公布日：2023.10.10
申請(qǐng)日：2023.06.02
分類號(hào)：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種加速啟動(dòng)短程硝化厭氧氨氧化生物脫氮的方法，通過將預(yù)處理后的MIL-53（Fe）和活性污泥同時(shí)投加至一體式短程硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器中進(jìn)行處理。本發(fā)明利用利用MIL-53（Fe）的有機(jī)骨架為短程硝化厭氧氨氧化菌的生長提供具有大比表面積的優(yōu)良載體，加速厭氧氨氧化顆粒污泥的形成；通過MIL-53的Fe金屬中心，促進(jìn)厭氧氨氧化菌EPS分泌，加速短程硝化厭氧氨氧化菌富集增殖；投加MIL-53同時(shí)進(jìn)一步提高短程硝化厭氧氨氧化反應(yīng)裝置處理含氮酸性廢水的穩(wěn)定性，并減少厭氧氨氧化過程對(duì)亞硝態(tài)氮的依賴，節(jié)約含氮廢水處理能耗。
權(quán)利要求書
1.一種加速啟動(dòng)短程硝化厭氧氨氧化生物脫氮的方法，其特征在于，在處理廢水時(shí)，通過將預(yù)處理后的MIL-53（Fe）和活性污泥同時(shí)投加至一體式短程硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器中，采用間歇曝氣模式進(jìn)行周期運(yùn)行，以進(jìn)水、缺氧攪拌、好氧曝氣、沉淀排水為一個(gè)周期，根據(jù)監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)的DO和pH設(shè)置好氧/缺氧交替時(shí)間，從而提高NO2-N的積累，其中，所述預(yù)處理后的MIL-53（Fe）通過如下方法制備得到：將MIL-53（Fe）用甲醇和DMF交替清洗若干次，在60-150℃真空烘箱中活化5-10小時(shí)，將活化干燥完成后的MIL-53（Fe）用篩網(wǎng)進(jìn)行篩分得到預(yù)處理后的MIL-53（Fe）。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將活化干燥完成后的MIL-53（Fe）在400目的篩網(wǎng)進(jìn)行篩分，篩分后得到粒徑在0.04mm內(nèi)的MIL-53（Fe）粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，廢水中總氮濃度控制在800～1000mg/L，活性污泥的投加濃度為2500-3500mg/L，MIL-53（Fe）的投加濃度為100-500mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在進(jìn)水階段，控制進(jìn)水體積為反應(yīng)器總有效容積的50%-70%，每個(gè)周期的排水比為65%-75%，HRT為22-32h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在缺氧攪拌階段，控制溶解氧濃度在0.1mg/L以下，當(dāng)出水亞硝態(tài)氮濃度低于10mg/L以上停止缺氧攪拌；在好氧曝氣階段，控制溶解氧溶度在0.2-0.6mg/L，當(dāng)出水氨氮濃度低于10mg/L以上停止好氧曝氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在沉淀排水階段，沉淀時(shí)間為10-30min，排泥量為總泥量的10-20％，沉淀后的上清液通過排水閥排出。
7.一種短程硝化厭氧氨氧化生物脫氮裝置，其特征在于，包括依次相連的原水進(jìn)水箱（1）、一體式短程硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器（2）、污水出水箱（3）；所述一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器（2）包括反應(yīng)器本體、污泥投加單元、加速劑投加單元、水質(zhì)在線監(jiān)測組件（2-3）和曝氣裝置（2-4）；所述污泥投加單元內(nèi)設(shè)置有顆粒污泥（2-1）和活性污泥（2-2）；所述加速劑投加單元中設(shè)置有預(yù)處理后的MIL-53（Fe），所述預(yù)處理后的MIL-53（Fe）通過如下方法制備得到：將MIL-53（Fe）用甲醇和DMF交替清洗若干次，在60-150℃真空烘箱中活化5-10小時(shí)，將活化干燥完成后的MIL-53（Fe）在400目的篩網(wǎng)進(jìn)行篩分，篩分后得到粒徑在0.04mm內(nèi)的MIL-53粉末。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器本體設(shè)置有進(jìn)水閥（2.5）、進(jìn)氣閥（2-11）、雙槳攪拌器（2-12）和若干排水閥；所述水質(zhì)在線監(jiān)測組件（2-3）包括pH在線監(jiān)測儀（2-13）和DO在線監(jiān)測儀（2-14）；所述曝氣裝置（2-4）包括與進(jìn)氣閥（2-11）依次相連的電子流量計(jì)（2-17）、穩(wěn)流器（2-16）和變頻氣泵（2-15）。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述pH在線監(jiān)測儀（2-13）、DO在線監(jiān)測儀（2-14）和變頻氣泵（2-15）均與PLC控制器通信連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述原水進(jìn)水箱（1）通過進(jìn)水泵（1-1）與一體式短程硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器（2）相連接；所述污水出水箱（3）通過出水泵（3-1）與一體式短程硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器相連接。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種加速啟動(dòng)短程硝化厭氧氨氧化生物脫氮的裝置和方法，實(shí)現(xiàn)一體式短程硝化厭氧氨氧化反應(yīng)裝備的快速啟動(dòng)及在真實(shí)污水處理中的應(yīng)用。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種加速啟動(dòng)短程硝化厭氧氨氧化生物脫氮的方法，通過將預(yù)處理后的MIL-53(Fe)和活性污泥同時(shí)投加至一體式短程硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器中，采用間歇曝氣模式進(jìn)行周期運(yùn)行，以進(jìn)水、缺氧攪拌、好氧曝氣、沉淀排水為一個(gè)周期，通過監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)的DO和pH，根據(jù)DO和pH值變化曲線上的特征點(diǎn)設(shè)置好氧/缺氧交替時(shí)間，從而提高NO2-N的積累，其中，所述預(yù)處理后的MIL-53(Fe)通過如下方法制備得到：將MIL-53(Fe)用甲醇和DMF交替清洗若干次，在60-150℃真空烘箱中活化5-10小時(shí)，將活化干燥完成后的MIL-53(Fe)用篩網(wǎng)進(jìn)行篩分得到預(yù)處理后的MIL-53(Fe)。
優(yōu)選地，將活化干燥完成后的MIL-53(Fe)在400目的篩網(wǎng)進(jìn)行篩分，篩分后得到粒徑在0.04mm內(nèi)的MIL-53(Fe)粉末。
其中，活性污泥的投加濃度為2500-3500mg/L，MIL-53(Fe)的投加濃度為100-500mg/L。
優(yōu)選地，在進(jìn)水階段，控制進(jìn)水體積為反應(yīng)器總有效容積的50％-70％，每個(gè)周期的排水比為65％-75％，HRT為22-32h。
其中，在缺氧攪拌階段，控制溶解氧濃度在0.1mg/L以下，當(dāng)出水亞硝態(tài)氮濃度低于10mg/L以上停止缺氧攪拌；在好氧曝氣階段，控制溶解氧溶度在0.2-0.6mg/L，當(dāng)出水氨氮濃度低于10mg/L以上停止好氧曝氣。
在沉淀排水階段，沉淀時(shí)間為10-30min，排泥量為總泥量的10-20％，沉淀后的上清液通過排水閥排出。
本發(fā)明進(jìn)一步提出一種短程硝化厭氧氨氧化生物脫氮裝置，包括依次相連的原水進(jìn)水箱、一體式短程硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器、污水出水箱；所述一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器包括反應(yīng)器本體、污泥投加單元、加速劑投加單元、水質(zhì)在線監(jiān)測組件和曝氣裝置；所述污泥投加單元內(nèi)設(shè)置有顆粒污泥和活性污泥；所述加速劑投加單元中設(shè)置有預(yù)處理后的MIL-53(Fe)，所述預(yù)處理后的MIL-53(Fe)通過如下方法制備得到：將MIL-53(Fe)用甲醇和DMF交替清洗若干次，在60-150℃真空烘箱中活化5-10小時(shí)，將活化干燥完成后的MIL-53(Fe)在400目的篩網(wǎng)進(jìn)行篩分，篩分后得到粒徑在0.04mm內(nèi)的MIL-53粉末。
其中，所述反應(yīng)器本體設(shè)置有進(jìn)水閥、進(jìn)氣閥、雙槳攪拌器和若干排水閥；所述水質(zhì)在線監(jiān)測組件包括pH在線監(jiān)測儀和DO在線監(jiān)測儀；所述曝氣裝置包括與進(jìn)氣閥依次相連的電子流量計(jì)、穩(wěn)流器和變頻氣泵。
所述pH在線監(jiān)測儀、DO在線監(jiān)測儀和變頻氣泵均與PLC控制器通信連接。
所述原水進(jìn)水箱通過進(jìn)水泵與一體式短程硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器相連接；所述污水出水箱通過出水泵與一體式短程硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器相連接。
反應(yīng)結(jié)束后，加磁場回收MIL-53，甲醇洗滌，120℃烘干后循環(huán)利用。
有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)MIL-53有機(jī)骨架的高比表面積和吸附能力，可以為厭氧氨氧化微生物提供更多的吸附位點(diǎn)，為厭氧氨氧化菌的生長繁殖提供了優(yōu)良的載體，縮短厭氧氨氧化反應(yīng)的啟動(dòng)時(shí)長；
(2)MIL-53的Fe金屬中心，有助于促進(jìn)厭氧氨氧化菌EPS分泌，促進(jìn)短程硝化厭氧氨氧化菌聚集增殖；
(3)MIL-53對(duì)pH的拓寬作用，可以顯著提高系統(tǒng)抵抗廢水pH值變化沖擊的能力，從而提高短程硝化厭氧氨氧化反應(yīng)裝置處理實(shí)際酸性含氮廢水的穩(wěn)定性；
(4)MIL-53具有路易斯酸催化功能，可以充當(dāng)電子受體，減少厭氧氨氧化過程對(duì)亞硝態(tài)氮的依賴，節(jié)約含氮廢水處理能耗。
（發(fā)明人：蔡舒;蔡天明;岑非非;孫佳佳;貝倩文）
