速启动和低温条件下使用。

【技术实现步骤摘要】
一种异养反硝化脱氮载体及其制备方法和使用方法


[0001]本专利技术涉及污水深度脱氮
，具体涉及一种异养反硝化载体及其制备方法和使用方法。

技术介绍

[0002]随着我国水污染治理力度的不断加强，各地对总氮（TN）的处理提出了更高的要求，TN达标排放已经成为新建或现有污水处理设施升级改造的核心目标之一。目前在污水脱氮阶段主要采用异养反硝化生物脱氮工艺，多采用反硝化滤池的形式，利用滤料上附着的异养微生物分解代谢去除水中硝酸盐与亚硝酸盐。然而异养反硝化过程需要有机碳源作为电子供体进行氮还原，但城市污水的BOD5/TN普遍偏低（BOD5: Biochemical Oxygen Demand），为了使TN达到排放要求，需要在脱氮工艺段投加乙酸钠、甲醇等有机物作为碳源。但是在实际使用过程中，有机碳源（乙酸钠、甲醇等）投加常存在投加不足或过量的问题，且需要设置药剂配制、投加装置，增加处理系统的操作复杂度以及建设、运行成本。
[0003]目前，在异养反硝化生物脱氮中有采用固体碳源作为电子供体进行氮还原的应用，固体碳源结构稳定，溶解速度受其表面附着微生物的影响，可缓慢、稳定释放，定期投加，无需增设特定的配药、投加设备，相对液体有机碳源具有较多优势。
[0004]但是，固体碳源类载体作为缓慢释放的电子供体，属于消耗型材料，使用过程中需要周期性补充新的载体以维持系统脱氮能力，长期使用后，系统内的载体形貌结构会发生较大变化，随着固体碳源载体的消耗，其粒径将逐渐减小，同时，为保持系统脱氮能力，周期性补充新的载体，系统长期运行后会出现滤池内载体粒径分布不均，甚至出现局部短流或堵塞等问题。较小的颗粒也可能在反洗或运行中流出系统，影响出水水质。因此，在使用过程中，需要周期性停机进行载体的清掏或更换，运行和维护成本较高，清掏出的载体难以再利用，存在材料浪费等问题。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种异养反硝化脱氮载体及其制备方法和使用方法，该载体具有双层结构，内部为具有磁性的载体内核，外部为消耗外层，消耗外层作为电子供体使用，当外层消耗后粒径变小的载体颗粒因具有磁性，可通过相应的磁性载体拦截装置进行分离回收，便于后续系统运行、维护，使用方便，可回收利用，原料利用率高，运行维护成本低。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种异养反硝化脱氮载体，所述异养反硝化脱氮载体为双层结构，包括：载体内核，所述载体内核包括固体缓释碳源、磁性粒子和粘合剂，所述固体缓释碳源、磁性粒子和粘合剂的质量占比分别为：65%~90%、5%~30%和1%~10%；及消耗外层，所述消耗外层覆于所述载体内核外部，包括固体缓释碳源、磁性粒子、粘合剂和成孔剂，所述固体缓释碳源、磁性粒子、粘合剂和成孔剂的质量占比分别为：70%~
95%、0.5%~25%、0.5%~8%和0.5%~8%；其中，所述载体内核中磁性粒子的质量占比大于或等于所述消耗外层中磁性粒子的质量占比。
[0007]可选地，所述固体缓释碳源包括聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚乳酸（PLA）、聚乙内酯（PCL）、聚β
‑
羧基丁酸（PHB）、聚β
‑
羧基丁酸戊酸酯（PHBV）、淀粉共混物、作物秸秆中的一种或多种；和/或，所述磁性粒子包括Fe3O4、γ
‑
Fe2O3、CoFe2O4、NiFe2O4、ZnFe2O4、Zn
0.4
Fe
2.6
O4、MnFe2O4、Co
0.6
Fe
2.4
O4、Fe
0.6
Mn
0.4
Fe2O4、Zn
x
Co1‑
x
Fe2O4、Zn
y
Mn1‑
y
Fe2O4、Zn
0.6
Ni
0.4
Fe2O4和Zn
0.7
Ni
0.3
Fe2O4中的一种或多种，其中，0＜x≤0.75，0.1≤y≤0.80；和/或，所述粘合剂包括阿拉伯胶、海藻酸钠、聚乙烯醇和高岭土中的一种或多种；和/或，所述成孔剂包括CaCl2、NaCl、KCl中的一种或多种。
[0008]可选地，所述异养反硝化脱氮载体的粒径为4~12mm，所述载体内核粒径为3~8mm。
[0009]如以上任一项所述的异养反硝化脱氮载体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：步骤S100：取固体缓释碳源、磁性粒子和粘合剂，加热混合，制得混合物a；步骤S200：将所述混合物a通过挤出装置，挤出造粒，冷却后获得载体内核；步骤S300：取固体缓释碳源、磁性粒子、粘合剂和成孔剂，混合，形成粉末混合物b；步骤S400：将所述载体内核加入到转动成型装置中，持续转动并加热升温，使所述载体内核在转动成型装置内不断翻抄；步骤S500：将所述粉末混合物b加入转动成型装置中，并加入水，与转动成型装置内翻抄的载体内核结合，粘附于所述载体内核外形成消耗外层，随着转动粒径逐渐增大，得到球形颗粒；步骤S600：将所述球形颗粒冷却、过筛，得到异养反硝化脱氮载体。
[0010]可选地，所述固体缓释碳源的原料粒径为0.1~350μm；所述磁性粒子的原料粒径为0.1~350μm；所述粘合剂的原料粒径为2~500μm；所述成孔剂的原料粒径为10~100μm。
[0011]如以上任一项所述的异养反硝化脱氮载体的使用方法，包括以下步骤：步骤U100：将所述异养反硝化脱氮载体投加至反硝化反应装置中；步骤U200：向所述反硝化反应装置中投加反硝化细菌，进行接种、完成系统的启动；步骤U300：将待处理污水注入启动完毕的反硝化反应装置，进行污水的深度脱氮处理；步骤U400：定期对所述异养反硝化脱氮载体进行反冲洗，利用磁性载体拦截装置对排出的反冲洗水流进行载体内核的拦截捕获，捕获后的载体内核经干燥后，回收用于异养反硝化脱氮载体的制备。
[0012]可选地，还包括步骤U310，所述步骤U310：开启磁场发生装置，所述磁场发生装置产生交变磁场作用于所述异养反硝化脱氮载体，使所述异养反硝化脱氮载体局部加热升温。
[0013]可选地，运行所述步骤U300时：当水温低于15℃和/或脱氮负荷小于0.30 kgNO3‑
/(m3·
d)时，同时启动运行步骤U310；否则，仅运行步骤U300。
[0014]可选地，所述磁场发生装置产生的交变磁场频率为1~1000kHz；和/或，所述磁性载体拦截装置用于拦截捕获的磁场强度为0.01~2.0T。
[0015]可选地，所述步骤U300中，污水经反硝化反应装置的滤速为3~15m/h，在反硝化反应装置中的停留时间为15~60min；和/或，反硝化反应装置流出的反洗水在所述磁性载体拦截装置中的停留时间为1~60min。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的异养反硝化脱氮载体，采用固体缓释碳源作为电子供体原料，设计成双本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异养反硝化脱氮载体，其特征在于，所述异养反硝化脱氮载体为双层结构，包括：载体内核，所述载体内核包括固体缓释碳源、磁性粒子和粘合剂，所述固体缓释碳源、磁性粒子和粘合剂的质量占比分别为：65%~90%、5%~30%和1%~10%；及消耗外层，所述消耗外层覆于所述载体内核外部，包括固体缓释碳源、磁性粒子、粘合剂和成孔剂，所述固体缓释碳源、磁性粒子、粘合剂和成孔剂的质量占比分别为：70%~95%、0.5%~25%、0.5%~8%和0.5%~8%；其中，所述载体内核中磁性粒子的质量占比大于或等于所述消耗外层中磁性粒子的质量占比。2.根据权利要求1所述的异养反硝化脱氮载体，其特征在于：所述固体缓释碳源包括聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚乳酸（PLA）、聚乙内酯（PCL）、聚β
‑
羧基丁酸（PHB）、聚β
‑
羧基丁酸戊酸酯（PHBV）、淀粉共混物、作物秸秆中的一种或多种；和/或，所述磁性粒子包括Fe3O4、γ
‑
Fe2O3、CoFe2O4、NiFe2O4、ZnFe2O4、Zn
0.4
Fe
2.6
O4、MnFe2O4、Co
0.6
Fe
2.4
O4、Fe
0.6
Mn
0.4
Fe2O4、Zn
x
Co1‑
x
Fe2O4、Zn
y
Mn1‑
y
Fe2O4、Zn
0.6
Ni
0.4
Fe2O4和Zn
0.7
Ni
0.3
Fe2O4中的一种或多种，其中，0＜x≤0.75，0.1≤y≤0.80；和/或，所述粘合剂包括阿拉伯胶、海藻酸钠、聚乙烯醇和高岭土中的一种或多种；和/或，所述成孔剂包括CaCl2、NaCl、KCl中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的异养反硝化脱氮载体，其特征在于，所述异养反硝化脱氮载体的粒径为4~12mm，所述载体内核粒径为3~8mm。4.如权利要求1至3任一项所述的异养反硝化脱氮载体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤S100：取固体缓释碳源、磁性粒子和粘合剂，加热混合，制得混合物a；步骤S200：将所述混合物a通...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙磊，张鹤清，于金旗，田彩星，
申请(专利权)人：中建环能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：