公布日：2024.06.11
申請日：2024.04.25
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/56(2023.01)N;C02F3/30(2023.01)N;C02F1/28(2023.01)N;C02F101/30(2006.01)N;
C02F101/16(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
一種基于石墨烯改性填料的污水高效脫氮工藝，它屬于水處理領域。本發明的目的是要解決現有水處理填料在使用過程中存在極易板結，無法與廢水均勻接觸，導致填料使用率不高，脫氮除磷效率較低的問題。方法：一、將污水通入格柵池進行過濾；二、將污水引入到絮凝池中處理；三、將污水引入到沉淀池中進行處理；四、將污水引入到亞硝化工藝單元中進行處理；五、將污水引入到硫自養反硝化脫氮工藝的反應器中處理；六、將污水硫酸鹽吸附池中處理；七、將污水填充有細砂的濾柱中處理。本發明使用了石墨烯制備填料，結合硫自養反硝化脫氮工藝實現污水深度脫氮除磷，使出水TN能穩定達到一級A標準。
權利要求書
1.一種基于石墨烯改性填料的污水高效脫氮工藝，其特征在于所述基于石墨烯改性填料的污水高效脫氮工藝具體是按以下步驟完成的：一、將污水通入格柵池進行過濾，濾除大塊固體，得到過濾后的污水；二、將過濾后的污水引入到絮凝池中，去除污水中的有機物、SS和TP，得到絮凝池處理后的污水；三、將絮凝池處理后的污水引入到沉淀池中進行處理，實現污水和污泥的分離，得到沉淀池處理后的污水；四、將沉淀池處理后的污水引入到亞硝化工藝單元中進行處理，將污水中的部分氨氮轉化為亞硝酸鹽氮，得到經過亞硝化工藝單元處理后污水；五、將經過亞硝化工藝單元處理后污水引入到硫自養反硝化脫氮工藝的反應器中，進行深度脫氮除磷，得到硫自養反硝化脫氮工藝處理后污水；步驟五中所述的硫自養反硝化脫氮工藝中采用的填料由填料A和填料B組成；步驟五中所述的填料A制備方法，具體是按以下步驟完成的：將雞蛋殼粉、電氣石粉和碳纖維粉混合均勻，得到混合物Ⅰ；將混合物Ⅰ進入到表面改性溶液Ⅰ中靜置浸泡一段時間，取出后干燥，得到填料A；所述的表面改性溶液Ⅰ為葡萄糖和單寧酸的水溶液；所述的填料B制備方法，具體是按以下步驟完成的：將火山巖、黃鐵礦和硅藻土混合均勻，得到混合物Ⅱ；將混合物Ⅱ加入到表面改性溶液Ⅱ中，得到混合物；將混合物轉移到水熱反應釜中，在150～200℃條件下反應3～6h，使用去離子水對反應產物進行清洗，干燥，得到填料B；所述的表面改性溶液Ⅱ為石墨烯、氯化鐵和氯化鈷的水溶液；六、將硫自養反硝化脫氮工藝處理后污水引入到填充有水滑石的硫酸鹽吸附池中吸附污水中的硫酸根離子，得到硫酸鹽吸附池處理后污水；七、將硫酸鹽吸附池處理后污水引入到填充有細砂的濾柱中過濾硫酸鹽吸附工藝中的出水，得到高效脫氮后的水。
2.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯改性填料的污水高效脫氮工藝，其特征在于步驟二中所述的絮凝池中采用微曝氣的工藝，絮凝池的設計和運行參數為：絮凝池污泥負荷為5～6kgBOD5/(kgMLSS·d)，HRT為0.5～2h，SRT為0.5～1d，DO濃度為0.5～0.8mg/L；步驟二中所述的絮凝池中投加PAM，投加濃度為0.2～0.6mg/L。
3.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯改性填料的污水高效脫氮工藝，其特征在于步驟三中所述的沉淀池HRT為2～3h，污泥回流比為30～50％。
4.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯改性填料的污水高效脫氮工藝，其特征在于步驟四中所述的亞硝化工藝單元采用純培養的AOB菌進行接種，以懸浮填料富集AOB菌，亞硝化工藝單元的工藝參數為：HRT為3～6h，DO為0.5～1.0mg/L，采用連續曝氣或者間歇曝氣，pH為7.5～8.5，采用懸浮填料富集AOB時，投加填充比為20～40％。
5.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯改性填料的污水高效脫氮工藝，其特征在于步驟五中所述的硫自養反硝化脫氮工藝中采用的填料由填料A和填料B組成，填料A和填料B的質量比為(1～2):(3～4)。
6.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯改性填料的污水高效脫氮工藝，其特征在于所述的雞蛋殼粉、電氣石粉和碳纖維粉的質量比為(1～2):(0.5～1):(3～4)。
7.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯改性填料的污水高效脫氮工藝，其特征在于所述的表面改性溶液Ⅰ為葡萄糖和單寧酸的水溶液，其中葡萄糖的濃度為2g/L～6g/L，單寧酸的濃度為5g/L～8g/L。
8.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯改性填料的污水高效脫氮工藝，其特征在于所述的靜置浸泡的時間為24h～36h。
9.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯改性填料的污水高效脫氮工藝，其特征在于所述的火山巖、黃鐵礦和硅藻土的質量比為(0.5～1):(1～2):(2～3)；所述的表面改性溶液Ⅱ為石墨烯、氯化鐵和氯化鈷的水溶液，其中石墨烯的濃度為8g/L～10g/L，氯化鐵的濃度為3g/L～4g/L，氯化鈷的濃度為2g/L～5g/L。
10.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯改性填料的污水高效脫氮工藝，其特征在于所述的石墨烯占混合物Ⅱ的質量百分比為0.1～0.3％。
發明內容
本發明的目的是要解決現有水處理填料在使用過程中存在極易板結，無法與廢水均勻接觸，導致填料使用率不高，脫氮除磷效率較低的問題，而提供一種基于石墨烯改性填料的污水高效脫氮工藝。
一種基于石墨烯改性填料的污水高效脫氮工藝，具體是按以下步驟完成的：
一、將污水通入格柵池進行過濾，濾除大塊固體，得到過濾后的污水；
二、將過濾后的污水引入到絮凝池中，去除污水中的有機物、SS和TP，得到絮凝池處理后的污水；
三、將絮凝池處理后的污水引入到沉淀池中進行處理，實現污水和污泥的分離，得到沉淀池處理后的污水；
四、將沉淀池處理后的污水引入到亞硝化工藝單元中進行處理，將污水中的部分氨氮轉化為亞硝酸鹽氮，得到經過亞硝化工藝單元處理后污水；
五、將經過亞硝化工藝單元處理后污水引入到硫自養反硝化脫氮工藝的反應器中，進行深度脫氮除磷，得到硫自養反硝化脫氮工藝處理后污水；
步驟五中所述的硫自養反硝化脫氮工藝中采用的填料由填料A和填料B組成；
步驟五中所述的填料A制備方法，具體是按以下步驟完成的：
將雞蛋殼粉、電氣石粉和碳纖維粉混合均勻，得到混合物Ⅰ；將混合物Ⅰ進入到表面改性溶液Ⅰ中靜置浸泡一段時間，取出后干燥，得到填料A；
所述的填料B制備方法，具體是按以下步驟完成的：
將火山巖、黃鐵礦和硅藻土混合均勻，得到混合物Ⅱ；將混合物Ⅱ加入到表面改性溶液Ⅱ中，得到混合物；將混合物轉移到水熱反應釜中，在150～200℃條件下反應3～6h，使用去離子水對反應產物進行清洗，干燥，得到填料B；
六、將硫自養反硝化脫氮工藝處理后污水引入到填充有水滑石的硫酸鹽吸附池中吸附污水中的硫酸根離子，得到硫酸鹽吸附池處理后污水；
七、將硫酸鹽吸附池處理后污水引入到填充有細砂的濾柱中過濾硫酸鹽吸附工藝中的出水，得到高效脫氮后的水。
本發明的有益效果：
一、本發明首先通過格柵池進行過濾，濾除大塊固體，然后引入到絮凝池中，去除污水中的有機物、SS和TP，經過這兩步處理，可去除污水中70％～80％的COD、85％～90％的SS、80％～90％的TP和15％～20％的TN；
二、本發明將化學絮凝、亞硝化工藝和硫自養反硝化脫氮工藝相結合，提高了脫氮效率；
三、本發明制備了填料A和填料B，結合硫自養反硝化脫氮工藝實現污水深度脫氮除磷，使出水TN能穩定達到一級A標準(GB18918-2002)；
四、本發明制備的填料A由雞蛋殼粉制備而成，可以溶出碳酸根，作為堿性物質可以中和單質硫作為電子受體進行反硝化反應生成的氫離子，使硫自養深度脫氮工藝中環境pH值始終維持在脫氮硫桿菌適宜生長的pH值范圍內；
五、本發明制備的填料B使用了石墨烯，可以與氮成鍵，以進一步去除污水中的氮。
本發明可獲得一種基于石墨烯改性填料的污水高效脫氮工藝。
（發明人：鄭軼麗;馬軍;彭竹葳;曾小云;張文時;張瑛潔;劉鵬程;林宏偉;唐貴偉;魏婷;吉瑞博;嚴平;吳洋;張勇）
