本發(fā)明涉及污水處理，特別涉及一種基于鐵氨氧化驅(qū)動的多途徑協(xié)同增效脫氮方法。

背景技術(shù)：

1、隨著水污染日益嚴(yán)重，氮污染對生態(tài)環(huán)境的影響顯著，污水處理技術(shù)的創(chuàng)新顯得尤為重要。傳統(tǒng)的脫氮工藝如硝化-反硝化法雖然成熟，但在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在諸多技術(shù)問題和弊端：(1)設(shè)備與運(yùn)營成本高，傳統(tǒng)硝化-反硝化工藝需要復(fù)雜的反應(yīng)器和控制系統(tǒng)，包括曝氣設(shè)施、混合裝置等，這些設(shè)備的投資和維護(hù)費(fèi)用較高，尤其是在大規(guī)模應(yīng)用時，運(yùn)營成本顯著增加；(2)硝酸鹽的二次污染，在硝化-反硝化過程中，氮以硝酸鹽形式存在，處理不當(dāng)時，硝酸鹽可能會重新進(jìn)入水體，造成水體富營養(yǎng)化，進(jìn)而導(dǎo)致藻類大量繁殖，惡化水質(zhì)；(3)在硝化過程中，微生物代謝會產(chǎn)生酸性物質(zhì)，因此常常需要添加堿性物質(zhì)來中和這些酸度，這一過程不僅增加了運(yùn)營成本，還可能引入額外的化學(xué)品管理問題，而在反硝化階段，為了提供反應(yīng)所需的電子供體，通常需要外加有機(jī)碳源，這進(jìn)一步抬高了整個處理系統(tǒng)的運(yùn)行成本。因此，迫切需要尋找新的技術(shù)解決方案，以提升廢水處理的可持續(xù)性與效率。

2、近年來，厭氧氨氧化(anammox)和鐵還原(feammox)相結(jié)合的新技術(shù)，利用無機(jī)物作為電子供體，顯著降低了能耗并提高了脫氮效率。特別是在碳氮失衡的廢水環(huán)境中，feammox顯示出其獨(dú)特優(yōu)勢，能夠高效將氨氧化為n2、no3-和no2-。因此本發(fā)明期望以磁鐵礦介導(dǎo)的feammox體系驅(qū)動多種脫氮途徑發(fā)生，形成協(xié)同增效機(jī)制，進(jìn)一步提升技術(shù)效能同時節(jié)能降耗，以推動污水處理技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明提出一種基于鐵氨氧化驅(qū)動的多途徑協(xié)同增效脫氮方法，解決上述技術(shù)問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種基于鐵氨氧化驅(qū)動的多途徑協(xié)同增效脫氮方法，包括以下步驟：

4、s1、在反應(yīng)器中投加磁鐵礦作為填料；

5、s2、在反應(yīng)器中接種厭氧氨氧化污泥與污水廠二沉池污泥，厭氧氨氧化污泥與污水廠二沉池污泥的接種比例為1：8～10；向反應(yīng)器內(nèi)投加可溶性有機(jī)物scod，scod濃度為50～180mg/l；

6、s3、對待處理的對廢水進(jìn)行氮?dú)獯得?，使溶解?do)濃度低于0.2mg·l-1，經(jīng)過處理后的廢水連續(xù)通入反應(yīng)器；

7、s4、在厭氧條件下，控制反應(yīng)器中廢水的ph為7.5～8.0、溫度為26℃～30℃和水力停留時間(hrt)為10～12h，凈化后的水從反應(yīng)器的出水口中排出；

8、s5、反應(yīng)器設(shè)置內(nèi)回流，將部分出水進(jìn)行回流，通入反應(yīng)器。

9、優(yōu)選的，所述可溶性有機(jī)物scod為乙酸鈉。

10、優(yōu)選的，所述磁鐵礦粒徑為6～10mm，磁鐵礦占反應(yīng)器填充比為30％。

11、優(yōu)選的，所述磁鐵礦由廢棄礦渣經(jīng)過處理后所得，磁鐵礦制備方法為：(1)將礦渣進(jìn)行破碎和篩分，去除雜質(zhì)和大顆粒；(2)將篩分的礦渣放入馬弗爐中，加熱至800～1000℃，保持3個小時；(3)將樣品緩慢冷卻至室溫；(4)將冷卻后的樣品放入磁選機(jī)中，分離出磁性顆粒；(5)使用x射線衍射(xrd)技術(shù)鑒定礦物相，確認(rèn)磁鐵礦的存在。

12、優(yōu)選的，所述步驟s2中厭氧氨氧化污泥與污水廠二沉池污泥的接種比例為1：9。

13、優(yōu)選的，所述步驟s2中scod濃度為153.4±1.3mg/l。

14、優(yōu)選的，所述步驟s3中經(jīng)過處理后的廢水以向上連續(xù)模式通入反應(yīng)器。

15、優(yōu)選的，所述反應(yīng)器設(shè)置內(nèi)回流具體為通過回流泵對回流口的出水進(jìn)行回流，通入反應(yīng)器。

16、優(yōu)選的，所述步驟s5內(nèi)回流的內(nèi)回流比為1～2倍。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

18、本發(fā)明提供的一種基于鐵氨氧化驅(qū)動的多途徑協(xié)同增效脫氮方法，是在含鐵和碳氮失衡的條件下，基于磁鐵礦介導(dǎo)的電子傳遞機(jī)理，使微生物以fe(iii)為電子受體氧化氨氮生成fe(ii)、n2、no3-和no2-，同時生成的代謝底物no2-又被厭氧氨氧化菌(anaob)用作電子受體氧化氨氮，feammox(厭氧鐵氨氧化)-anammox(厭氧氨氧化)的耦合形成有效互營共養(yǎng)作用，揭示了氨氮被高效脫除的原因。與此同時，生成fe(ii)進(jìn)一步被鐵型反硝化菌用于氧化nox--n生成fe(iii)、n2，feammox-ndfo(厭氧鐵氨氧化耦合鐵型反硝化)的協(xié)作促進(jìn)體系的n-fe循環(huán)，一方面減少外加鐵源的投加量，節(jié)能降耗；另一方面，n-fe循環(huán)降低污泥礦化的概率，提高體系的穩(wěn)定。將厭氧氨氧化污泥與污水廠二沉池污泥混合能加速鐵氨氧化菌的富集，縮短反應(yīng)器的啟動時間。通過乙酸鈉，有機(jī)碳源的介入，導(dǎo)致體系富集異養(yǎng)反硝化菌，進(jìn)而誘發(fā)feammox(厭氧鐵氨氧化)與anammox(厭氧氨氧化)、ndfo(鐵型反硝化)和hd(異養(yǎng)反硝化)耦合的協(xié)同增效脫氮，提高體系的脫氮效能和抗環(huán)境脅迫能力。此外，內(nèi)回流的設(shè)置，可以改善水流的分布和混合狀態(tài)，確保反應(yīng)器內(nèi)的水力學(xué)性能均勻和防止污泥沉積。增強(qiáng)微生物與基質(zhì)的接觸，同時提高體系中鐵離子的循環(huán)，進(jìn)而增強(qiáng)n-fe的轉(zhuǎn)化。本發(fā)明工藝簡單，運(yùn)行管理成本低，脫氮效率高，氨氮去除率可達(dá)95.9±0.8％，總氮去除率可達(dá)87.7±3.5％，scod去除率可達(dá)69.5±4.5％。

技術(shù)特征：

1.一種基于鐵氨氧化驅(qū)動的多途徑協(xié)同增效脫氮方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鐵氨氧化驅(qū)動的多途徑協(xié)同增效脫氮方法，其特征在于，所述可溶性有機(jī)物scod為乙酸鈉。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鐵氨氧化驅(qū)動的多途徑協(xié)同增效脫氮方法，其特征在于，所述磁鐵礦粒徑為6～10mm，磁鐵礦占反應(yīng)器填充比為30％。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于鐵氨氧化驅(qū)動的多途徑協(xié)同增效脫氮方法，其特征在于，所述磁鐵礦由廢棄礦渣經(jīng)過處理后所得，磁鐵礦制備方法為：(1)將礦渣進(jìn)行破碎和篩分，去除雜質(zhì)和大顆粒；(2)將篩分的礦渣放入馬弗爐中，加熱至800～1000℃，保持3個小時；(3)將樣品緩慢冷卻至室溫；(4)將冷卻后的樣品放入磁選機(jī)中，分離出磁性顆粒；(5)使用x射線衍射技術(shù)鑒定礦物相，確認(rèn)磁鐵礦的存在。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鐵氨氧化驅(qū)動的多途徑協(xié)同增效脫氮方法，其特征在于，所述步驟s2中厭氧氨氧化污泥與污水廠二沉池污泥的接種比例為1：9。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鐵氨氧化驅(qū)動的多途徑協(xié)同增效脫氮方法，其特征在于，所述步驟s2中scod濃度為153.4±1.3mg/l。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鐵氨氧化驅(qū)動的多途徑協(xié)同增效脫氮方法，其特征在于，所述步驟s3中經(jīng)過處理后的廢水以向上連續(xù)模式通入反應(yīng)器。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鐵氨氧化驅(qū)動的多途徑協(xié)同增效脫氮方法，其特征在于，所述反應(yīng)器設(shè)置內(nèi)回流具體為通過回流泵對回流口的出水進(jìn)行回流，通入反應(yīng)器。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于鐵氨氧化驅(qū)動的多途徑協(xié)同增效脫氮方法，其特征在于，所述內(nèi)回流的內(nèi)回流比為1～2倍。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于鐵氨氧化驅(qū)動的多途徑協(xié)同增效脫氮方法，包括以下步驟：S1、在反應(yīng)器中投加磁鐵礦作為填料；S2、在反應(yīng)器中接種厭氧氨氧化污泥與污水廠二沉池污泥，投加乙酸鈉；S3、對廢水進(jìn)行氮?dú)獯得撎幚砗筮B續(xù)通入反應(yīng)器；S4、在厭氧條件下，控制反應(yīng)器中廢水的pH、溫度和水力停留時間(HRT)；S5、反應(yīng)器設(shè)置內(nèi)回流。本發(fā)明在含鐵和碳氮失衡的條件下，使微生物以Fe(III)為電子受體氧化氨氮生成Fe(II)、N<subgt;2</subgt;、NO<subgt;3</subgt;<supgt;?</supgt;和NO<subgt;2</subgt;<supgt;?</supgt;，同時生成的底物Fe(II)、NO<subgt;3</subgt;<supgt;?</supgt;和NO<subgt;2</subgt;<supgt;?</supgt;在微生物作用下通過Anammox、NDFO和HD進(jìn)行代謝，使得體系在鐵氨氧化驅(qū)動下形成多途徑協(xié)同增效脫氮。

技術(shù)研發(fā)人員：王德欣,符祥壯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：海南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6