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南京大学|新一代深度同步脱氮除磷技术

该技术利用地球上最常见的硫化矿物--- 硫化矿。微生物以硫铁矿为电子供体反硝化脱氮,代谢产物铁离子化学除磷,生物脱氮与化学除磷自然融合。不用外加碳源,在一个反应器中实现同步脱氮除磷。简单经济、持续高效、无人值守、应用于生化出水深度脱氮除磷。

#节能环保
产业化

技术详情

项目概况

水体富营养化是世界性的环境问题。通常水体中总氮≥0.2 mg/L、总磷≥ 0.02 mg/L时就认为该水体处于富营养状态。我国污水排放一级A标准为总氮≤15mg/L、总磷≤0.5mg/L。为了控制水体富营养化, 我国许多省市出台了更高的污水排放标准,如北京市标准:总氮≤10mg/L、总磷≤0.2mg/L。污水处理厂现有工艺难以达到新的排放标准,必须对尾水进行深度脱氮除磷。

但是现有脱氮除磷技术普遍存在运行成本高、处理工艺复杂、污泥量大、COD二次污染风险高等问题,使得污水处理厂不堪重负。因此目前污水处理厂提标改造方面亟需简单、经济、高效的污水深度脱氮除磷新技术。

硫铁矿在微生物的作用下,在湿润、缺氧的环境下可被NO3-氧化。主要的反应方程式如下:

基于上述反应原理,本研究团队研发了系列SMS填料及相关SMS生物滤池技术。SMS生物滤池利用硫铁矿的缺氧生物氧化过程将水中的NO3-转化为氮气、利用微生物代谢产物铁离子去除水中的PO43-。整个脱氮除磷过程不需要外加有机碳源,在一个简单的反应器中实现生物脱氮与化学除磷的自然耦合。

自2007年至今,SMS生物滤池深度脱氮除磷技术先后得到欧盟FP7居里夫人行动计划、国家科技重大水专项、国家自然科学基金、江苏省科技厅社会发展等项目资助,获得国家发明专利授权15项,美国发明专利授权1项。

市场前景

我国大多数污水处理厂都存在深度脱氮除磷的问题,农村生活污水的处理率还很低、大量的黑臭河流需要治理、许多地方地下水氮、砷污染需要治理。仅就城市污水处理而言,我国目前城市污水处理接近2亿吨/天,如果10%采用本技术,就有2000万吨/天的处理规模,这就是一个的投资规模超百亿,每年耗材规模数亿的市场。可见SMS-III生物滤池技术具有极其广阔的市场前景。

技术优势和特点

在已有的SMS-I、SMS-II填料的基础上,为了进一步加快硫铁矿反硝化的速率,本研究团队研发出SMS-III材料。该材料具有质量轻、比表面积大、微生物附着性能强、反硝化速率快的特点。

SMS-III生物滤池以SMS-III材料为填料,在HRT为1小时的情况下可将污水处理厂一级B出水提高的总氮≤5mg/L、总磷≤0.2mg/L,满足目前任何地方污水氮、磷排放新的标准。处理成本低于0.1元/吨水。

SMS-III生物滤池具有无需外加任何药剂;同步脱氮除磷效果好、速率快;冲洗周期长;运行管理简单;成本低廉等特点,满足对污水处理技术简单、经济、高效的要求。

应用领域

SMS-III生物滤池技术主要应用领域有(1)城镇污水处理厂生化尾水深度脱氮除磷;(2)农村分散式污水的深度处理;(3)小型河流、湖泊的水体富营养化控制;(4)地下水氮、砷污染控制等。

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