一种脱氮除磷复合滤池的制作方法

本发明属于污水处理，具体是一种脱氮除磷复合滤池。

背景技术：

1、污水的达标处理是环境整治的重要一环，随着国家污水排放标准越来越严格，对污水排放废水中总氮、cod和总磷的要求也越来越高，采用传统的污水处理手段已经难以同时满足低含量的总氮和总磷的要求。

2、如国内采用硝化-反硝化生物脱氮(即a/o)工艺进行脱氮处理，一般经过氨化作用、硝化作用和反硝化作用三个过程进行脱除，该方法对脱氮有一定的作用，但反硝化工艺过程需要消耗有机碳源，废水中的有机碳浓度较低，不能达到反硝化要求，需要外加碳源，增加了投资成本。

3、采用硫自养反硝化滤池的进行脱氮工艺，其基本原理是附着在硫磺表面的硫自养微生物，以硫作为电子供体驱动硝酸盐向氮气的转化从而实现脱氮。其优势在于无需投加有机碳源，墙体投资成本低，同时，单质硫电子当量较高，在运行成本上优势明显，但其主要存在的问题在于，硫自养反硝化过程中会产生腐蚀性酸，应用时一般和石灰石混合使用以维持酸碱平衡，而石灰石本身不能作为电子供体驱动反硝化过程，因此其占据滤床区域形成反硝化反应的“死区”，总体上脱氮效率较低，如中国专利cn107176702a公开了一种强化硫自养反硝化过程同步脱氮除磷的污水处理方法，该方法采用黄铁矿、硫磺、菱铁矿强化废水反硝化过程，提高同步脱氮除磷效果，具有一定脱氮除磷效果的同时还具有成本低廉的特点，但该发明制备的硫自养滤料，处理污水时间长，需处理12天才能达到脱氮除磷效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种脱氮除磷复合滤池，以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。

2、具体如下：

3、本发明提供一种脱氮除磷复合滤池，复合滤池从下至上依次包括电解层、承托层、第一陶粒层、第二陶粒层、硫自养滤料层、反硝化层、回流层和砂粒层；

4、所述硫自养滤料层由改性滤料组成；

5、所述改性滤料包括以下制备步骤：

6、s1、将含硫颗粒电解镀铜，制得镀铜颗粒；

7、s2、将镀铜颗粒添加至含铁溶液中改性；

8、所述电解的电流密度为1a/dm2～3a/dm2。

9、根据本发明脱氮除磷复合滤池技术方案中的一种技术方案，至少具有如下有益效果：

10、本发明通过对含硫颗粒进行改性，可得到用于硫自养反硝化用改性滤料，由于硫自养反硝化过程中会产生腐蚀性酸，本发明以电解的原理将单质铜附着于滤料颗粒表面，可提高滤料的耐腐蚀性，提高其使用年限，并经过含铁溶液改性，将部分铜镀层刻蚀，提高了滤料的比表面积，有效控制硫自养滤料的反应强度，配合本发明提供的复合滤池，进而可提高脱氮除磷率。

11、本发明通过控制含硫颗粒电解镀铜时的电流密度，控制镀铜的厚度，达到滤料耐腐蚀，提高脱氮除磷率的作用，若电流密度过小，镀铜厚度则太薄，达不到耐腐蚀的作用，使用年限不长，若电流密度过大，镀铜厚度则太厚，铁溶液难以有效刻蚀铜镀层，达不到增加比表面积的效果，进而导致硫自养反硝化过程速度慢，最终影响脱氮除磷率。

12、本发明通过对污水进行电解初步除磷后，通过第一陶粒层对进水进行初步去除，主要吸附污水中较大的悬浮物，同时过滤掉电解除磷产生的沉淀，达到除磷的效果，再经过第二陶粒层，进一步过滤掉污水中的悬浮物和不溶物，降低对硫自养滤料堵塞的影响，再经过硫自养滤料层和反硝化层，进行硫自养反硝化工艺处理，比表面积大的硫自养滤料可为脱氮硫杆菌提供舒适的生长环境，进而使脱氮硫杆菌以还原态硫作为电子供体完成反硝化脱氮除磷工艺，进行污水中总氮和总磷的去除。

13、本发明提供的复合滤池设有回流层，可对污水过滤处理后进行混合，稳定水质，降低水质的波动，同时可稀释进水浓度，提高滤池的过滤效率。

14、本发明承托层可承载承托层以上的滤料，而不漏损填料的功能，本发明在出水口前设有砂粒层，可对经过深度处理的污水进行过滤，去除悬浮物，从而达标排放，此外，可减少硫自养和反硝化滤砖的流失，节约成本。

15、在本发明的一些具体实施例方案中，所述改性滤料具体包括以下制备步骤；

16、s1、将含硫颗粒进行破碎后浸泡于氢氧化钠水溶液中，过滤和去渣；

17、s2、在电解液中以单质铜为阳极，滤料做阴极，进行电解镀铜；

18、s3、将镀铜后的滤料浸泡于加热的铁溶液中改性，过滤和烘干得到改性滤料。

19、在本发明的一些具体实施例方案中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为0.5mol/l～1.0mol/l。

20、本发明中氢氧化钠水溶液可去除填料颗粒表面的其他杂质成分，以保证填料物质的纯度，此外，溶解填料内部的金属自然氧化膜，提高填料导电性，可以提高后续电镀的效率。

21、在本发明的一些具体实施例方案中，所述镀液的浓度为0.8mol/l～1.5mol/l。

22、在本发明的一些具体实施例方案中，所述加热的温度为60℃～90℃。

23、在本发明的一些具体实施例方案中，所述烘干温度为450℃～550℃。

24、在本发明的一些具体实施例方案中，所述烘干时间为0.5h～1.5h。

25、在本发明的一些具体实施例方案中，所述含硫颗粒为黄铁矿、硫磺、菱铁矿和硫铁矿中的至少两种。

26、在本发明的一些具体实施例方案中，所述电解镀铜的时间为20min～45min。

27、在本发明的一些具体实施例方案中，所述含硫颗粒的粒径为4mm～10mm。

28、在本发明的一些具体实施例方案中，所述含铁溶液为氯化铁溶液、硫酸铁溶液和硝酸铁溶液中的至少一种。

29、在本发明的一些具体实施例方案中，所述含铁溶液的浓度为0.8mol/l～1.5mol/l。

30、在本发明的一些具体实施例方案中，所述电解的镀液为硫酸铜溶液或焦磷酸铜溶液。

31、在本发明的一些具体实施例方案中，步骤s2中所述改性的时间为8h～14h。

32、在本发明的一些具体实施例方案中，步骤s2中所述改性的温度为60℃～90℃。

33、在本发明的一些具体实施例方案中，所述电解层的阳极为铁阳极或铝阳极；

34、所述电解层的阴极为石墨。

35、本发明采用外加电源的方式，在电解层中形成电解回路，阳极在电解的条件下，电极会溶解，失去电子形成金属阳离子，与污水中的磷酸根形成沉淀析出，从而达到降低总磷的目的，以下为除磷原理：

36、al3++po43-→alpo4↓；

37、fe3++po43-→fepo4↓。

38、本发明电解层中阳极的铁板或铝板发生氧化反应，失去电子生产铁离子或铝离子，与污水中的磷酸根反应生产沉淀，从而达到除磷的效果。

39、在本发明的一些具体实施例方案中，所述第一陶粒层、第二陶粒层、反硝化层和砂粒层内设有气洗管和压力传感器。

40、本发明在第一陶粒层、第二陶粒层、砂粒层和反硝化层内均设有分区气洗装置，对填料层内进行反冲洗，同时压力传感器可监控填料层内堵塞情况，做到精准反冲洗。

41、在本发明的一些具体实施例方案中，所述硫自养滤料层的高度为600mm～850mm。

42、在本发明的一些具体实施例方案中，所述反硝化层由反硝化滤砖组成。

43、在本发明的一些具体实施例方案中，所述反硝化滤砖内由硅砂填充。

44、在本发明的一些具体实施例方案中，所述硅砂的粒径为2mm～4mm。

45、本发明反硝化砖内填充硅砂，可为反硝化菌提供生长的环境。

46、在本发明的一些具体实施例方案中，所述第一陶粒层由粗陶粒组成。

47、在本发明的一些具体实施例方案中，所述粗陶粒的粒径为11mm～15mm。

48、本发明第一陶粒层选用粗粒径的陶粒对污水进行初步过滤，吸附过滤污水中的悬浮物，降低后续处理堵塞风险。

49、在本发明的一些具体实施例方案中，所述第一陶粒层的高度为180mm～220mm。

50、在本发明的一些具体实施例方案中，所述第二陶粒层由细陶粒组成。

51、在本发明的一些具体实施例方案中，所述细陶粒的粒径为8mm～10mm。

52、本发明第二陶粒层选用细粒径的陶粒对污水进一步过滤，可对第一陶粒层逃脱的细小悬浮物进行吸附和过滤。

53、在本发明的一些具体实施例方案中，所述第二陶粒层的高度为130mm～170mm。

54、在本发明的一些具体实施例方案中，所述砂粒层由砂粒组成。

55、本发明复合滤池最后设置砂粒层，对污水最后进行深度处理。

56、在本发明的一些具体实施例方案中，所述砂粒的粒径为1mm～2mm。

57、本发明控制砂粒的粒径，达到对污水深度处理的效果，粒径太小会减小出水流量，同时容易堵塞，粒径太达不到深度处理的效果，同时不能达到减少滤池填料流失的作用。

58、在本发明的一些具体实施例方案中，所述砂粒层的高度为450mm～560mm。

59、在本发明的一些具体实施例方案中，所述回流层的高度为300mm～600mm。

60、本发明复合滤池设有回流层，在污水进行硫自养反硝化处理后，通过回流层进行混合均匀，稳定水质。

61、在本发明的一些具体实施例方案中，所述回流比为100％～150％。

62、本发明设置合理回流比，将污水进行回流至硫自养反硝化处理前再次进行脱氮除磷处理，提高磷元素和氮元素的脱除率。

63、在本发明的一些具体实施例方案中，所述硫自养滤料层底部和回流层连接有回流管。

64、在本发明的一些具体实施例方案中，所述进水口的位置设置为下。

65、在本发明的一些具体实施例方案中，所述出水口的位置设置为上。

66、与现有技术相比，本发明技术方案带来的有益技术效果：

67、1、本发明通过采用电解的方式将单质铜附着于滤料颗粒表面，可提高滤料的耐腐蚀性，提高其使用年限，同时含铁溶液的刻蚀增加了滤料的比表面积，可有效控制硫自养滤料的反应强度，配合本发明提供的复合滤池，进而可提高脱氮除磷率。

68、2、本发明通过合理设置复合滤池的填料层顺序，并通过设置各填料层的填充厚度以及填料的粒径，可有效去除污水中的磷元素和氮元素，达到脱氮除磷效果，同时滤池还设置回流层和回流管，可对污水进行深度脱氮除磷处理。

69、3、本发明对复合滤池中的第一陶粒层、第二陶粒层、砂粒层和反硝化层内进行气洗分区，填料层内的每个气洗区域设置气洗管和压力传感器，可随时监控各填料层内气洗区的堵塞情况，做到精准反冲洗的目的，不仅可以缓解滤池的堵塞情况，还可以在一定程度上做到节能降耗。