CN111003796A - 一种用于污水脱氮的铁碳耦合反硝化滤池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于污水脱氮的铁碳耦合反硝化滤池，包括包括铁碳混合池、反硝化滤池，反硝化滤池上部设有铁碳微电池床，中部设有反硝化滤池滤料层，下部设有曝气管，底部为穿孔管进水口，通过进水总管与铁碳混合池顶部一侧的出水口连接，铁碳混合池下设有进水口。该反硝化滤池能够产生无数微电池，使铁碳粉在污水中产生H2O2和·OH等氧化态物质使碳源耦合转化，提供了反硝化除氮需要的优质碳源，不需外加碳源，避免产生能源浪费，改变污水中COD的结构和特性，使有机物发生断链、开环，铁碳离子对污水中悬浮物进行吸附，增强对难降解有机物的耦合；带正电荷铁离子能够使反硝化滤池陶粒滤料的电中和，使陶粒滤料与微生物的吸附性增强。

Description

一种用于污水脱氮的铁碳耦合反硝化滤池
技术领域
本发明涉及一种反硝化池，更具体地，涉及一种用于污水脱氮的铁碳耦合反硝化滤池。
背景技术
随着社会经济的快速发展和人们生活水的日益提高，对水环境水生态提出了更高的要求，为此政府制定了更为严格的污水排放标准。污水处理厂深度处理改造过程中对总氮的去除尤为重要，但因其处理难度高、投资比例大，且大多数污水处理厂面临碳源不足导致脱氮效果差等问题，使深度处理的效果不是很满意。反硝化滤池具有吸附过滤性强、脱氮效果好、水力停留时间短、占地少等优点，能够解决污水处理厂TN含量超标的问题，但由于进水中碳源不足或COD碳源品质差而不得不大量投加醋酸、葡萄糖等外加碳源，使得为了脱氮达标而浪费大量碳源，增加了污水厂的运行费用。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种通过铁碳离子悬浮物吸附、微电池碳源耦合转化、强化反硝化微生物生长、不用外加碳源的用于污水脱氮的铁碳耦合反硝化滤池。
技术方案：本发明所述一种用于污水脱氮的铁碳耦合反硝化滤池，包括铁碳混合池、反硝化滤池，反硝化滤池上部设有铁碳微电池床，中部设有反硝化滤池滤料层，下部设有曝气管，底部为穿孔管进水口，通过进水总管与铁碳混合池顶部一侧的出水口连接，铁碳混合池下设有进水口。
其中，铁碳混合池内部设有搅拌器并加有铁碳粉，所加铁碳量浓度在30-50mg/L，铁碳粉是细铁粉与细碳粉混合，铁碳粉粒径为10～30μm，细铁粉与细碳粉的质量比为0.5:1～1.5:1；反硝化滤池滤料层设有陶粒滤料层，高度为1.0-1.2m，陶粒滤料层中陶粒滤料粒径为3～5mm；反硝化滤池采用气水联合反冲洗方式，反硝化滤池水力停留时间为2-4h，滤速为4-6m/h，经过反硝化滤池的出水排入水体，反硝化滤池溶解氧浓度为0.2-0.5mg/L。
工作原理：由于污水中存在离子，将铁粉和粉末碳浸没在污水中时，污水便充当电解液，由于铁和碳之间存在电极电位差，在污水中会形成无数个微原电池，这些细微电池是以电位低的铁成为阳极,电位高的碳做阴极,在电解质中发生电化学反应，反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液，由于铁离子有混凝作用,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物，而进行悬浮物的吸附。同时，带正电荷铁离子能够实现对填料表面负电荷的电中和，实现对反硝化滤池陶粒滤料的电中和，使陶粒滤料与微生物的吸附性大大增强，提高了污水中悬浮物的吸附。
前置铁碳混合池，混合后进入陶粒滤池深层，这时通过无数个微原电池形成了Fe2 +，同时强化铁粉的金属给电子能力，具有较高的氧化还原电化学。碳粉可将水中的部分溶解氧还原成过氧化氢，且在Fe2+作用下生成羟基·OH，具有高氧化性。
阳极(Fe):Fe-2e→Fe2+
阴极(C):O2+2H++2e→H2O2→2·OH
反应中，产生的H2O2和·OH等氧化态物质具有高化学活性，能改变污水中COD的结构和特性，使有机物发生断链、开环等；同时，Fe2+很快在氧气的作用下生成Fe3+，而与反应中剩余的OH－生成聚合度大的Fe(OH)3胶体絮凝剂，也可以有效地吸附、凝聚水中的污染物，进一步增强对难降解有机物的耦合，结果就是B/C得到大幅提高，不仅不用投加碳源，而且可以有效的降解COD，使碳源耦合转化，这些正是反硝化除氮最需要的优质碳源。
这样无数微电池产生的H2O2和·OH等氧化态物质使碳源耦合转化，解决了碳源问题，而陶粒滤池的生物膜法增强反硝化细菌附着能力，双重作用下强化和富集反硝化滤池的微生物生长，极大提高了反硝化滤池有机物的降解和总氮的去除。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、能够产生无数微电池，使铁碳粉在污水中产生H2O2和·OH等氧化态物质使碳源耦合转化，改变污水中COD的结构和特性，使有机物发生断链、开环；2、碳源耦合转化，提供了反硝化除氮需要的优质碳源，不需外加碳源，避免产生能源浪费，增加生产成本；3、铁碳离子对污水中悬浮物进行吸附，增强对难降解有机物的耦合，COD的去除率达63.6％，TN的去除率达84.2％；4、带正电荷铁离子能够使反硝化滤池陶粒滤料的电中和，使陶粒滤料与微生物的吸附性增强。
具体实施方式
实施例1
用于污水脱氮的铁碳耦合反硝化滤池，包括铁碳混合池、反硝化滤池，反硝化滤池上部设有铁碳微电池床，中部设有反硝化滤池滤料层，下部设有曝气管，底部为穿孔管进水口，通过进水总管与铁碳混合池顶部一侧的出水口连接，铁碳混合池下设有进水口。
来自污水处理厂二沉池的污水进入铁碳混合池，在混合池内加入铁碳粉，铁碳粉是细铁粉与细碳粉混合，铁碳粉粒径为10μm，质量比为0.5:1，池内设有搅拌器，转速为100r/min，水力停留时间控制在50min左右，所加铁碳量浓度在30mg/L，铁碳混合池的出水作为反硝化滤池的进水，铁碳粉随污水进入陶粒滤料内，滤料粒径3mm，形成无数的微电池；反硝化滤池也采用曝气管曝气，但溶解氧浓度控制在0.5mg/L，反硝化滤池中陶粒滤池的高度为1.2m，水力停留时间控制在4h，滤速控制在4m/h。经过反硝化滤池的出水排入水体，滤池采用气水联合反冲洗方式。气洗的反冲洗强度：13L/m2·s，反冲洗时间3min；气水联合反冲洗：气的反冲洗强度13L/m2·s，水的反冲洗强度3L/m2·s，冲洗历时5min；水洗的反冲洗强度：6L/m2·s，冲洗历时5min。反冲洗水排入废水池，经沉淀后铁碳循环使用补充至铁碳混合池，而污泥排入污泥系统进行处理。
处理效果：污水处理厂二沉池的污水COD为55mg/L，TN为19mg/L；反硝化滤池出水的COD为40mg/L，TN为12mg/L；COD的去除率为27.3％，TN的去除率为36.8％。
实施例2
来自污水处理厂二沉池的污水进入铁碳混合池，在混合池内加入铁碳粉，铁碳粉是细铁粉与细碳粉混合，铁碳粉粒径为10μm，质量比为1:1，池内设有搅拌器，转速为100r/min，水力停留时间控制在50min左右，所加铁碳量浓度在30mg/L，铁碳混合池的出水作为反硝化滤池的进水，铁碳粉随污水进入陶粒滤料内，滤料粒径3mm，形成无数的微电池；反硝化滤池也采用曝气管曝气，但溶解氧浓度控制在0.5mg/L，反硝化滤池中陶粒滤池的高度为1.2m，水力停留时间控制在4h，滤速控制在4m/h。经过反硝化滤池的出水排入水体，滤池采用气水联合反冲洗方式。气洗的反冲洗强度：13L/m2·s，反冲洗时间3min；气水联合反冲洗：气的反冲洗强度13L/m2·s，水的反冲洗强度3L/m2·s，冲洗历时5min；水洗的反冲洗强度：6L/m2·s，冲洗历时5min。反冲洗水排入废水池，经沉淀后铁碳循环使用补充至铁碳混合池，而污泥排入污泥系统进行处理。
处理效果：污水处理厂二沉池的污水COD为55mg/L，TN为19mg/L；反硝化滤池出水的COD为28mg/L，TN为8mg/L；COD的去除率为49.1％，TN的去除率为57.9％。
实施例3
来自污水处理厂二沉池的污水进入铁碳混合池，在混合池内加入铁碳粉，铁碳粉是细铁粉与细碳粉混合，铁碳粉粒径为10μm，质量比为1.5:1，池内设有搅拌器，转速为100r/min，水力停留时间控制在50min左右，所加铁碳量浓度在30mg/L，铁碳混合池的出水作为反硝化滤池的进水，铁碳粉随污水进入陶粒滤料内，滤料粒径3mm，形成无数的微电池；反硝化滤池也采用曝气管曝气，但溶解氧浓度控制在0.5mg/L，反硝化滤池中陶粒滤池的高度为1.2m，水力停留时间控制在4h，滤速控制在4m/h。经过反硝化滤池的出水排入水体，滤池采用气水联合反冲洗方式。气洗的反冲洗强度：13L/m2·s，反冲洗时间3min；气水联合反冲洗：气的反冲洗强度13L/m2·s，水的反冲洗强度3L/m2·s，冲洗历时5min；水洗的反冲洗强度：6L/m2·s，冲洗历时5min。反冲洗水排入废水池，经沉淀后铁碳循环使用补充至铁碳混合池，而污泥排入污泥系统进行处理。
处理效果：污水处理厂二沉池的污水COD为55mg/L，TN为19mg/L；反硝化滤池出水的COD为25mg/L，TN为7mg/L；COD的去除率为54.5％，TN的去除率为63.2％。
实施例4
来自污水处理厂二沉池的污水进入铁碳混合池，在混合池内加入铁碳粉，铁碳粉是细铁粉与细碳粉混合，铁碳粉粒径为10μm，质量比为1:1，池内设有搅拌器，转速为100r/min，水力停留时间控制在50min左右，所加铁碳量浓度在40mg/L，铁碳混合池的出水作为反硝化滤池的进水，铁碳粉随污水进入陶粒滤料内，滤料粒径3mm，形成无数的微电池；反硝化滤池也采用曝气管曝气，但溶解氧浓度控制在0.5mg/L，反硝化滤池中陶粒滤池的高度为1.2m，水力停留时间控制在4h，滤速控制在4m/h。经过反硝化滤池的出水排入水体，滤池采用气水联合反冲洗方式。气洗的反冲洗强度：13L/m2·s，反冲洗时间3min；气水联合反冲洗：气的反冲洗强度13L/m2·s，水的反冲洗强度3L/m2·s，冲洗历时5min；水洗的反冲洗强度：6L/m2·s，冲洗历时5min。反冲洗水排入废水池，经沉淀后铁碳循环使用补充至铁碳混合池，而污泥排入污泥系统进行处理。
处理效果：污水处理厂二沉池的污水COD为55mg/L，TN为19mg/L；反硝化滤池出水的COD为22mg/L，TN为5mg/L；COD的去除率为60.0％，TN的去除率为73.7％。
实施例5
来自污水处理厂二沉池的污水进入铁碳混合池，在混合池内加入铁碳粉，铁碳粉是细铁粉与细碳粉混合，铁碳粉粒径为10μm，质量比为1:1，池内设有搅拌器，转速为100r/min，水力停留时间控制在50min左右，所加铁碳量浓度在50mg/L，铁碳混合池的出水作为反硝化滤池的进水，铁碳粉随污水进入陶粒滤料内，滤料粒径3mm，形成无数的微电池；反硝化滤池也采用曝气管曝气，但溶解氧浓度控制在0.5mg/L，反硝化滤池中陶粒滤池的高度为1.2m，水力停留时间控制在4h，滤速控制在4m/h。经过反硝化滤池的出水排入水体，滤池采用气水联合反冲洗方式。气洗的反冲洗强度：13L/m2·s，反冲洗时间3min；气水联合反冲洗：气的反冲洗强度13L/m2·s，水的反冲洗强度3L/m2·s，冲洗历时5min；水洗的反冲洗强度：6L/m2·s，冲洗历时5min。反冲洗水排入废水池，经沉淀后铁碳循环使用补充至铁碳混合池，而污泥排入污泥系统进行处理。
处理效果：污水处理厂二沉池的污水COD为55mg/L，TN为19mg/L；反硝化滤池出水的COD为21mg/L，TN为4.5mg/L；COD的去除率为61.8％，TN的去除率为76.3％。
实施例6
来自污水处理厂二沉池的污水进入铁碳混合池，在混合池内加入铁碳粉，铁碳粉是细铁粉与细碳粉混合，铁碳粉粒径为10μm，质量比为1:1，池内设有搅拌器，转速为100r/min，水力停留时间控制在50min左右，所加铁碳量浓度在40mg/L，铁碳混合池的出水作为反硝化滤池的进水，铁碳粉随污水进入陶粒滤料内，滤料粒径4mm，形成无数的微电池；反硝化滤池也采用曝气管曝气，但溶解氧浓度控制在0.5mg/L，反硝化滤池中陶粒滤池的高度为1.2m，水力停留时间控制在4h，滤速控制在4m/h。经过反硝化滤池的出水排入水体，滤池采用气水联合反冲洗方式。气洗的反冲洗强度：13L/m2·s，反冲洗时间3min；气水联合反冲洗：气的反冲洗强度13L/m2·s，水的反冲洗强度3L/m2·s，冲洗历时5min；水洗的反冲洗强度：6L/m2·s，冲洗历时5min。反冲洗水排入废水池，经沉淀后铁碳循环使用补充至铁碳混合池，而污泥排入污泥系统进行处理。
处理效果：污水处理厂二沉池的污水COD为55mg/L，TN为19mg/L；反硝化滤池出水的COD为20mg/L，TN为3mg/L；COD的去除率为63.6％，TN的去除率为84.2％。
实施例7
来自污水处理厂二沉池的污水进入铁碳混合池，在混合池内加入铁碳粉，铁碳粉是细铁粉与细碳粉混合，铁碳粉粒径为10μm，质量比为1:1，池内设有搅拌器，转速为100r/min，水力停留时间控制在50min左右，所加铁碳量浓度在40mg/L，铁碳混合池的出水作为反硝化滤池的进水，铁碳粉随污水进入陶粒滤料内，滤料粒径5mm，形成无数的微电池；反硝化滤池也采用曝气管曝气，但溶解氧浓度控制在0.5mg/L，反硝化滤池中陶粒滤池的高度为1.2m，水力停留时间控制在4h，滤速控制在4m/h。经过反硝化滤池的出水排入水体，滤池采用气水联合反冲洗方式。气洗的反冲洗强度：13L/m2·s，反冲洗时间3min；气水联合反冲洗：气的反冲洗强度13L/m2·s，水的反冲洗强度3L/m2·s，冲洗历时5min；水洗的反冲洗强度：6L/m2·s，冲洗历时5min。反冲洗水排入废水池，经沉淀后铁碳循环使用补充至铁碳混合池，而污泥排入污泥系统进行处理。
处理效果：污水处理厂二沉池的污水COD为55mg/L，TN为19mg/L；反硝化滤池出水的COD为20mg/L，TN为3mg/L；COD的去除率为63.6％，TN的去除率为84.2％。

Claims (8)

1.一种用于污水脱氮的铁碳耦合反硝化滤池，其特征在于，包括铁碳混合池、反硝化滤池，所述反硝化滤池上部设有铁碳微电池床，中部设有反硝化滤池滤料层，下部设有曝气管，底部为穿孔管进水口，通过进水总管与铁碳混合池顶部一侧的出水口连接，所述铁碳混合池下设有进水口。
2.根据权利要求1所述的用于污水脱氮的铁碳耦合反硝化滤池，其特征在于，所述铁碳混合池内部设有搅拌器并加有铁碳粉，所加铁碳量浓度在30-50mg/L。
3.根据权利要求2所述的用于污水脱氮的铁碳耦合反硝化滤池，其特征在于，所述铁碳粉是细铁粉与细碳粉混合，铁碳粉粒径为10～30μm，细铁粉与细碳粉的质量比为0.5:1～1.5:1。
4.根据权利要求1所述的用于污水脱氮的铁碳耦合反硝化滤池，其特征在于，所述反硝化滤池滤料层设有陶粒滤料层，高度为1.0-1.2m。
5.根据权利要求4所述的用于污水脱氮的铁碳耦合反硝化滤池，其特征在于，所述陶粒滤料层中陶粒滤料粒径为3～5mm。
6.根据权利要求1所述的用于污水脱氮的铁碳耦合反硝化滤池，其特征在于，所述反硝化滤池采用气水联合反冲洗方式。
7.根据权利要求1所述的用于污水脱氮的铁碳耦合反硝化滤池，其特征在于，所述反硝化滤池水力停留时间为2-4h，滤速为4-6m/h，经过反硝化滤池的出水排入水体。
8.根据权利要求1所述的用于污水脱氮的铁碳耦合反硝化滤池，其特征在于，所述反硝化滤池溶解氧浓度为0.2-0.5mg/L。
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