CN107304075A - 一种同步脱氮除磷去氨氮的废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同步脱氮除磷去氨氮的废水处理方法，属于污水处理技术领域。它是将磁黄铁矿与菱镁矿按一定质量配比混合均匀加入到反应容器中，然后将含氨氮、硝态氮及磷酸盐的废水加入到反应容器中，再将一定体积硫自养反硝化菌培养液加入反应容器中，将反应容器置于缺氧环境，反应若干天后即完成废水的处理。本发明中的硫自养反硝化菌以磁黄铁矿作为硫源，以菱镁矿作为碳源进行自养反硝化而脱氮，菱镁矿被利用后释放出镁离子，与铵根离子及磷酸根离子形成磷酸铵镁沉淀，磁黄铁矿被利用后释放出亚铁离子和铁离子，与磷酸根形成沉淀，从而在生物脱氮的同时实现除磷去氨氮。该方法效果优异，成本低廉，适合于工程应用。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种利用磁黄铁矿与菱镁矿同步脱氮除磷去氨氮的污水处理方法。
背景技术
磁黄铁矿是自然界硫化物中分布最为广泛的矿物之一，其工业应用主要是生产硫酸，但由此也产生了大量酸性废水，导致了严重的局部环境问题。菱镁矿是一种碳酸镁矿物，它主要用作耐火材料、建材原料和化工原料等。
近年来，磁黄铁矿作为新型环保材料被学者开发研究，主要集中在对废水的脱氮除磷以及重金属的处理。其中，由于点位缺陷以及结晶度较低等原因，磁黄铁矿具有较高的反应活性。如，国际公布日为2015年6月25日的国际专利PCT/CN2014/076323指出磁黄铁矿具备良好的生物脱氮除磷性能，但该方法主要去除硝态氮，对氨氮处理效率有限，而实际废水中通常同时含有氨氮、硝态氮及磷酸盐。
又如，公开日为2008年11月5日的中国专利200810060987.0即利用磷酸铵镁结晶法去除氨氮和磷酸盐磷，该发明在反应过程中添加碱性溶液以维持反应体系内pH恒定，克服结晶过程中pH下降造成的磷酸铵镁构晶离子活度下降，促进结晶过程，提高沉淀捕集器表面上结晶沉积量和沉积速率，从而提高沉淀捕集器表面磷酸铵镁结晶回收率，但该专利方法不能去除硝态氮。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有技术对含有氨氮、硝态氮及磷酸盐的废水的处理效率有限、处理对象单一、处理成本较高的问题，本发明提供一种利用磁黄铁矿与菱镁矿作原料的同步脱氮除磷去氨氮的低成本处理方法。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种同步脱氮除磷去氨氮的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将磁黄铁矿破碎，并通过水洗或酸洗露出磁黄铁矿新鲜表面待用；
(2)将一定粒度的菱镁矿用水洗净待用；
(3)将磁黄铁矿与菱镁矿按一定质量配比混合均匀加入到反应容器中；
(4)将含氨氮、硝态氮及磷酸盐的废水加入到反应容器中；
(5)将一定体积硫自养反硝化菌培养液加入反应容器中；
(6)将反应容器置于厌氧或缺氧环境，反应若干天后，即完成废水的处理。
更进一步地，步骤(1)中将磁黄铁矿破碎至粒度为20～60目。
更进一步地，步骤(2)中菱镁矿的粒度为20～60目。
更进一步地，所述步骤(3)中磁黄铁矿与菱镁矿的质量配比可为(1～4):1，视水中污染物浓度情况而定。
更进一步地，所述步骤(4)中废水的氨氮浓度范围为5～15mg/L，硝态氮浓度范围为5～80mg/L，磷酸盐磷浓度范围为6～30mg/L。
更进一步地，所述步骤(5)中的硫自养反硝化菌液体积占废水体积的4％～11％。
更进一步地，所述步骤(6)对反应器混合液进行氮吹以去除溶解氧，保证厌氧或缺氧环境。
更进一步地，所述惰性气体包括氮气、氩气、氦气中的其中一种或多种。
更进一步地，所述步骤(6)中反应时间为2～12天。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的磁黄铁矿与菱镁矿共用，并非只是简单的组合，虽然磁黄铁矿理论上与任何碳源都可以使得此生化反应进行，但菱镁矿的使用使得体系具备了同步去氨氮的功能，在本发明中，磁黄铁矿作为硫源被利用后释放出亚铁离子和铁离子，与磷酸根形成沉淀，而同时，菱镁矿作为碳源被利用后释放出镁离子，与铵根离子及磷酸根形成磷酸铵镁沉淀，从而本方法实现了脱氮、除磷、去氨氮的同步发生；
(2)本发明中碳源选用菱镁矿后，形成磷酸铵镁的过程可以除磷，相比于单独天然磁黄铁矿(本身夹杂有少许碳源物质)体系，本发明有更强的除磷效果；
(3)本发明中磁黄铁矿与菱镁矿在环保领域中的结合应用可以增加矿产资源的利用价值。
附图说明
图1为实施例1的脱氮效果图；
图2为实施例1的除磷效果图；
图3为实施例1的去氨氮效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
对比例
取磁黄铁矿9g单独放入反应容器，磁黄铁矿的粒度为20～60目，加入含NO3 --N28mg/L、PO4 3--P 6.2mg/L、氨氮5mg/L的废水50mL，然后加入3.5mL自养反硝化菌菌液，氮吹去氧后加盖密封，测得磷酸盐磷在第8d时去除完全。
实施例1
本发明的一种同步脱氮除磷去氨氮的废水处理方法，其实施方法为：(1)将磁黄铁矿破碎至粒度为20～60目，并通过水洗或酸洗露出黄磁铁矿新鲜表面待用；(2)将粒度为20～60目的菱镁矿用水洗净待用；(3)将磁黄铁矿与菱镁矿按一定质量配比混合均匀加入到反应容器中；(4)将含氨氮、硝态氮及磷酸盐的废水加入到反应容器中；(5)将一定体积硫自养反硝化菌培养液加入反应容器中；(6)将反应容器置于厌氧或缺氧环境，反应若干天后，即完成废水的处理。
如图1～3所示的实施例1，本实施例1取磁黄铁矿9g、菱镁矿3g放入反应容器，磁黄铁矿的粒度为20～60目，菱镁矿的粒度为20～60目，加入含NO3 --N 28mg/L、PO4 3--P 6.2mg/L、氨氮5mg/L的废水50mL，然后加入3.5mL自养反硝化菌菌液，氮吹去氧后加盖密封。由图1可见，8d时硝态氮去除完全，由图2可见，2d时磷酸盐磷去除率即达到95.76％，4d时磷酸盐磷去除完全，由图3可见，8d时氨氮去除完全。
另外，本实施例1的磁黄铁矿和菱镁矿的反应体系中磷酸盐磷在第4d时去除完全，而对比例的单独磁黄铁矿体系中磷酸盐磷在第8d时才去除完全，说明磁黄铁矿与菱镁矿共用具有更强的除磷效果。
实施例2
本实施例2的同步脱氮除磷去氨氮的废水处理步骤与实施例1基本一致，所不同之处仅在于：取磁黄铁矿20g、菱镁矿7g放入反应容器，加入含NO3 --N 80mg/L、PO4 3--P 25mg/L、氨氮15mg/L的废水100mL，然后加入4mL自养反硝化菌菌液，氮吹去氧后加盖密封。12d时硝态氮去除完全，6d时磷酸盐磷去除完全，11d时氨氮去除完全。
实施例3
本实施例3的同步脱氮除磷去氨氮的废水处理步骤与实施例1基本一致，所不同之处仅在于：本实施例3取磁黄铁矿7g、菱镁矿4g放入反应容器，加入含NO3 --N 36mg/L、PO4 3--P13mg/L、氨氮9mg/L的废水40mL，然后加入3.4mL自养反硝化菌菌液，氮吹去氧后加盖密封。7d时硝态氮去除完全，5d时磷酸盐磷去除完全，10d时氨氮去除完全。
实施例4
本实施例4的同步脱氮除磷去氨氮的废水处理步骤与实施例1基本一致，所不同之处仅在于：本实施例4取磁黄铁矿17g、菱镁矿5g放入反应容器，加入含NO3 --N 50mg/L、PO4 3--P 17mg/L、氨氮8mg/L的废水60mL，然后加入4.2mL自养反硝化菌菌液，氮吹去氧后加盖密封。8d时硝态氮去除完全，6d时磷酸盐磷去除完全，8d时氨氮去除完全。
实施例5
本实施例5的同步脱氮除磷去氨氮的废水处理步骤与实施例1基本一致，所不同之处仅在于：本实施例5取磁黄铁矿20g、菱镁矿5g放入反应容器，加入含NO3 --N 23mg/L、PO4 3--P 30mg/L、氨氮5mg/L的废水60mL，然后加入2.4mL自养反硝化菌菌液，吹氩气去氧后加盖密封。7d时硝态氮去除完全，7d时磷酸盐磷去除完全，7d时氨氮去除完全。
实施例6
本实施例6的同步脱氮除磷去氨氮的废水处理步骤与实施例1基本一致，所不同之处仅在于：本实施例6取磁黄铁矿8g、菱镁矿8g放入反应容器，加入含NO3 --N 5mg/L、PO4 3--P6mg/L、氨氮5mg/L的废水50mL，然后加入5.5mL自养反硝化菌菌液，吹氦气去氧后加盖密封。3d时硝态氮去除完全，5d时磷酸盐磷去除完全，8d时氨氮去除完全。
Claims (9)
1.一种同步脱氮除磷去氨氮的废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将磁黄铁矿破碎，并通过水洗或酸洗露出磁黄铁矿新鲜表面待用；
(2)将一定粒度的菱镁矿用水洗净待用；
(3)将磁黄铁矿与菱镁矿按一定质量配比混合均匀加入到反应容器中；
(4)将含氨氮、硝态氮及磷酸盐的废水加入到反应容器中；
(5)将一定体积硫自养反硝化菌培养液加入反应容器中；
(6)将反应容器置于厌氧或缺氧环境，反应若干天后，即完成废水的处理。
2.根据权利要求1所述的同步脱氮除磷去氨氮的废水处理方法，其特征在于，步骤(1)中将磁黄铁矿破碎至粒度为20～60目。
3.根据权利要求1所述的同步脱氮除磷去氨氮的废水处理方法，其特征在于，步骤(2)中菱镁矿的粒度为20～60目。
4.根据权利要求1所述的同步脱氮除磷去氨氮的废水处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中磁黄铁矿与菱镁矿的质量配比可为(1～4):1。
5.根据权利要求1所述的同步脱氮除磷去氨氮的废水处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中废水的氨氮浓度范围为5～15mg/L，硝态氮浓度范围为5～80mg/L，磷酸盐磷浓度范围为6～30mg/L。
6.根据权利要求1所述的同步脱氮除磷去氨氮的废水处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中的硫自养反硝化菌液体积占废水体积的4％～11％。
7.根据权利要求1所述的同步脱氮除磷去氨氮的废水处理方法，其特征在于，所述步骤(6)对反应器混合液进行惰性气体吹扫以去除溶解氧，保证厌氧或缺氧环境。
8.根据权利要求7所述的同步脱氮除磷去氨氮的废水处理方法，其特征在于，所述惰性气体包括氮气、氩气、氦气中的其中一种或多种。
9.根据权利要求1所述的同步脱氮除磷去氨氮的废水处理方法，其特征在于，所述步骤(6)中反应时间为2～12天。
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2017
- 2017-07-06 CN CN201710546552.6A patent/CN107304075B/zh active Active
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