CN114212881A - 强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺及装置 - Google Patents
强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺及装置，本发明所述的工艺，在短程反硝化厌氧氨氧化反应区域投加有铁粉，采用乙酸代替传统碳源乙酸钠。乙酸在作为碳源物质的同时，也可起到减缓铁粉氧化，加快零价铁向Fe2+转化的作用，强化氮素的脱除，同时保证磷素与Fe2+的有效结合，生成具有经济价值的蓝铁矿石并被永久性磁铁吸附回收，从而可实现氮、磷的同步去除及磷素的有效回收。本发明利用乙酸碳源与零价铁的耦合作用解决了零价铁活性周期短、短程反硝化厌氧氨氧化工艺磷去除效率低下和磷素无法有效回收的问题，并且无需增加多余设备，具有良好的经济性能。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺及装置。
背景技术
在中国大部分地区，低有机碳污水的碳源通常有限无法满足脱氮所需，从而导致城市污水脱氮效率低下。为解决这个问题，厌氧氨氧化(anammox)被认为是一种有效减少碳源使用量的前瞻性脱氮技术。在厌氧条件下，厌氧氨氧化细菌利用NO2 --N作为电子受体将NH4 +-N转化为N2，且不需要额外碳源。为实现厌氧氨氧化工艺，一种更稳定为厌氧氨氧化细菌(AAOB)提供NO2 --N的短程反硝化(PD)工艺受到人们广泛关注。与传统的硝化反硝化工艺相比，短程反硝化厌氧氨氧化工艺具有脱氮效率高、碳源投加量少的优点，因而可大幅降低工艺的运行成本。
尽管PD/A已成功应用于废水处理，相较于硝酸盐，氨氮去除率低下问题一直是阻碍总氮脱除的重要原因。在PD/A体系，氨氮逃脱途径单一和完全反硝化引起氨氮电子受体不足，导致NH4 +-N无法高效脱除。除氮素以外，污水作为磷素的重要次级存储库，实现磷素去除并及进行有效回收具有重要意义。由于PD/A缺乏好氧/厌氧交替环境，无法有效实现强化生物除磷，其去除问题也成为PD/A工艺亟需解决的重要问题。无论后续采用化学沉淀法(CPR)还是传统的强化生物除磷(EBPR)工艺去除进水中的磷，都不可避免地增加运行成本。如果在PD/A装置中同步实现除磷，将进一步扩大经济效益。现阶段，本领域对短程反硝化厌氧氨氧化技术的研究主要在于如何提升工艺的处理效率，实现深度脱氮。为了实现效率的提升，现有技术通常会在反应器内增设载体，以防止菌种的流失，促进污水与菌种的充分接触。增设载体能够有效提升反应效率，但这种物理方式对效率的提升较为有限。除此之外，在反应区域投加零价铁，利用铁的还原性能将硝态氮还原为氮气，也可提升脱氮效率，零价铁氧化生成的亚铁离子可促进厌氧氨氧化菌的生长，因此现有技术通常会在厌氧氨氧化反应中投加零价铁。如中国专利CN111517588A公开了一种铁合金联合厌氧氨氧化菌处理氧化态氮废水的技术，其通过在滤料层中设置铁合金颗粒，将硝态氮还原为亚硝态氮并最终还原为氨氮，零价铁(ZVI)在还原硝态氮的过程中形成亚铁离子，亚铁离子对厌氧氨氧化菌的生长有着良好的促进作用，因而可以显著提升工艺的整体脱氮效果。但是，铁合金或者是铁粉，其在投入到反应器后，在水相中中氧化物的氧化作用下容易在表面形成一层氧化膜，进而使其无法进一步参与还原反应，导致铁的失活，使得工艺长期运行后的脱氮效果受到影响。
为了解决这一问题，现有技术CN113044976A公开了一种强化厌氧氨氧化的技术，其利用超声波辐照可起到减缓铁腐蚀的作用，进而使工艺保持良好的脱氮效果。但是超声手段的使用无疑会进一步增加设备的复杂性且提高了工艺运行的成本，如何探索一种具有较高经济性能、能够保持工艺长期良好运行、实现稳定的深度脱氮和并同步实现高效磷去除及回收的工艺及装置，这是本领域急需解决的技术问题。
发明内容
本发明解决的是如何稳定强化短程反硝化厌氧氨氧化的脱氮效果并同步实现磷去除和回收的技术问题，进而提供一种经济性良好、能够保持工艺长期良好运行、实现稳定的深度脱氮的工艺及装置。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
一种强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺，在短程反硝化厌氧氨氧化反应区域投加有铁粉，采用乙酸为反应体系提供碳源。
所述铁粉附着在磁铁上，所述磁铁置放于所述短程反硝化厌氧氨氧化反应区域；所述铁粉的使用量以质量计与进水的体积比为0.1-4g/L。
所述铁粉的使用量以质量计与进水的体积比为0.1-0.15g/L。
采用序批式反应工艺，所述序批式反应工艺依次包括进水、搅拌、沉淀、出水、闲置5个工序，所述乙酸在进水阶段进行投加。
投加乙酸的量满足进水中的C/N比值为1.3-1.5。
在沉淀、排水、闲置阶段对短程反硝化厌氧氨氧化反应区域中的铁粉进行光照。
所述序批式反应工艺的启动方法为：(1)采用人工模拟废水作为反应器进水；调节进水pH值，使进水pH值保持在7.0-7.5；(2)以短程反硝化和厌氧氨氧化复合污泥为接种污泥，在接种前用35℃的储备液冲洗以去除污泥自身所携带的含氮物质；接种污泥容积占反应器总容积的30-40％，初始混合液悬浮物为5000-6000mg/L，活性污泥挥发性悬浮物/水中悬浮物(ρ(VSS)/ρ(SS))比值为0.4-0.5；(3)直至反应器出水中，总氮去除率大于90％且厌氧氨氧化脱氮贡献率大于90％，该耦合体系脱氮效果达到稳定状态，此时向反应器中添加附着有铁粉的永久性磁铁。
一种强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的装置，设置有乙酸投加装置，投加乙酸为反应体系提供碳源；在短程反硝化厌氧氨氧化反应区域投加有铁粉，所述强化短程反硝化厌氧氨氧化装置采用序批式反应器。
在装置的短程反硝化厌氧氨氧化反应区域放置有永久性磁铁，所述铁粉附着在所述磁铁上。
还设置有模拟太阳光源，用于对短程反硝化厌氧氨氧化反应区域中的铁粉进行光照。
本发明所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺及装置，优点在于：
(1)本发明所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺，在短程反硝化厌氧氨氧化反应区域投加有铁粉，短程反硝化-厌氧氨氧化反应与铁粉相结合，大大拓展了氨氮的去除途径。在现有的短程反硝化/厌氧氨氧化反应体系中，由于氨氮单一的逃脱途径(anammox)以及完全反硝化的发生，导致氨氮的去除效率较硝酸盐而言低下，如论文《Performance and microbial community analysis of a novel DEAMOX based onpartial-denitrification and anammox treating ammonia and nitrate wastewaters》(Du,R.,Cao,S.,Li,B.,et al.,2017.Water Res.108:46-56)中提供了一种于短程反硝化/厌氧氨氧化工艺，其NH4 +-N和NO3 --N去除效率分别为90.8％和96.0％，具有氨氮去除效率较硝氮低下的问题。本申请在短程反硝化/厌氧氨氧化反应体系中投加零价铁后，铁在水介质中的被氧化为Fe2+，进而氧化为Fe3+。以胞外电子受体(三价铁离子)代替亚硝酸盐，以铵离子为唯一电子供体的条件下驯化，可以氧化铵离子同步实现金属离子的还原，实现铁氨氧化。相比于单独的厌氧氨氧化反应体系，本申请中的短程反硝化-厌氧氨氧化反应体系能够使得铁氨氧化的效果得以加强，从而为氨氮的去除提供新的策略和途径。在铁氨氧化过程中，NO2 --N会与Fe3+竞争氨氮反应点位，较ANAMMOX而言，短程反硝化-厌氧氨氧化反应体系内NO2 --N“随产随销”，水中NO2 --N浓度更低，因此铁氨氧化作用可以更为明显，进一步强化氨氮的去除。
并且本申请在短程反硝化厌氧氨氧化反应区域投加有铁粉，采用乙酸代替传统碳源。本申请的发明人研究发现，乙酸与铁粉共同作用可产生诸多耦合效果：一方面，乙酸在作为碳源物质的同时，其携带的H+也可起到强化零价铁表面酸性腐蚀，加快零价铁向Fe2+转化的作用，使得铁的钝化减缓，从而可保持工艺长期良好运行。同时，本发明利用乙酸碳源与零价铁的耦合作用解决了零价铁老化的问题，无需增加多余设备，具有良好的经济性能。另一方面，本申请的发明人发现，零价铁投入废水中容易导致碳源不足。对形成这一问题的原因，推测是因为铁氧化物和有机物会进行反应，生成铁氧化物+有机物络合物，与短程反硝化阶段争夺碳源，导致碳源不足，从而不利于硝态氮的去除。对此，本申请优选投加乙酸的量满足进水中的C/N比值为1.3-1.5(计算C/N比值时，C、N分别为进水中乙酸TOC浓度和NO3 --N浓度)，在满足铁氧化物+有机物络合物的有机物消耗外，也满足了短程反硝化的用碳需求，从而不干扰硝态氮的去除，可同时实现双氮的高效去除，本申请中氨氮和硝氮的去除效率均可稳定在97％以上，较现有技术取得了十分显著的效果。且本申请中较高量的乙酸促进了减缓铁钝化的作用，使得零价铁向外界释放的铁离子数量增加，进而使其用量可大幅度减少，本申请反应体系中铁粉的用量可降低至0.1-0.15g/L。
本申请中亚铁离子与水中磷元素相结合生成蓝铁矿石沉淀，可同时实现磷的去除。相较于传统工艺中磷的回收，例如鸟粪石或者羟基磷酸钙，本申请中回收的蓝铁矿石具有更高的回收利用价值，但也存在着更大的回收风险，因为在回收反应过程中，亚铁离子极易被氧化为三价铁离子，从而导致生成的磷铁矿石为红磷铁矿而非蓝铁矿。本申请中由于采用乙酸作为碳源，由乙酸引起的酸性腐蚀以及水中氧化离子(硝酸盐和水)的存在会使得零价铁释放出大量的亚铁离子；同时由于本申请中的反应体系显著强化了铁氨氧化作用，铁氨氧化附带的铁还原过程促进了三价铁向亚铁离子的转变；亚铁的大量生成以及三价铁向亚铁离子的转化相结合，从而促进了大量蓝铁矿的生成。
并且，乙酸与零价铁的添加，除对脱氮除磷效果有所强化外，对污泥的颗粒化水平及沉降性能作用明显。当前，在完全混合式反应器中，污泥流失依旧是工艺稳定的关键因素。而添加乙酸条件下的ZVI更有利于生物质的保留，这可归因于这一条件下，微生物和生成的铁磷矿物的结合提高了污泥的重力，提升污泥的沉降能力。
本发明利用乙酸碳源与零价铁的耦合作用解决了零价铁活性周期短、短程反硝化厌氧氨氧化工艺磷去除效率低下和磷素无法有效回收的问题，并且无需增加多余设备，具有良好的经济性能。本申请优选投加乙酸的量满足进水中的C/N比值为1.3-1.5，从而确保高效的去除效果。这一比值范围大于现有技术中进水的C/N比值。但乙酸本身的价格较为低廉，以乙酸钠为例，乙酸的价格比乙酸钠低约30％-40％。考虑本申请中乙酸带来的工艺效益和磷铁矿石经济矿物质的效益。本申请利用乙酸配合零价铁，适度提升碳源浓度的策略是经济、高效的。
(2)本发明所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺，优选所述铁粉附着在磁铁上，所述磁铁置放于所述短程反硝化厌氧氨氧化反应区域。磁铁不光可以为零价铁ZVI提供附着，并且反应中生成的磷铁矿石也可以通过磁铁进行回收，从而可实现氮、磷的同步去除及磷素的有效回收。
(3)本发明所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺，优选采用序批式反应工艺，所述序批式反应工艺依次包括进水、搅拌、沉淀、出水、闲置5个工序，所述乙酸在进水阶段进行投加，便于控制反应体系内C/N，且可持久保持进水乙酸溶液浓度不受其他因素影响而发生波动。本发明中，乙酸在进水阶段单独添加至反应器中，即乙酸不与其它底物混合后共同加入至反应器中。可以使得乙酸与ZVI及ZVI氧化物进行反应，从而加快ZVI向Fe2+的转化并减缓ZVI的失活。同时，本发明优选在沉淀、排水、闲置阶段对短程反硝化厌氧氨氧化反应区域进行光照，太阳光或者模拟太阳光光照可以减缓零价铁的氧化，本申请的发明人经长期研究发现，光辐射有利于乙酸携带电子跃迁至铁氧化物，从而使得铁氧化物由固相向液相的转变，有利于从而延长零价铁的活性周期，并保证以二价铁为基础的铁磷矿石的生成，安排在沉淀、排水、闲置阶段进行光照，一方面可避免光线无法有效穿透泥层的现象；二是可防止长时间光辐射对厌氧氨氧化菌造成不可逆的损伤。
(4)本发明所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺，优选采用序批式反应工艺启动方法，确保光辐射可以有效作用于零价铁表面，这一工艺具有较高经济性能、能够保持工艺长期良好运行、实现稳定的深度脱氮和同步磷去除及回收。
(5)本发明所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的装置采用序批式反应器，在所述短程反硝化厌氧氨氧化反应区域安装有搅拌装置，所述搅拌装置包括两个螺旋桨片，所述两个螺旋桨片分别安装在所述磁铁的上方和下方，螺旋桨片的安装角度优选为45°，且上方和下方的螺旋桨片倾斜方向相反。这种设置方式可保证在搅拌时，反应器内水流可以形成水平环向流、径向流及轴向流，确保反应器内无循环死角。上、下螺旋桨片倾斜方向相反则可以使得上桨片形成下向轴向流，下桨片形成上向轴向流。两股轴向水流在磁铁-零价铁周围相遇，形成多股紊流，加大泥水混合程度，加大水中基质与零价铁的接触几率，进一步提高反应速率。
为了使本发明所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺及装置的技术方案更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。
附图说明
如图1所示是本发明所述的模拟太阳光源设置于中轴位置处的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的装置的结构示意图；
如图2所示是本发明所述的上螺旋桨片的结构示意图；
如图3所示是本发明实施例1中的污泥中矿物质的XRD图谱；
其中附图标记为；
1-原水池，2-第一时间控制器，3-进水泵，4-进水管，5-乙酸存储容器，6-第二时间控制器，7-乙酸投加泵，8-乙酸投加管道，9-第三时间控制器，10-搅拌装置，11-第一搅拌桨，12-第二搅拌桨，13-磁铁-零价铁结合体，14-pH测定探头，15-pH测定仪，16-模拟太阳光源，17-玻璃罩，18-第四时间控制器，19-电磁阀，20-第五时间控制器，21-排水管，22-出水池。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的装置，如图1所示，所述装置采用序批式反应器，所述序批式反应器通过进水管与原水池连通，在所述进水管上设置有进水泵，用于将原水池中的污水泵入反应器。与所述进水泵连接设置有第一时间控制器，用于控制进水泵的工作时间。
所述序批式反应器设置有乙酸投加装置，所述乙酸投加装置包括乙酸存储容器，所述乙酸存储容器采用聚乙烯容器，所述乙酸存储容器通过乙酸投加管道与所述序批式反应器连通，在所述乙酸投加管道上设置有乙酸投加泵，与所述乙酸投加泵连接设置有第二时间控制器，用于控制乙酸投加泵的工作时间。
在反应器内的短程反硝化厌氧氨氧化反应区域放置有磁铁，在所述磁铁上均匀附着有铁粉，形成磁铁-ZVI结合体；所述磁铁采用永久性磁铁。本实施方式中的铁粉均匀分布于永久性磁铁表面，可避免铁粉在磁铁表面发生堆积，从而影响铁粉与污泥的接触面积。所述铁粉的使用量以质量计与进水的体积比为0.1g/L，作为可选择的实施方式，所述铁粉的使用量与进水的体积比的范围适宜为0.5-4g/L。本实施方式中，在所述短程反硝化厌氧氨氧化反应区域设置有多个竖杆，所述多个竖杆环绕所述反应器的轴向设置，在每根竖杆上串联安装有多个磁铁。
在所述序批式反应器的短程反硝化厌氧氨氧化反应区域还安装有搅拌装置，所述搅拌装置包括两个螺旋桨片，如图2所示，包括安装在所述磁铁上方的上螺旋桨片和安装在所述磁铁下方的下螺旋桨片，且上方和下方的螺旋桨片安装方向相反，所述上螺旋浆片沿旋转轴由内向外逐渐向下倾斜，所述下螺旋浆片沿旋转轴由内向外逐渐向上倾斜，每个螺旋桨片的叶面安装角度为45°，即叶面与水平面夹角呈45°，从而可推动水流向中间流动。
本实施方式中两个所述螺旋桨片的旋转轴与反应器同轴设置，所述螺旋浆片的驱动电机与第三时间控制器连接。
在所述反应器的轴向位置设置有模拟太阳光源，用于向所述磁铁-ZVI结合体进行辐照，所述模拟太阳光源设置有玻璃罩，所述模拟太阳光源与第四时间控制器连接。
所述序批式反应器的排水口与排水管连接，在所述排水管安装有电磁阀，所述电磁阀与第五时间控制器连接。
为了便于监测反应的pH值，还设置有pH测定仪，所述pH测定仪的pH测定探头位于所述短程反硝化厌氧氨氧化反应区域。
本实施方式中所述序批式反应工艺的启动方法为：(1)利用去离子水配制含有40mg/L硝态氮、30mg/L氨氮、35mg/L磷、60mg/L的CaCl2、60mg/L的硫酸镁、1000mg/L的碳酸氢钾以及微量元素的人工废水；向所述人工废水中添加低浓度盐酸，使进水pH保持在7.5左右；(2)以短程反硝化和厌氧氨氧化复合污泥为接种污泥，在接种前用35℃的储备液冲洗三次以去除污泥自身所携带的含氮物质。接种污泥容积占反应器总容积的20％，初始混合液悬浮物约为5800mg/L，活性污泥挥发性悬浮物/水中悬浮物(ρ(VSS)/ρ(SS))比值为0.5，污泥平均粒径151.2μm；(3)直至反应器出水中，总氮去除率高于90％且厌氧氨氧化脱氮贡献率高于90％，该耦合体系脱氮效果达到稳定状态，此时向反应器中添加附着有铁粉的永久性磁铁，完成反应器的启动。
基于本实施例中强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的装置的所述序批式反应工艺依次包括进水、搅拌、沉淀、出水、闲置5个工序，具体运行工艺如下：
(1)进水，废水通过进水泵输入反应器内，进水工序的持续时间为10min，通过第一时间控制器控制进水泵的启停；进水泵工作5分钟后，第二时间控制器下达指令启动乙酸投加泵，所述乙酸投加泵将高浓度乙酸溶液输入进反应器，乙酸的投加量根据短程反硝化厌氧氨氧化的实际操作情况进而确定，乙酸的投加量为可满足短程反硝化阶段中NO3 --N被有效转化为NO2 --N的用碳需求，具体为使进水中的碳氮比为1.3-1.5，其中碳氮比是指是指进水中乙酸的TOC浓度和NO3 --N浓度的比值。第四时间控制器下达指令，启动模拟太阳光源处于光照状态，光照强度1kw/m2。
(2)搅拌，进入搅拌工序时间后，第三时间控制器启动搅拌装置工作，第四时间控制器下达指令关闭模拟太阳光源。搅拌工序的持续时间为680min。螺旋桨片进行低速搅拌，具体速率为100r/min；搅拌时上桨片形成下向轴向流，下桨片形成上向轴向流。两股轴向水流在磁铁-零加铁周围相遇，形成多股紊流，加大泥水混合程度，加大水中基质与零价铁的接触几率，进一步提高反应速率。
(3)沉淀，第三时间控制器下达指令停止搅拌，进入沉淀工序，沉淀工序的持续时间为15min，第四时间控制器启动模拟太阳光源，对磁铁-ZVI进行照射。
(4)出水，出水工序的持续时间为5min，第五时间控制器控制所述电磁阀打开，进行排水。排水过程中模拟太阳光源持续进行光照。
(5)闲置，闲置工序的持续时间为5min，闲置期间模拟太阳光源持续进行光照。
完成闲置工序后，反应器循环至下一次进水工序，模拟太阳光源在下一进水工序处于持续光照状态，待进水工序结束后关闭。
实施例2
本实施例提供了一种强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的装置，所述装置同实施例1。基于本实施例中装置的序批式反应工艺也同实施例1，区别在于本实施例中铁粉的使用量以质量计与进水的体积比为0.15g/L。
实验例
为了证明本发明中技术方案的技术效果，对实施例1中的反应器进水和出水中NO3 --N、NO2 --N、NH4 +-N以及PO4 3--P的含量进行逐天检测检测。其中实施例1中的反应器的进出水中污染物浓度的隔天监测结果如下：
表1实施例1中强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的装置的进出水污染物浓度
按照上述实验结果计算污染物的去除效率，结果如下表所示：
表2实施例1中强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的装置的污染物处理率
由以上实验结果可知，本申请所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺，对于硝氮和氨氮的去除效果均可有效强化，硝氮去除率高达97.7-99.6％，氨氮去除率高达97.7-99.7％，且运行十分稳定；磷去除率峰值可达到89.7％，截止第31天，磷的去除率仍旧高于53％，零价铁ZVI的活性周期大于31d。
为了进一步验证本申请中强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺及装置的技术效果，对实施例2中的反应器进水和出水中NO3 --N、NO2 --N、NH4 +-N以及PO4 3--P的含量进行逐天检测检测。实施例2中反应器所采用的进水为生活污水，取自北京工业大学家属院下水道，水质指标为：硝态氮为48-52mg/L、氨氮浓度为40-46mg/L、亚硝态氮浓度为0.8-1.1mg/L，磷浓度为10.5-11.8mg/L。实验结果表明，最佳氨氮去除效率为97.2-98.5％、硝氮处理效率为98.3-99％，31天时依旧对磷去除存在强化效果，磷去除率亦大于50％，磷去除峰值最高时，出水磷浓度为0.2mg/L，满足城镇污水排放标准。
为证实本申请中的强化短程反硝化厌氧氨氧化系统生成的铁磷矿石的种类及结晶形式，采用XRD技术对实施例1中的污泥中矿物质进行鉴别，如图3所示，结果显示XRD图谱在17.55°、26.03°、27.51°和28.13°处具有强烈尖锐的衍射峰明，类似于蓝铁矿石的标准光谱(PDF#75-1186)。因此可以判断生成的铁磷矿物均为蓝铁矿。
对比例
为了进一步证明本发明中技术方案的技术效果，设置以下对比例进行对比实验。
对比例1
本对比例中采用的短程反硝化厌氧氨氧化装置及运行工艺同实施例1中的装置及工艺，区别仅在于本对比例中序批式反应器中保留永久性磁铁但未投加铁粉，且本对比例的运行工艺中采用乙酸作为碳源。对比例1中的反应器的进出水中污染物浓度的监测结果如下：
表3对比例1中序批式反应器的进出水污染物浓度
按照上述实验结果计算污染物的去除效率，结果如下表所示：
表4对比例1中短程反硝化厌氧氨氧化装置的污染物处理率
由上述结果可知，未添加铁粉、采用乙酸作为碳源时，该体系的氨氮去除效率低于90％，导致出水中氨氮有剩余；磷去除效率低下，不足50％。本发明实施例1相比于对比例1，可提升对硝氮、氨氮的去除效率，且可有效强化磷的去除。
对比例2
本对比例中采用的短程反硝化厌氧氨氧化装置及运行工艺同实施例1，本对比例中的序批式反应器中设置附着有铁粉的永久性磁铁，区别仅在于本对比例的运行工艺中仍采用乙酸钠作为碳源。本对比例中的反应器的进出水中污染物浓度的监测结果如下：
表5对比例2中序批式反应器的进出水污染物浓度
按照上述实验结果计算污染物的去除效率，结果如下表所示：
表6对比例2中短程反硝化厌氧氨氧化装置的污染物处理率
由上述结果可知，添加铁粉、采用乙酸钠作为碳源时，该体系的氨氮去除效率较高，但波动范围较大；其硝氮去除效率也快速下降至82.52％。磷的去除效率最高为83.2％，但ZVI的活性周期较短，仅有21天，此后对磷的去除效率即低于50％。本发明实施例1相比于对比例2，可强化氨氮的去除效果，使氨氮去除效率稳定在97.7-99.7％；同时将硝氮的去除率提升至97.7-99.6％，且本发明通过乙酸和ZVI的耦合，可大幅度提升铁粉ZVI的活性周期。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。
Claims (10)
1.一种强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺，其特征在于，在短程反硝化厌氧氨氧化反应区域投加有铁粉，采用乙酸为反应体系提供碳源。
2.根据权利要求1所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺，其特征在于，所述铁粉附着在磁铁上，所述磁铁置放于所述短程反硝化厌氧氨氧化反应区域；所述铁粉的使用量以质量计与进水的体积比为0.1-4g/L。
3.根据权利要求2所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺，其特征在于，所述铁粉的使用量以质量计与进水的体积比为0.1-0.15g/L。
4.根据权利要求2或3所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺，其特征在于，采用序批式反应工艺，所述序批式反应工艺依次包括进水、搅拌、沉淀、出水、闲置5个工序，所述乙酸在进水阶段进行投加。
5.根据权利要求3所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺，其特征在于，投加乙酸的量满足进水中的C/N比值为1.3-1.5。
6.根据权利要求3所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺，其特征在于，在沉淀、排水、闲置阶段对短程反硝化厌氧氨氧化反应区域中的铁粉进行光照。
7.根据权利要求4所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的工艺，其特征在于，所述序批式反应工艺的启动方法为：
(1)采用人工模拟废水作为反应器进水；调节进水pH值，使进水pH值保持在7.0-7.5；
(2)以短程反硝化和厌氧氨氧化复合污泥为接种污泥，在接种前用35℃的储备液冲洗以去除污泥自身所携带的含氮物质；接种污泥容积占反应器总容积的30-40％，初始混合液悬浮物为5000-6000mg/L，活性污泥挥发性悬浮物/水中悬浮物(ρ(VSS)/ρ(SS))比值为0.4-0.5；
(3)直至反应器出水中，总氮去除率大于90％且厌氧氨氧化脱氮贡献率大于90％，该耦合体系脱氮效果达到稳定状态，此时向反应器中添加附着有铁粉的永久性磁铁。
8.一种强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的装置，其特征在于，单独设置乙酸投加装置，投加乙酸为反应体系提供碳源；在短程反硝化厌氧氨氧化反应区域投加有铁粉，所述强化短程反硝化厌氧氨氧化装置采用序批式反应器。
9.根据权利要求8所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的装置，其特征在于，在装置的短程反硝化厌氧氨氧化反应区域放置有永久性磁铁，所述铁粉附着在所述磁铁上。
10.根据权利要求9所述的强化短程反硝化厌氧氨氧化脱氮同步磷回收的装置，其特征在于，还设置有模拟太阳光源，用于对短程反硝化厌氧氨氧化反应区域中的铁粉进行光照。
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