单质铁强化硫自养短程反硝化-厌氧氨氧化处理硝酸盐废水和酿酒废水的装置与方法制造方法及图纸

单质铁强化硫自养短程反硝化

【技术实现步骤摘要】
单质铁强化硫自养短程反硝化
‑
厌氧氨氧化处理硝酸盐废水和酿酒废水的装置与方法


：
[0001]本专利技术涉及到单质铁强化硫自养短程反硝化
‑
厌氧氨氧化处理硝酸盐废水和酿酒废水的装置与方法，属于污水生物处理领域
。

技术介绍

：
[0002]近年来，短程反硝化由于可以将污水中的硝酸盐转化为亚硝酸盐，实现亚硝态氮的积累，与厌氧氨氧化工艺耦合为其提供亚硝基质，强化污水深度脱氮，被视作具有前景的新型脱氮工艺
。
[0003]由于异养短程反硝化处理城市污水的过程需要投加消耗大量人工优质碳源，仍需要一定投药成本，对极低
C/N
污水
(
例如高氨氮
、
高硝态氮的寡碳工业废水
)
处理的应用仍存在一定局限性
。
所以，以氢
、
硫或铁驱动的自养反硝化收到广泛的关注；其中，元素硫反硝化脱氮效率高，且具有价格低廉
、
安全性好等优点
。
硫自养反硝化
(Sulfur Autotrophic Denitrification
，
SAD)
，一般以单质硫作为实现反硝化的电子供体，利用硫自养菌的生物代谢将硝酸盐转化为氮气实现废水脱氮
。
有研究表明，通过调整
S/N
比
、
硫单质投加量等优化策略，硫自养过程可以将反硝化控制在亚硝酸盐积累阶段，为厌氧氨氧化提供亚硝酸盐基质，实现耦合工艺的高效脱氮
。
[0004]不同氧化态的硫作为电子供体驱动硫自养反硝化时，引起液相
pH
变化的趋势不同
。
其中，以硫单质驱动的自养反硝化过程属于产酸过程，一定量亚铁盐
(Fe
2+
)
的投加能够代替传统硫自养反硝化过程中的石灰石，充当
pH
缓冲剂，保持适宜的
pH
环境，有利于功能微生物自身活性的维持
。
同时，在厌氧氨氧化的耦合系统内，一定浓度的
Fe
2+
可以促进胞外
EPS
的分泌以及血红素
(HemeC)
的合成，强化厌氧氨氧化的脱氮活性
。
此外，以
Fe
2+
为电子供体的亚铁型反硝化
(NDFO)
也可以实现对硝酸盐的还原转化，为厌氧氨氧化提供亚硝底物
。
[0005]目前短程硝化
‑
厌氧氨氧化工艺无法充分利用原水碳源，且不具备降解硝酸盐
(NO3‑
)
的能力；而短程反硝化
‑
厌氧氨氧化对于
C/N
比的控制要求较高，外加碳源运行成本高且易造成二次污染
。
含高硝酸盐
、
高氨氮的工业废水如酿酒废水
、
印染废水
、
制药废水等，均具有氮素浓度高
、
低
C/N
的特点，因此异养反硝化需要外加大量易降解的小分子碳源来进行脱氮
。
有研究表明，硫自养反硝化协同厌氧氨氧化的工艺比传统反硝化工艺节省约
62
％的能耗
。
[0006]因此，本专利技术通过以硫为主
、
铁为辅作为电子供体，构建硫铁双基质的自养短程反硝化系统，单质铁的加入有助于维持硫自养反硝化系统内部
pH
的稳定并产生
Fe
2+
强化后段的厌氧氨氧化工艺脱氮
。
单质铁强化下的硫自养短程反硝化协同厌氧氨氧化工艺可以节省
100
％的外加碳源及
100
％的曝气，具有对于硝酸盐废水和高氨氮工业废水的脱氮潜力，为污水自养生物脱氮提供了新思路
。
[0007]本专利技术具有以下优势：
[0008]1.
实现了对含硝酸盐
、
含氨氮工业废水的脱氮
。
[0009]通过投加铁单质强化硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化的两段式工艺实现了对含硝酸盐
、
含氨氮工业废水的深度脱氮，为处理极低
C/N
废水的实际处理提供了思路
。
[0010]2.
无需碳源的额外投加，节省了运行成本
。
[0011]本专利技术技术主要利用硫铁自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化过程进行生物脱氮，无需外加碳源，节省了碳源投加成本
。
[0012]3.
本专利技术为厌氧氨氧化的亚硝酸盐底物供给途径提供了新思路
。
[0013]硫铁自养短程反硝化通过将进水硝酸盐转化为亚硝酸盐，并使其有效持留积累，为厌氧氨氧化提供了充足的亚硝酸盐基质，解决了主流厌氧氨氧化工程应用中亚硝供给不足这一重大的瓶颈问题
。
[0014]4.
本专利技术的硫铁自养反应器实现了普通剩余污泥硫氧化菌的快速富集，实现了对于废水中硝酸盐的高效去除
。

技术实现思路

：
[0015]单质铁强化硫自养短程反硝化
‑
厌氧氨氧化处理硝酸盐废水和酿酒废水的装置与方法，通过硫铁双基质自养短程反硝化协同厌氧氨氧化两段式工艺实现了硝酸盐废水和高氨氮酿酒废水的脱氮
。
异养反硝化生物处理技术中，有机碳源的投加存在运行成本高
、
易造成二次污染等缺点，本专利技术构建了硫铁自养反硝化系统处理硝酸盐废水，无需外加碳源，极大程度上节省了运行成本及有机物二次污染的风险
。
此外，本专利技术创造性的提出了投加铁单质参与硫自养与厌氧氨氧化的两段式耦合系统脱氮过程，铁的投加充当了硫自养反硝化系统的
pH
缓冲剂，通过在反应器中构建了以
Fe
单质及
Fe
2+
为电子供体的亚硝型反硝化，为厌氧氨氧化亚硝底物的供给途径提供了一种新思路，同时强化了厌氧氨氧化脱氮效能，是一种具有发展前景的污水处理新工艺
。
[0016]单质铁强化硫自养短程反硝化
‑
厌氧氨氧化处理硝酸盐废水和酿酒废水的装置与方法，所用装置包括：
[0017]硝酸盐废水水箱
(1)
通过第一进水泵
(2)
与
SBR(3)
相连，反应器内设搅拌装置
(3.1)
配有
pH
在线监测装置系统
(3.2)
以及温度监测系统
(3.3)
；
SBR(3)
与第一出水箱
(4)
通过第一排水阀
(5)
相连，第一出水箱
(4)
与中间水箱
(6)
通过管路相连，第二进水箱
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
单质铁强化硫自养短程反硝化
‑
厌氧氨氧化处理硝酸盐废水和酿酒废水的装置，其特征在于，包括：硝酸盐废水水箱
(1)
通过第一进水泵
(2)
与
SBR(3)
相连，
SBR
内设搅拌装置
(3.1)
配有
pH
在线监测装置系统
(3.2)
以及温度监测系统
(3.3)
；
SBR(3)
与第一出水箱
(4)
通过第一排水阀
(5)
相连，第一出水箱
(4)
与中间水箱
(6)
通过管路相连，第二进水箱
(7)
通过第二进水泵
(8)
与
UASB
反应器
(9)
底部进水口相连，通过回流泵
(10)
进行液回流，通过温度控制系统
(9.1)
调节
UASB
反应器内温度，出水通过
U
型管排出
。2.
应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，步骤包括：
(1)
反应器启动阶段：
SBR
中接种剩余污泥，
MLSS
保持在
3000
‑
4000mg/L
，一次性投加硫
、
铁单质，总填充体积比为
30
‑
35
％，硫
、
铁投加质量比为
2:1
；
UASB
反应器中接种平均粒径大于
200
微米的厌氧氨氧化颗粒污泥，
MLSS
保持在
2500
‑
3000mg/L
；
(2)
反应器运行阶段：浓度为
500
‑
800mgN/L
的硝酸盐废水通过第一进水泵
(2)

【专利技术属性】
技术研发人员：彭永臻，陈若曦，王淑莹，张琼，李夕耀，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：