公布日：2023.10.10

申請日：2023.06.02

分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N

摘要

本發明公開了一種加速啟動短程硝化厭氧氨氧化生物脫氮的方法，通過將預處理后的MIL-53（Fe）和活性污泥同時投加至一體式短程硝化厭氧氨氧化反應器中進行處理。本發明利用利用MIL-53（Fe）的有機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同時進一步提高短程硝化厭氧氨氧化反應裝置處理含氮酸性廢水的穩定性，并減少厭氧氨氧化過程對亞硝態氮的依賴，節約含氮廢水處理能耗。

權利要求書

1.一種加速啟動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，通過將預處理后的MIL-53（Fe）和活性污泥同時投加至一體式短程硝化厭氧氨氧化反應器中，采用間歇曝氣模式進行周期運行，以進水、缺氧攪拌、好氧曝氣、沉淀排水為一個周期，根據監測反應器內的DO和pH設置好氧/缺氧交替時間，從而提高NO2-N的積累，其中，所述預處理后的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，將活化干燥完成后的MIL-53（Fe）用篩網進行篩分得到預處理后的MIL-53（Fe）。

2.根據權利要求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目的篩網進行篩分，篩分后得到粒徑在0.04mm內的MIL-53（Fe）粉末。

3.根據權利要求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.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在進水階段，控制進水體積為反應器總有效容積的50%-70%，每個周期的排水比為65%-75%，HRT為22-32h。

5.根據權利要求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，當出水亞硝態氮濃度低于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，當出水氨氮濃度低于10mg/L以上停止好氧曝氣。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在沉淀排水階段，沉淀時間為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水箱（1）、一體式短程硝化厭氧氨氧化反應器（2）、污水出水箱（3）；所述一體式厭氧氨氧化反應器（2）包括反應器本體、污泥投加單元、加速劑投加單元、水質在線監測組件（2-3）和曝氣裝置（2-4）；所述污泥投加單元內設置有顆粒污泥（2-1）和活性污泥（2-2）；所述加速劑投加單元中設置有預處理后的MIL-53（Fe），所述預處理后的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，將活化干燥完成后的MIL-53（Fe）在400目的篩網進行篩分，篩分后得到粒徑在0.04mm內的MIL-53粉末。

8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述反應器本體設置有進水閥（2.5）、進氣閥（2-11）、雙槳攪拌器（2-12）和若干排水閥；所述水質在線監測組件（2-3）包括pH在線監測儀（2-13）和DO在線監測儀（2-14）；所述曝氣裝置（2-4）包括與進氣閥（2-11）依次相連的電子流量計（2-17）、穩流器（2-16）和變頻氣泵（2-15）。

9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述pH在線監測儀（2-13）、DO在線監測儀（2-14）和變頻氣泵（2-15）均與PLC控制器通信連接。

10.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述原水進水箱（1）通過進水泵（1-1）與一體式短程硝化厭氧氨氧化反應器（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器相連接。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種加速啟動短程硝化厭氧氨氧化生物脫氮的裝置和方法，實現一體式短程硝化厭氧氨氧化反應裝備的快速啟動及在真實污水處理中的應用。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種加速啟動短程硝化厭氧氨氧化生物脫氮的方法，通過將預處理后的MIL-53(Fe)和活性污泥同時投加至一體式短程硝化厭氧氨氧化反應器中，采用間歇曝氣模式進行周期運行，以進水、缺氧攪拌、好氧曝氣、沉淀排水為一個周期，通過監測反應器內的DO和pH，根據DO和pH值變化曲線上的特征點設置好氧/缺氧交替時間，從而提高NO2-N的積累，其中，所述預處理后的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，將活化干燥完成后的MIL-53(Fe)用篩網進行篩分得到預處理后的MIL-53(Fe)。

優選地，將活化干燥完成后的MIL-53(Fe)在400目的篩網進行篩分，篩分后得到粒徑在0.04mm內的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。

優選地，在進水階段，控制進水體積為反應器總有效容積的50％-70％，每個周期的排水比為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，當出水亞硝態氮濃度低于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。

本發明進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水箱、一體式短程硝化厭氧氨氧化反應器、污水出水箱；所述一體式厭氧氨氧化反應器包括反應器本體、污泥投加單元、加速劑投加單元、水質在線監測組件和曝氣裝置；所述污泥投加單元內設置有顆粒污泥和活性污泥；所述加速劑投加單元中設置有預處理后的MIL-53(Fe)，所述預處理后的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，將活化干燥完成后的MIL-53(Fe)在400目的篩網進行篩分，篩分后得到粒徑在0.04mm內的MIL-53粉末。

其中，所述反應器本體設置有進水閥、進氣閥、雙槳攪拌器和若干排水閥；所述水質在線監測組件包括pH在線監測儀和DO在線監測儀；所述曝氣裝置包括與進氣閥依次相連的電子流量計、穩流器和變頻氣泵。

所述pH在線監測儀、DO在線監測儀和變頻氣泵均與PLC控制器通信連接。

所述原水進水箱通過進水泵與一體式短程硝化厭氧氨氧化反應器相連接；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器相連接。

反應結束后，加磁場回收MIL-53，甲醇洗滌，120℃烘干后循環利用。

有益效果：與現有技術相比，本申請具有如下優點：

(1)MIL-53有機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，為厭氧氨氧化菌的生長繁殖提供了優良的載體，縮短厭氧氨氧化反應的啟動時長；

(2)MIL-53的Fe金屬中心，有助于促進厭氧氨氧化菌EPS分泌，促進短程硝化厭氧氨氧化菌聚集增殖；

(3)MIL-53對pH的拓寬作用，可以顯著提高系統抵抗廢水pH值變化沖擊的能力，從而提高短程硝化厭氧氨氧化反應裝置處理實際酸性含氮廢水的穩定性；

(4)MIL-53具有路易斯酸催化功能，可以充當電子受體，減少厭氧氨氧化過程對亞硝態氮的依賴，節約含氮廢水處理能耗。

（發明人：蔡舒;蔡天明;岑非非;孫佳佳;貝倩文）