本技術(shù)涉及反硝化，具體為一種可加速硫鐵礦自養(yǎng)反硝化啟動(dòng)的處理裝置。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的生物脫氮工藝基本基于異養(yǎng)反硝化去除總氮，但是，應(yīng)用于污水廠深度處理時(shí)，由于尾水c/n低，會(huì)出現(xiàn)碳源不足的現(xiàn)象，若要有效去除tn的話，需要投加大量的有機(jī)物，因而，運(yùn)行成本將大大增加，且若遇到水質(zhì)波動(dòng)，如何有效投加有機(jī)物成了一個(gè)難點(diǎn)，投加過(guò)量，造成浪費(fèi)并且影響出水水質(zhì)；投加量不足，脫氮達(dá)不到理想的效果。

2、硫鐵礦(黃鐵礦fes2)自養(yǎng)反硝化無(wú)需外加碳源，脫氮的同時(shí)，可生成fe3+或fe(oh)3，從而與水中的磷結(jié)合形成沉淀，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷。硫鐵礦原料易得，原料成本和運(yùn)行成本低、污泥產(chǎn)量少、效率高、工藝簡(jiǎn)單。硫鐵礦自養(yǎng)反硝化在反應(yīng)過(guò)程中消耗的堿度少、產(chǎn)生的硫酸根低，且反應(yīng)過(guò)程中在反硝化過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷，因而備受關(guān)注。

3、但是，以硫鐵礦為基質(zhì)構(gòu)建的自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)存在一定問(wèn)題，硫鐵礦為固體，在污水中不易被微生物利用，微生物生長(zhǎng)緩慢，造成反應(yīng)器啟動(dòng)慢、系統(tǒng)停留時(shí)間長(zhǎng)、脫氮效率相對(duì)較低。因而，探索出啟動(dòng)快的硫鐵礦自養(yǎng)反硝化工藝十分必要。

4、針對(duì)微生物生長(zhǎng)緩慢問(wèn)題，根據(jù)前期小試結(jié)果，以單質(zhì)硫?yàn)榱蛟吹淖责B(yǎng)反硝化體系微生物生長(zhǎng)快，系統(tǒng)啟動(dòng)周期短。

5、針對(duì)反硝化速率低等問(wèn)題，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，氧化還原介體作為電子傳遞體，可通過(guò)其氧化態(tài)與還原態(tài)的循環(huán)轉(zhuǎn)換加速電子由電子供體到最終電子受體的傳遞，從而使反應(yīng)速率提高一到幾個(gè)數(shù)量級(jí)，加速污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)換，例如硝酸氮的還原等。常見(jiàn)的氧化還原介體主要包括一些醌類物質(zhì)、核黃素等。

6、針對(duì)硫鐵礦難利用問(wèn)題，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，微生物氧化黃鐵礦包括直接氧化機(jī)制和間接氧化機(jī)制，直接氧化機(jī)制主要是通過(guò)氧氣氧化硫鐵礦。間接氧化則是通過(guò)fe3+氧化硫鐵礦，生成fe2+和硫代硫酸鈉，硫代硫酸鈉通過(guò)硫代硫酸鈉途徑被微生物利用還原no3-成n2，fe2+在缺氧環(huán)境下被no3-氧化生成fe3+，如此循環(huán)往復(fù)。

7、

8、

9、

10、而硫鐵礦的生物浸出以間接氧化為主。

11、基于此，本申請(qǐng)利用硫富集脫氮硫桿菌類微生物后，通過(guò)投加fe3+，促進(jìn)硫鐵礦溶解過(guò)程，再在氧化還原介體下，提高反硝化速率，進(jìn)而以加速硫鐵礦自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器的啟動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型涉及的是一種可加速硫鐵礦自養(yǎng)反硝化啟動(dòng)的處理裝置及應(yīng)用。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為：一種可加速硫鐵礦自養(yǎng)反硝化啟動(dòng)的處理裝置，包括進(jìn)水單元、fe3+加藥單元、反應(yīng)器、改性硫鐵礦填料顆粒、改性陶粒；fe3+加藥單元包括fe3+加藥箱(4)和加藥泵(6)；

3、進(jìn)水單元為原水水箱(3)內(nèi)設(shè)有曝氣頭(2)，曝氣頭(2)經(jīng)由閥門與氮?dú)馄?1)連接，原水水箱(3)經(jīng)由進(jìn)水泵(5)與反應(yīng)器(13)底部的進(jìn)水口(7)連接；fe3+加藥單元的fe3+加藥箱(4)與加藥泵(6)進(jìn)口連接，加藥泵(6)出口與反應(yīng)器(13)底部的進(jìn)水口(7)連接；反應(yīng)器(13)的中下部為填料區(qū)(12)，填料區(qū)內(nèi)填充有硫改性的硫鐵礦填料顆粒和醌類化合物改性的陶粒；反應(yīng)器(13)上部側(cè)面設(shè)有出水口(9)，出水口(9)與產(chǎn)水水箱(10)連接；反應(yīng)器頂部端口設(shè)有端蓋，端蓋上設(shè)有排氣口(11)；填料區(qū)(7)的下部與曝氣泵(8)連接連通。

4、fe3+加藥單元(4)用于三價(jià)鐵溶液投加，三價(jià)鐵可以為氯化鐵、硫酸鐵和等摩爾的na2edta配置而成，也可以采用fe(iii)edta藥劑直接配置而成等。三價(jià)鐵投加濃度為5～10mm。

5、所述的硫改性的硫鐵礦填料為硫鐵礦顆粒表面有一層硫單質(zhì)顆粒，改性硫鐵礦顆粒粒徑為5-10mm；改性陶粒為陶粒表面吸附有醌類化合物，改性陶粒粒徑為5-10mm；改性硫鐵礦和改性陶粒的填充體積比例為1:1～3:1，改性硫鐵礦和改性陶粒混在一起。

6、所述的改性硫鐵礦顆粒制備方法如下：

7、s1:將粒徑2-5mm未改性的硫鐵礦顆粒用鹽酸(優(yōu)選質(zhì)量百分比濃度10％)浸泡20min，然后用自來(lái)水反復(fù)沖洗硫鐵礦表面，直至清洗流出液的ph值為中性；

8、s2:將步驟s1制取的硫鐵礦經(jīng)真空冷凍干燥機(jī)干燥后置于氮?dú)夥諊Ｗo(hù)下密封保存；

9、s3:將s2所制取的硫鐵礦浸漬到液態(tài)硫磺中，浸漬時(shí)間為24h-36h，浸漬完成后，硫鐵礦放置低溫真空干燥箱(40～50℃)干燥6～8h，可以認(rèn)為硫鐵礦改性完畢。

10、所述的改性陶粒制備方法如下：將未改性的陶粒用醌類化合物溶液浸泡30-60min；

11、優(yōu)選的，所述的醌類化合物優(yōu)選為核黃素，核黃素溶液濃度為0.003mm。

12、采用上述裝置進(jìn)行可加速硫鐵礦自養(yǎng)反硝化啟動(dòng)的處理啟動(dòng)方法，其特征在于，包括以下步驟：

13、(1)將填料顆粒填充至反應(yīng)器填料區(qū)后，投加活性污泥(二沉池污泥+原水混合后，混合后污泥濃度為3000mg/l)，這期間不進(jìn)水，每天啟動(dòng)氣泵曝氣5min，使污泥混合均勻，然后浸泡，直至48h后,靜置，將上清液排出后；

14、(2)原水水箱通過(guò)氮?dú)馄科貧忸A(yù)處理，去除原水中的氧氣，確保原水中do＜0.5mg/l；按照水力停留時(shí)間為12h進(jìn)水，進(jìn)水時(shí)開(kāi)啟加藥泵，使得反應(yīng)器三價(jià)鐵濃度為5～10mm，反應(yīng)器保持連續(xù)運(yùn)行，觀察這期間出水tn去除率以及反應(yīng)器掛膜馴化情況，如果連續(xù)5天的tn去除率達(dá)到80％以上，且填料表面覆蓋一層棕黃色生物膜則認(rèn)為反應(yīng)器啟動(dòng)成功。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

16、第一，通過(guò)投加fe3+，三價(jià)鐵可以和硫鐵礦發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，促進(jìn)硫鐵礦的溶解，從而加速其被微生物吸收利用過(guò)程，提高硫鐵礦自養(yǎng)反硝化反應(yīng)的速率。

17、第二，在硫鐵礦的表面增加了s，s單質(zhì)易于實(shí)現(xiàn)脫氮硫桿菌的富集，加速硫鐵礦自養(yǎng)反硝化反應(yīng)的啟動(dòng)速率。

18、第三，引進(jìn)改性陶粒至硫鐵礦自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)，一方面，硫鐵礦表面光滑，反沖洗可能會(huì)造成大量生物量流失，影響后續(xù)生物脫氮效果，而陶粒的高比表面積有利于微生物富集，可以緩沖反沖洗對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的沖擊；另一方面，改性的陶粒表面有核黃素，核黃素可以加速反硝化過(guò)程電子傳遞，進(jìn)而提升反硝化速率。

19、第四，本實(shí)用新型中的改性方法為浸漬法，所采用的各項(xiàng)操作步驟均為常規(guī)方法，改性條件便于控制，且無(wú)需高溫高壓的反應(yīng)環(huán)境，便于實(shí)施。

20、第五，本實(shí)用新型所選取的常用基質(zhì)材料簡(jiǎn)單易得，成本低廉；改性所用化學(xué)藥劑均為常用試劑，改性成本較低。

21、第六，采用本實(shí)用新型的技術(shù)可以在10多天迅速啟動(dòng)。

技術(shù)特征：

1.一種可加速硫鐵礦自養(yǎng)反硝化啟動(dòng)的處理裝置，其特征在于，包括進(jìn)水單元、fe3+加藥單元、反應(yīng)器、改性硫鐵礦填料顆粒、改性陶粒；fe3+加藥單元包括fe3+加藥箱(4)和加藥泵(6)；

2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，fe3+加藥箱(4)用于三價(jià)鐵投加，三價(jià)鐵為氯化鐵溶液或/和硫酸鐵溶液與等摩爾的na2edta配置而成，或直接采用fe(iii)edta藥劑配置而成。

3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的硫改性的硫鐵礦填料為硫鐵礦顆粒表面有一層硫單質(zhì)顆粒，改性硫鐵礦顆粒粒徑為5-10mm；改性陶粒為陶粒表面吸附有醌類化合物，改性陶粒粒徑為5-10mm。

4.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，硫改性的硫鐵礦填料顆粒和醌類化合物改性的陶粒的填充體積比例為1:1～3:1，改性硫鐵礦和改性陶粒混在一起。

技術(shù)總結(jié)
一種可加速硫鐵礦自養(yǎng)反硝化啟動(dòng)的處理裝置，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。Fe<supgt;3+</supgt;加藥單元包括Fe<supgt;3+</supgt;加藥箱(4)和加藥泵(6)；進(jìn)水單元為原水水箱(3)內(nèi)設(shè)有曝氣頭(2)，曝氣頭(2)經(jīng)由閥門與氮?dú)馄?1)連接，反應(yīng)器內(nèi)填充的填料為改性硫鐵礦填料顆粒、改性陶粒，反應(yīng)器底部與曝氣泵連接，F(xiàn)e<supgt;3+</supgt;加藥箱(4)經(jīng)加藥泵(6)與反應(yīng)器(13)底部的進(jìn)水口(7)連接。先進(jìn)行污泥的曝氣、靜止、出水，然后進(jìn)經(jīng)過(guò)氮?dú)馄貧馓幚淼乃⑻砑尤齼r(jià)鐵進(jìn)行加速反應(yīng)。采用本技術(shù)的技術(shù)可以在10多天迅速啟動(dòng)。

技術(shù)研發(fā)人員：黃丹,齊瀟倫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)船舶集團(tuán)環(huán)境發(fā)展有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240426
技術(shù)公布日：2025/5/19