[发明专利]一种与铁絮凝过程耦合的生物脱氮方法

说明书

本发明公开了一种与铁絮凝过程耦合的生物脱氮方法，涉及废水脱氮技术领域。具体是将以硫酸亚铁作为絮凝剂处理后的絮凝工艺的出水，作为Feammox生物脱氮工艺的进水；硫酸亚铁在絮凝过程中消耗水中的氧，能为Feammox生物脱氮反应提供厌氧条件；同时，硫酸亚铁在絮凝过程中氧化形成三价铁，能为Feammox生物脱氮反应提供电子受体，通过Feammox生物脱氮反应对含氮废水进行脱氮处理。本发明提出的铁絮凝与Feammox耦合的方法，可为解决现有技术中Feammox对外源可利用性Fe(III)的需求提供了新的思路；该耦合工艺为全程自养型脱氮过程，操作简单、易于改造升级，尤其适用于低C/N污废水的深度脱氮，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种与铁絮凝过程耦合的生物脱氮方法。

背景技术

碳源缺乏条件下去除水中的氮一直是水处理的难点。传统异养反硝化脱氮需依赖外部碳源投加实现总氮深度去除，运行成本高，降碳需求迫切。近年来发展迅速的厌氧氨氧化(Anammox)受到广泛关注，Anammox是以亚硝酸根(NO₂^-)作为电子受体将铵(NH₄⁺)氧化为氮气(N₂)的自氧生物脱氮过程，可大大节省能源消耗。但Anammox功能菌所需环境条件苛刻、世代周期长，且需要NO₂^-的提前累积，增加了工艺运行与控制难度，极大地限制了其规模化应用。随着含氮废水排放量的日益增加和排放标准的日益严格，简单、高效、低成本的脱氮技术已经成为水处理领域的迫切需求。

异化铁还原氨氧化反应(Feammox)是一种广泛存在于自然环境中的自氧生物脱氮途径。Feammox是在厌氧条件下由微生物介导的氨氧化协同铁还原的过程，以三价铁Fe(III)为电子受体，以NH₄⁺为电子供体，将NH₄⁺氧化为N₂、NO₂^-或硝酸根(NO₃^-)(方程1-3)。该过程无需碳源、污泥产量低、不产生温室气体，且Feammox功能菌对环境的适应能力很强，优势显著。此外，Feammox还可与硝酸盐依赖性铁氧化(NDFO)、Anammox等多种自养生物脱氮途径偶联，实现NH₄⁺、NO₂^-和NO₃^-的彻底脱除，构建完全自氧型生物脱氮工艺。

Feammox脱氮过程的核心是Fe(III)及其与NH₄⁺之间的电子转移效率，Fe(III)的可利用性和还原率直接影响Feammox反应速率。尽管Fe元素在自然环境中含量丰富，但在中性条件下Fe(III)通常都是以不溶或难溶的铁氧化物形态存在，生物可利用性很差，极大地限制了Feammox功能菌丰度活性及脱氮效率。要实现Feammox对NH₄⁺的持续氧化，需要持续不断的向反应体系中投加生物可利用的Fe(III)，这在实际应用中是不现实的，从而制约了Feammox工艺的规模化应用。