[發(fā)明專利]一種強(qiáng)化反硝化脫氮除磷滲濾床系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811098399.6
• 申請(qǐng)日: 2018-09-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109111045B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 全向春;陳亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F9/14
• 分類號(hào): C02F9/14;C02F101/10
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

本發(fā)明公開(kāi)了屬于水污染控制與治理技術(shù)領(lǐng)域的一種強(qiáng)化反硝化脫氮除磷滲濾床系統(tǒng)。所述強(qiáng)化反硝化脫氮除磷滲濾床系統(tǒng)，包括配水系統(tǒng)和滲濾床，所述配水系統(tǒng)將水導(dǎo)入滲濾床；所述滲濾床包括滲濾床主體以及設(shè)置在滲濾床主體內(nèi)的自上而下依次設(shè)置的土壤覆蓋層、布水層、強(qiáng)化除磷層、強(qiáng)化脫氮反應(yīng)層、深度凈化層、排水層；所述布水層分布設(shè)置有布水管，所述布水管在布水層均勻布水，所述布水管和配水系統(tǒng)相連。本發(fā)明的滲濾床系統(tǒng)，通過(guò)鐵碳微電解化學(xué)還原及固體碳源強(qiáng)化生物脫氮兩方面，并耦合鐵碳以及高容量磷吸附材料除磷，達(dá)到同步高效脫氮及除磷的目的，具備無(wú)二次污染、防堵塞且高負(fù)荷、操作成本低的優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水污染控制與治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種強(qiáng)化反硝化脫氮除磷滲濾床系統(tǒng)。

背景技術(shù)

氮磷污染是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因，高效去除氮磷是許多污染水體治理面臨的問(wèn)題之一。滲濾床系統(tǒng)可以通過(guò)填料的吸附、截留以及微生物作用去除水中有機(jī)污染物、懸浮物和氮磷。生物脫氮是滲濾床系統(tǒng)去除污染水體中氮的有效方法，氮的生物去除包括硝化和反硝化過(guò)程，反硝化需要充足的有機(jī)碳源才能進(jìn)行完全。但是許多污染的水體或城市污水碳氮比低，導(dǎo)致反硝化過(guò)程不徹底，氮的脫除效率較低。完全依賴生物作用脫氮存在局限性，尤其當(dāng)水中C/N比較低時(shí)，需輔以其他形式的脫氮方法。目前的方法中，利用鐵與碳間較大的電位差，構(gòu)建鐵碳微電解系統(tǒng)，陽(yáng)極鐵被氧化失去電子，陰極氫質(zhì)子接受電子還原成H₂，H₂作為電子供體，而NO₃^-作為電子受體，可實(shí)現(xiàn)化學(xué)還原脫氮。但是鐵碳微電解系統(tǒng)在還原硝態(tài)氮的過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生一定量的氨氮，造成水體二次污染，這是需要解決的問(wèn)題。

補(bǔ)充有機(jī)碳源也是一種強(qiáng)化生物反硝化脫氮的措施。補(bǔ)充的碳源包括液體碳源，如甲醇、乙醇、乙酸等有機(jī)物，但液體碳源需要持續(xù)加入才能夠達(dá)到強(qiáng)化反硝化的目的，另外控制加入量比較困難，過(guò)量加入會(huì)造成二次污染。為此，有的研究采用固體碳源，所述固體碳源包括天然材料和人工合成材料，天然材料如稻殼，玉米芯，麥稈，樹(shù)皮、木屑等，人工合成材料如多聚物包括聚己內(nèi)醇(PCL)，聚乳酸(PLA)，聚羥基脂肪酸酯(PHA)等。天然固體碳源由于釋放速率有限，往往強(qiáng)化反硝化效果比較差。而開(kāi)發(fā)負(fù)載型可控釋放固體碳源并用于強(qiáng)化反硝化過(guò)程已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。

磷往往是與氮伴生的營(yíng)養(yǎng)元素，磷的去除主要有生物除磷、化學(xué)除磷以及物理吸附法。利用富含鐵、鋁、鎂、鈣、鑭、鋯等元素的天然材料及人工合成材料，往往可以達(dá)到吸附除磷的目的。提高材料的磷吸附性能及容量，延長(zhǎng)使用周期，是當(dāng)前除磷材料研發(fā)面臨的難題。鐵碳微電解系統(tǒng)具有反硝化脫氮作用的同時(shí)，還可以通過(guò)內(nèi)部微電解、氧化作用等被腐蝕，產(chǎn)生Fe²⁺、Fe³⁺以及它們的水解產(chǎn)物Fe(OH)₂、Fe(OH)₃，通過(guò)化學(xué)鍵合、卷掃、絮凝、沉淀等作用，產(chǎn)生除磷作用。但鐵碳微電解除磷效果有限，尤其是當(dāng)鐵碳材料板結(jié)氧化后會(huì)喪失除磷功能。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種具有強(qiáng)化反硝化脫氮及除磷功能的滲濾床系統(tǒng)，通過(guò)鐵碳微電解化學(xué)還原及固體碳源強(qiáng)化生物脫氮兩方面，并耦合鐵碳以及高容量磷吸附材料除磷，達(dá)到同步高效脫氮及除磷的目的。

為此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種強(qiáng)化反硝化脫氮除磷滲濾床系統(tǒng)，包括配水系統(tǒng)和滲濾床，所述配水系統(tǒng)將水導(dǎo)入滲濾床；

所述滲濾床包括滲濾床主體以及設(shè)置在滲濾床主體內(nèi)的自上而下依次設(shè)置的土壤覆蓋層、布水層、強(qiáng)化除磷層、強(qiáng)化脫氮反應(yīng)層、深度凈化層和排水層；

所述強(qiáng)化除磷層由沙礫、土壤、凹凸棒土顆粒和有機(jī)碳負(fù)載型類水滑石組成；

所述強(qiáng)化脫氮反應(yīng)層由海綿鐵和顆粒碳組成；

所述布水層分布設(shè)置有布水管，所述布水管在布水層均勻布水，所述布水管和配水系統(tǒng)相連。