[发明专利]用于污水处理的填料及其制备方法、以及污水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于污水处理的填料及其制备方法、以及使用该填料进行污水处理的方法，属于环境工程领域。

背景技术

目前，城市污水处理厂数量不断增加，污水处理率也不断提高，但水体富营养化问题并没有得到很好的解决，这主要是由于现有的生物脱氮技术总氮的去除率较低，相当一部分的氨态氮（NH₄⁺-N）只是转化成硝态氮（NO₃^--N），而并没有从根本上去除造成的。由于富营养化问题，近年来我国太湖、滇池每年均出现了蓝藻大规模爆发的现象。随着水体富营养化问题的日益严重，污水处理厂污水的排放标准将逐渐提高，而现有的生物脱氮技术处理效果差、运行成本高，很难实现含氮污染物的达标排放。

此外，城市生活污水或工业废水中同时含有大量的有机污染物（其含量一般以化学需氧量COD表示）和含氮污染物。现有的处理工艺一般把有机污染物的去除和含氮污染物的去除分开进行，采用不同的处理单元和处理工艺，如普遍采用活性污泥法或生物膜法来去除有机污染物，采用A/O、A²/O或氧化沟工艺来去除含氮污染物，这使得处理工艺复杂、处理成本较高、处理效率却较低。

为了有效耦合有机污染物和含氮污染物的去除，实现污水低成本和高效的处理，有研究人员采用了同时厌氧消化和反硝化工艺，该工艺不仅在同一反应器中实现了有机污染物和含氮污染物的同时去除，而且还能产生可再利用的生物能源气体甲烷。但由于NO_x^--N的存在会导致氧化还原电位的升高，这会抑制厌氧消化菌的生长和代谢活性，从而降低了有机污染物的去除效率。为了有效减小或降低NO_x^--N对厌氧消化菌的抑制作用，有人采用了同时培养厌氧消化菌和反硝化菌的颗粒污泥（环境工程领域常把微生物或菌的聚集体称为污泥）或生物膜，反硝化菌富集在颗粒污泥或生物膜的外层，厌氧消化菌富集在颗粒污泥或生物膜的内层来解决厌氧消化菌和反硝化菌共存的问题。但在实际运用中如何有效实现反硝化菌和厌氧消化菌的分层富集是难于解决的问题，且该工艺只是对NO₃^--N有较高的去除效果，而不能处理同时含有高浓度NH₄⁺-N的污水，因此该方法对污水的处理效率还有待于进一步的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本、高效去除污水中还原性有机污染物和含氮污染物的填料、该填料的制备方法以及使用该填料进行污水处理的方法。

本发明的填料具有如下技术特征：以导电、多孔的材料为载体，厌氧消化菌、反硝化菌和厌氧氨氧化菌附着成膜于载体表面，其中，氧化还原电势低的厌氧消化菌组成生物阳极，氧化还原电势高的反硝化菌和厌氧氨氧化菌组成生物阴极，构成生物电极对。作为所述载体，可选具有导电能力和多孔的材料，如活性炭颗粒。

本发明的填料的制备方法包括如下步骤：

（1）浸泡、清洗载体：用去离子水浸泡、清洗载体，调节溶液的pH，直到浸泡后的水溶液pH为中性；

（2）驯化、培养微生物：取污水处理厂厌氧消化池的污泥接种到厌氧消化菌的培养基中，取污水处理厂反硝化池的污泥接种到反硝化菌和厌氧氨氧化菌的培养基中，控制各培养液的pH在6.5~7.5之间，当培养液中悬浮微生物的浓度达到3000～4000mg/L且COD、NO₃^--N和NH₄⁺-N去除率保持稳定时，即得到驯化、培养好的去除还原性有机污染物的厌氧消化菌和去除含氮污染物的反硝化菌和厌氧氨氧化菌，

厌氧消化菌的培养基组成：(NH₄)₂SO₄ 30mg/L、KH₂PO₄ 30mg/L、KHCO₃500mg/L、MgSO₄ 200mg/L、FeCl₃ 100mg/L、CaCl₂ 30mg/L、C₆H₁₂O₆ 500mg/L、NaNO₃ 40mg/L，