基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理方法及装置

本发明涉及污水处理，尤其涉及一种基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理方法及装置。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

2、厌氧氨氧化(anammox)工艺比传统的反硝化工艺更环保，成本效益更高，因为它节省了曝气能量，不需要额外的碳源，并且最大限度地减少了剩余污泥的产生。然而，厌氧氨氧化工艺的主流应用采用加入铁盐或其他添加剂提供铁和硫，但仍面临厌氧氨氧化菌生长缓慢、生物质滞留率低、环境敏感性和污染物抑制等障碍。此外，高进水流速导致的生物质冲洗也会影响厌氧氨氧化菌群的稳定，极大地影响了污水处理的处理效果和处理效率。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的是提供一种基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理方法及装置。

2、通过在稳定运行的厌氧氨氧化反应器中添加一定浓度的黄铁矿，一方面黄铁矿较大的比表面积可以提供丰富的附着位点，从而促进颗粒污泥聚集；另一方面铁矿物作为介质和含铁酶促进剂会提高电子转移速率，从而提高厌氧氨氧化菌活性，最终提升总氮去除速率。此外，还原的铁和硫还通过引入更多的还原性物质，通过自养反硝化作用来去除氮，从而扩大了厌氧氨氧化系统中的氮去除途径。

3、为了实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

4、一种基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理方法，包括以下步骤：

5、步骤1、在厌氧反应器中，接种厌氧氨氧化污泥；

6、步骤2、向步骤1中的厌氧反应器中通惰性气体去除溶氧；

7、步骤3、向厌氧反应器中投加污水和黄铁矿；

8、步骤4、控制厌氧反应器进出水速度，对接种污泥进行连续培养，实现污水处理。

9、在一些实施方式中，步骤2中，向步骤1中的厌氧反应器中通惰性气体20～30min去除溶氧，惰性气体优选为氮气。

10、在一些实施方式中，步骤3中，向厌氧反应器中投加污水，待厌氧反应器运行稳定后，再添加黄铁矿并保持反应器稳定运行，黄铁矿在反应器中的浓度为0.5-1.5g/l，优选为1g/l。

11、在一些实施方式中，步骤3中，控制厌氧反应器内温度为36℃～38℃，ph值为6.8～7.2，水力停留时间24～48h。

12、在一些实施方式中，步骤4中，以蠕动泵控制反应器进出水，并于运行期间每日测定出水氨氮、亚硝态氮浓度。

13、在一些实施方式中，步骤1中，反应器中，污泥的混合液悬浮固体浓度为7390～7780mg/l。

14、在一些实施方式中，步骤3中污水进水的氨氮浓度为60～300mg/l，亚硝态氮浓度为70～300mg/l。

15、在一些实施方式中，所述厌氧反应器为上流式厌氧污泥反应器或厌氧氨氧化颗粒污泥序批式反应器，在步骤1-4中，维持反应器中温度为36～38℃，溶解氧浓度为0.2～0.5mg/l。

16、本发明的另一方面提供了一种基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理装置，所述装置采用上述方法，包括反应器、进水储罐和出水储罐，进水储罐与反应器通过进水口连接，反应器与出水储罐通过出水口连接，所述反应器优选为上流式厌氧污泥反应器。

17、本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

18、1.本发明反应器中添加黄铁矿促进了厌氧氨氧化菌生物量的生长，使浮霉菌门的相对丰度增加了14.6％，并在微生物属水平上实现了参与厌氧氨氧化反应关键功能微生物(candidatus kuenenia，candidatus brocadia和candidatus jettenia)的富集，解决了生物反应器中高进水流速导致生物质被冲刷，降低菌群富集的问题。添加黄铁矿的厌氧反应器具有更好脱氮效果，最大氮去除效率可达90.5％。

19、2.本发明反应器中添加黄铁矿对厌氧氨氧化菌群的代谢功能具有促进作用，促进胞外聚合物的分泌，使污泥具有更好的沉降性能，有利于污泥抵抗不利的环境变化。与此同时，异养反硝化细菌、硫基自养反硝化细菌等氨氧化功能菌与丝状菌合作形成聚集体，有利于菌群富集。

20、3.本发明添加黄铁矿的厌氧反应器，氮相关基因表达的上调和s-n循环促进了硝酸盐的去除，此外，黄铁矿通过促进细胞外电子传递能力来促进氨氧化作用，使添加黄铁矿的厌氧反应器具有更好脱氮效果。

技术特征：

1.一种基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理方法，其特征在于，步骤2中，向步骤1中的厌氧反应器中通惰性气体20～30min去除溶氧，惰性气体优选为氮气。

3.如权利要求1所述的基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理方法，其特征在于，步骤3中，向厌氧反应器中投加污水，待厌氧反应器运行稳定后，再添加黄铁矿并保持厌氧反应器稳定运行，黄铁矿在反应器中的浓度为0.5-1.5g/l，优选为1g/l。

4.如权利要求1所述的基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理方法，其特征在于，步骤3中，控制厌氧反应器内温度为36℃～38℃，ph值为6.8～7.2，水力停留时间24～48h。

5.如权利要求1所述的基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理方法，其特征在于，步骤4中，以蠕动泵控制反应器进出水，并于运行期间每日测定出水氨氮、亚硝态氮浓度。

6.如权利要求1所述的基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理方法，其特征在于，步骤1中，厌氧反应器中，污泥的混合液悬浮固体浓度为7390～7780mg/l。

7.如权利要求1所述的基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理方法，其特征在于，步骤3中污水进水的氨氮浓度为60～300mg/l，亚硝态氮浓度为70～300mg/l。

8.如权利要求1所述的基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理方法，其特征在于，所述厌氧反应器为上流式厌氧污泥反应器或厌氧氨氧化颗粒污泥序批式反应器，在步骤1-4中，维持反应器中温度为36～38℃，溶解氧浓度为0.2～0.5mg/l。

9.一种基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理装置，其特征在于，所述装置采用权利要求1-8任意项所述的方法，包括反应器、进水储罐和出水储罐，进水储罐与反应器通过进水口连接，反应器与出水储罐通过出水口连接。

10.如权利要求9所述基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理装置，其特征在于，所述反应器优选为上流式厌氧污泥反应器。

技术总结本发明公开了一种基于黄铁矿强化的厌氧氨氧化脱氮的污水处理方法及装置，属于污水处理技术领域，包括以下步骤：步骤1、在厌氧反应器中，接种厌氧氨氧化污泥；步骤2、向步骤1中的厌氧反应器中通惰性气体去除溶氧；步骤3、向厌氧反应器中投加污水和黄铁矿；步骤4、控制厌氧反应器进出水速度，对接种污泥进行连续培养，实现污水处理，解决了现有技术中采用厌氧氨氧化进行污水处理时，存在厌氧氨氧化菌生长缓慢、水流产生生物质冲洗、生物质滞留率低等障碍，影响厌氧氨氧化菌群的稳定，从而影响了污水处理的处理效果和处理效率。技术研发人员：薛嵘,隋慧颖,温尊清,张娜,张瑞妍受保护的技术使用者：齐鲁工业大学（山东省科学院）技术研发日：技术公布日：2024/7/15