[发明专利]一种天然磁黄铁矿生物滤池以及利用其同步去除水中硝氮和磷的方法

说明书

技术领域

本发明属于污水深度处理领域，具体地说，涉及一种天然磁黄铁矿生物滤池以及利用其同步去除水中硝氮和磷的方法。

背景技术

传统的水处理生物脱氮过程是消化菌在好氧的情况下将铵氮转化为硝氮，异养反硝化菌在缺氧的情况下将硝氮转化为氮气，实现水中氮的去除。传统的水处理生物除磷过程是除磷菌在厌氧的情况下释放磷，在好氧的情况下过量吸收磷，并大量繁殖，最终通过排出过量吸收磷的除磷菌生物体实现磷从水中去除。生物脱氮和生物除磷这两个过程都有好氧和缺氧（厌氧）两个阶段，当将它们串联使用或者合并使用（即为A²/O同步脱氮除磷工艺）时，整个水处理工艺非常长而复杂。脱氮和除磷这两个过程分别以脱氮菌和除磷菌的生命活动为基础，在除磷过程中它们的污泥龄不同，对厌氧环境的要求不同，都需要溶解氧和碳源。因此当将这两种微生物整合在一个工艺里进行同步脱氮除磷时，不可避免地存在污泥龄与厌氧条件的平衡问题、微生物之间不可避免地存在对溶解氧和有机物的竞争。这种平衡与竞争使得在水处理过程中工艺控制困难，脱氮效果和除磷效果难以兼得。而且这个工艺都依赖于水中的有机物，当水中有机物不足（低C/N比）时，为了取得好的脱氮除磷效果不得不向水中添加甲醇等有机物，这又增加了水处理成本，而且也带来了出水COD不达标的风险。

针对低C/N比污水的脱氮问题，人们研发了硫自养反硝化技术，如硫黄/石灰石自养反硝化系统（SLAD），该技术不需要碳源就可实现反硝化脱氮。但是该技术存在出水中钙离子、硫酸盐浓度过高，除磷效果差的问题。

针对SLAD存在的问题，中国专利“黄铁矿作为生化填料脱氮除磷的方法（ZL201010524339.3）”公开了黄铁矿和石灰石配合实现同步脱氮除磷的方法。该方法依靠黄铁矿的厌氧生物氧化过程实线了硫自养反硝化脱氮和化学除磷的有机结合。但是存在需要石灰石中和水的pH、钙离子含量仍然很高、脱氮能力不高，需要5天时间才能将30mg/L硝氮从污水中完全去除，且低于20℃时效果不佳。

无论是SLAD还是利用黄铁矿的同步脱氮除磷方法，其反应器中都有辅助材料石灰石，其用途主要是中和所产生的H⁺，保证脱氮除磷过程的正常进行。石灰石本身并不起到同步脱氮除磷的作用却占据了反应器相当大的体积，减少了单位体积反应器同步脱氮除磷的效率。

中国专利“一种含氮磷污水同步脱氮除磷的方法（专利申请号：201210095370.9）”公开了利用工业产品硫化亚铁同步去除水中氮和磷的方法。该方法利用硫化亚铁在间歇反应器中在严格控制厌氧条件下实现水中氮和磷的同步去除。对于含53mg/L硝氮，1.14mg/L磷的废水，经该方法处理2d后，硝氮去除率为73.6%，磷的去除率为97.4%，取得了较好的同步脱氮除磷效果。但是该方法不能连续运行、需要使用二氧化碳吹脱保持严格的厌氧条件、处理完毕后还需要固液分离的工序等问题，实用性较差。

发明内容

1、要解决的问题

针对处理低碳氮比污水时传统生物水处理工艺如A²/O等同步脱氮除磷效果不佳；硫黄/石灰石系统具有很好的脱氮效果，但是基本没有除磷效果；黄铁矿/石灰石系统有很好的脱氮除磷效果，但是脱氮速率很低，而且需要添加辅助材料石灰石；利用工业品硫化亚铁的硫自养脱氮除磷系统在保持较高脱氮除磷效果的情况下提高了脱氮速率，但是该技术对厌氧环境要求较高，只能间歇运行，处理水的能力不佳，微生物培养液复杂，处理成本较高，实际应用价值低等现有技术存在的问题，本发明提供了一种天然磁黄铁矿生物滤池以及利用其同步去除水中硝氮和磷的方法，其利用单一磁黄铁矿，在连续进水的情况下，脱氮硫杆菌以磁黄铁矿为硫源还原硝酸根为氮气，代谢产物铁离子及磁黄铁矿本身用来去除水中的磷，实现高效同步脱氮除磷，在磁黄铁矿进行同步脱氮除磷的过程中产生的H⁺很少，不需要添加石灰石进行中和，从而大大提高了单位反应器处理能力。

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：

一种天然磁黄铁矿生物滤池以及利用其同步去除水中硝氮和磷的方法，其步骤为：

（1）生物滤池填料制备与构建：将磁黄铁矿制备成颗粒材料，粒度在2-20mm之间；将颗粒状磁黄铁矿装填于反应器之中，然后用清水冲洗反应器，当冲洗出水的pH在6-7之间则停止冲洗，实际使用时，等出水口的出水基本不带颜色则可以停止冲洗；所述的反应器底部设有进水口，顶部设有出水口；反应器为圆柱形反应柱时效果最佳；