[发明专利]一种反硝化缓释填料及其制备和应用方法

说明书

本发明具体涉及一种反硝化生物填料及其制备和应用方法。本发明的技术原理是以活性炭及固体碳源为原料制成反硝化生物填料，并与阴离子粘土混合装填于适配反应器中；反应器设置加药系统，从反应器进水处加入少量（低于理论计量比）有机碳源用于强化硝酸盐的去除。填料具有良好的反硝化效果，也可有效避免液体碳源过量添加造成的二次污染问题。

技术领域

本发明属于水处理技术的应用领域，涉及一种废水脱氮处理工艺，具体涉及一种反硝化缓释填料及其制备和应用方法。

背景技术

随着工业的发展，水体污染的情况越来越严重，其中氮素污染占相当大的比例。生活污水及某些工业废水中都含有一定的氮，特别是煤加压气化废水、焦化废水、氮肥废水等。大量未经处理或未经适当处理的各种含氮废水排入江河，会给环境造成严重的破坏，不仅污染饮用水水源，也给河、湖等造成富营养化的危害。水体中氮的存在形式多样，包括氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、有机氮等。现有工艺能对氨氮、亚硝酸盐氮、有机氮等都具有良好的去除效果，但对硝酸盐氮的去除效果不理想。随着硝酸盐污染问题的日趋尖锐化以及公众环境意识的增强，越来越多的国家和地区都制定了严格的排放限制和标准，对脱氮技术的发展提出了更为迫切的要求。

由于传统的废水生物处理工艺如活性污泥法以含碳有机物和悬浮固体为主要处理目标，对多数生活污水和含氮的工业废水来说，由于污水本身C/N比较低，脱氮效果不理想，出水仍含有大量的硝酸盐氮。这就促使人们对常规的活性污泥工艺流程进行改造，以提高氮的去除率。A/O及A²/O工艺是由传统活性污泥法发展而来的，该工艺将反硝化段设置在系统的前面，反硝化反应以污水中的有机物为碳源，曝气池混合液中含有大量的硝酸盐氮，通过内循环回流至缺氧池中，在缺氧池内进行反硝化脱氮。A/O及A²/O工艺的脱氮效率一般在70%左右，缺氧池中有机物不足导致反硝化效率下降是影响总氮去除的主要原因。

当前，较成熟的脱除硝酸盐氮工艺有物理法、生物法和化学还原法三种。物理法主要有吸附法、离子交换法和膜分离法，但只是发生了污染物的转移或浓缩，并没有对其进行彻底的转化。化学催化法常使用昂贵催化剂，反应条件苛刻且存在着催化剂易失活的缺点。生物法是指在微生物在电子供体存在的条件下发生反硝化反应将硝酸盐氮转化成氮气，目前得到了较为广泛的应用。

发明内容

针对常规污水处理工艺反硝化脱氮效果不理想的问题，结合上述背景技术，本发明提供了一种反硝化缓释填料及其制备和应用方法。与该填料适配的反应器包含两种构型，分别为ZHDN-B1型和ZHBN-B2型，其中：ZHDN-B1型反应器高径比为0.5~3，适用于处理10-30mg/L低浓度含氮废水；ZHDN-B2型反应器高径比介于3~6之间，适用于处理30-80mg/L高浓度含氮废水。本发明除用于污水处理强化脱氮方面，还可用于地下水硝酸盐的去除工艺。

本发明的技术原理是：以活性炭及固体碳源为原料制成反硝化缓释填料并与阴离子粘土混合装填于适配反应器中，污水进入反应器后，在微生物的作用下，利用填料中的缓释碳源，发生反硝化作用；混合装填的阴离子黏土具有吸附硝酸根的功能，延长了硝酸根在反应器内的停留时间，强化了反硝化过程，提高了反应器的脱硝效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

填料制备方法：将聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯及羧甲基纤维素按质量比为20~1：15~1：15~1混合后加热至112-160°C，此时混合物为熔融态，而后将粉末状活性炭（10-600目）投加至熔融态混合物中，其中，添加活性炭的质量与碳源质量比为：30~1：50~3。将该熔融态的混合物混匀，以其为原料，制备出粒径范围为1~30mm的填料。

应用方法：将该填料与阴离子粘土以20~1：5~1的比例混合装填入适配反应器中。