CN1962483A - 生物海绵铁的制备及其在水处理中的应用 - Google Patents

生物海绵铁的制备及其在水处理中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于污水处理的生物海绵铁，是由下述工艺制备而成：①预处理：将海绵铁做成2～5cm的粒状，在清水中浸泡4～12h，然后冲洗；②生物海绵铁的制作：在生化反应器中，投加上述经预处理的海绵铁，并通入pH值为6～9的待处理污水直至反应器中的海绵铁完全浸没，再加入活性污泥作为接种菌群，于闷曝条件下进行微生物驯化和固定化反应，待反应器出水水质指标趋于稳定时，即认为生物海绵铁的制作完成。本发明的生物海绵铁用于处理污水，大大提高了生化处理系统对P的去除效果，同时提高了微生物的活性，增加了生化处理效果，加快了处理速度。其工艺简单、成本低，操作方便，也可作为生化处理后深度处理的除P滤料使用。

Description

生物海绵铁的制备及其在水处理中的应用
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种用于污水处理的微生物固定化载体，具体涉及一种生物海绵铁。
技术背景
水污染，尤其是N、P元素的污染是我国环境保护面临的主要问题之一。污水生化处理技术是污水处理中的主要技术，作为一种经济有效的手段，在防止水体污染，提高水体功能方面发挥着极其重要的作用。目前，污水生化处理工艺不断更新，但对N、P元素及难降解有机物的处理普遍存在投资大，效果不理想的问题。提高污水生化处理效果，特别是N、P的处理效果，降低运行成本，是目前污水生化处理中亟待解决的主要问题。
微生物固定化技术是将微生物限定在一定区域保持活性反复利用的方法。固定化微生物技术用于废水处理，具有一系列优点，如可以在反应器内保持高生物浓度，反应启动速度快，污泥龄提高，处理效率高，操作稳定，固液分离简单，耐毒害能力增强，微生物流失少，污水设备小型化，剩余污泥少等优点。与游离细胞相比，明显地显示出优越性。因此，该技术在有机污染物污水治理中越来越受到关注，成为改善污水生化工艺的主要手段。目前，微生物的固定化方法主要有吸附固定法，交联固定法和包埋固定法等几种，但他们多采用特殊的天然或人工合成高分子材料进行微生物的固定化，效果上仅具有固定微生物的作用，普遍存在成本高，效果单一，实用性差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、水处理效果好、速度快，特别是对污水中P元素的去除率高的生物海绵铁。
本发明的另一目的是提供该生物海绵铁在处理污水中的应用。
本发明的生物海绵铁，是由下述工艺制备而成：
①预处理：将海绵铁做成2～5cm的粒状，在清水中浸泡4～12h，然后冲洗；
②生物海绵铁的制作：在生化反应器中，投加上述经预处理的海绵铁，并通入pH值为6～9的待处理污水直至反应器中的海绵铁完全浸没，再加入活性污泥作为接种菌群，于闷曝条件下进行微生物驯化和固定化反应，待反应器出水水质指标趋于稳定时，即认为生物海绵铁的制作完成。
本发明的生物海绵铁，应用于污水处理，是将生物海绵铁置于普通生化处理池中，在好氧的条件下处理污水。
本发明的生物海绵铁与现有普通污水处理工艺或微生物固定化载体技术比较，具有以下优点：
1、污水处理效果好，处理速度快：本发明的生物海绵铁是以海绵铁为载体填料，采用吸附的方法通过人工接种活性污泥而形成的一种固定化生物体系。海绵铁作为生物固定化载体填料具有以下优点：①由于海绵铁特殊的海绵状立体结构，为微生物的富集生长提供充足的空间，为生化反应器中各种好氧、兼氧及厌氧微生物的协同共生提供良好的“微环境”；②由于海绵铁特殊的化学成分，可以形成大量原电池，电极反应产生的新生态的Fe+2和进一步氧化生成的Fe+3以及它们的水化物，在沉淀、絮凝、吸附和卷扫等作用下，使出水中的P指标大幅度降低；③具有生物铁的作用，兼具化学除P和生物内电解作用的多功能微生物吸附载体，可以强化活性污泥的净化功能，加强污水中COD、NH3-N的去除效果。
2、成本低：传统的生物除P工艺普遍采用厌氧—好氧、厌氧—缺氧—好氧或厌氧—好氧—化学沉淀的工艺，不仅流程长，而且需要大量的污泥回流；而本发明将生物海绵铁置于普通生化处理池中，就可以使出水中的P指标大幅度降低，工艺简单，占地小，投资少，运行成本低。
3、本发明的生物海绵铁用于处理城市污水，在P≤5mg/L，HRT＝8h的运行条件下，可使出水中P达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准。
4、本发明的生物海绵铁用于污水处理，运行管理方便，设备可停可转，不影响处理效果，整个设备停止运行较长时间，恢复曝气一周后处理效果即可恢复正常。
5、本发明的生物海绵铁，兼有生物与化学除磷的双重功能，因此与传统的生物除磷工艺相比，大大减少了污泥排放量。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明生物海绵铁处理污水的效果加以进一步说明。
实施例1：本发明生物海绵铁处理生活污水
1、海绵铁的选择与预处理
本发明选择的海绵铁，具有适合微生物繁殖、生长和保持活性的空间结构特征。其具体特征见表1：
表1：海绵铁的组成及各项性能指标
组成(％) 全铁 锰 铬 镍 CaO MgO 碳及其他杂质
96～97 0.280 0.010 0.038 ＜0.01 0.051 约3～4
物理指标 密度(g/cm3) 堆积密度(g/cm3) 粒径(mm) 外观
2.3～2.7 1.7～1.88 0.5～3.0 灰黑色有亮点、疏松海绵状
将海绵铁做成2～5cm的粒状，在清水中浸泡4～12h，然后冲洗。
2、生物海绵铁的制作
在生化反应器中，投加上述海绵铁填料，并通入待处理污水直至反应器中的海绵铁填料完全浸没，再加入接种污泥，于闷曝条件下进行微生物驯化和固定化反应。待反应器出水水质指标趋于稳定时，即认为生物海绵铁的制作完成。
3、生物海绵铁应用于生活污水处理
3.1废水水质，见表2：
表2：废水水质
项目 CODcr(mg/L) BOD5(mg/L) PH SS(mg/L) NH4-N(mg/L) TN(mg/L) TP(mg/L)
水质 161～227 91～131 6～7.5 20～70 21～37.3 38～51.2 2.2～5.5
3.2污水处理工艺流程方法：利用上述方法制作的生物海绵铁在好氧的条件下处理污水。
3.3处理效果
(1)采用厌氧—好氧生物海绵铁柱串联处理生活污水，在总HRT为8h、厌氧和好氧的HRT比例为3∶2条件下，尽管进水各项指标变化幅度较大，但出水COD平均为32mg/L，NH3-N＜1mg/L、TN＜8.5mg/L、TP＜0.5mg/L，完全达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准。
(2)进行加入不同量生物海绵铁的SBR与普通活性污泥SBR处理生活污水效果的比较。试验结果表明，生物海绵铁可以大大提高反应器的处理效果，特别是脱N除P的效果，且处理效果与生物海绵铁的投加量密切相关。当生物海绵铁加量为67g/L时COD的去除率最高，为100g/L时TN的去除率最高，海绵铁加量越大，除磷的效果越好。当海绵铁加量为167g/L时，出水TP＜0.5mg/L，完全达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准。
实施例2：本发明生物海绵铁处理高P生活污水
1、海绵铁的选择与预处理
本发明选择的海绵铁，具有适合微生物繁殖、生长和保持活性的空间结构特征。其具体特征于实施例1相同。
将海绵铁做成2～5cm的粒状，在清水中浸泡4～12h，然后冲洗。
2、生物海绵铁的制作
在反应器中，投加上述海绵铁填料，并通入待处理污水直至反应器中的海绵铁填料完全浸没，再加入接种污泥，于闷曝条件下进行微生物驯化和固定化反应。待反应器出水水质指标趋于稳定时，即认为生物海绵铁的制作完成。
3、生物海绵铁处理高浓度含P生活污水
3.1废水水质，见表3
表3：废水水质
项目 CODcr(mg/L) BOD5(mg/L) PH SS(mg/L) NH4-N(mg/L) TN(mg/L) TP(mg/L)
水质 226.4～354.2 91～131 6～7.5 20～70 47.2～60.3 50.2～60.4 8.96～10.21
3.2、工艺流程及处理效果
采用生物接触氧化-生物海绵铁过滤的方法处理生活污水，在原水TP为10mg/L左右时，当总停留时间为8h(其中生物海绵铁过滤4h)时，出水平均TP＝3.67mg/L，平均去除率为62.16％；当总停留时间为12h(其中生物海绵铁过滤8h)时，出水平均TP＝0.65mg/L，平均去除率为93.30％；当总停留时间为18h(其中生物海绵铁过滤12h)时，出水平均TP＝0.548mg/L，平均去除率为94.41％。

Claims (3)

1、一种用于污水处理的生物海绵铁，其特征在于：是由下述工艺制备而成：
①预处理：将海绵铁做成2～5cm的粒状，在清水中浸泡4～12h，然后冲洗；
②生物海绵铁的制作：在生化反应器中，投加上述经预处理的海绵铁，并通入pH值为6～9的待处理污水直至反应器中的海绵铁完全浸没，再加入活性污泥作为接种菌群，于闷曝条件下进行微生物驯化和固定化反应，待反应器出水水质指标趋于稳定时，即认为生物海绵铁的制作完成。
2、如权利要求1所述用于污水处理的生物海绵铁，其特征在于：所述海绵铁的组成如下：
全铁96～97％，碳＜0.24％，锰0.35～1.0％，铬＜0.010％，镍＜0.038％，CaO＜0.01％，MgO＜0.051％。
3、如权利要求1所述用于污水处理的生物海绵铁应用于污水处理：所述生物海绵铁在好氧的条件下处理污水。
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