CN103936155B - 一种利用蒙脱石提高污水脱氮能力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用蒙脱石提高污水脱氮能力的方法，将一定量的蒙脱石粉与微生物菌剂添加到污水中接触反应，硝化液反硝化即可。其中蒙脱石的添加量为污水质量的万分之一至万分之五；硝化微生物菌剂量为污水质量的百万分之一至百万分之五。本发明反应彻底，耗时短。材料易于制备或购买，成本低。硝化反应完成后的污水部分进行沉淀处理， 保留5-10%硝化反应后的污水继续留在硝化反应池中，以用于下次硝化反应，实现交互体的再利用。

Description

一种利用蒙脱石提高污水脱氮能力的方法
技术领域
本发明涉及污水脱氮技术的改进，具体指一种利用蒙脱石提高污水脱氮能力的方法，特别适用于高浓度铵态氮污水的脱氮，属于污水处理及环境保护领域。
背景技术
随着水体富营养化恶化日趋严重，生活污水和工业污水的排放标准也越来越严格， GB8978-1996对第二类污染物最高允许浓度做了明确规定：氨氮的一级排放标准为<15mg/L。对于高含氨氮的排污行业，为了达到一级排污标准及以上要求，如果仍沿用传统的污水脱氮处理方式，尚存在以下几个主要缺点：经济成本投入高、工艺复杂和脱氮能效不足。
传统的脱氮方法如A2/O、A/O等，其脱氮原理都主要为厌氧-好氧或缺氧-好氧工艺，主要通过回流硝化液至缺氧区进行脱氮，但存在脱氮效率不高、效果不稳定和高能耗等问题。已公开的专利中，脱氮的方法大抵为生物脱氮和生物—理化脱氮。CN202007177描述了一种增设两个缺氧区的脱氮方法并在缺氧区填充生物填料和生物膜进行脱氮，但是该方法不仅仅使处理装置及工艺复杂化，而且投入成本高，生物填料和生物膜毕竟有使用寿命和残留物处理问题会造成二次污染，因而不能够更好的用于大规模的污水处理中。
添加脱氮催化材料的处理工艺中，CN1386822A描述了一种从石油馏分油中脱除氮化物的高效脱氮剂和脱氮方法， CN1718689A描述了一种润滑油加氢异构脱蜡原料的预处理方法，CN101525549描述了一种加氢裂化尾油超深度吸附脱硫脱氮方法等等，这些已公开的脱氮方法均存在的缺点是：1）添加的脱氮材料均为不易制备物质或会存在残留物，不会自动分解；2）添加用量均较高；3）投入成本较高；4）工艺和装置均比较复杂；5）添加材料使用寿命有限且使用完后存在废物二次处理，产生二次污染，不利于环保。因而，寻找并开发污水处理投入成本低、清洁无残留、脱氮效能高、工艺易于进行的方法就迫在眉睫了。
发明内容
针对现有污水脱氮技术存在的投资成本高、脱氮效能低、脱氮工艺复杂、脱氮添加剂使用过程中会有残留物、脱氮耗时长等不足，本发明目的在于提供一种利用蒙脱石提高污水脱氮能力的新方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用蒙脱石提高污水脱氮能力的方法，将一定量的蒙脱石粉与微生物菌剂添加到污水中接触反应，硝化液反硝化即可。
具体步骤如下，
1）将适量的蒙脱石粉和硝化微生物菌剂混合，使蒙脱石与硝化微生物菌剂接触发生交互作用，两者紧密结合形成胶合状态；
2）再将第1）步得到的交互体添加到硝化反应池中的污水中，在温度为25℃—35℃、pH值为7.0—8.5的好氧条件下接触培养7天，使氨氮充分发生硝化作用转化为硝态氮；
3）硝化反应完成后污水通过沉淀后进入反硝化反应池中，添加反硝化菌剂进行厌氧反硝化作用；反硝化菌剂质量为污水质量的百万分之一至百万分之五；
4）反硝化反应后的处理水经沉淀处理后即实现污水脱氮。
其中蒙脱石的粒径为50-1000 nm，添加量为污水质量的万分之一至万分之五；硝化微生物菌剂量为污水质量的百万分之一至百万分之五。
硝化反应完成后的污水部分进行沉淀处理， 保留5-10%硝化反应后的污水继续留在硝化反应池中，以用于下次硝化反应，实现交互体的再利用。
所述硝化微生物菌剂为亚硝化单胞菌菌剂和硝化菌剂。
水体中游离的硝化微生物生长极其缓慢，平均24-36小时繁殖一代。蒙脱石具有巨大的比表面积，一般为100-110m2/g。蒙脱石加入水体后，水体中微粒的比表面积急剧增加，表面电荷强度及电荷量相应增加，对微生物的吸附胶着能力增强，在添加硝化微生物菌剂后，蒙脱石能很好的与之发生交互作用，显著提高硝化微生物的生长速率和活性，缩短其繁殖周期。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1)      反应彻底，耗时短。本发明使微生物菌剂与蒙脱石粉末接触发生胶合反应使其形成结合体，促进微生物的活性与繁殖速度，使其能高效快速的进行氨氮硝化。
2)      材料易于制备或购买，成本低。本发明所添加的试剂均是易于制备或易于购买的，且添加量低，成本低。
3）反应完成后不会产生二次污染。本发明所有试剂添加后经硝化反应完成后不会产生大量的二次垃圾如生化膜活性炭等。
4）同时在污水处理过程中，在硝化反应池中留存部分含微生物交互体反应水不进行沉淀处理，下一次处理时，向留存有含微生物交互体反应水的硝化反应池中注入其它待处理污水即可，使硝化微生物与蒙脱石的交互体再次用于脱氮。
具体实施方式
本发明是将一定量的蒙脱石粉和一定量的硝化微生物菌剂与氨氮污水混合，在反应器中于一定的温度条件下好氧接触反应7天，使氨氮完全硝化，再经过反硝化处理后，即可提高脱氮能力，使出水含氮量满足相关标准要求，即小于15mg/L。
本发明具体处理步骤如下：
1）将适量的蒙脱石粉和硝化微生物菌剂充分混合，使蒙脱石与硝化微生物菌剂接触发生交互作用，硝化微生物紧密附着在蒙脱石表面，两者紧密结合形成胶合状态，从而极大地促进微生物活性与繁殖速率，从而提高污水脱氮能力。其中蒙脱石的粒径为50-1000 nm，添加量为污水质量的万分之一至万分之五；硝化微生物菌剂量为污水质量的百万分之一至百万分之五；优选实施例：蒙脱石的粒径150 nm，添加量为污水质量的万分之二；硝化微生物菌剂量为污水质量的百万分之二；
2）再将第1）步得到的交互体加入硝化反应池中的污水中，在温度为25℃—35℃、pH值为7.0—8.5的好氧条件下接触培养7天，使氨氮充分进行硝化反应；
3）硝化反应后的污水通过沉淀处理后通入反硝化反应池中，再加入反硝化微生物菌剂进行厌氧条件下的反硝化；反硝化微生物菌剂的质量为污水质量的百万分之一至百万分之五；硝化反应完成后的污水部分进行沉淀处理， 保留部分（5-10%）硝化反应后的污水继续留在硝化反应池中，以用于下次硝化反应，实现交互体的再利用。
4）反硝化反应后的污水再通过沉淀处理后即实现污水脱氮。
本发明所采用的硝化微生物菌剂为购自美国菌种资源库的亚硝化单胞菌菌剂和硝化菌剂。
第1）步蒙脱石与硝化微生物接触反应发生交互作用，硝化微生物紧密附着在蒙脱石表面，促进微生物的生长速率与活性，再添加到污水中，通过提高硝化作用的速率从而提高污水脱氮能力。
本发明仅用于提高污水脱氮主要为提高污水中铵态氮转化为硝态氮速率，便于第二步反硝化作用进行，实验室研究中以西南大学崇德湖景观水体结合实验室配比使实验水浓度达到50mg/l以上浓度，进行模拟化重复实验，试验结果如下变所示：
项目 TN（mg/L） NH4—N(mg/L) 氨氮转化率(%) 氨氧化细菌数量(g-1)
处理前 50-65.9 50-55 30.5 1.82*105
处理后 13.7-16.5 10.1-14.5 73.6 2.08*107
本发明原理是基于游离态的硝化微生物很少，且生长速率缓慢，作用效能也相应的很低，而硝化细菌绝大部分是与微小颗粒紧密结合而发生交互作用从而促进了硝化微生物的生长速率，促进硝化微生物的活性。蒙脱石基于其表面电场特性和吸附特性，能在溶液中大量吸附微生物并与之很好的形成胶合体，促进其生长速率；基于蒙脱石的晶粒结构、比表面积和表面电场特性，在目前的去污处理中主要是运用其加入溶液中能增大颗粒比表面积特性从而运用其吸附性能进行污水吸附净化。本发明经过实验研究，发现在土壤中添加蒙脱石后也成功促进了硝化微生物数量的增加。
本发明实施方式仅用于提高污水脱氮主要为提高污水中铵态氮转化为硝态氮速率，便于第二步反硝化作用。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (3)

1.一种利用蒙脱石提高污水脱氮能力的方法，其特征在于：步骤如下，
1）将适量的蒙脱石粉和硝化微生物菌剂混合，使蒙脱石与硝化微生物菌剂接触发生交互作用，硝化微生物紧密附着在蒙脱石表面，两者紧密结合形成胶合状态；
2）再将第1）步得到的交互体添加到硝化反应池中的污水中，在温度为25℃—35℃、pH值为7.0—8.5的好氧条件下接触培养7天，使氨氮充分发生硝化作用转化为硝态氮；
3）硝化反应完成后污水通过沉淀后进入反硝化反应池中，添加反硝化菌剂进行厌氧反硝化作用；反硝化菌剂质量为污水质量的百万分之一至百万分之五；
4）反硝化反应后的处理水经沉淀处理后即实现污水脱氮；
其中蒙脱石的粒径为50-1000 nm，添加量为污水质量的万分之一至万分之五；硝化微生物菌剂量为污水质量的百万分之一至百万分之五。
2.根据权利要求1所述的提高污水脱氮能力的方法，其特征在于：硝化反应完成后的污水部分进行沉淀处理， 保留5-10%硝化反应后的污水继续留在硝化反应池中，以用于下次硝化反应，实现交互体的再利用。
3.根据权利要求1所述的提高污水脱氮能力的方法，其特征在于：所述硝化微生物菌剂为亚硝化单胞菌菌剂和硝化菌剂。
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