一种用于污水深度净化的生物膜反应器及其运行方法与流程

1.本发明属于生物膜污水处理技术领域，具体涉及一种用于污水深度净化的生物膜反应器及其运行方法。


背景技术：

2.随着污水处理排放标准的不断提高，污水中总氮、总磷等污染物的去除对污水处理厂造成了很大挑战，且随着污水中新型污染物等物质逐渐受到关注，污水深度处理及安全回用中出水生物毒性的削减成为污水处理的研究热点之一。
3.传统的活性污泥工艺难以达到日趋严格的污水排放标准，而生物膜法中的反硝化滤池工艺因为同时具备运行简单、占地面积小、成本低且能深度脱氮等优点逐渐成为应用的热点。硫自养-异养反硝化等方式因为成本相对于外加碳源的方式较低等优势逐渐被应用到反硝化滤池工艺中，但是与传统的异养反硝化相比，其反硝化速率较慢，而且当运行环境温度较低时，反硝化滤池内的反硝化过程也会受到抑制，导致脱氮效率大大降低，如何有效提高其反硝化速率是其应用中面临的主要问题之一。一般来说，提高反硝化滤池的反硝化速率的方式主要有改良载体、改进硝化装置设计、投加生物强化剂、提高运行温度等，如中国发明专利《多点强化脱氮反硝化生物滤池》(公开号cn208200506u)通过布置多个进水与碳源投加泵进行布水加药，达到降低单位时间水头损失，提高反硝化滤池效能的目的，但是会造成设备费用增加、运行难度加大等问题；中国发明专利《一种河流水体强化脱氮的生态基质颗粒的制备方法与应用》(公开号cn106365305b)采用高渗透性多孔材料、无机结合料与玉米芯等缓释碳源制作生态基质颗粒应用于生态滤池、人工湿地中，达到缓慢释放碳源，从而强化脱氮的目的，但是该类颗粒基质强度一般较大，且随着缓释碳源的释放，其效果逐渐变差，需要间歇性补充填料以维持运行效果。近些年来，研究表明，部分醌类物质能够通过作为电子载体提高微生物间电子传递的效率，进而有效提高微生物去除硝酸盐和亚硝酸盐的速率，且可以适用于传统的异养反硝化滤池与新型的硫自养-异养反硝化滤池，为生化尾水处理强化脱氮提供了一种新思路。
4.从磷的深度去除来看，随着技术的发展，铝化物在总磷去除方面展现出较为良好的性能，但在滤池中投加铝、铁化物这一传统方式对滤池运行及成本方面造成负担，采用固载铝化物的滤料去除总磷成为潜在可行的方式；此外，采用二氧化钛或受限空间的微/纳米催化氧化，可有效降解尾水中残留的微量新型污染物如内分泌干扰物、个人护理品等，降低最终出水的毒性，保证处理后污水回用的安全性。因此，通过设置功能滤料层，同步提升反硝化滤池对生化尾水总磷和新型污染物的净化效果，是潜在有效的技术手段，也是反硝化滤池深度处理的重要发展方向，而现有专利中对总磷和新型污染物的同步去除几乎没有涉及。
5.与此同时，生物膜老化过程中形成的“粘泥”等对反硝化滤池系统的运行也造成一定负面影响，不利于反应器对污染物的深度去除，对生物滤池进行周期性的反冲洗，从而恢复系统中生物膜的活性，也是提高生物膜反应器深度净化效能以及节能运行的重要手段。


技术实现要素：

6.本发明旨在解决反硝化滤池污水深度净化时总氮、总磷去除过程中，由于药剂或者碳源添加导致的运行负担与低温条件引起的脱氮效率低的难题，并对污水处理中毒性的削减进行考虑，为污水深度净化和安全回用提供新装置及运行方法。
7.本发明的技术方案为：一种用于污水深度净化的生物膜反应器，包括：
8.生物膜反应器，生物膜反应器为长方体结构，生物膜反应器由底部至顶部分别为反冲洗组件、进水区、鹅卵石层、陶粒层以及由氧化铝和二氧化钛制备或者由多羟基络合物改性蒙脱土层组成的功能滤料层的功能滤料层；生物膜反应器顶部外侧设有溢流堰；
9.用于存储污水的进水池，进水池通过带有进水泵的进水管与进水区相连，进水池内设有搅拌器；
10.用于存储醌类氧化还原介体的第一试剂存储箱，用于存储硫源的第二试剂存储箱，用于存储碳源的第三试剂存储箱，第一试剂存储箱、第二试剂存储箱、第三试剂存储箱分别通过带有计量泵的试剂添加管与进水池相连；
11.用于存储净化水的出水池，出水池通过出水管与溢流堰相连，出水池还通过带有反冲洗水泵的反冲洗管与反冲洗组件相连；出水池的上部设有带阀门的出水口，用于及时将处理后的废水排出，并且可以保证出水池内可蓄留足够用于进行反冲洗的水量；
12.用于控制装置整体运行的plc控制器，plc控制器分别与进水泵、搅拌器、计量泵、反冲洗水泵电性连接。
13.进一步地，反冲洗组件包括滤砖以及位于滤砖下方的架板，架板与生物膜反应器底部为连接有反冲洗水泵的反冲洗布水区，位于反冲洗布水区的反冲洗布气管，反冲洗布气管通过带有反冲洗水泵的反冲洗管与出水池相连；
14.滤砖两侧设有与相邻滤砖连接并将相邻滤砖分隔出相等宽度狭缝的连接筒和连接柱，滤砖内部四个顶角处分别设有斜置的斜隔板，四个斜隔板上设有多个配水配气孔，四个斜隔板将滤砖内部分隔成位于中心位置的六棱柱腔道，以及位于四个顶角的空腔，位于上层的两个空腔顶部设有垂直贯通滤砖的第一反冲洗孔，位于下层的两个空腔侧面设有水平贯通滤砖的第二反冲洗孔，
15.六棱柱腔道的内部水平横置有分隔板，用于将六棱柱腔道分为位于上方的配气腔和位于下方的配水腔，配水腔底部设有用于进水的槽口，架板位于配水腔下方且开设有与槽口相通的进水槽，用于引入反冲洗水进入配水腔后再依次经过下层斜隔板的配水配气孔到达下层两个空腔进行二级配水，最终从两侧的第一反冲洗孔流到相邻两个滤砖之间的狭缝，通过狭缝向上进行水流反冲洗，反冲洗布气管上设有多个布气嘴，布气嘴向上依次穿过架板和位于分隔板上的预留孔延伸至配气腔，用于引起反冲洗气流进入配气腔后再依次到达上层斜隔板的配水配气孔到达上层两个空腔进行二级配气，最终从位于滤砖顶部的第二反冲洗孔喷出，对滤层进行气冲洗。反冲洗时布气布水可单独进行或者可同时进行。本发明的滤砖内部采用混凝土浇注而成，斜隔板和分隔板内部设有用于抵抗冲击力的加强筋。
16.进一步地，功能滤料层的制备方法包括以下步骤：
17.所述功能滤料层的制备方法包括以下步骤：
18.步骤1：以铝离子计，配置浓度为10-12g/l的硫酸铝溶液，添加氢氧化钠调节溶液ph至7.0左右，搅拌5-10分钟，待反应产生氢氧化铝沉淀后，按照1-2g/l加入二氧化钛粉末
到溶液中搅拌均匀，再置于密闭容器中加热至100-110℃，并震荡24-36h，形成颗粒直径20-30μm的硫酸铝-二氧化钛混合液；
19.步骤2：向所述硫酸铝-二氧化钛混合液中加入重量百分占比为5-10％的粉煤灰烧结而成的多孔陶粒，清洗干净后浸入配制好的溶液中20-30分钟后捞出，利用分子作用力，将微米级硫酸铝及纳米级二氧化钛附着于陶粒孔道结构后，自然烘干即可。
20.本发明还提供了另外一种由多羟基络合物改性蒙脱土层组成的功能滤料层，多羟基络合物改性蒙脱土层中的蒙脱土按照重量百分比包括：65.5％sio2、14.3％al2o3、1.78％fe2o3、1.08％cao、1.42％mgo、0.2％k2o、0.19％tio2。
21.多羟基络合物改性蒙脱土的制备方法包括以下步骤：
22.步骤1：将固液比为1：100的蒙脱土悬浮液膨胀24h，然后在22khz超声下分散5min。
23.步骤2：在0.1m fecl3溶液中添加0.1m naoh溶液，使[oh]/[fe]＝2.0，形成铁多羟基络合物，制成改性溶液。
[0024]
步骤3：将改性溶液滴加到粘土悬浮液中，使铁和粘土的比例为1.0mmol/g，混合的悬浮溶液在室温保持24h。通过离心分离粘土，并用蒸馏水洗涤至无氯，在室温下干燥后，于500℃下煅烧2h。
[0025]
本发明还提供了一种利用上述生物膜反应器进行污水深度净化的运行方法，包括以下步骤：
[0026]
s1：对待处理生化尾水进行检测，测定其碳氮比并根据进水情况计算进水总氮负荷，根据计算结果选择采用异养反硝化模式或者硫自养-异养反硝化模式两种方式进行处理，并根据选择的处理方式对生物膜反应器进行后续处理与药剂添加；
[0027]
s2：选择异养反硝化模式处理废水时，在滤池成功启动之后，根据运行的环境温度选择进水中连续或者间歇添加50-120nm醌类氧化还原介体；
[0028]
选择硫自养-异养反硝化模式处理废水时，根据废水中的碳氮比额外添加一定量的硫源，培养生物膜成功启动滤池后，根据运行的环境温度选择于进水中连续或者间歇添加70-150nm醌类氧化还原介体，达到强化脱氮的目的。
[0029]
进一步地，所述生化尾水是市政污水处理厂生化处理尾水、工业废水生化尾水中的一种，总氮浓度不高于20mg/l。
[0030]
进一步地，所述异养反硝化模式的选择条件为：cod/tn≥3时，且根据进水设计进水总氮负荷在0.25-0.60kg
·
tn/(m3·
d)时；
[0031]
所述硫自养-异养反硝化模式的选择条件为：当cod/tn<3，且根据进水设计进水总氮负荷在0.05-0.35kg
·
tn/(m3·
d)时。
[0032]
进一步地，在所述异养反硝化模式中，当温度为15-25℃时采用隔日添加醌类氧化还原介体的方式，添加浓度为80-120nm；当温度为10-15℃，采取连续投加的方式，投加浓度为50-100nm；所述醌类氧化还原介体为蒽醌-2-磺酸钠、1,2-萘醌-4-磺酸钠和蒽醌-2,6-二磺酸二钠中的任意一种。
[0033]
进一步地，在硫自养-异养反硝化模式中，在异养反硝化模式中，所述硫源是单质硫、硫化钠或者硫代硫酸钠中的任意一种。设定异养反硝化与自养反硝化分别去除总氮的量的比值为1:1-1:2，硫源的投加量与所需通过硫自养反硝化方式去除总氮的量的比值为：3-5kg单质硫/kg
·
tn，5-6kg硫化钠/kg
·
tn，8-10kg硫代硫酸钠/kg
·
tn，投加时按以上比
例进行。
[0034]
本发明的有益效果：
[0035]
(1)本发明通过采用硫自养-异养反硝化弥补外加碳源带来的成本较高的缺陷，并采用添加微量醌类氧化还原介体物质，在基本不改变进水有机物浓度的条件下，提高微生物的代谢速率，进而提高反硝化效率，对微生物并无危害，在有限的碳源浓度条件下，提高反硝化滤池的脱氮能力，达到强化脱氮的目的，提高了总氮去除率，相较于外加碳源的方式能有效节省成本。
[0036]
(2)本发明采用氧化铝及二氧化碳陶粒作为滤料层或者由多羟基络合物改性蒙脱土层组成的功能滤料层，大大简化药剂投加系统，提升对总磷的去除效果，并有效降低出水毒性。
[0037]
(3)本发明对生物膜反应器污水处理过程中总氮、总磷、生物毒性去除均有较为明显的提升，深度净化效果显著，处理后污水回用的安全性得到增强。
[0038]
(4)本发明的反冲洗组件，布水均匀度达到90％以上，反冲洗能耗降低30％-40％。
附图说明
[0039]
图1是本发明装置整体结构示意图；
[0040]
图2是本发明滤砖的剖视图示意图；
[0041]
图3是本发明滤砖的俯视图；
[0042]
图4是本发明滤砖的右视图；
[0043]
图5是本发明分隔板的平面示意图；
[0044]
图6是本发明反冲洗组件的装配示意图；
[0045]
图7是采用本发明强化常温条件下异养反硝化滤池深度净化二级出水的运行效果图；
[0046]
图8是采用本发明强化低温条件下硫自养-异养反硝化滤池深度净化工业废水二级生化尾水的运行效果图；
[0047]
图9是采用本发明强化低温条件下异养反硝化滤池深度净化市政废水二级生化尾水脱氮的运行效果图；
[0048]
图10是采用本发明强化常温条件下硫自养-异养反硝化滤池深度净化市政污水处理厂二级生化尾水的运行效果图。
[0049]
其中，1-生物膜反应器、2-反冲洗组件、21-滤砖、22-架板、23-反冲洗水泵、24-反冲洗布水区、25-反冲洗气泵、26-反冲洗布气管、27-连接筒、28-连接柱、29-斜隔板、210-配水配气孔、211-六棱柱腔道、212-空腔、213-第一反冲洗孔、214-第二反冲洗孔、215-分隔板、216-配气腔、217-配水腔、218-槽口、219-进水槽、220-布气嘴、221-预留孔、3-进水区、4-鹅卵石层、5-陶粒层、6-功能滤料层、7-溢流堰、8-进水池、9-进水泵、10-进水管、11-搅拌器、12-第一试剂存储箱、13-第二试剂存储箱、14-计量泵、15-试剂添加管、16-出水池、161-出水口、17-反冲洗管、18-plc控制器、19-出水管、20-第三试剂存储箱。
具体实施方式
[0050]
为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0051]
实施例1
[0052]
如图1所示，一种用于污水深度净化的生物膜反应器，包括：呈长方体结构生物膜反应器1，生物膜反应器1由底部至顶部分别为反冲洗组件2、进水区3、鹅卵石层4、陶粒层5以及由氧化铝和二氧化钛制备的功能滤料层6；生物膜反应器1顶部外侧设有溢流堰7；当进水流速过大时，可以将进水区3设置在反冲洗组件2的下方，以此借助反冲洗组件2对进水进行均匀布水，减少对鹅卵石层4的冲击。
[0053]
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，反冲洗组件2包括滤砖21以及位于滤砖21下方的架板22，架板22与生物膜反应器1底部为连接有反冲洗水泵23的反冲洗布水区24，位于反冲洗布水区24的反冲洗布气管26，反冲洗布气管26通过带有反冲洗水泵23的反冲洗管17与出水池16相连；
[0054]
滤砖21两侧设有与相邻滤砖21连接并将相邻滤砖21分隔出相等宽度狭缝的连接筒27和连接柱28，滤砖21内部四个顶角处分别设有斜置的斜隔板29，四个斜隔板29上设有多个配水配气孔210，四个斜隔板29将滤砖21内部分隔成位于中心位置的六棱柱腔道211，以及位于四个顶角的空腔212，位于上层的两个空腔212顶部设有垂直贯通滤砖21的第二反冲洗孔214，位于下层的两个空腔212侧面设有水平贯通滤砖21的第一反冲洗孔213，
[0055]
六棱柱腔道211的内部水平横置有分隔板215，用于将六棱柱腔道211分为位于上方的配气腔216和位于下方的配水腔217，配水腔217底部设有用于进水的槽口218，架板22位于配水腔217下方且开设有与槽口218相通的进水槽219，用于引入反冲洗水进入配水腔217后再依次经过下层斜隔板29的配水配气孔210到达下层两个空腔212进行二级配水，最终从两侧的第一反冲洗孔213流到相邻两个滤砖21之间的狭缝，通过狭缝向上进行水流反冲洗，反冲洗布气管26上设有多个布气嘴220，布气嘴220向上依次穿过架板22和位于分隔板215上的预留孔221延伸至配气腔216，用于引起反冲洗气流进入配气腔216后再依次到达上层斜隔板29的配水配气孔210到达上层两个空腔212进行二级配气，最终从位于滤砖21顶部的第二反冲洗孔214喷出，对滤层进行气冲洗。反冲洗时布气布水可单独进行或者可同时进行。本发明的滤砖21内部采用混凝土浇注而成，斜隔板29和分隔板215内部设有用于抵抗冲击力的加强筋。
[0056]
如图1所示，用于存储污水的进水池8，进水池8通过带有进水泵9的进水管10与进水区3相连，进水池8内设有搅拌器11；用于存储醌类氧化还原介体的第一试剂存储箱12，用于存储硫源的第二试剂存储箱13，第一试剂存储箱12、第二试剂存储箱13、第三试剂存储器20分别通过带有计量泵14的试剂添加管15与进水池8相连；用于存储净化水的出水池16，出水池16通过出水管19与溢流堰7相连，出水池16还通过带有反冲洗水泵23的反冲洗管17与反冲洗组件2相连；出水池的上部设有带阀门的出水口161，用于及时将处理后的废水排出，并且可以保证出水池16内可蓄留足够用于进行反冲洗的水量；用于控制装置整体运行的plc控制器18，plc控制器18分别与进水泵9、搅拌器11、计量泵14、反冲洗水泵23电线连接。
[0057]
本装置的工作方法为：先对废水进行检测，检测对象包括cod浓度、tn浓度、硝态氮浓度、氨氮浓度、亚硝态氮浓度、总磷、ph、环境温度。根据cod/tn选择硝化模式，当cod/tn≥3时，且根据进水设计进水总氮负荷在0.25-0.60kg
·
tn/(m3·
d)时选择异养反硝化模式，当cod/tn<3，且根据进水设计进水总氮负荷在0.05-0.35kg
·
tn/(m3·
d)时，选择硫自养-异养反硝化模式。
[0058]
引入废水到进水池8进行蓄水，当选择异养反硝化模式时，打开第一试剂存储箱12的计量泵14，根据需求将醌类氧化还原介体连续投加或者间隔投加到进水池8，并利用搅拌器11搅拌混合均匀，经进水泵9将进水池8内废水从进水管10输送到进水区3的a区221，废水经过连通管223向上溢流到b区222，并依次经过鹅卵石层4、陶粒层5、功能滤料层6的层层净化过滤，净化水流入溢流堰7后经出水管19流入出水池16，当反应器出水总氮无法达到排放要求时，根据需求打开第三试剂存储箱20并投加碳源。
[0059]
当选择硫自养-异养反硝化模式时，先打开打开第二试剂存储箱13的计量泵14，根据废水中的碳氮比额外添加一定量的硫源，培养生物膜成功，启动进水泵9开始向生物膜反应器1进水，根据运行的环境温度选择性打开第一试剂存储箱12的计量泵14，于进水中连续或者间歇添加醌类氧化还原介体，达到强化脱氮的目的。
[0060]
当运行一段时间后需要对生物膜反应器1进行反冲洗，则关闭进水泵9停止进水，同时打开反冲洗水泵17将出水池16内存储的净化水抽送至b区222，并同时打开反冲洗气泵25，净化水与反冲洗气体在滤砖21的水流通道211中流通，并从控流间隙212向外分散，经相邻两个滤砖21之间的缝隙向上均匀布水布气进行反冲洗，同时净化水在水流通道211中流通时还通过开设在滤砖21顶部的反冲洗孔214对上层滤料进行均匀反冲洗。滤砖21通过连接孔216与隔板架22的连通管223连接固定，可防止滤砖21移位。经过将进水和反冲洗分区可有效防止滤砖堵塞，提高反冲洗效率，并且降低反冲洗能耗。
[0061]
实施例2
[0062]
本实施例是关于反硝化滤池采用异养反硝化方式深度净化二级生化尾水时，添加醌类氧化还原介体强化脱氮的方法。
[0063]
对待处理二级生化尾水进行检测，得到其cod浓度为50～65mg/l，tn浓度为16～19mg/l，其中硝态氮浓度为14～17mg/l，氨氮浓度为0.4～0.6mg/l，亚硝态氮浓度为0.2～0.8mg/l，总磷为0.50～0.58mg/l，ph为7.4～7.6，环境温度为18℃。根据检测结果得其cod/tn大于3，设计水力停留时间1.0h，进水总氮负荷为0.5kg
·
tn/(m3·
d)，选择采用异养反硝化滤池处理，温度为常温条件，故采用间歇投加方式，采用上向流方式运行反硝化滤池。
[0064]
设置空白组和实验组两组硝化装置分别对废水进行处理，空白组采用实施例1中不带有功能滤料层6的装置运行。实验组采用带实施例1中带有功能滤料层6的硝化装置运行。
[0065]
功能滤料层6的制备如下所示，配制10g/l(以铝离子计)的硫酸铝溶液(al2(so4)3·
18h2o)，添加氢氧化钠调节溶液ph至7.0左右，搅拌6分钟后加入1.8g/l的二氧化钛(tio2)粉末于溶液中，将溶液于密闭容器中加热至100℃，震荡24小时后，选择掺加5wt％粉煤灰的多孔陶粒清洗干净后浸入配制好的溶液中30分钟后捞出自然烘干作为功能滤料层。
[0066]
硝化装置运行期间总氮进出水水质如图7所示，在运行70天左右，硝化装置出水相对稳定，对反硝化滤池出水进行检测，其出水tn浓度为8～11mg/l，总氮去除较低，此时于实验组进水中每隔一日投加120mm的1,2-萘醌-4-磺酸钠，检测其出水toc与tn浓度，在后续的35天的运行中，添加氧化还原介体后进出水中toc浓度几乎没有变化，出水总氮浓度为3.5～8.5mg/l，相较于空白组，有效提升平均总氮去除达3.75mg/l，总氮去除率提高24.6％，达到了强化脱氮的目的，同时出水总磷达到0.20～0.28mg/l，采用发光菌测定生物毒性实验表明，实验组稳定期出水相对抑制率较空白组降低26％～32％。以去除单位质量总氮需额
外添加乙酸钠的质量为6g乙酸钠/g tn计算，需额外添加乙酸钠22.5mg/l，按照乙酸钠价格2500元/吨，1,2-萘醌-4-磺酸钠2200元/kg(95％纯)计算，可节约成本0.022元/m3，节约碳源投加成本达38.7％。反冲洗组件的布水均匀度达到93％，反冲洗能耗降低34％。
[0067]
实施例3
[0068]
本实施例是关于反硝化滤池采用硫自养-异养反硝化方式低温下深度净化工业废水(纺织废水)二级生化尾水时，添加醌类氧化还原介体强化脱氮的方法。
[0069]
对待处理二级生化尾水进行检测，得到其cod浓度为30～35mg/l，tn浓度为15～18mg/l，其中硝态氮浓度为13～15mg/l，氨氮浓度为0.1～0.3mg/l，亚硝态氮浓度为0.1～0.4mg/l，总磷为0.15～0.26mg/l，ph为7.5～7.8，环境温度为10℃。由检测其cod/tn小于3，设计水力停留时间2.0h，进水总氮负荷为0.15kg
·
tn/(m3·
d)，故采用硫自养-异养反硝化滤池处理，温度为低温条件，故采用连续投加方式，采用上向流方式运行反硝化滤池，设置水力停留时间为2.0h，选择硫化钠作为硫源，按照异养反硝化与自养反消化为1:1的比例添加，因此添加硫化钠浓度为40mg/l。
[0070]
设置空白组和实验组两组硝化装置分别对废水进行处理，空白组采用实施例1中不带有功能滤料层6的装置运行。实验组采用带实施例1中带有功能滤料层6的硝化装置运行。
[0071]
功能滤料层6制备方法为：按照以下重量比例配置蒙脱土：65.5％sio2、14.3％al2o3、1.78％fe2o3、1.08％cao、1.42％mgo、0.2％k2o、0.19％tio2，之后将固液比为1：100的蒙脱土悬浮液膨胀24h，然后在22khz超声下分散5min。在0.1m fecl3溶液中添加0.1m naoh溶液，使[oh]/[fe]＝2.0，形成铁多羟基络合物，制成改性溶液。将改性溶液滴加到粘土悬浮液中，使铁和粘土的比例为1.0mmol/g，混合的悬浮溶液在室温保持24h。通过离心分离粘土，并用蒸馏水洗涤至无氯，在室温下干燥后，于500℃下煅烧2h后作为功能层滤料。
[0072]
反应器的运行结果如图8所示，运行到70天时，反应器出水相对稳定，对反硝化滤池出水进行检测，其出水tn浓度为9～12mg/l，总氮去除较低，此时于实验组进水中连续投加70mm的蒽醌-2,6-二磺酸二钠，检测其出水toc与tn浓度，在后续的35天的运行中，添加氧化还原介体后，进出水toc浓度几乎没有变化，出水总氮浓度为5.8～9.6mg/l，相较于空白组，有效提升平均总氮去除达3.10mg/l，总氮去除率提高18.2％，达到了强化脱氮的目的，同时出水总磷达到0.08～0.14mg/l，采用发光菌测定生物毒性实验表明，实验组稳定期出水相对抑制率较空白组降低48％～52％。以去除单位质量总氮需额外添加乙酸钠的质量为6g乙酸钠/g tn计算，需额外添加乙酸钠18.6mg/l，按照乙酸钠价格2500元/吨，蒽醌-2,6-二磺酸二钠1200元/kg(90％纯)计算，可节约成本0.020元/m3，节约碳源投加成本达42.3％。反冲洗组件的布水均匀度达到94.5％，反冲洗能耗降低35％。
[0073]
实施例4
[0074]
本实施例是关于反硝化滤池采用异养反硝化方式低温下深度净化市政废水二级生化尾水时，添加醌类氧化还原介体强化脱氮的方法。
[0075]
对待处理市政废水进行检测，得到其cod浓度为40-60mg/l，tn浓度为14～16mg/l，其中硝态氮浓度为13～15mg/l，氨氮浓度为0.4～0.6mg/l，亚硝态氮浓度为0.2～0.5mg/l，总磷为0.56～0.64mg/l，ph为7.0～7.2，环境温度为12℃。由检测其cod/tn基本上大于3，设计水力停留时间1.5h，进水总氮负荷为0.4kg
·
tn/(m3·
d)，故采用异养反硝化滤池处理，
温度为低温条件，故采用连续投加的方式，采用重力流方式运行反硝化滤池。
[0076]
设置空白组和实验组两组硝化装置分别对废水进行处理，空白组采用实施例1中不带有功能滤料层6的装置运行。实验组采用带实施例1中带有功能滤料层6的硝化装置运行。
[0077]
功能滤料层6制备方法为：配制10g/l(以铝离子计)的硫酸铝溶液(al2(so4)3·
18h2o)，添加氢氧化钠调节溶液ph至7.0左右，搅拌6分钟后加入1.0g/l的二氧化钛(tio2)粉末于溶液中，将溶液于密闭容器中加热至105℃，震荡48小时后，选择掺加10wt％粉煤灰的多孔陶粒清洗干净后浸入配制好的溶液中30分钟后捞出自然烘干作为功能滤料层。
[0078]
反应器运行结果如图9所示，运行至70天左右时，出水相对稳定，对反硝化滤池出水进行检测，其出水tn浓度为9～11mg/l，总氮去除较低，此时于实验组进水中开始连续投加80mm的蒽醌-2-磺酸钠，检测其出水tn浓度，在后续的35天的运行中，添加氧化还原介体后出水总氮浓度为4.5～6.4mg/l，相较于空白组，有效提升平均总氮去除达4.55mg/l，总氮去除率提高42.5％，达到了强化脱氮的目的，同时，出水总磷达到0.26～0.36mg/l，采用发光菌测定生物毒性实验表明，实验组稳定期出水相对抑制率较空白组降低18％～24％。以去除单位质量总氮需额外添加乙酸钠的质量为6g乙酸钠/g tn计算，需额外添加乙酸钠27.3mg/l，按照乙酸钠2500元/吨，蒽醌-2-磺酸钠1600元/kg(92％纯)计算，可节约成本0.028元/m3，节约碳源投加成本达41.8％。反冲洗组件的布水均匀度达到95％，反冲洗能耗降低38％。
[0079]
实施例5
[0080]
本实施例是关于反硝化滤池采用硫自养-异养反硝化方式常温下深度净化某市政污水处理厂二级生化尾水时，添加醌类氧化还原介体强化脱氮的方法。
[0081]
首先制备多羟基络合物改性蒙脱土作为功能滤料层6，其主要方法如下：
[0082]
对待处理地表微污染水进行检测，得到其cod浓度为20～30mg/l，tn浓度为15～20mg/l，其中硝态氮浓度为14～19mg/l，氨氮浓度为0.2～0.3mg/l，亚硝态氮浓度为0.2～0.4mg/l，总磷为0.20～0.28mg/l，ph为7.4～7.6，环境温度为22℃。由检测其cod/tn小于3，故采用硫自养-异养反硝化滤池处理，温度为常温条件，故采用间歇投加，采用重力流方式运行反硝化滤池，设置水力停留时间为2.5h，选择硫单质作为硫源，按照异养反硝化与自养反消化为1:1.5的比例添加，选择添加硫单质的量为80mg/l。
[0083]
设置空白组和实验组两组硝化装置分别对废水进行处理，空白组采用实施例1中不带有功能滤料层6的装置运行。实验组采用带实施例1中带有功能滤料层6的硝化装置运行。
[0084]
功能滤料层6的制备如下所示，功能滤料层6采用多羟基络合物改性蒙脱土层，多羟基络合物改性蒙脱土层中的蒙脱土按照重量百分比包括：65.5％sio2、14.3％al2o3、1.78％fe2o3、1.08％cao、1.42％mgo、0.2％k2o、0.19％tio2。
[0085]
多羟基络合物改性蒙脱土的制备方法包括以下步骤：将固液比为1：100的蒙脱土悬浮液膨胀24h，然后在22khz超声下分散5min。在0.1m fecl3溶液中添加0.1m naoh溶液，使[oh]/[fe]＝2.0，形成铁多羟基络合物，制成改性溶液。将改性溶液滴加到粘土悬浮液中，使铁和粘土的比例为1.0mmol/g，混合的悬浮溶液在室温保持24h。通过离心分离粘土，并用蒸馏水洗涤至无氯，在室温下干燥后，于500℃下煅烧2h后作为功能滤料层。
[0086]
反应器的结果如图10所示，运行到70天左右时，出水相对稳定，对反硝化滤池出水进行检测，其出水tn浓度为10～13mg/l，总氮去除较低，此时于实验组进水中每隔一日投加120mm的蒽醌-2,6-二磺酸二钠，检测其出水tn浓度，在后续的35天的运行中，添加氧化还原介体后出水总氮浓度为5.8～7.6mg/l，相较于空白组，有效提升平均总氮去除达4.8mg/l，总氮去除率提高41.7％，达到了强化脱氮的目的，同时出水总磷达到0.12～0.16mg/l，采用发光菌测定生物毒性实验表明，实验组稳定期出水相对抑制率较空白组降低12％～20％。以去除单位质量总氮需额外添加乙酸钠的质量为6g乙酸钠/g tn计算，需额外添加乙酸钠28.8mg/l，按照乙酸钠2500元/吨，蒽醌-2,6-二磺酸二钠1800元/kg(95％纯)计算，可节约成本0.032元/m3，节约碳源投加成本达44.8％。反冲洗组件的布水均匀度达到96％，反冲洗能耗降低40％。
[0087]
值得说明的是，对于本领域技术人员来说，在本发明构思及具体实施例启示下，能够从本发明公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本发明描述的功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本发明保护范围。