一种水处理的高效深度脱氮填料

技术领域

本发明涉及一种水处理的高效深度脱氮填料。

背景技术

目前大多数工艺或填料需要在外加大量碳源的情况下实现污水处理的脱氮要求，且产泥量较大。污水处理传统的反硝化脱氮工艺在碳源不足时一般采用甲醇、葡萄糖、蔗糖等可溶性有机物作为外加碳源。这类碳源分子量低，利于微生物利用，反硝化速率高，有利于改善脱氮效果、减少水力停留时间， 是目前污水厂外加碳源的首要选择。以甲醇作为生物反硝化外加碳源时，需要一段时间的适应才能够达到期望的脱氮效果，但必须严格控制甲醇投加量， 综合考虑经济因素，其投加量应根据周围环境进行调整。但以葡萄糖为碳源的最佳碳氮比明显高于甲醇， 而当碳源不足时，葡萄糖为碳源时亚硝酸盐积累现象更严重。 因此这类物质作为外加碳源时存在投加量不易控制， 容易产生二次污染， 运营成本高，需设置专门的计量投加设备等弊端。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种主要用于水处理构筑物或设备装置的高效深度脱氮填料。

本发明采用如下技术方案：

本发明包括海绵铁、玉米芯以及秸秆，其重量份数比为：

海绵铁 1；

玉米芯 5-40；

秸秆 5-40。

基于上述基础填料，进一步还可以添加活性炭，其重量份数比为：

活性炭 1-3。

基于上述基础填料，进一步还可以添加聚氨酯，其重量份数比为：

聚氨酯 1-40。

本发明还包括球形壳体，所述球形壳体上设置有不规则的网格状填料槽，所述海绵铁、玉米芯、秸秆、活性炭、聚氨酯嵌置于所述网格状填料槽内。

所述球形壳体采用聚乙烯复合高分子改性材料制成。

所述球形壳体直径为50-150mm。

本发明的积极效果如下：

近年来，越来越多的研究者都在努力寻找能够替换液体碳源的新形反硝化碳源，可生物降解聚合物及固体纤维素类物质等缓释碳源，因能够避免反复投加，无毒无害等优点而逐渐受到研究者的青睐。

天然固体物质因富含纤维素而被作为反硝化固体碳源，其价格低廉，来源广泛，其作为反硝化碳源时，结构疏松，具有较大的比表面积，利于微生物附着生长，由于反应初期微生物利用纤维素类碳源中易分解利用的物质 ，碳源充足，反硝化效率较高， 后期微生物所需碳源必须通过分解利用稻草中的纤维素、半纤维素获得，而纤维素的晶格结构及纤维素、半纤维素和木质素的交联缠绕都不利于纤维素的分解利用，碱法预处理是指利用强碱弱碱等处理纤维素类物质，该方法可以有效地脱除木质素，降低纤维素的结晶度，是目前应用最广泛和备受关注的预处理方法。

研究发现，纤维素类物质经碱预处理后，纤维素结晶度和聚合度降低，打破了木质素对纤维素和半纤维素的包裹，原料更易于被水解利用，其备水解后的产物可作为微生物反硝化能量利用，在一定比例下，木质纤维素水解可达到平衡态，在低浓度情况下释放碳源，在高浓度情况下停止释放碳源，从而达到稳定缓慢释放碳源的目的。

本发明主要用于水处理构筑物或设备装置内，其主要作用是将微生物固定在载体内部，并且可以实现固体碳源填料的缓释功能，达到为微生物提供能量，并且可以维持高浓度的微生物负荷，保证水处理的深度脱氮效果。

附图说明

附图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

本发明在低温环境下也可以快速恢复包埋菌种的激活，并且释放碳源，从而可以减少或不用投加碳源药剂，实现污水处理的深度脱氮的要求，同时该填料还有一定的除磷能力，并且产生的污泥量较少。

以下为本发明的实施例1：

本发明包括海绵铁、玉米芯以及秸秆，其重量份数比为：

海绵铁 1；

玉米芯 5；

秸秆 5。

将上述填料嵌置于所述壳体1的网格状填料槽内，即为成品。

本发明的实施例2：

本发明包括海绵铁、玉米芯以及秸秆，其重量份数比为：

海绵铁 1；

玉米芯 40；

秸秆 40。

将上述填料嵌置于所述壳体1的网格状填料槽内，即为成品。

本发明的实施例3：

本发明包括海绵铁、玉米芯以及秸秆，其重量份数比为：

海绵铁 1；

玉米芯 15；

秸秆 20。

将上述填料嵌置于所述壳体1的网格状填料槽内，即为成品。

本发明的实施例4：

本发明包括海绵铁、玉米芯以及秸秆，其重量份数比为：

海绵铁 1；

玉米芯 20；

秸秆 15。

活性炭 1。

聚氨酯 40。

将上述填料嵌置于所述壳体1的网格状填料槽内，即为成品。

本发明的实施例5：

本发明包括海绵铁、玉米芯以及秸秆，其重量份数比为：

海绵铁 1；

玉米芯 20；

秸秆 20。

活性炭 2。

聚氨酯 20。

将上述填料放置或包埋于所述壳体1的网格状填料槽内，即为成品。

本发明缺氧段以及好氧段反应过程及工作原理如下：

好氧段反应是通过曝气控制该区域溶解氧，保证好氧菌所需要的营养源。好氧段和缺氧段填料内部形成一个兼氧生物环境，主要可以发生反硝化反应、短程硝化反应。保证系统短程、反硝化反应的稳定进行。

反硝化段生物脱氮一般由硝化和反硝化两个过程完成。硝化过程可以分为两个过程，分别由亚硝酸菌和硝酸菌完成。这两种细菌统称为硝化细菌,属于化能自养型微生物,硝化菌属专性好氧菌,它们利用无机化合物如CO3

好氧硝化反应式如下:

(1)氨化反应RCHNH

(2)硝化反应NH

好氧硝化过程总反应式为:NH

硝化细菌是化能自养菌,生长率低,对环境条件较为敏感,温度,溶解氧,污泥龄,pH值,有机负荷等都会对它产生影响,硝化反应对溶解氧有较高的要求,处理系统中的溶解氧最好保持在2mg/L以上,另外,在硝化反应过程中,有H+释放出来,使pH值下降,硝化菌受pH值的影响很敏感,为了保持适宜的pH值7-8,应该在废水中保持足够的碱度,以调节pH值的变化,1g氨态氮(以氮计)完全硝化,需要4.57g氧(其中亚硝化反应需耗氧3.43g,硝化反应需耗氧1.14g),同时约需碱度(以CaCO3计)7.14g以平衡硝化产生的酸度。

反硝化菌为异养型兼性厌氧菌,在有氧存在时,它会以氧气为电子受体进行好氧呼吸;在无氧而有硝酸盐氮或亚硝酸盐氮存在时,则以硝酸盐氮或亚硝酸盐氮为电子受体,以有机碳为电子供体进行反硝化反应。

反硝化反应是指在无分子氧条件下，反硝化菌将硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气的过程，反硝化过程反应式如下：

NO

NO

上述实施例所得成品在使用后，在没有大量碳源的情况下实现污水处理的脱氮要求，且产泥量较小。

天然固体物质因富含纤维素而被作为反硝化固体碳源，其价格低廉，来源广泛，其作为反硝化碳源时，结构疏松，具有较大的比表面积，利于微生物附着生长，由于反应初期微生物利用纤维素类碳源中易分解利用的物质 ，碳源充足，反硝化效率较高， 后期微生物所需碳源必须通过分解利用稻草中的纤维素、半纤维素获得，而纤维素的晶格结构及纤维素、半纤维素和木质素的交联缠绕都不利于纤维素的分解利用，碱法预处理是指利用强碱弱碱等处理纤维素类物质，该方法可以有效地脱除木质素，降低纤维素的结晶度，是目前应用最广泛和备受关注的预处理方法。

研究发现，纤维素类物质经碱预处理后，纤维素结晶度和聚合度降低，打破了木质素对纤维素和半纤维素的包裹，原料更易于被水解利用，其备水解后的产物可作为微生物反硝化能量利用，在一定比例下，木质纤维素水解可达到平衡态，在低浓度情况下释放碳源，在高浓度情况下停止释放碳源，从而达到稳定缓慢释放碳源的目的。