CN107162214B - 一种复合微生物耦合微米零价铁脱氮除磷的污水处理方法 - Google Patents

一种复合微生物耦合微米零价铁脱氮除磷的污水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种复合微生物耦合微米零价铁脱氮除磷的污水处理方法，步骤依次为：向生活污水中投加碳源和氮源、调节pH值、投加微生物和投加微米零价铁。本发明所述强化活性污泥相比常规的活性污泥，脱氮效率提高40％，对有机物的去除效率提高30％，除磷效率提高80％。该方法可快速有效地对生活污水进行脱氮除磷处理，缩短污染水体的治理周期，修复成本低，操作简单方便，并可扩展至高氮磷河流湖泊等水体的治理。

Description

一种复合微生物耦合微米零价铁脱氮除磷的污水处理方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，特别涉及一种复合微生物耦合微米零价铁脱氮除磷的污水处理方法，适用于生活污水及景观水的脱氮除磷。
背景技术
近年来，随着我国经济的发展，城镇居民的生活水平不断提高，生活污水在水污染中所占的比例逐渐增加。未经有效处理的生活污水通过点源和非点源排放，将各类有机物和氮磷带入湖泊、河流等水体，造成水体的富营养化。为防止发生水体富营养化，需要控制营养物质(主要是氮和磷)进入水体，如何高效去除生活污水中的氮磷，已成为污水处理领域亟需解决的重要课题。
目前，生活污水的处理普遍采用以生物处理为核心的活性污泥法。但传统的活性污泥法脱氮除磷效果较差，经过传统的活性污泥法处理后的生活污水仍然含有较高的TN和TP。因此提高污水处理工艺的脱氮除磷能力，对于改善现有处理工艺，提高处理效率具有重要意义。
目前，已有多例对活性污泥法进行改进的报道。申请号CN1603257A提供了一种化学污泥制备、再生方法和利用其处理生活污水的方法，通过在活性污泥中加入铁盐，提高其去除COD和浊度的能力。但该方法制备的活性污泥对氮磷的去除没有明显的提高效果。CN105645596A提供了一种活性污泥预处理药剂及其制备方法和应用方法，该方法在活性污泥预处理阶段加入预处理药剂(组成：水葫芦鲜叶发酵泥、改性水葫芦纤维、乙酸钠、纳米二氧化钛、沸石粉)，通过工艺流程活化聚磷菌活力，增加优选的菌株几率。但该方法只适用于原位修复河道时磷污染的治理，不涉及氮的去除。申请号101638268提供了一种固定化活性污泥的制备方法及处理微污染水的方法，但固定化活性污泥需要在紫外光源下照射，且该方法只适用于微污染水源水中氨氮的去除，不涉及磷的去除。
本发明专利将复合微生物与微米零价铁进行耦合，对生活污水进行脱氮除磷处理。通过对脱氮菌的富集提高其脱氮能力，同时利用微米铁对磷酸盐的共沉降作用去除水中的磷酸盐。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，提供一种复合微生物耦合微米零价铁脱氮除磷的污水处理方法。
本发明的目的可通过下述方式来实现：通过微米零价铁与微生物的耦合，对生活污水进行脱氮除磷处理，微米零价铁与微生物的耦合的制备主要按下述步骤顺序进行：
1、强化污泥培养所用污水，水质要求为COD为500-1000mg/L，碳氮比大于20:1，pH值为7-8。对于不满足要求的污水，在分析测试COD与TN后，加入甲醇或硝酸钾，使水中与碳氮比大于20:1。在耦合过程中，通过加入Hepes来稳定pH，加入的Hepes浓度为20mmol/L。
2、投加微生物：以2g/L为标准将微生物复合菌粉投入满足上述步骤1要求的污水中置于搅拌反应池中，厌氧搅拌，该复合菌粉选用高效复合微生物和酶制剂FZ35M(由北京丰泽绿源环境技术有限公司提供)，为市场化的菌剂，该微生物含有好氧菌、缺氧菌、厌氧菌、硝化菌等菌株，同时复合了淀粉酶、纤维素酶、蛋白质酶和杂环物质降解酶，对有机物、硫化物、氨氮等具有优异的降解性能。在搅拌反应池中厌氧搅拌三天后取样测定其中的硝氮含量，厌氧环境溶解氧浓度为0-0.2mg/L，之后取50ml/L再次接种于1中满足要求的污水中，厌氧搅拌三天，重复操作，直到硝氮的去除效率恒定，即三次接种后硝氮的去除效率相似，则视为菌液成熟，制成菌液。
3、耦合微米零价铁：将步骤2制成的菌液再次接种至满足1要求的污水中，菌液的加入量为50ml/L，并加入微米零价铁粉，剂量为0.2g/L，所用铁粉粒径为1.5-3μm之间，这种微米零价铁粉为商业化的铁粉，铁粉粒径小于10μm都可满足要求。
保持厌氧环境和持续搅拌的常规操作，两天后测定溶液中的硝氮含量，并重复上述操作，再次接种，直至硝氮的去除效率恒定，即三次接种后硝氮的去除效率相似，则视为微生物与零价铁粉耦合完成。
完成上述所有步骤后，获得的即为耦合了微米零价铁的活性污泥，将该污泥接种于欲处理的污水中，则可以实现高效的污水处理。
污水处理方式采用常规方法，主要是A/O或A/A/O法，是使污水和活性污泥混合后依次经过厌氧、缺氧和好氧区，而达到脱氮除磷的目的。(HJ 576-2010厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范)
所述的步骤1中，培养强化污泥的水质要求为，污水的COD应控制在500-1000mg/L,碳氮比应为大于20：1，添加的碳源为甲醇，氮源为硝酸钾。
所述的步骤2、3中，耦合过程需要调节pH值在6.8-7.2之间，采用Hepes稳定污水的pH值，以保证培养过程中污水pH值的相对稳定，Hepes的浓度为20mmol/L。
附图说明
图1是本发明微生物耦合微米零价铁脱氮除磷的污水处理方法的流程图。
图2是本发明微生物与耦合微生物系统扫描电镜图片，其中，a.微生物系统，b.微米铁耦合微生物系统
具体实施方式
下面列举4个实施例，对本发明加以进—步说明，但本发明不只限于这个实施例。根据国家污水排放标准一级A标准，实施例中处理后污水均满足标准一级A标准，即COD小于50，总氮小于15，氨氮小于8。
实施例1，强化污泥的培养实例
向取得的污水(源自污水处理厂普通污水)中加入2g/L的微生物FZ35M(商品购买自北京丰泽绿源环境技术有限公司)，并测定水中COD与NH3、NO3，根据测试结果，加入甲醇、硝酸钾和磷酸二氢钾，使COD达到500mg/L，C:N:P＝100:5:1，加入20mmol/L的Hepes，厌氧搅拌。经过两天之后，测试MLSS和硝氮去除率，MLSS达到1000mg/L，硝氮的去除效率均大于50％时停止，否则重复前述操作。
取50mL/L上述步骤获得的菌液接种于新鲜并补充能源(如上所述实现C:N:P＝100:5:1)的污水中，加入0.2g/L的微米零价铁，持续搅拌，使溶解氧控制在0.2mg/L以内，经过两天之后，测试MLSS和硝氮去除率，使MLSS达到2000mg/L，硝氮的去除效率均大于90％时停止，否则重复前述操作。
耦合完成的强化污泥经过晾干后经扫描电镜的照射，结果如图2所示，未耦合的活性污泥生长形貌呈团状，而耦合后的活性污泥中微生物为一簇一簇生长，这样微生物的数量更多，同时也有更大的表面积与污染水体接触。
实施例2，某小区生活污水处理实例
分别取实施例1获得的强化污泥与普通的污泥(即上述实施例1中未经过步骤3的菌液替代)，取某小区的生活污水2L，按照常规A/O法处理，厌氧条件下3h，好氧条件下3h，之后测定反应前后的污水的各指标，对比强化污泥与普通污泥的处理效果。
表1强化污泥与普通污泥处理效果对比
Figure BDA0001317106010000041
明显看出，强化污泥对COD、氮的去除率较普通污泥有明显提高。并且出水能够满足国家排放标准。
实施例3，某医院污水处理实例
分别取实施例1获得的强化污泥与普通的污泥(即上述实施例1中未经过步骤3的菌液替代)，取某医院的生活污水2L，按照常规A/O法处理，厌氧条件下3h，好氧条件下3h，之后测定反应前后的污水的各指标，对比强化污泥与普通污泥的处理效果。
表2强化污泥与普通污泥处理效果对比
Figure BDA0001317106010000042
可以看出，强化污泥对COD、氮的去除率较普通污泥有明显提高。
实施例4，某湖泊水处理实例
分别取实施例1获得的强化污泥与普通的污泥(即上述实施例1中未经过步骤3的菌液替代)，取某富营养化的湖泊水2L，按照常规A/O法处理，厌氧条件下3h，好氧条件下3h，之后测定反应前后的污水的各指标，对比强化污泥与普通污泥的处理效果。
表1强化污泥与普通污泥处理效果对比
Figure BDA0001317106010000043
明显看出，强化污泥对COD、氮的去除率较普通污泥有明显提高。在除磷方面优势更加明显。

Claims (1)

1.一种复合微生物耦合微米零价铁脱氮除磷的污水处理方法，其特征在于所述方法通过复合微生物耦合微米零价铁对生活污水进行脱氮除磷；其中复合微生物耦合微米零价铁的制备方法按下述步骤顺序进行：
(1)对水样进行分析，根据污水污染物浓度适量投加碳源和氮源，使污水的碳氮比大于20:1，并调节污水pH值在7-8之间，驯化过程中加入hepes稳定pH；
(2)投加微生物：将适量微生物与满足(1)要求的污水置于搅拌反应池中，添加适量硝酸钾，厌氧条件下驯化三天，之后取50mL再次接种于满足(1)的废水中，重复上述操作，直到硝氮的去除效率恒定，制得相应的菌液；
(3)投加微米零价铁：向满足步骤(1)的污水中加入微米零价铁和步骤(2)制成的菌液，厌氧条件下驯化两天，之后取50mL再次接种于满足(1)的废水中，重复上述操作，直到硝氮的去除效率恒定，形成的污泥即为需要的强化污泥，其中富含了复合微生物耦合微米零价铁；
步骤(1)中需要污水的COD控制在500-1000mg/L，碳氮比大于20:1，加入的碳源为甲醇，氮源为硝酸钾；
步骤(3)中投加的微米零价铁的粒径为1.5-3μm，密度为1.45g/cm3，比表面积为1.27m2/g；投加的碳源为甲醇，氮源为硝酸钾，磷盐为磷酸二氢钾，污水pH值稳定在6.8-7.2，厌氧环境溶解氧浓度为0-0.2mg/L；耦合过程中采用Hepes来稳定污水的pH值，以保证培养过程中污水pH值在6.8-7.2范围内。
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