公布日：2023.11.10
申請(qǐng)日：2023.08.26
分類(lèi)號(hào)：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)N;C02F3/34(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種零碳源HJDL污水處理方法，該方法采用HJDL反應(yīng)池；所述HJDL反應(yīng)池包括微生物孵化系統(tǒng)；所述HJDL反應(yīng)池投放有生物增效載體以及復(fù)合菌劑；所述生物增效載體為羧甲基纖維素-硅藻土載體；所述生物增效載體表面配位有金屬離子。金屬離子可以捕捉聚磷菌產(chǎn)生的磷酸鹽并進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使磷的去除過(guò)程不需要污泥載體，從而減少除磷過(guò)程中有機(jī)碳源的需求量，增加污水中碳源的利用率，從而在低碳源污水的環(huán)境下不需要投加額外碳源。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種零碳源HJDL污水處理方法，其特征在于，采用HJDL反應(yīng)池；所述HJDL反應(yīng)池包括微生物孵化系統(tǒng)；所述HJDL反應(yīng)池投放有生物增效載體以及復(fù)合菌劑；所述生物增效載體為羧甲基纖維素-硅藻土載體；所述生物增效載體表面配位有金屬離子；所述金屬離子包括鋁離子、二價(jià)鐵離子、鈣離子、鋅離子、銅離子中的一種或幾種的組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零碳源HJDL污水處理方法，其特征在于，所述復(fù)合菌劑包括復(fù)合脫氮菌、復(fù)合脫磷菌、復(fù)合COD菌和厭氧菌劑中的一種或幾種的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零碳源HJDL污水處理方法，其特征在于，所述生物增效載體所用原料包括質(zhì)量比為（20～40）：（3～8）：100的羧甲基纖維素、金屬鹽和硅藻土。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種零碳源HJDL污水處理方法，其特征在于，所述生物增效載體的制備方法包括如下步驟：硅藻土改性：將硅藻土添加到鹽酸溶液中，在60～80℃下恒溫浸泡4～6h，再經(jīng)過(guò)抽濾、洗滌至中性后烘干，研磨過(guò)200目篩，得到改性硅藻土；羧甲基纖維素-硅藻土載體的制備：將改性硅藻土分散在去離子水中；將羧甲基纖維素與氫氧化鈉溶解在去離子水中，并添加到改性硅藻土溶液中，攪拌分散，然后加入乳化劑和交聯(lián)劑，在60～80℃下攪拌反應(yīng)1～2h；將溫度降低至35～45℃，加入金屬鹽，繼續(xù)攪拌反應(yīng)6～8h，再經(jīng)過(guò)抽濾、洗滌、干燥、研磨、過(guò)篩得到羧甲基纖維素-硅藻土載體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種零碳源HJDL污水處理方法，其特征在于，所述金屬鹽包括氯化鋁、硫酸鋁、氯化亞鐵、硫酸鐵、氯化鈣、氯化銅、硫酸銅、硝酸銅、氯化鋅中的一種或幾種的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種零碳源HJDL污水處理方法，其特征在于，所述改性硅藻土表面還負(fù)載有二氧化鈦。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種零碳源HJDL污水處理方法，其特征在于，所述改性硅藻土負(fù)載二氧化鈦按照以下方法制備得到：將鈦酸丁酯加入到無(wú)水乙醇中，攪拌均勻后加入乙酸，繼續(xù)攪拌至形成透明淺黃色液體；將改性硅藻土添加到透明淺黃色液體中，攪拌混合后加入硝酸，升高溫度至40～50℃，攪拌反應(yīng)4～6h，冷卻靜置10～12h后放入馬弗爐中在500～700℃下焙燒3～4h，再經(jīng)過(guò)研磨過(guò)篩得到改性硅藻土負(fù)載二氧化鈦。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零碳源HJDL污水處理方法，其特征在于，所述生物增效載體的粒徑為200～400目。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零碳源HJDL污水處理方法，其特征在于，所述投放的生物增效載體與復(fù)合菌劑的質(zhì)量比為1：（0.2～0.4）。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零碳源HJDL污水處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：S1：污水經(jīng)過(guò)格柵將大塊的雜物以及中等粒度的雜物進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后的污水進(jìn)入HJDL池前端，與回流污泥混合液一起流入HJDL反應(yīng)池內(nèi)；S2：HJDL反應(yīng)池中包括微生物孵化系統(tǒng)、攪拌裝置和回流裝置，污水以及回流污泥混合液與高濃度微生物一同進(jìn)入微生物孵化系統(tǒng)內(nèi)，在微生物孵化系統(tǒng)的作用下孵化為HJDL顆�；勰嗖牡撞考訅簢姵�；攪拌裝置將HJDL反應(yīng)池內(nèi)部的泥、水、微生物處于持續(xù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；回流裝置將HJDL反應(yīng)池中現(xiàn)有的生物增效載體、復(fù)合菌劑泵送至反應(yīng)器頂端，不斷完成顆�；勰嘣炝＿^(guò)程；S3：HJDL反應(yīng)池排出的水體進(jìn)入二沉池靜置沉淀，二沉池中的底層污泥排出，二沉池中的中層污泥與回流污泥混合液重新進(jìn)入HJDL反應(yīng)池中處理，二沉池中的沉淀處理后水質(zhì)指標(biāo)合格的污水排出，完成污水處理。
發(fā)明內(nèi)容
為解決低碳源污水需要投加大量外加碳源來(lái)實(shí)現(xiàn)污水除磷脫氮的達(dá)標(biāo)排放，而增加的大量成本和造成的碳排放的問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N零碳源HJDL污水處理方法。
第一方面，一種零碳源HJDL污水處理方法，采用HJDL反應(yīng)池；所述HJDL反應(yīng)池包括微生物孵化系統(tǒng)；所述HJDL反應(yīng)池投放有生物增效載體以及復(fù)合菌劑；所述生物增效載體為羧甲基纖維素-硅藻土載體；所述生物增效載體表面配位有金屬離子；所述金屬離子包括鋁離子、二價(jià)鐵離子、鈣離子、鋅離子、銅離子中的一種或幾種的組合。
污水中的有機(jī)物碳源在生物轉(zhuǎn)化的過(guò)程中分解為微生物的能源供體，可以作為微生物生長(zhǎng)繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ)、生物除磷的物質(zhì)載體以及生物反硝化過(guò)程中的電子供體；而對(duì)于低碳源污水，生物的反硝化過(guò)程難以順利進(jìn)行，污泥的增殖緩慢，剩余污泥的排放量不足，致使缺乏磷載體而除磷效果不佳。
單位除磷所需的有機(jī)物碳源遠(yuǎn)超過(guò)單位脫氮所需的有機(jī)物碳源，因此改變生物除磷的方式可以在不投加大量碳源的情況下實(shí)現(xiàn)脫氮除磷的達(dá)標(biāo)排放。通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本申請(qǐng)中的生物增效載體表面配位有金屬離子，微生物吸收磷后將磷酸鹽釋放出來(lái)，隨后被載體表面的金屬離子捕捉并進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，可以使磷酸鹽不需沉積在污泥載體，從而減少除磷過(guò)程中有機(jī)碳源的需求量，增加污水中碳源的利用率，從而不需要投加額外碳源。
生物增效載體是羧甲基纖維素-硅藻土載體，硅藻土具有多孔結(jié)構(gòu)以及較大的比表面積，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，微生物能夠很好的吸附生存在硅藻土空隙內(nèi)，為眾多厭氧性細(xì)菌比如聚磷菌提供良好的生存環(huán)境；羧甲基纖維素具有優(yōu)異的生物相容性和環(huán)境友好性，表面具有大量的活性基團(tuán)，能夠?yàn)榻饘訇?yáng)離子的配位反應(yīng)提供供體；羧甲基纖維素覆蓋在硅藻土表面，一方面由于自身的生物相容性，能夠吸引微生物大量附著在生物增效載體上；另一方面，在污水處理的過(guò)程中，微生物附著在硅藻土上會(huì)逐漸吸收污水中的有機(jī)碳源來(lái)滿(mǎn)足自身生長(zhǎng)所需要的能量，但硅藻土在吸附有機(jī)碳源之后會(huì)發(fā)生厭氧膨脹，逐漸形成硅藻土懸浮層，導(dǎo)致硅藻土失去原本正常的處理效果，HJDL反應(yīng)池?zé)o法正常使用，羧甲基纖維素覆蓋在硅藻土表面可以增強(qiáng)硅藻土的穩(wěn)定性，抑制厭氧膨脹現(xiàn)象的發(fā)生；兩者相互配合，可以增加微生物的負(fù)載量，復(fù)合菌劑通過(guò)負(fù)載在生物增效載體上，可以在短時(shí)間形成內(nèi)部厭氧、中部兼氧、外部好氧的結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)進(jìn)行生物硝化和反硝化，增加污水中有機(jī)碳源的利用率。
優(yōu)選的，所述復(fù)合菌劑包括復(fù)合脫氮菌、復(fù)合脫磷菌、復(fù)合COD菌和厭氧菌劑中的一種或幾種的組合。
優(yōu)選的，復(fù)合脫氮菌包括枯草芽孢桿菌、硝化細(xì)菌、反硝化脫氮菌、光合細(xì)菌、乳酸菌中的一種或幾種的組合。
優(yōu)選的，復(fù)合聚磷菌包括不動(dòng)桿菌屬、氣單胞菌屬、棒桿菌屬、微絲菌中的一種或幾種的組合。
優(yōu)選的，復(fù)合COD菌包括甘度復(fù)合菌、COD降解菌中的一種或幾種的組合。
優(yōu)選的，厭氧菌劑為產(chǎn)甲烷菌。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，復(fù)合菌劑的相互配合使脫氮除磷的能力顯著提升，由于單一微生物菌劑產(chǎn)品，采用多種菌種復(fù)合，抗逆性也顯著提高，可以適應(yīng)各種不同類(lèi)型的污水；其中含有的厭氧菌劑能夠?yàn)槲⑸锏纳L(zhǎng)繁殖提供微量元素，加速微生物的新陳代謝，提高微生物脫氮除磷的能力。
優(yōu)選的，所述生物增效載體所用原料包括質(zhì)量比為(20～40)：(3～8)：100的羧甲基纖維素、金屬鹽和硅藻土。
優(yōu)選的，所述生物增效載體的制備方法包括如下步驟：硅藻土改性：將硅藻土添加到鹽酸溶液中，在60～80℃下恒溫浸泡4～6h，再經(jīng)過(guò)抽濾、洗滌至中性后烘干，研磨過(guò)200目篩，得到改性硅藻土；羧甲基纖維素-硅藻土載體的制備：將改性硅藻土分散在去離子水中；將羧甲基纖維素與氫氧化鈉溶解在去離子水中，并添加到改性硅藻土溶液中，攪拌分散，然后加入乳化劑和交聯(lián)劑，在60～80℃下攪拌反應(yīng)1～2h；將溫度降低至35～45℃，加入金屬鹽，繼續(xù)攪拌反應(yīng)6～8h，再經(jīng)過(guò)抽濾、洗滌、干燥、研磨、過(guò)篩得到羧甲基纖維素-硅藻土載體。
所述金屬鹽包括氯化鋁、硫酸鋁、氯化亞鐵、硫酸鐵、氯化鈣、氯化銅、硫酸銅、硝酸銅、氯化鋅中的一種或幾種的組合。
優(yōu)選的，硅藻土改性中，硅藻土與鹽酸溶液的質(zhì)量體積比為(5～10)g：100ml；其中鹽酸溶液的摩爾濃度為1mol/L。
優(yōu)選的，所述乳化劑包括辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚、壬基聚氧乙烯醚中的一種或幾種的組合；所述交聯(lián)劑為環(huán)氧氯丙烷。
優(yōu)選的，氫氧化鈉的添加量為羧甲基纖維素添加量的0.5～1％。
優(yōu)選的，乳化劑與羧甲基纖維素的質(zhì)量比為(0.8～1.1)：1；交聯(lián)劑的添加量為羧甲基纖維素添加量的3～8％。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，硅藻土經(jīng)過(guò)鹽酸處理處理之后顆粒表面變得更加粗糙，形成許多凹槽以及孔洞，增大了顆粒的表面面積和比容，能夠負(fù)載更多的微生物，且有利于后續(xù)羧甲基纖維素的包覆；羧甲基纖維素在乳化劑和交聯(lián)劑的作用下包覆在硅藻土表面，形成凝膠包覆層，金屬鹽溶于溶液中，金屬陽(yáng)離子通過(guò)與羧甲基纖維素上的活性基團(tuán)進(jìn)行配位，固定在載體上，便于捕捉固定磷酸鹽。
優(yōu)選的，所述改性硅藻土表面還負(fù)載有二氧化鈦。
優(yōu)選的，所述改性硅藻土負(fù)載二氧化鈦按照以下方法制備得到：將鈦酸丁酯加入到無(wú)水乙醇中，攪拌均勻后加入乙酸，繼續(xù)攪拌至形成透明淺黃色液體；將改性硅藻土添加到透明淺黃色液體中，攪拌混合后加入硝酸，升高溫度至40～50℃，攪拌反應(yīng)4～6h，冷卻靜置10～12h后放入馬弗爐中在500～700℃下焙燒3～4h，再經(jīng)過(guò)研磨過(guò)篩得到改性硅藻土負(fù)載二氧化鈦。
優(yōu)選的，鈦酸丁酯與改性硅藻土的質(zhì)量比為(0.4～0.6)：1。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，二氧化鈦具有光催化作用，通過(guò)負(fù)載在硅藻土上，能夠催化分解部分已經(jīng)固化磷酸鹽的羧甲基纖維素，分解的羧甲基纖維素與污泥一同通過(guò)沉積去除，并且分解的部分羧甲基纖維素能夠充當(dāng)一部分碳源為微生物提供部分能量，在低碳源的污水環(huán)境下，為微生物提供生長(zhǎng)繁殖的能量，提高微生物脫氮除磷的效率。
優(yōu)選的，所述生物增效載體的粒徑為200～400目。
生物增效載體的粒徑小，所形成的污泥顆粒粒徑小，污泥顆粒穩(wěn)定性有所提高，物質(zhì)傳質(zhì)效果優(yōu)異。
優(yōu)選的，所述投放的生物增效載體與復(fù)合菌劑的質(zhì)量比為1：(0.2～0.4)。
第二方面，本申請(qǐng)還提供了一種零碳源HJDL污水處理方法的步驟，包括：S1：污水經(jīng)過(guò)格柵將大塊的雜物以及中等粒度的雜物進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后的污水進(jìn)入HJDL池前端，與回流污泥混合液一起流入HJDL反應(yīng)池內(nèi)；S2：HJDL反應(yīng)池中包括微生物孵化系統(tǒng)、攪拌裝置和回流裝置，污水以及回流污泥混合液與高濃度微生物一同進(jìn)入微生物孵化系統(tǒng)內(nèi)，在微生物孵化系統(tǒng)的作用下孵化為HJDL顆粒化污泥并從底部加壓噴出；攪拌裝置將HJDL反應(yīng)池內(nèi)部的泥、水、微生物處于持續(xù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；回流裝置將HJDL反應(yīng)池中現(xiàn)有的生物增效載體、復(fù)合菌劑泵送至反應(yīng)器頂端，不斷完成顆�；勰嘣炝＿^(guò)程；S3：HJDL反應(yīng)池排出的水體進(jìn)入二沉池靜置沉淀，二沉池中的底層污泥排出，二沉池中的中層污泥與回流污泥混合液重新進(jìn)入HJDL反應(yīng)池中處理，二沉池中的沉淀處理后水質(zhì)指標(biāo)合格的污水排出，完成污水處理。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，污水通過(guò)HJDL反應(yīng)池的處理，其中含有的生物增效載體能夠形成污泥顆粒，對(duì)污水中的氮磷有良好的去除作用；并且由于羧甲基纖維素-硅藻土載體的作用，在低碳源污水的處理過(guò)程中，也能實(shí)現(xiàn)良好的脫氮除磷效果。
綜上所述，本申請(qǐng)具有如下有益效果：1.本申請(qǐng)中的生物增效載體表面配位有金屬離子，微生物吸收磷后將磷酸鹽釋放出來(lái)，隨后被載體表面的金屬離子捕捉并進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，可以使磷酸鹽不需沉積在污泥載體，從而減少除磷過(guò)程中有機(jī)碳源的需求量，增加污水中碳源的利用率，從而不需要投加額外碳源。
2.硅藻土具有多孔結(jié)構(gòu)以及較大的比表面積，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，微生物能夠很好的吸附生存在硅藻土空隙內(nèi)，為眾多厭氧性細(xì)菌比如聚磷菌提供了良好的生存環(huán)境；羧甲基纖維素可以為金屬陽(yáng)離子的配位反應(yīng)提供供體并且穩(wěn)定硅藻土，抑制厭氧膨脹現(xiàn)象的發(fā)生。
3.改性硅藻土表面還可負(fù)載有二氧化鈦，二氧化鈦具有光催化作用，通過(guò)負(fù)載在硅藻土上，可以催化分解部分固化磷酸鹽的羧甲基纖維素，分解的羧甲基纖維素與污泥一同通過(guò)沉積去除，并且分解的部分羧甲基纖維素能夠充當(dāng)一部分碳源為微生物提供部分能量，在低碳源的污水環(huán)境下，為微生物提供生長(zhǎng)繁殖的能量，提高微生物脫氮除磷的效率。
（發(fā)明人：鄭勇生）
