公布日：2022.08.02
申請日：2022.05.24
分類號：C02F3/30(2006.01)I;C02F9/14(2006.01)I
摘要
一種基于鐵炭載體的復合生物反應器的制備方法以及污水處理方法，通過將鐵炭粉末與有機營養(yǎng)源粉末通過研磨拌合工藝制備獲得鐵炭功能載體，將鐵炭功能載體投加至污水處理生化池，誘導微生物在載體表面生長，形成微小污泥顆粒，所述微小污泥顆粒包括鐵碳功能載體形成的微觀原電池及附著在載體表面的脫氮除磷專性菌，微觀原電池的形成可為自養(yǎng)反硝化以及硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的化學還原提供電子供體，提升系統(tǒng)脫氮效率20～30％；此外，污水中的磷可與原電池反應中溶出的鐵離子接觸反應生成沉淀而去除；通過設置在生化池與二沉池之間的分離裝置，80％以上的微小污泥顆粒以內回流的方式返回生化池缺氧區(qū)，提高生化池的功能微生物數(shù)量。
權利要求書
1.一種基于鐵炭載體的復合生物反應器的制備方法，其特征在于，包括步驟：S1，鐵炭功能載體的制備：鐵炭粉末與有機營養(yǎng)源粉末通過研磨拌合工藝制備獲得鐵炭功能載體，所述鐵炭功能載體粒徑分布在30-70微米；其中，鐵炭粉末在所述鐵炭功能載體中的質量占比為90%-97%；其中，所述鐵炭粉末的制備方法包括：將還原性鐵粉、生物炭粉和粉煤灰破碎加水混合造粒，將制備好的顆粒在600-1200℃的無氧環(huán)境下煅燒，獲得鐵炭顆粒，進而通過破碎篩分的方式獲得粒徑分布在30-70微米的所述鐵炭粉末；其中，還原性鐵粉、生物炭粉和粉煤灰的質量占比：還原性鐵粉：40-80份，生物炭：10-50份，粉煤灰：5-10份；S2，污泥顆粒的培養(yǎng)：將所述鐵炭功能載體投加至污水處理生化池，誘導微生物在所述鐵炭功能載體表面生長，形成微小污泥顆粒，所述微小污泥顆粒與生化池內活性污泥構成復合生物反應器；其中，所述微小污泥顆粒包括鐵碳功能載體形成的微觀原電池及附著在載體表面的脫氮除磷專性菌。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機營養(yǎng)源粉末為淀粉、聚乳酸、聚羥基脂肪酸酯類聚合物中的一種或多種，粒徑小于5微米。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物炭粉包括炭化污泥粉末以及植物纖維炭化材料。
4.一種基于鐵炭載體的復合生物反應器，其特征在于，采用權利要求1-3中任一項所述的方法制備。
5.一種基于鐵炭載體的復合生物反應器的污水處理方法，其特征在于，包括步驟：S01，構建如權利要求4所述的復合生物反應器；S02，將所述復合生物反應器應用于污水生化處理，在生化反應完成后的混合液通過設置在所述復合生物反應器與二沉池之間的分離裝置進行分離；其中，所述混合液經(jīng)所述分離裝置進行分離后，輕比重的活性污泥輸送至二沉池，大比重的含所述微小污泥顆粒的物料回流至所述生化池，以減小所述二沉池內的污泥負荷；進入二沉池的所述活性污泥經(jīng)二沉池濃縮后，一部分以外回流的方式返回生化池，一部分通過水力旋流分離回收微小污泥顆粒后淘汰出污水處理系統(tǒng)；其中，所述分離裝置為脈沖分離裝置、水平流分離裝置、低速離心裝置、水力篩分裝置中的一種或者多種。
6.根據(jù)權利要求5所述的污水處理方法，其特征在于，還包括步驟：根據(jù)實際運行情況每周1次補充0.5-3mg/L的所述鐵炭功能載體。
7.根據(jù)權利要求5所述的污水處理方法，其特征在于，所述鐵炭功能載體投加量為4-10g/L。
發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的是提供一種基于鐵炭載體的復合生物反應器的制備方法以及污水處理方法，旨在解決現(xiàn)有技術中上述技術問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種基于鐵炭載體的復合生物反應器的制備方法，包括步驟：
S1，鐵炭功能載體的制備：鐵炭粉末與有機營養(yǎng)源粉末通過拌合工藝制備獲得鐵炭功能載體，所述鐵炭功能載體粒徑分布在30-70um；其中，鐵炭粉末在所述鐵炭功能載體中的質量占比為90％-97％；
S2，污泥顆粒的培養(yǎng)：將所述鐵炭功能載體投加至污水處理生化池，誘導微生物在所述鐵炭功能載體表面生長，形成微小污泥顆粒，所述微小污泥顆粒與生化池內活性污泥構成復合生物反應器；其中，所述微小污泥顆粒包括鐵碳功能載體形成的微觀原電池及附著在載體表面的脫氮除磷專性菌。
優(yōu)選的，所述有機營養(yǎng)源粉末為淀粉、聚乳酸、聚羥基脂肪酸酯類聚合物中的一種或多種，粒徑小于5um。
優(yōu)選的，所述鐵炭粉末的制備方法包括：將還原性鐵粉、生物炭粉和粉煤灰破碎加水混合造粒，將制備好的顆粒在600-1200℃的無氧環(huán)境下煅燒，獲得鐵炭顆粒，進而通過破碎篩分的方式獲得粒徑分布在30-70um的鐵炭粉末；其中，還原性鐵粉、生物炭粉和粉煤灰的質量占比：還原性鐵粉：40-80份，生物炭：10-50份，粉煤灰：5-10份。
優(yōu)選的，生物炭粉包括炭化污泥粉末以及植物纖維炭化材料。
本發(fā)明還提供一種基于鐵炭載體的復合生物反應器生物載體粒徑和堆密度可控復合生物反應器，采用上任一項所述的方法制備。
本發(fā)明還提供一種基于鐵炭載體的復合生物反應器的污水處理方法，包括步驟：
S0，構建如上所述的復合生物反應器；
S4，將所述復合生物反應器應用于污水生化處理，在生化反應完成后的混合液通過設置在所述復合生物反應器與二沉池之間的分離裝置進行分離；其中，所述混合液經(jīng)所述分離裝置進行分離后，輕比重的活性污泥輸送至二沉池，大比重的含所述微小污泥顆粒的物料回流至所述生化池，以減小所述二沉池內的污泥負荷。
優(yōu)選的，進入二沉池的所述活性污泥經(jīng)二沉池濃縮后，一部分以外回流的方式返回生化池，一部分通過水力旋流分離回收的微小污泥顆粒后淘汰出污水處理系統(tǒng)。
優(yōu)選的，還包括步驟：根據(jù)實際運行情況每周1次補充適量的所述復合載體顆粒、微小污泥顆�；蛘邚秃仙锓磻�。
優(yōu)選的，所述分離裝置為格柵、篩網(wǎng)、脈沖分離裝置、水平流分離裝置、低速離心裝置、水力篩分裝置中的一種或者多種。
優(yōu)選的，所述鐵炭功能載體投加量為4-10g/L。
從上述技術方案可知，本發(fā)明提供基于鐵炭載體的復合生物反應器的制備方法中，鐵炭功能載體粒徑可控，分布集中，可均勻分散于污水處理生化池的懸浮液中；所述鐵炭功能載體具有較大的比表面和多孔結構，為附著型微生物的生長提供大量的附著位點，形成微小污泥顆粒，所述微小污泥顆粒的形成可提高系統(tǒng)內有效微生物的數(shù)量；所述微小污泥顆粒結構密實，沉降性能優(yōu)異，提高系統(tǒng)的污水處理能力；所述微小污泥顆粒包括鐵碳功能載體形成的微觀原電池及附著在載體表面的脫氮除磷專性菌；所述鐵炭功能載體包括鐵炭粉末，具有微電解作用，能加速電子傳遞效率，提高微生物代謝速率，在處理低炭氮比污水時優(yōu)勢明顯；所述功能載體包括有機營養(yǎng)源粉末，可為微生物生長提供必需的養(yǎng)分，促進脫氮除磷專性微生物在載體表面的生長繁殖，加速微生物在載體表面的富集，加速微小污泥顆粒的成型，可縮短系統(tǒng)的啟動周期。
從上述技術方案可知，所述鐵炭功能載體經(jīng)培養(yǎng)后形成的微小污泥顆粒與活性污泥構成雙泥系統(tǒng)，并通過設置在生化池與二沉池之間的低速離心分離裝置，將絕大部分的微小污泥顆粒截留，以內回流的方式返回生化池，提升生化池污泥濃度，強化脫氮；同時，可有效減少進入二沉池的物料濃度，降低二沉池的實際運行負荷，提升二沉池的處理能力。此外，通過調控功能載體的粒徑，實現(xiàn)培養(yǎng)的微小污泥顆粒與活性污泥在粒徑分布與密度上存在明顯差異，提高了水力旋流器的分離回收效率，減少功能載體的補充頻率和補充量，進一步降低工程運用的成本。
另外，鐵炭功能載體粒徑分布在30-70um，增加了生化池內單位體積內形成的微觀原電池數(shù)量，在廢水中，鐵炭粉末以鐵為陽，碳為陰極形成大量微觀原電池，廢水中的NO3-/NO2-利用陽極產生的電子，通過化學過程被直接還原為N2；另外，鐵碳微電解的過程有利于大分子有機物轉化為小分子有機物，為微生物的異養(yǎng)反硝化提供碳源，進而促進反硝化過程完全進行；另一方面微生物能夠利用氫、鐵、無機碳等無機組分為電子供體實現(xiàn)自養(yǎng)反硝化。此外，污水中的磷與鐵碳微電解反應溶出的鐵離子接觸反應生成沉淀而去除。
（發(fā)明人：萬麗;張淞萱）
