[發明專利]一種零價鐵混養反硝化耦合改性生物炭兩級PRB地下水脫氮方法及反應器

有效

• 申請號: 202110563450.1
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113307447B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 薛罡;宋賓學;陳紅;錢雅潔;張艾;李響;高品;張羽;王錚;曾琳;賈林春;徐磊;王曉暖;何月玲;張承基;于鑫;孫蘇陽;陳鈺婷;陸曉峰
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F103/06;C02F101/16
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

1.一種零價鐵混養反硝化耦合改性生物炭兩級PRB地下水脫氮方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1）：在一級PRB反應區設置聚乙烯網袋包裹的鐵刨花Fe⁰填料，以城市污水處理廠剩余污泥作為種泥，接種至一級PRB反應區中，含NO₃^--N地下水連續進水10-15日，使鐵刨花填料表面形成附著反硝化菌的生物膜，完成一級PRB的啟動；

步驟2）：含NO₃^--N地下水通過穿孔墻進入一級PRB反應區，同時在進水處投加有機碳源，利用聚乙烯網袋及鐵刨花Fe⁰上附著的異養及自養反硝化菌進行反硝化脫氮，將地下水中大部分NO₃^--N還原成N₂；

步驟3）：經過步驟2）處理的一級PRB反應區出水通過穿孔墻進入設有改性生物炭填料的二級PRB反應區，通過生物炭的吸附作用進一步去除地下水中殘留的NO₃^--N，最終處理后的地下水經穿孔墻排出；

所述步驟3）中改性生物炭填料的制備方法為：以稻草秸稈為原料，破碎機磨碎后放入管式爐中在N₂氛圍內煅燒，冷卻至室溫后研磨過篩，用鹽酸溶液浸漬后洗至中性，后續加入氯化鐵溶液振蕩，抽濾、烘干再次置于管式爐中煅燒，取出后的成品即為改性生物炭；其中，第一次煅燒的溫度為600 ℃，時間為3 h；第二次煅燒的溫度為300 ℃，時間為1 h。

2.如權利要求1所述的零價鐵混養反硝化耦合改性生物炭兩級PRB地下水脫氮方法，其特征在于，所述步驟1）中的聚乙烯網袋包裹的鐵刨花Fe⁰填料為每包填料裝填3 kg鐵刨花Fe⁰，裝填的密度為20~30 kg/m³。

3.如權利要求1所述的零價鐵混養反硝化耦合改性生物炭兩級PRB地下水脫氮方法，其特征在于，所述步驟2）中以乙酸鈉為外加有機碳源，控制進水中COD/TN為2.8~3.2，所述反硝化脫氮的處理時間為20~24 h。

4.如權利要求1所述的零價鐵混養反硝化耦合改性生物炭兩級PRB地下水脫氮方法，其特征在于，所述步驟3）中的改性生物炭填料由聚乙烯網袋包裹而成，每包填料裝填3~4 kg改性生物炭，裝填的密度為10~20 kg/m³，所述的經過步驟2）處理的一級PRB反應區出水在二級PRB反應區的反應時間為20~24 h。

5.如權利要求1所述的零價鐵混養反硝化耦合改性生物炭兩級PRB地下水脫氮方法，其特征在于，所述的過篩為采用60目的過篩器進行過篩。

6.如權利要求1所述的零價鐵混養反硝化耦合改性生物炭兩級PRB地下水脫氮方法，其特征在于，所述鹽酸溶液的濃度為1 mol/L，浸漬時間為1 h；所述氯化鐵溶液的濃度為2mol/L，振蕩時間為2 h。

7.如權利要求1所述的零價鐵混養反硝化耦合改性生物炭兩級PRB地下水脫氮方法，其特征在于，所述烘干的溫度為85 ℃，時間為2 h。

8.一種零價鐵混養反硝化耦合改性生物炭兩級PRB地下水脫氮反應器，其特征在于，應用于權利要求1~7中任意一項所述的零價鐵混養反硝化耦合改性生物炭兩級 PRB 地下水脫氮方法中，其包括：

設有鐵刨花填料（3）的一級PRB反應區（4），所述一級PRB反應區（4）內設有若干組不銹鋼填料框架一（5），每組框架中吊掛鐵刨花填料（3）；

設有改性生物炭填料（7）的二級PRB反應區（8），所述二級PRB反應區（8）內設有若干組不銹鋼填料框架二（9），每組框架中吊掛改性生物炭填料（7）；

所述一級PRB反應區（4）的進水側設有碳源投加管（1）及穿孔墻一（2），所述二級PRB反應區（8）的出水側設有穿孔墻二（10），所述一級PRB反應區（4）與二級PRB反應區（8）之間設有穿孔墻三（6）。