一种基于铁生物化学转化的污水高效脱氮除磷工艺及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于铁生物化学转化的污水高效脱氮除磷工艺及系统，包括如下步骤：S1：将Fe

【技术实现步骤摘要】
一种基于铁生物化学转化的污水高效脱氮除磷工艺及系统


[0001]本专利技术涉及环境工程水处理领域，具体涉及一种基于铁生物化学转化的污水高效脱氮除磷工艺及系统。

技术介绍

[0002]在全球区域范围内，由于农业活动中氮磷肥的过量使用、工业废水和生活污水排放导致氮磷元素的大量输入，水生生态系统中氮、磷污染引起的富营养化已经成为一个十分严峻的环境问题。另一方面，磷是维持生命活动和现代农业生产不可缺少的元素之一，也是一种难以再生的非金属矿产资源，而磷矿石的储量十分有限。在这种情势下，污水处理技术已经逐步向高效脱氮除磷同时回收磷的方向发展。据测算，实现城市污水的磷回收可满足全球范围内15％
‑
20％的磷矿石需求。因此，从污水中去除氮磷和实现磷回收成为防治水体富营养化、实现污水资源化的核心环节之一。
[0003]当前污水处理厂普遍采用生物脱氮除磷，传统生物脱氮包括硝化和反硝化等过程，其中硝化作用需要通过好氧池长时间曝气来完成自养硝化细菌的氨氧化过程，反硝化作用需要有机碳作为电子供体。生物除磷则利用聚磷菌的释磷和过量吸磷作用，通过排放富磷污泥实现磷的去除。反硝化细菌和聚磷菌都需要碳源，而城镇污水中的碳源常不能满足需求，难以实现氮磷的高效去除，往往需要额外添加碳源，这增加了污水处理成本。同时，该过程产生的富磷污泥需后续安全处置且无法实现磷的有效回收，导致磷资源浪费。现阶段，国内外城市污水处理厂的磷回收项目仍主要基于强化生物除磷工艺，以剩余污泥为对象，从污泥浓缩和发酵上清液中回收磷，大部分属于侧流回收技术，普遍存在回收工艺复杂、回收效果差等问题，也增加了城市污水磷回收过程中的能源消耗，导致额外的碳排放。

技术实现思路

[0004]本专利技术专利是为了克服上述现有技术存在污水碳源不足、能耗高及污泥处置复杂无法实现磷的高效回收的缺点而提出的，其所解决的技术问题是提供一种铁氨氧化与蓝铁石结晶协同脱氮除磷的污水处理工艺及系统。
[0005]为此，本专利技术提出了一种基于铁生物化学转化的污水高效脱氮除磷工艺及系统。本专利技术专利的技术方案是这样实现的，一种基于铁生物化学转化的污水高效脱氮除磷工艺，包括以下步骤：
[0006]S1：污水依次通过厌氧池I、厌氧池II处理后进入好氧MBR池，通过加铁装置将Fe
II
投入至所述好氧MBR池，Fe
II
被氧化为Fe
III
并水解生成羟基氧化铁对溶解性磷酸盐进行吸附；
[0007]S2：将好氧MBR池反应生成的含Fe
III
混合液通过回流管I、回流管II分别输入厌氧池I和厌氧池II；
[0008]S3：通过进水口持续向厌氧池I通入新进污水，所述新进污水与自好氧MBR池回流的含Fe
III
混合液充分接触，Fe
III
与新进污水中有机物发生异化铁还原反应，并与污水中的
氨氮通过铁氨氧化反应脱氮，Fe
III
被微生物还原为Fe
II
；同时，含Fe
III
混合液中的磷酸盐在此释放，混合新进污水中的磷酸盐共同与所述Fe
II
结合形成蓝铁石结晶达到除磷效果；
[0009]S4：将S3中厌氧池I反应后的污水通入厌氧池II，与自好氧MBR池回流的含Fe
III
、NO2‑
、NO3‑
混合液反应，在厌氧池II的铁氨氧化菌和厌氧氨氧化菌作用下，厌氧池I未被处理的氨氮通过铁氨氧化反应和厌氧氨氧化反应进一步降低污水中的氮浓度，反应生成的Fe
II
混同厌氧池I中未反应的Fe
II
与水中的磷酸盐结合形成蓝铁石结晶；
[0010]S5：将S4反应后的出水通入好氧MBR池，所述出水中剩余的氨氮被氧化为NO2‑
和NO3‑
，部分通过同步硝化反硝化过程将氨氮转化为氮气完成脱氮；同时，出水中携带的Fe
II
和通过加铁装置补充的Fe
II
在好氧MBR池氧化为Fe
III
，Fe
III
水解吸附水中残余的溶解性磷酸盐，处理后的污水经膜组件进行泥水分离后由出水口排出。
[0011]优选地，S1中所述的Fe
II
与污水中磷的摩尔比为1∶1～2∶1，通过改变铁盐的投加量调控氮和磷的去除。
[0012]优选地，S2中所述的自好氧MBR池回流的含Fe
III
混合液中包含有羟基氧化铁通过化学吸附的溶解性磷酸盐和聚磷菌通过生物吸收的溶解性磷酸盐，所述含Fe
III
混合液的回流比为60％
‑
100％。
[0013]优选地，S2中所述的含Fe
III
混合液通过回流管I、回流管II分别输入厌氧池I和厌氧池II的污泥量比例为1∶1～1∶2，通过调节回流到厌氧池I和厌氧池II的混合液的量，调控厌氧池I中的主导反应为异化铁还原反应，调控厌氧池II中的主导反应为铁氨氧化反应。
[0014]优选地，所述的厌氧池I的水力停留时间为2
‑
3h，厌氧池II的水力停留时间为2
‑
4h，好氧MBR池的水力停留时间为0.5
‑
2h。
[0015]本专利技术的另一个目的还在于提供一种污水高效脱氮除磷系统，包括厌氧池I(2)、厌氧池II(3)、好氧MBR池(4)和加铁装置(5)，所述厌氧池I(2)一端与进水口(1)连接，另一端通过管道I(9)与厌氧池II(3)连通，所述厌氧池II(3)通过管道II(10)与好氧MBR池(4)连通，所述好氧MBR池(4)与出水口(6)连通，好氧MBR池(4)上安装有加铁装置(5)和膜组件，好氧MBR池(4)通过回流管I(8)和回流管II(7)分别与厌氧池I(2)和厌氧池II(3)连通。
[0016]优选地，厌氧池I(2)、厌氧池II(3)内设置有生物载体填料，所述生物载体富集铁氨氧化菌和异化铁还原菌；所述厌氧池I(2)中生物载体所富集的异化铁还原菌丰度占比更高；所述厌氧池II(3)中生物载体所富集的铁氨氧化菌丰度占比更高。
[0017]本专利技术有益效果在于：
①
本专利技术的脱氮除磷效果好，可显著提升污水处理出水中氮磷的去除率及稳定性，污水出水中磷的浓度可低于0.2mg/L，总氮浓度可低于15mg/L，达到我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准或地表准IV类水质标准；
②
本专利技术采用铁氨氧化等自养过程实现脱氮，其中氨氮的去除和Fe
II
的产生不需要消耗碳源，因此有机物在厌氧池I和厌氧池II中通过异化铁还原和发酵过程部分去除后，剩余有机物可为好氧池的同步硝化反硝化过程提供碳源，避免了传统硝化反硝化过程需要外加碳源的问题；
③
本专利技术污水中的氨氮主要通过铁氨氧化和铁氨氧化
‑
厌氧氨氧化反应去除，仅有少量的氨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铁生物化学转化的污水高效脱氮除磷工艺，包括如下步骤：S1：污水依次通过厌氧池I、厌氧池II处理后进入好氧MBR池，通过加铁装置将Fe
II
投入至所述好氧MBR池，Fe
II
被氧化为Fe
III
并水解生成羟基氧化铁对溶解性磷酸盐进行吸附；S2：将好氧MBR池反应生成的含Fe
III
混合液通过回流管I、回流管II分别输入厌氧池I和厌氧池II；S3：通过进水口持续向厌氧池I通入新进污水，所述新进污水与自好氧MBR池回流的含Fe
III
混合液充分接触，Fe
III
与新进污水中有机物发生异化铁还原反应，并与污水中的氨氮通过铁氨氧化反应脱氮，Fe
III
被微生物还原为Fe
II
；同时，含Fe
III
混合液中的磷酸盐在此释放，混合新进污水中的磷酸盐共同与所述Fe
II
结合形成蓝铁石结晶达到除磷效果；S4：将S3中厌氧池I反应后的污水通入厌氧池II，与自好氧MBR池回流的含Fe
III
、NO2‑
、NO3‑
混合液反应，在厌氧池II的铁氨氧化菌和厌氧氨氧化菌作用下，厌氧池I未被处理的氨氮通过铁氨氧化反应和厌氧氨氧化反应进一步降低污水中的氮浓度，反应生成的Fe
II
混同厌氧池I中未反应的Fe
II
与水中的磷酸盐结合形成蓝铁石结晶；S5：将S4反应后的出水通入好氧MBR池，所述出水中剩余的氨氮被氧化为NO2‑
和NO3‑
，部分通过同步硝化反硝化过程将氨氮转化为氮气完成脱氮；同时，出水中携带的Fe
II
和通过加铁装置补充的Fe
II
在好氧MBR池氧化为Fe
III
，Fe
III
水解吸附水中残余的溶解性磷酸盐，处理后的污水经膜组件进行泥水分离后由出水口排出。2.根据权利要求1所述的一种基于铁生物化学转化的污水高效脱氮除磷工艺，其特征在于，S1中所述的Fe

【专利技术属性】
技术研发人员：程翔，付艳宁，刘亚杰，孙德智，邱斌，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：