本發(fā)明涉及污水處理，具體而言，涉及硫自養(yǎng)反硝化生物填料及其制備方法、硫自養(yǎng)反硝化流化床、硫自養(yǎng)反硝化濾池裝置和應用。

背景技術：

1、硝酸鹽是自然界中普遍存在的一種氮氧化物，在自然界中以中低水平存在。但在動植物的體內(nèi)，硝態(tài)氮是一種普遍存在的可溶性氮。近年來，在工業(yè)生產(chǎn)中人工合成了大量的氨，含氮有機物大量排入水體，污染了水環(huán)境。當水體中的硝酸鹽濃度超過了一定限度時，會導致水體富營養(yǎng)化，藻類植物過度繁殖，嚴重影響水中植物的光合作用，對水生態(tài)系統(tǒng)和水生生物的生存造成破壞。當硝酸鹽進入人體后，它會轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和亞硝酰胺等化合物，這些化合物對人體健康存在潛在風險。因此，需要采取有效的措施減少硝酸鹽的排放，保護人類健康和環(huán)境。

2、物理分離、化學還原等物化手段，是硝酸鹽去除工藝研究的熱門領域，它們能夠?qū)ο跛猁}實現(xiàn)穩(wěn)定高效的去除。然而上述工藝均存在運行成本高、工藝復雜、所用試劑具有風險性等問題，因此各大型污水處理廠依舊主要利用傳統(tǒng)生化工藝中的反硝化工藝段來實現(xiàn)硝酸鹽的去除。但隨著污水排放標準的提高，當前我國城鎮(zhèn)廢水尤其是二級工藝出水中c/n比的值有持續(xù)降低的趨勢。因此，通常在反硝化步驟中會出現(xiàn)碳源不足的情況，需要額外的投加碳源作為電子供體來保證反硝化進程的順利進行。這不光會造成廢水處理成本的極大提升，還可能會導致更高的污泥產(chǎn)量和碳排放量。同時，部分種類的有機碳源能夠與氯離子結(jié)合形成有毒有機化合物，例如三鹵甲烷(thm)和鹵乙酸(haa)，威脅下游的生態(tài)安全?；谏鲜霰尘埃靡詿o機元素作為電子供體的自養(yǎng)細菌進行反硝化反應逐漸成為了降低硝酸鹽氮(no3--n)排放量的一種具有吸引力的選擇。

3、硫自養(yǎng)反硝化工藝(sad)是一種能夠利用單質(zhì)硫(s0)、硫化物(s2-)、硫代硫酸鹽(s2o32-)、硫氰酸鹽(scn-)等廉價的還原性硫元素作為電子供體，將no3--n轉(zhuǎn)化為n2的生物工藝。其不僅可以作為一種單獨的工藝應用，也可以作為傳統(tǒng)反硝化的補充工藝，用以降低工藝整體的運行成本。該工藝具有高效、環(huán)保、運行成本低的特點，十分適合用于處理缺乏有機碳源的廢水中的no3--n。研究發(fā)現(xiàn)，一些硫氧化細菌可在厭氧或缺氧條件下從s0處獲取電子，并將no3--n還原為n2。由于化學合成的s0具備價格低廉、易于塑形等特點，因此其是硫自養(yǎng)反硝化工藝中最常用的電子供體。但是，由于s0具有粉末狀、密度大、疏水性強等性狀，致使其在與活性污泥間的傳質(zhì)效率始終較低，這嚴重阻礙了硫自養(yǎng)反硝化工藝的應用。

4、研究表明，流化床生物填料可為微生物提供賴以生存的場所，并加強微生物與水體中各營養(yǎng)物質(zhì)之間的傳質(zhì)效率，從而有效地提高生物反應工藝中微生物的濃度。但是，目前還未發(fā)現(xiàn)有以硫自養(yǎng)反硝化為基礎而研發(fā)的生物填料。

5、此外，國內(nèi)生產(chǎn)的生物填料大多將高分子材料直接加工成型，所生產(chǎn)的生物填料生物親和性差，導致掛膜速度慢、生物膜易脫落，且對于污染物的去除效率低。

6、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一目的在于提供一種硫自養(yǎng)反硝化生物填料，其具有傳質(zhì)效率高、可提高微生物種間電子傳遞效率以及生物親和性強等優(yōu)點。解決了現(xiàn)有技術中s0存在的傳質(zhì)效率低、以及國內(nèi)生產(chǎn)的生物填料生物親和性差導致掛膜速度慢、生物膜易脫落等問題。

2、本發(fā)明的第二目的在于提供一種硫自養(yǎng)反硝化生物填料的制備方法，采用該方法制得的硫自養(yǎng)反硝化生物填料具有生物親和性強、對廢水中的硝酸鹽氮(no3--n)的去除效率高、可提高微生物種間電子傳遞效率等優(yōu)點。

3、本發(fā)明的第三目的在于提供一種硫自養(yǎng)反硝化流化床，通過填充硫自養(yǎng)反硝化生物填料，可以加強微生物與水體中各營養(yǎng)物質(zhì)之間的傳質(zhì)效率，實現(xiàn)對no3--n的深度處理。

4、本發(fā)明的第四目的在于提供一種硫自養(yǎng)反硝化濾池裝置，其具有傳質(zhì)效率高、可提高微生物種間電子傳遞效率、生物親和性強、自動化程度高、可操作性強、運行成本低、應用范圍廣、以及不易產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點。

5、本發(fā)明的第五目的在于提供硫自養(yǎng)反硝化生物填料、硫自養(yǎng)反硝化流化床以及硫自養(yǎng)反硝化濾池裝置在去除硝酸鹽氮中的應用。

6、為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術方案：

7、本發(fā)明首先提供了一種硫自養(yǎng)反硝化生物填料，其包括質(zhì)量比為90～100：1～5：0.5～3：0.5～3的高分子基料、硫自養(yǎng)反硝化營養(yǎng)輔料、導電功能輔料和親電功能輔料；其中，所述高分子基料包括聚乙烯和聚丙烯中的至少一種；所述硫自養(yǎng)反硝化營養(yǎng)輔料包括硫磺；所述導電功能輔料包括污泥基生物炭；所述親電功能輔料包括陽離子淀粉。

8、進一步地，所述高分子基料、所述硫自養(yǎng)反硝化營養(yǎng)輔料、所述導電功能輔料和所述親電功能輔料的質(zhì)量比為93～97：2～4：0.5～2：0.5～2。

9、進一步地，所述高分子基料、所述硫自養(yǎng)反硝化營養(yǎng)輔料、所述導電功能輔料和所述親電功能輔料的質(zhì)量比為95：3：1：1。

10、進一步地，所述高分子基料的質(zhì)量與所述硫自養(yǎng)反硝化營養(yǎng)輔料、所述導電功能輔料和所述親電功能輔料的質(zhì)量之和的比為15～25：1。

11、進一步地，所述硫自養(yǎng)反硝化生物填料的密度為0.9～1.1g/cm3。

12、進一步地，所述聚乙烯的密度小于0.95g/cm3。

13、本發(fā)明進一步提供了所述硫自養(yǎng)反硝化生物填料的制備方法，包括如下步驟：將各原料混合均勻后造粒，得到顆粒料；將所述顆粒料進行擠出后，得到所述硫自養(yǎng)反硝化生物填料。

14、進一步地，所述顆粒料的粒徑分布范圍為3～5mm。

15、進一步地，所述擠出的溫度≥135℃。

16、進一步地，所述擠出之后還包括切割的步驟。

17、本發(fā)明更進一步提供了一種硫自養(yǎng)反硝化流化床，其包括所述硫自養(yǎng)反硝化生物填料。

18、本發(fā)明又提供了一種硫自養(yǎng)反硝化濾池裝置，其包括依次連通的調(diào)節(jié)池、硫自養(yǎng)mbbr池和mbr池；其中，所述硫自養(yǎng)mbbr池包括懸掛型填料床，所述懸掛型填料床中填充有所述硫自養(yǎng)反硝化生物填料。

19、進一步地，所述調(diào)節(jié)池包括第一攪拌裝置。

20、進一步地，所述硫自養(yǎng)mbbr池包括第二攪拌裝置。

21、進一步地，所述調(diào)節(jié)池和所述硫自養(yǎng)mbbr池之間的管路上設置有進水泵和進水流量計。

22、進一步地，所述硫自養(yǎng)mbbr池還連通有加藥池；所述加藥池包括第三攪拌裝置；所述加藥池與所述硫自養(yǎng)mbbr池之間設置有加藥泵。

23、進一步地，所述mbr池的內(nèi)部設置有自曝氣mbr裝置；所述自曝氣mbr裝置連接有風機。

24、進一步地，所述硫自養(yǎng)反硝化濾池裝置還包括電控柜。

25、本發(fā)明還提供了所述硫自養(yǎng)反硝化生物填料、所述硫自養(yǎng)反硝化流化床或者所述硫自養(yǎng)反硝化濾池裝置在去除硝酸鹽氮中的應用。

26、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

27、(1)本發(fā)明提供的硫自養(yǎng)反硝化生物填料，具有傳質(zhì)效率高、可提高微生物種間電子傳遞效率、生物親和性強、成本低、高效、應用性廣以及環(huán)保等優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)對廢水中no3--n的深度去除。

28、(2)采用本發(fā)明提供的硫自養(yǎng)反硝化生物填料的制備方法制得的硫自養(yǎng)反硝化生物填料具有生物親和性強、對廢水中的硝酸鹽氮(no3--n)的去除效率高、可提高微生物種間電子傳遞效率以及成本低等優(yōu)點。

29、(3)本發(fā)明提供的硫自養(yǎng)反硝化流化床，可以加強微生物與水體中各營養(yǎng)物質(zhì)之間的傳質(zhì)效率，實現(xiàn)對no3--n的深度處理。

30、(4)本發(fā)明提供的硫自養(yǎng)反硝化濾池裝置，利用硫自養(yǎng)反硝化生物填料作為營養(yǎng)物質(zhì)驅(qū)動硫自養(yǎng)反硝化濾池裝置的運行，可以實現(xiàn)對no3--n污的高效處理。并且，該硫自養(yǎng)反硝化濾池裝置具有自動化程度高、可操作性強、運行成本低、應用范圍廣以及不易產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點。