[發明專利]一種生物反硝化去除水中含氮物質的裝置

有效

• 申請號: 201410454057.9
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104229987A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 劉成;汪斌;崔彪;王杰
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 沈振濤

技術領域

本發明屬于水處理領域，特別涉及一種新型強化生物反硝化去除水中含氮物質的裝置。

背景技術

近年來水處理領域氮的污染已成為社會熱點之一。一方面，城市污水廠處理出水中的總氮含量過高(其中硝酸鹽氮占主體)影響了出水的整體水質，另一方面中國相當部分地區地下水中硝酸鹽含量過高，超過了現行生活飲用水衛生標準(G5749-2006)的限值要求，從而影響了飲用水的水質安全。因此，水中氮的去除成為水處理領域關注的重點問題之一。如何經濟、高效、安全地從水中去除硝酸鹽氮對于確保居民飲水安全以及水環境健康均具有重要的意義。

目前針對水中硝酸鹽去除的主要方法包括：化學還原、反滲透、電滲析、離子交換、生物反硝化(包括自養和異養反硝化)等方法。化學還原法主要是利用還原劑將硝酸鹽氮還原，根據采用的不同還原劑可以分為活潑金屬還原法和催化還原法；前者是以鐵、鋁、鋅等金屬單質為還原劑，處理效果較差，且會有亞硝酸鹽生成，后者以氫氣以及甲酸、甲醇等為還原劑，一般都必須有催化劑存在才能使反應進行，成本較高，且氫氣應用過程中存在保障危險；反滲透、電滲析、離子交換等方法雖然可以有效去除水中的硝酸鹽，但成本較高，同時會產生大量廢水，因此在實際工程中應用較少。而生物反硝化以其處理成本低受到廣泛關注，但該方法在污水深度處理和地下水處理中受到碳源的限制而去除效果不理想，通常需要通過外加碳源或通過供給氫氣來改善硝酸鹽的去除效果，諸如投加甲醇、乙酸、葡萄糖等有機碳源或者通過電解產生的氫來強化活性炭上生物的反硝化作用；總之，異養及自養生物反硝化是目前在實際工程中控制含氮物質的最重要方法，如何通過工藝優化來降低有機碳源的投加量、確保出水水質是目前研究的重點。

因此，針對目前水處理中硝酸鹽的去除技術狀況，亟需研發一種新型的強化生物反硝化裝置，在確保硝酸鹽及總氮去除效果的同時，有效降低其運行維護費用。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種高效、安全的強化生物反硝化去除水中含氮物質的裝置。

技術方案：本發明提供的一種生物反硝化去除水中含氮物質的裝置，由一組生物反硝化反應器串聯而成；所述生物反硝化反應器底部設有進水管(1)，側壁上部設有出水口(2)，內部設有攪拌裝置(3)；所述生物反硝化反應器內設有填充復合濾料的濾料層(4)，所述復合濾料由體積比(2-6)：(2-3)：1的鐵粉、活性炭和磁鐵粉混合而成。

作為改進，所述鐵粉的粒徑為0.01-0.05mm，所述活性炭的粒徑為0.1-0.5mm、所述磁鐵粉的粒徑為0.05-0.1mm。

作為另一種改進，所述濾料層(4)的厚度為1.2-2.0m之間。

作為另一種改進，所述進水管(1)為圓弧形進水斗，其上部設置有濾板(5)；濾料層(4)底部設有長柄濾帽(6)。

作為另一種改進，所述出水口(2)上設有濾網或濾布，其孔徑為50-100目，過水流速為0.05-0.2m/s。

作為另一種改進所述攪拌裝置(3)為圓柱體，包括一組網狀結構的槳片(7)，槳片(7)的垂直邊互相連接形成圓柱體的軸；槳片的網格尺寸為(10-30)cm×(10-30)cm，其厚度在0.5cm以下。

有益效果：本發明提供的生物反硝化去除水中含氮物質的裝置結構緊湊、使用方便、運行靈活、適用范圍廣，主要依靠微生物的反硝化過程，可較好的滿足目前針對含氮物質特別是硝酸鹽的去除要求，同時也能夠去除氨氮等物質，具有較好的推廣應用前景。

具體而言，本發明相對于現有技術，具有以下突出的優勢：

(1)本發明通過設置機械攪拌裝置，并針對攪拌裝置的漿片形式進行優化，通過漿片轉動達到既能保持濾層整體穩定，又能促使復合濾層組分顆粒在各自的位置附近振動的目的，并避免了通常鐵碳內電解會出現的板結問題。

(2)該裝置通過將鐵粉、顆粒活性炭、磁粉均勻混合在一起，并通過物質粒徑的優化，使其可以穩定的存在于系統中，并發揮協同去除作用：其工作原理包括了活性炭顆粒上的生物反硝化過程、鐵粉的直接還原作用、鐵粉與活性炭之間所形成的微電池的微電解作用對硝酸鹽的直接去除，還包括通過對水中有機物分子結構的改變而對異養生物反硝化過程的強化。此外，通過磁鐵粉的加入，可通過磁場的作用來強化零價鐵還原作用及鐵碳內電解作用，改善處理效果、降低運行成本。同時，攪拌裝置的攪拌作用促使磁鐵粉位置的微小變動，通過電磁感應原理來形成微弱電流，并在活性炭表面生成少量氫來促進自養生物反硝化過程的進行，強化硝酸鹽去除效果。