CN106976973A - 一种污水脱氮的方法、污水脱氮剂及其制备方法 - Google Patents

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    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/301—Aerobic and anaerobic treatment in the same reactor

Abstract

本发明公开了一种污水脱氮的方法、污水脱氮剂及其制备方法。本发明通过无机矿物质经表面处理并加载催化金属，模拟颗粒污泥，然后通过环境驯化厌氧氨氧化菌，得到污水脱氮剂，利用污水脱氮剂，并结合具体的运行工况改进，从而可以实现亚硝化与厌氧氨氧化同步进行，能够提高低碳源情况下的脱氮能力，达到污水高效脱氮效果。

Description

一种污水脱氮的方法、污水脱氮剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种污水脱氮的方法、污水脱氮剂及其制备方法。
背景技术
总氮(简称TN)是指水中各种形态无机和有机氮的总量，包括NO3-、NO2·和NH4 +等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮，以每升水含氮毫克数计算。常被用来表示水体受营养物质污染的程度。地表水中氮、磷物质超标时，微生物大量繁殖，浮游生物生长旺盛，出现富营养化状态。
随着水体富营养化日趋严重，生活污水和工业污水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。
如何提供一种有效的污水脱氮剂，从而达到高效脱氮是有待解决的一大难题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是如何提供一种污水脱氮剂，从而能够提高脱氮能力，有效进行污水脱氮。
有鉴于此，本发明实施例提供一种污水脱氮剂的制备方法，所述方法包括：对无机矿物质进行表面处理；将经表面处理后的无机矿物质负载催化金属，以得到模拟颗粒污泥；将所述模拟颗粒污泥进行微环境驯化厌氧氨氧化菌，从而得到所述污水脱氮剂。
其中，所述无机矿物质为分子筛；所述催化金属为金属钛。
其中，所述对无机矿物质进行表面处理包括：将分子筛在90～100℃，依次经碱性溶液、酸性溶液浸泡处理；所述将经表面处理后的无机矿物质负载催化金属，以得到模拟颗粒污泥包括：将经表面处理后的分子筛加入含钛离子的溶液中，在20～30℃于惰性气体氛围中将pH调至3～7；在含有30％～80％氧气浓度的气体氛围中，在30～50℃下搅拌、加热得到钛氧化物沉淀的分子筛；将钛氧化物沉淀的分子筛在70～90℃下恒温水浴老化，再经真空干燥得到负载钛金属催化剂的分子筛，以作为模拟颗粒污泥。
其中，所述将所述模拟颗粒污泥进行微环境驯化厌氧氨氧化菌，从而得到所述污水脱氮剂包括：在微环境下，以二氧化碳作为唯一碳源，pH为6.7～8.3，温度为20～43℃，氨和亚硝酸的亲和数低于1×10-4gN·L-1，进行培养驯化厌氧氨氧化菌，从而得到所述污水脱氮剂。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供的另一个技术方案是：提供一种上述制备方法制备得到的污水脱氮剂。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供的还有一个技术方案是：提供一种利用上述污水脱氮剂进行污水脱氮的方法，所述方法包括：将所述污水脱氮剂投入污水处理系统，控制溶解氧为1.0～1.5mg/L，水力停留时间为5～8小时，温度为18～22℃进行污水脱氮处理。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过无机矿物质经表面处理并加载催化金属，模拟颗粒污泥，然后通过环境驯化厌氧氨氧化菌，得到污水脱氮剂，利用污水脱氮剂，并结合具体的运行工况改进，从而可以实现亚硝化与厌氧氨氧化同步进行，能够提高低碳源情况下的脱氮能力，达到污水高效脱氮效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种污水脱氮剂的制备方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的污水脱氮剂的结构以及表面反应示意图；
图3是本发明实施例提供的类颗粒污泥微生物结构示意图。
具体实施方式
为了更进一步的详细说明本发明的技术方案，以下将结合具体实施例和附图对本发明的技术方案进行详细说明，但是，具体实施例的描述只是为了方便理解本发明的方案，并不用以限定本发明的保护范围。
请结合参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种污水脱氮剂的制备方法的流程示意图，如图所示，本发明的方法包括以下步骤：
S101：对无机矿物质进行表面处理；
在具体实现过程中，无机矿物质选择多孔的无机矿物质材料。作为一种具体的举例，本发明实施例中，无机矿物质以分子筛为例进行说明。分子筛是一种黑色多孔的固体炭质，由煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化生产。主要成分为碳，并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。普通分子筛的比表面积在500～1700m2/g间，具有很强的吸附性能。
其中，当无机矿物质为分子筛时，将分子筛在在90～100℃，依次经碱性溶液、酸性溶液浸泡处理，以对分子筛进行表面处理。
具体地，将分子筛用10％的氢氧化钠浸渍24小时后，过滤，用去离子水洗至中性，将上述处理过的分子筛，用10％硝酸溶液浸渍24小时后，过滤，用去离子水洗至中性；放入烘箱中，90～100摄氏度烘干，待用。
S102：将经表面处理后的无机矿物质负载催化金属，以得到模拟颗粒污泥；
以分子筛为例，将经表面处理的分子筛加入含钛离子的溶液中，在20～30℃于惰性气体氛围中将pH调至3～7，在含有30％～80％氧气浓度的气体氛围中，在30～50℃下搅拌、加热得到钛氧化物沉淀的分子筛，将钛氧化物沉淀的分子筛在70～90℃下恒温水浴老化，再经100℃真空干燥得到负载钛金属催化剂的分子筛，以作为模拟颗粒污泥。
S103：将模拟颗粒污泥进行微环境驯化厌氧氨氧化菌，从而得到污水脱氮剂；
具体地，在微环境下，以二氧化碳作为唯一碳源，pH为6.7～8.3，温度为20～43℃，氨和亚硝酸的亲和数低于1×10-4gN·L-1，进行培养驯化厌氧氨氧化菌，从而得到污水脱氮剂。
在上述本发明实施例的制备方法的基础上，本发明进一步保护一种由上述制备方法制备得到的污水脱氮剂。
因此，在本发明上述实施例提供的污水脱氮剂的制备方法的基础上，本发明进一步提供一种利用上述污水脱氮剂进行污水脱氮的方法，具体是通过将污水脱氮剂投入到污水处理系统中，并控制污水处理系统的溶解氧为1.0～1.5mg/L，水力停留时间为5～8小时，温度为18～22℃进行污水脱氮处理。
通过以上方法制备得到的污水脱氮剂，其结构及表面反应示意图如图2所示，而常规的类颗粒污泥的微生物结构如图3所示。
好氧层有机化合物分子中的氢被亚硝基取代的反应。用亚硝酸做为亚硝化试剂，被强共轭给电子基团活化的苯环，例如酚、某些酚醚、萘酚、三级芳胺，在亚硝酸作用下，可发生亲电取代的亚硝化反应。由于亚硝酸很不稳定，所以亚硝化一般采用亚硝酸盐作为亚硝化剂。在反应中，先将反应物溶于酸(如盐酸、稀硫酸、醋酸)中，再将亚硝酸钠的水溶液逐滴加入到反应物中，使生成的亚硝酸立即与反应物作用。二级脂肪族胺和二级芳香族胺与亚硝酸反应，生成N-亚硝基二级胺。
缺氧层中厌氧氨氧化作用在厌氧氨氧化菌利用亚硝酸盐为电子受体，将氨氮氧化为氮气。
本发明的污水脱氮剂能够很好的跟类颗粒污泥进行反应，从而有效进行污水脱氮。
上述是本发明实施例提供的一种污水脱氮的方法、污水脱氮剂及其制备方法，通过无机矿物质经表面处理并加载催化金属，模拟颗粒污泥，然后通过环境驯化厌氧氨氧化菌，得到污水脱氮剂，利用污水脱氮剂，并结合具体的运行工况改进，从而可以实现亚硝化与厌氧氨氧化同步进行，能够提高低碳源情况下的脱氮能力，达到污水高效脱氮效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种污水脱氮剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
对无机矿物质进行表面处理；
将经表面处理后的无机矿物质负载催化金属，以得到模拟颗粒污泥；
将所述模拟颗粒污泥进行微环境驯化厌氧氨氧化菌，从而得到所述污水脱氮剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机矿物质为分子筛；所述催化金属为金属钛。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述对无机矿物质进行表面处理包括：
将分子筛在90～100℃，依次经碱性溶液、酸性溶液浸泡处理；
所述将经表面处理后的无机矿物质负载催化金属，以得到模拟颗粒污泥包括：
将经表面处理后的分子筛加入含钛离子的溶液中，在20～30℃于惰性气体氛围中将pH调至3～7；
在含有30％～80％氧气浓度的气体氛围中，在30～50℃下搅拌、加热得到钛氧化物沉淀的分子筛；
将钛氧化物沉淀的分子筛在70～90℃下恒温水浴老化，再经真空干燥得到负载钛金属催化剂的分子筛，以作为模拟颗粒污泥。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述模拟颗粒污泥进行微环境驯化厌氧氨氧化菌，从而得到所述污水脱氮剂包括：
在微环境下，以二氧化碳作为唯一碳源，pH为6.7～8.3，温度为20～43℃，氨和亚硝酸的亲和数低于1×10-4gN·L-1，进行培养驯化厌氧氨氧化菌，从而得到所述污水脱氮剂。
5.一种权利要求1-4任一项所述的制备方法得到的污水脱氮剂。
6.一种利用权利要求5所述的污水脱氮剂进行污水脱氮的方法，其特征在于，所述方法包括：
将所述污水脱氮剂投入污水处理系统，控制溶解氧为1.0～1.5mg/L，水力停留时间为5～8小时，温度为18～22℃进行污水脱氮处理。
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