一種污染水體中硝氮、氨氮及cod的協(xié)同去除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境工程中水處理領(lǐng)域，是一種污染水體中硝氮、氨氮及COD的協(xié)同去除方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，化肥的過(guò)度施用及工業(yè)廢水不合理排放，導(dǎo)致飲用水源地(河流、湖泊及水庫(kù)等)很容易被生活污水、雨水、農(nóng)業(yè)徑流、以及工業(yè)廢水所污染，導(dǎo)致地表水及地下水質(zhì)嚴(yán)重惡化。這些水體通常含有較高濃度的氮類(lèi)物質(zhì)，如硝酸鹽、氨氮等，同時(shí)也含有較高濃度的C0D。通常，受污染的水體中含有大量的有機(jī)物，即伴隨較高濃度的COD及氨氮等污染指標(biāo)，但傳統(tǒng)的處理方法成本較高，目前去除水體硝酸鹽的常規(guī)方法有離子交換法、反滲透法和電滲析等。然而，這些技術(shù)操作費(fèi)用高昂，處理后濃縮含鹵廢液存在后處理較難的問(wèn)題。傳統(tǒng)的電化學(xué)產(chǎn)氫自養(yǎng)反硝化對(duì)于有機(jī)營(yíng)養(yǎng)貧乏水體有較好的處理效果。然而對(duì)于有機(jī)物污染較重的水體，氫自養(yǎng)反硝化則不適用，而利用傳統(tǒng)的反硝化處理，不僅處理效率低，出水會(huì)往往含有大量微生物，導(dǎo)致二次污染。因此在氫自養(yǎng)反硝化的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)一種同時(shí)脫氮并去除COD的新方法勢(shì)在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種污染水體中硝氮、氨氮及COD的協(xié)同去除方法。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0005]—種污染水體中硝氮、氨氮及COD的協(xié)同去除方法，采用上升流式固定床反應(yīng)器，利用電化學(xué)產(chǎn)氫自養(yǎng)反硝化與好氧硝化結(jié)合的方式處理污染水體，使硝氮、氨氮及COD得以同時(shí)去除。
[0006]進(jìn)一步是，待處理廢水通入上升流式固定床反應(yīng)器下部添加馴化好氧微生物的好氧層，將進(jìn)水中的有機(jī)物好氧消解，同時(shí)將氨氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮，而后進(jìn)入設(shè)有三維電極的反應(yīng)器上部，利用三維電極產(chǎn)氫自養(yǎng)厭氧反硝化脫氮過(guò)程，進(jìn)而使待處理廢水中硝氮、氨氮及COD得以同時(shí)去除。
[0007]更進(jìn)一步是，
[0008]I)調(diào)解進(jìn)水水質(zhì)及進(jìn)水量進(jìn)行掛膜，取待處理污水處理廠好氧污泥及厭氧污泥接分別種于反應(yīng)器異養(yǎng)好氧區(qū)(底部)及自養(yǎng)厭氧區(qū)，實(shí)現(xiàn)馴化，掛膜；
[0009]2)調(diào)節(jié)HRT水力參數(shù)增大反應(yīng)負(fù)荷，待出水穩(wěn)定并掛膜后，調(diào)節(jié)HRT，使反應(yīng)負(fù)荷提尚;
[0010]3)調(diào)節(jié)電極電流，通過(guò)水力參數(shù)調(diào)節(jié)直流電源，使得電解產(chǎn)生的氫氣得到充分的利用；
[0011]4)反應(yīng)分層的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)電機(jī)電流后反應(yīng)器下層進(jìn)行好氧異養(yǎng)消耗水中的有機(jī)物同時(shí)進(jìn)行硝化反應(yīng)，反應(yīng)器上層進(jìn)行自養(yǎng)反硝化同時(shí)消耗下層所產(chǎn)生的酸。
[0012]所述上升流式固定床反應(yīng)器由下至上進(jìn)水口、異養(yǎng)好氧反應(yīng)區(qū)、氫自養(yǎng)厭氧反應(yīng)區(qū)和出水口 ；進(jìn)水口通過(guò)管路與進(jìn)水栗相通，直流電源通過(guò)導(dǎo)線與氫自養(yǎng)厭氧反應(yīng)區(qū)相連。
[0013]所述氫自養(yǎng)厭氧反應(yīng)區(qū)由三維電極及電極之間的填充料；直流電源通過(guò)導(dǎo)線與三維電極相連。
[0014]所述三維電極的陽(yáng)極為碳棒，陰極為不銹鋼網(wǎng)；不銹鋼網(wǎng)設(shè)置于異養(yǎng)好氧反應(yīng)區(qū)上部；填料為碳粒。
[0015]本發(fā)明高效低耗能的新型高污染污/廢水的處理方法，其優(yōu)點(diǎn)在于:
[0016]I)污染水體中硝氮、氨氮及COD的在同一反應(yīng)器中協(xié)同去除，既節(jié)省多流程產(chǎn)生建造費(fèi)用及占地面積，又使得反應(yīng)器中各基質(zhì)得到充分利用。
[0017]2)反應(yīng)器分為兩層，下層的好氧異樣微生物分解微生物中有機(jī)物并將氨氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮，其產(chǎn)生的CO2，及產(chǎn)生的厭氧環(huán)境剛好被上層的自養(yǎng)厭氧氫自養(yǎng)反硝化菌利用并去除硝態(tài)氮。
[0018]3)三維電極產(chǎn)生的氫氣能均勾的分布上層反應(yīng)器的各個(gè)部分，使氫氣得到充分利用。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供上流式生物床反應(yīng)器。其中，1、直流電源；2、進(jìn)水栗；3、出水口 ；4、上部氫自養(yǎng)厭氧反應(yīng)階段；5、下部異養(yǎng)好氧反應(yīng)階段；6、進(jìn)水口。
【具體實(shí)施方式】
[0020]
[0021]實(shí)施例1
[0022]上升流式固定床反應(yīng)器由下至上進(jìn)水口、異養(yǎng)好氧反應(yīng)區(qū)、氫自養(yǎng)厭氧反應(yīng)區(qū)和出水口 ；進(jìn)水口通過(guò)管路與進(jìn)水栗相通，直流電源通過(guò)導(dǎo)線與氫自養(yǎng)厭氧反應(yīng)區(qū)相連。
[0023]所述氫自養(yǎng)厭氧反應(yīng)區(qū)由三維電極及電極之間的填充料；直流電源通過(guò)導(dǎo)線與三維電極相連。所述三維電極的陽(yáng)極為碳棒，陰極為不銹鋼網(wǎng)；不銹鋼網(wǎng)設(shè)置于異養(yǎng)好氧反應(yīng)區(qū)上部；填料為普通碳粒，其大小根據(jù)反應(yīng)器尺寸而定。
[0024]去除方法:
[0025]待處理廢水為山東煙臺(tái)某河道，由于近幾年污染的不斷加劇，水體面臨復(fù)合污染形勢(shì)嚴(yán)峻，其中水體的COD值高于100mg/L，NO3 -N值超過(guò)30mg/L ；
[0026]在待處理廢水的河道沿岸空地構(gòu)筑直徑為I米，高2m的上述混凝土上升式固定床反應(yīng)器；反應(yīng)器內(nèi)三維電極的陽(yáng)極為碳棒，碳棒直徑20cm，長(zhǎng)30cm;陰極為不銹鋼網(wǎng)，不銹鋼網(wǎng)切成直徑lm，固定于異養(yǎng)好氧反應(yīng)區(qū)上部；填料為普通碳粒，粒徑2?5cm。
[0027]具體處理過(guò)程:
[0028]I)直接取煙臺(tái)辛安河污水處理廠好氧污泥(曝氣池回流污泥)及厭氧污泥(污泥濃縮池脫水前污泥)分別接種于反應(yīng)器異養(yǎng)好氧區(qū)(底部)及自養(yǎng)厭氧區(qū)，然后不斷向異養(yǎng)好氧反應(yīng)區(qū)、氫自養(yǎng)厭氧反應(yīng)區(qū)通入廢水進(jìn)行馴化，掛膜，29天后掛膜成功；
[0029]2)待上述馴化后出水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)趨于穩(wěn)定后，將待處理廢水通過(guò)水栗經(jīng)反應(yīng)器進(jìn)水口注入異養(yǎng)好氧反應(yīng)區(qū)，調(diào)節(jié)HRT，提高反應(yīng)負(fù)荷，增大處理效果，其下層異養(yǎng)好氧反應(yīng)條件為:pH為7.5-8.0，OD?6mg/l，根據(jù)出水水質(zhì)逐步增大HRT ;
[0030]3)根據(jù)水力參數(shù)的調(diào)節(jié)逐步調(diào)節(jié)直流電源電流及電壓，使氫自養(yǎng)厭氧反應(yīng)區(qū)電解產(chǎn)生的氫氣、基質(zhì)得到充分的利用，其上層自養(yǎng)厭氧反應(yīng)條件為:pH為6.5-7.5，OD?2mg/I,根據(jù)出水水質(zhì)逐步增大HRT ；
[0031]4)通過(guò)調(diào)試運(yùn)行保障系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，使得反應(yīng)器下層進(jìn)行好氧異養(yǎng)消耗水中的有機(jī)物同時(shí)進(jìn)行硝化反應(yīng)，反應(yīng)器上層進(jìn)行自養(yǎng)反硝化同時(shí)消耗下層所產(chǎn)生的酸；
[0032]5)分別收集進(jìn)水和出水水樣并進(jìn)行相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，出水的COD值降為15mg/L，NO3 -N值將為3mg/L，可見(jiàn)反應(yīng)器對(duì)C0D、硝氮、氨氮去除率均達(dá)90%以上。
[0033]實(shí)施例2
[0034]待處理廢水由山東濰坊某河流，由于近幾年農(nóng)村地區(qū)污水的直接排放，工業(yè)廢水監(jiān)管不利，化肥過(guò)度施放，污染較重，其水中的COD值300mg/L，NO3 -N值60mg/L ；
[0035]在待處理廢水的河流下游附近構(gòu)筑直徑為1.5米，高2.5m的上述水泥上升式固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)三維電極的陽(yáng)極為碳棒，碳棒直徑25cm，長(zhǎng)30cm ;陰極為不銹鋼網(wǎng)，不銹鋼網(wǎng)切成直徑1.2m,固定于異養(yǎng)好氧反應(yīng)區(qū)上部；填料為普通碳粒，粒徑2?5cm。
[0036]具體處理過(guò)程:
[0037]I)直接取煙臺(tái)辛安河污水處理廠好氧污泥(曝氣池回流污泥)及厭氧污泥(污泥濃縮池脫水前污泥)分別接種于反應(yīng)器異養(yǎng)好氧區(qū)(底部)及自養(yǎng)厭氧區(qū)，然后不斷向異養(yǎng)好氧反應(yīng)區(qū)、氫自養(yǎng)厭氧反應(yīng)區(qū)通入廢水進(jìn)行馴化，掛膜，29天后掛膜成功；
[0038]2)待上述馴化后出水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)趨于穩(wěn)定后，將待處理廢水通過(guò)水栗經(jīng)反應(yīng)器進(jìn)水口注入異養(yǎng)好氧反應(yīng)區(qū)，調(diào)節(jié)HRT，提高反應(yīng)負(fù)荷，增大處理效果，其下層異養(yǎng)好氧反應(yīng)條件為:pH為7.5-8.0，OD?6mg/l，根據(jù)出水水質(zhì)逐步增大HRT ;
[0039]3)根據(jù)水力參數(shù)的調(diào)節(jié)逐步調(diào)節(jié)直流電源電流及電壓，使氫自養(yǎng)厭氧反應(yīng)區(qū)電解產(chǎn)生的氫氣、基質(zhì)得到充分的利用，其上層自養(yǎng)厭氧反應(yīng)條件為:pH為6.5-7.5，OD?2mg/I,根據(jù)出水水質(zhì)逐步增大HRT ；
[0040]4)通過(guò)調(diào)試運(yùn)行保障系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，使得反應(yīng)器下層進(jìn)行好氧異養(yǎng)消耗水中的有機(jī)物同時(shí)進(jìn)行硝化反應(yīng)，反應(yīng)器上層進(jìn)行自養(yǎng)反硝化同時(shí)消耗下層所產(chǎn)生的酸；
[0041]5)分別收集進(jìn)水和出水水樣并進(jìn)行相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，出水的COD值降為40mg/L，NO3 -N值將為5mg/L，可見(jiàn)反應(yīng)器對(duì)C0D、硝氮、氨氮去除率均達(dá)90%以上。處理后河道水體可以直接作為景觀及綠化用水，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種污染水體中硝氮、氨氮及COD的協(xié)同去除方法，其特征在于:采用上升流式固定床反應(yīng)器，利用電化學(xué)產(chǎn)氫自養(yǎng)反硝化與好氧硝化結(jié)合的方式處理污染水體，使硝氮、氨氮及COD得以同時(shí)去除。2.按權(quán)利要求1所述污染水體中硝氮、氨氮及COD的協(xié)同去除方法，其特征在于:待處理廢水通入上升流式固定床反應(yīng)器下部添加馴化好氧微生物的好氧層，將進(jìn)水中的有機(jī)物好氧消解，同時(shí)將氨氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮，而后進(jìn)入設(shè)有三維電極的反應(yīng)器上部，利用三維電極產(chǎn)氫自養(yǎng)厭氧反硝化脫氮過(guò)程，進(jìn)而使待處理廢水中硝氮、氨氮及COD得以同時(shí)去除。3.按權(quán)利要求1或2所述污染水體中硝氮、氨氮及COD的協(xié)同去除方法，其特征在于: 1)調(diào)解進(jìn)水水質(zhì)及進(jìn)水量進(jìn)行掛膜，取待處理污水處理廠好氧污泥及厭氧污泥接分別種于反應(yīng)器異養(yǎng)好氧區(qū)(底部)及自養(yǎng)厭氧區(qū)，實(shí)現(xiàn)馴化，掛膜； 2)調(diào)節(jié)HRT水力參數(shù)增大反應(yīng)負(fù)荷，待出水穩(wěn)定并掛膜后，調(diào)節(jié)HRT，使反應(yīng)負(fù)荷提尚; 3)調(diào)節(jié)電極電流，通過(guò)水力參數(shù)調(diào)節(jié)直流電源，使得電解產(chǎn)生的氫氣得到充分的利用； 4)反應(yīng)分層的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)電機(jī)電流后反應(yīng)器下層進(jìn)行好氧異養(yǎng)消耗水中的有機(jī)物同時(shí)進(jìn)行硝化反應(yīng)，反應(yīng)器上層進(jìn)行自養(yǎng)反硝化同時(shí)消耗下層所產(chǎn)生的酸。4.按權(quán)利要求1或2所述污染水體中硝氮、氨氮及COD的協(xié)同去除方法，其特征在于:所述上升流式固定床反應(yīng)器由下至上進(jìn)水口、異養(yǎng)好氧反應(yīng)區(qū)、氫自養(yǎng)厭氧反應(yīng)區(qū)和出水口 ；進(jìn)水口通過(guò)管路與進(jìn)水栗相通，直流電源通過(guò)導(dǎo)線與氫自養(yǎng)厭氧反應(yīng)區(qū)相連。5.按權(quán)利要求1或2所述污染水體中硝氮、氨氮及COD的協(xié)同去除方法，其特征在于:所述氫自養(yǎng)厭氧反應(yīng)區(qū)由三維電極及電極之間的填充料；直流電源通過(guò)導(dǎo)線與三維電極相連。6.按權(quán)利要求5所述污染水體中硝氮、氨氮及COD的協(xié)同去除方法，其特征在于:所述三維電極的陽(yáng)極為碳棒，陰極為不銹鋼網(wǎng)；不銹鋼網(wǎng)設(shè)置于異養(yǎng)好氧反應(yīng)區(qū)上部；填料為碳粒。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及環(huán)境工程中水處理領(lǐng)域，是一種污染水體中硝氮、氨氮及COD的協(xié)同去除方法。采用上升流式固定床反應(yīng)器，利用電化學(xué)產(chǎn)氫自養(yǎng)反硝化與好氧硝化結(jié)合的方式處理污染水體，使硝氮、氨氮及COD得以同時(shí)去除。本發(fā)明可高效低耗能的對(duì)高污染污/廢水得以處理方法，使污染水體中硝氮、氨氮及COD的在同一反應(yīng)器中協(xié)同去除，既節(jié)省多流程產(chǎn)生建造費(fèi)用及占地面積，又使得反應(yīng)器中各基質(zhì)得到充分利用。
【IPC分類(lèi)】C02F101/16, C02F3/02, C02F9/14, C02F1/46
【公開(kāi)號(hào)】CN105130124
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510565935
【發(fā)明人】盛彥清, 鄭猛, 李兆冉, 楊劍
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月8日