[发明专利]铁碳耦合微生物膜载体材料及其反应装置和脱氮除磷系统

说明书

本发明公开了一种铁碳耦合微生物膜载体材料及其反应装置和脱氮除磷系统。该铁碳耦合微生物膜载体材料原料包括灰渣、硅酸钠、聚四氟乙烯、蒙脱土和尿素，所述原料中灰渣的质量百分含量为55％，尿素的质量百分含量为20％，硅酸钠的质量百分含量为12％，蒙脱土的质量百分含量为8％，聚四氟乙烯的质量百分含量为5％。可充分利用灰渣中多种金属组分与碳之间的原电池效应实现微生物挂膜，具有孔结构丰富，易于挂膜和挂膜稳固性高的优点。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及铁碳耦合微生物膜载体材料及其反应装置和脱氮除磷系统。

背景技术

当前因大量低碳氮比污水引起的地表水富营养化和地下水污染已严重影响人们的生活，利用反硝化细菌对污水进行脱氮反硝化是治理污水主要途径之一，利用反硝化细菌将NO₃^--N还原为N₂需要利用水中有机碳源作为电子供体，但低C/N比污水中有机碳源含量低，利用传统生物法难以实现深度脱氮。已有技术中通常利用外加碳源来解决污水脱氮过程碳源不足的问题，常见的碳源有蔗糖、葡萄糖、乙酸、乙醇和甲醇等，然而，外加碳源易出现二次污染，而且碳源的种类对反硝化速率有很大的影响，存在NO₂^--N积累、处理成本高等问题，同时碳源的投加增加CO₂的排放量，外加碳源反硝化在低C/N比污水深度脱氮中的应用受到极大限制。

研究发现生物接触氧化法是低C/N污水处理优选工艺，但生物填料易堵塞的问题成为生物接触氧化法应用的主要制约因素，因此需强化预处理。零价铁化学性质活泼，对NO₃^--N具有较强的还原作用，同时零价铁脱氮反应生成的铁离子可强化TP去除，实现同步脱氮除磷。随着零价铁为基质的自养反硝化脱氮技术理论研究的不断深入，零价铁为基质的脱氮技术逐渐应用到低C/N污水的处理。但以零价铁为基质的自养反硝化技术仍存在中性或偏碱性条件下自腐蚀速率低、所需水力停留时间长、自养反硝化体系微生物无法附着、长期运行极易板结等问题。因此，提供一种可满足目前需求的高效自养反硝化铁基质填料及装置，是生物接触氧化法处理低碳氮比污水脱氮除磷工艺的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供铁碳耦合微生物膜载体材料及其反应装置和脱氮除磷系统。本发明提供一种以灰渣、硅酸钠、聚四氟乙烯、蒙脱土和尿素为原料的铁碳耦合微生物膜载体材料，可充分利用灰渣中多种金属组分与碳之间的原电池效应实现微生物挂膜，具有孔结构丰富，易于挂膜和挂膜稳固性高的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种铁碳耦合微生物膜载体材料，其特征在于，原料包括灰渣、硅酸钠、聚四氟乙烯、蒙脱土和尿素，所述原料中灰渣的质量百分含量为55％，尿素的质量百分含量为20％，硅酸钠的质量百分含量为12％，蒙脱土的质量百分含量为8％，聚四氟乙烯的质量百分含量为5％。

上述的一种铁碳耦合微生物膜载体材料，其特征在于，所述灰渣为高炉灰渣，所述高炉灰渣的粒径为200μm～400μm。

此外，本发明还提供一种制备上述的铁碳耦合微生物膜载体材料的方法，其特征在于，包括：

步骤一、将灰渣、硅酸钠、聚四氟乙烯、尿素、蒙脱土和去离子水混合进行造粒，得到粒料；

步骤二、将步骤一所述粒料置于管式炉中，在CO气氛中进行真空碳化，通入N₂冷却至室温，得到铁碳耦合微生物膜载体材料。

上述的方法，其特征在于，步骤一所述粒料的粒径为20μm～200μm。

上述的方法，其特征在于，步骤一所述去离子水的质量为灰渣质量的5倍～10倍。