[发明专利]一种厌氧铁盐生物脱氮工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种厌氧铁盐生物脱氮工艺。

背景技术

在全国实施“控源减排”后，废水有机污染得到有效治理，氮素污染上升为主要的环境问题。根据《全国环境统计公报》，2010年全国废水排放总量617.3亿吨，化学需氧量（COD）排放量1238.1万吨，氨氮排放量120.3万吨。另据《中国环境状况公报》，2010年在26个国控重点湖泊（水库）中，IV类至劣V类水体占77 %，轻度至重度富营养水体占54 %，主要污染指标是总氮。氮素污染控制已成为我国亟待解决的重大环保课题。

废水生物脱氮是防治水体富营养化的重要途径。经过生物处理（二级处理）后，废水COD浓度基本达标，但氨氮浓度依然超标。对于这类低C:N比废水处理，传统废水脱氮工艺（硝化-反硝化工艺）已显乏力，这是因为反硝化过程需要电子供体，通常由有机物提供。碳源相对不足已成为废水生物脱氮的重大瓶颈因子。

亚铁盐（如硫酸亚铁）是钛白粉生产和钢铁浸洗液的副产物，产量巨大，预计到2020年将增至1×10⁶ t左右。目前，虽有研究将亚铁盐应用于肥料和絮凝剂生产等，但需求量有限，绝大部分仍作为废料而随地堆置，不仅浪费资源，而且严重污染周边土壤和水体环境坏。亚铁盐的综合利用迫在眉睫。

硝酸盐型厌氧铁氧化（Nitrate-dependent Anaerobic Ferrous Oxidation, NAFO）是环境和微生物领域的重大发现，即在厌氧条件下，一些微生物能够以亚铁盐为电子供体，将硝酸盐或亚硝酸盐还原为N₂。但未见将其应用于废水处理领域。据此若能以亚铁盐作为电子供体来还原硝酸盐，不仅可有效缓解废水生物脱氮过程中碳源相对不足的问题，实现废水脱氮；而且可以充分利用亚铁盐，回收高价值的亚铁盐氧化产物三价铁，实现以废治废。 

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种厌氧铁盐生物脱氮工艺。

厌氧铁盐生物脱氮工艺是：在厌氧条件下，以反硝化菌富集培养物作为生物催化剂，以硝酸盐为电子受体，以亚铁盐为电子供体，在同一反应器中将硝酸盐还原为N₂，将亚铁盐氧化为三价铁；硝酸盐浓度为20 ~ 1500 mg N/L，亚铁盐的浓度为100 ~ 30000 mg Fe/L，亚铁盐与硝酸盐浓度的摩尔比为1.0 ~ 5.0，反应温度为20 ~ 35℃，pH值为7.0 ~ 9.0，水力停留时间为0.5 ~ 2.0 d。

所述的亚铁盐与硝酸盐浓度的摩尔比优选为1.0 ~ 3.0。所述的厌氧条件应控制反应液中溶解氧在0.5 mg/L以下。所述的反应温度优选为28 ~ 33 ℃。所述的反应pH值优选为7.5 ~ 8.5。所述的水力停留时间优选为1.0 ~ 1.5 d。

本发明的优点是：1）以反硝化菌富集培养物作为生物催化剂，可持续利用；2）以硝酸盐为电子受体，以亚铁盐为电子供体，以废治废，实现硝氮污染物的去除和亚铁盐废弃物的充分利用；2）无需提供有机物，有效缓解废水生物脱氮过程中碳源相对不足的问题；3）可以回收高价值的亚铁盐氧化产物三价铁，实现可持续发展；4）能处理的硝酸盐浓度高达1500 mg/L，亚铁盐浓度高达30000 mg/L，最大反应速率0.35 kg N/(m³·d)和9.81 kg Fe/(m³·d)。

具体实施方式