[发明专利]一种固体碳源及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种固体碳源及其制备方法和应用。

背景技术

目前，大部分城市污水处理厂采用传统的二级活性污泥法处理工艺，对控制城市水污染起到一定的积极作用。然而，传统活性污泥法对氮的去除率较低，并不能从根本上解决水体“富营养化”的问题。虽然通过三级深度处理可进一步净化水体，达到较好的脱氮效果，但处理工艺流程长、占地面积大、基建运行费用昂贵等，因而限制了其进一步大规模的应用。为了减缓水体富营养化进一步加剧的趋势，应使城市污水处理厂的尾水总氮浓度维持在较低范围内，因而要寻求一种简单、高效、低廉的城市污水处理厂尾水的脱氮处理技术。

城市污水经污水处理厂经二级处理后，主要污染物的去除率一般在70％-90％，然而污水处理厂尾水中仍然含有一些难降解的污染物、总氮和总磷。经传统活性污泥法处理后城市污水处理厂的出水尚未达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准，然而尾水中仍然含有含量大于20mg/L的总氮和含量大于0.5mg/L的总磷。即使执行一级A排放标准，尾水中的污染物含量仍高于地表水Ⅴ类水污染物质的标准，部分指标甚至是地表水质量标准的几倍，如不经深度处理将其直接排放，尾水仍然会对地表水体造成一定程度的污染。污水处理厂尾水中氮主要以硝酸盐氮形式存在，硝酸盐氮的去除已成为城市污水处理厂尾水治理亟待解决的难题。而制约尾水中硝酸盐氮去除的主要因素是尾水中的有机碳含量低，难以满足反硝化过程中反硝化菌对碳源的需求，从而导致脱氮效率低。目前，解决该问题的主要方法是在传统生物脱氮工艺中的反硝化阶段投加外加碳源，所用外加碳源主要有甲醇、乙醇或葡萄糖等液体有机物。但是使用这些外加碳源，需频繁投放且极易造成碳源不稳定，造成反硝化细菌生长困难，从而影响生物脱氮效率。另一方面，投加此类有机物质，不仅增加了反硝化成本，而且带来了二次污染。此外，还有使用木薯酒糟、稻壳和玉米芯等未经加工的富含纤维素的物质作为固体碳源。未经加工的或单一使用一种废弃农作物的固体碳源，其纤维素层结构较为松弛，释放速率较快，还有待进一步降低固体碳源的释放速度。并且使用单一的废弃农作物作固体碳源为微生物提供营养，其成分较单一，相当一部分碳源不能被微生物生物降解，易造成碳源的流失和浪费。

发明内容

本发明针对城市污水处理厂尾水的碳氮比低，其碳源不足或不稳定而导致进一步深度处理时脱氮效率不高的问题，提供一种释放速度缓慢及营养丰富的固体碳源,以及该种固体碳源的制备方法；同时还提供一种应用该种固体碳源且脱氮效率高的污水处理方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种固体碳源，由以下物质中的至少三种按任意比例混合后经制粒及烧制工艺制成：稻壳粉末、玉米芯粉末、秸秆粉末、稻草粉末和米糠；所述稻壳粉末、玉米芯粉末、秸秆粉末、稻草粉末和米糠的粒度均为200-300目。

优选的，所述固体碳源由以下重量份额的物质制成：秸秆粉末6-8份，米糠3-5份，稻草粉末1份。更优选的，所述固体碳源由以下重量份额的物质制成：秸秆粉末6份，米糠3份，稻草粉末1份。

优选的，所述固体碳源的粒度为10-15mm。

以上所述固体碳源的制备方法，包括以下步骤：

S1、分别称取用于制作固体碳源的各物质和水并混合均匀，所述水的质量为各物质总质量的35-45％，得混合物；

S2、将混合物送入造粒机中造粒并初步干燥，得料球；干燥温度为70-80℃，干燥时间为50-70min；

S3、将料球放入105-110℃的烤箱中，烘烤1.5-2.5h，得生料球；

S4、将生料球置于300-500℃的旋转窑中预热30min，将旋转窑的温度逐渐升至1100-1200℃，升温速度为20-35℃；接着停止对旋转窑加热，待旋转窑的温度降至1000℃时将颗粒取出并自然冷却至常温，得固体碳源。

应用以上所述固体碳源的污水处理方法，包括以下步骤：

经格栅过滤的污水汇入调节池中进行均质均量，通过提升泵将污水汇入预脱硝池中进行初步脱硝处理；接着污水依次流经厌氧池、缺氧池和好氧池中分别进行释磷处理、硝化处理、反硝化和好氧吸磷处理；再接着污水进入沉淀池中，污水中的污泥沉淀至沉淀池的下层并通过污泥排放口进入污泥池中；沉淀池中的上层液体流入消毒池中进行消毒后排放；

所述缺氧池中放置有固体碳源，所述固体碳源相对污水处理量的用量为0.7-0.9g/m³。