[實用新型]脫除水中硝酸鹽的固相異養與電化學自養集成反硝化反應器

無效

• 申請號: 200920199016.4
• 申請日: 2009-10-22
• 公開（公告）號: CN201598203U
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 李文紅;周欲飛;趙國智;田光明
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F1/46
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本實用新型涉及環境保護領域中的地下水、地表水處理，尤其涉及一種脫除水中硝酸鹽的固相異養與電化學自養集成反硝化反應器。

背景技術

地下水中硝酸鹽的處理方法主要包括物化方法、化學反硝化和生物反硝化。

物化方法主要包括離子交換、反滲透和電滲析。

常規的離子交換工藝包括用氯離子型和重碳酸根離子型樹脂進行陰離子交換等。但是離子交換法要耗用大量再生藥劑，而排放時又會引起二次污染。

反滲透法不僅可以去除地下水中NO₃^--N，還可同時去除Cl^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等，比其他方法更優越。但該法能耗高且產生的大量高鹽水需要處置。

電滲析是一種較新的膜處理技術，原水通過交替排列的陰陽離子選擇滲透性膜，在直流電場中，NO₃^--N通過膜與凈水分離，進入高濃度鹽水一側，從而使NO₃^--N得以去除。但因此法操作較為復雜而應用范圍不廣。NitRem電滲裝置可選擇性地脫除NO₃^--N，無須任何化學藥品，能將NO₃^--N從50mg/L降到25mg/L以下，但是設備昂貴。總之，物化方法存在處理費用過高、脫除選擇性差不徹底、有二次污染等問題。

化學反硝化利用一定的還原劑還原地下水中的硝酸鹽從而去除硝酸鹽。目前對硝酸鹽的還原反應歷程缺乏一致的認識，與生物反硝化相比，化學反硝化法有兩個潛在的突出優點，單位體積反應器的脫硝速度比生物反硝化法快得多；工藝簡單，對運行管理的要求低。采用化學反硝化去除NO₃^--N的反應過程將產生反應副產物，反應條件難以控制，同時催化劑的回收和分離是個需要解決的問題。

生物反硝化過程是包括異養反硝化和自養反硝化兩類。異養反硝化需要有機碳(如甲醇)作為細菌的營養源及電子供體，異養反硝化的優點是反硝化速度快，單位體積反應器的處理量大，缺點是若投加的基質不足，則易導致出水中NO₃^--N的積累問題，若投加的基質過量，則殘留的有機基質對被處理水有二次污染問題，自養反硝化主要利用地下水中的無機碳(如CO₂、HCO₃^-)或外加的硫或氫作為能源來進行脫氮，由于不需要外加有機物，此方法處理出水不會含有有機碳的污染，但其主要缺點是單位體積反應器的處理能力較小，水力停留時間長。

從效率和成本兩個方面來看，生物反硝化方法是目前已投入實用的最好的方法，但其仍存在一些缺點，如管理要求較高，不適合用于小型或分散給水處理，需要后續處理等。因而開發新型、高效的組合處理方法成為硝酸鹽去除的研究熱點，固相異養-電化學自養-生物脫氮工藝在減少二次處理、自動控制方面都有優勢。

發明內容

本實用新型的目的是克服上述現有技術中所存在的問題，提供一種脫除水中硝酸鹽的固相異養與電化學自養集成反硝化反應器。

脫除水中硝酸鹽的固相異養與電化學自養集成反硝化反應器包括反應器本體、石墨陽極、發泡鎳陰極、固相反硝化基質填充層、塑料多面空心球填充層、取樣口、多孔性擋板、直流電源、出水口、進水口；反應器本體內下部從上到下設有固相反硝化基質、塑料多面空心球、多孔性擋板，反應器本體底部設有進水口，反應器本體側壁設有多個取樣口，反應器本體頂部設有出水口，反應器本體中間設有石墨陽極，反應器本體內側壁設有發泡鎳陰極，石墨陽極、發泡鎳陰極分別與直流電源正負極相接。

所述的發泡鎳陰極的面密度為350～750g/m²，孔徑為70～90PPI，厚度為2.5～3.0mm。石墨陽極直徑為8～10mm，長300～350mm。所述的固相反硝化基質填充層中的固相反硝化基質的填充質量為200～250g，含有30～50％淀粉含量和70～50％的聚乳酸，粒直為2～3mm，高為4～5mm的圓柱體。所述的塑料多面空心球填充層的高度3～6cm。

本實用新型與現有技術相比具有的有益效果：