CN103058392A - 一种单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的方法及装置 - Google Patents

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刘佃娜
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Abstract

本发明涉及一种单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的方法及装置,在生物滤池中,采用陶粒作为过滤介质,用于附着生长反硝化微生物。在生物滤池的进水中投加(硫代硫酸钠、亚硫酸钠、硫化钠)溶液,补充反硝化所需的电子供体,净化水流入湖泊地表水体中。本发明通过单级自养反硝化脱氮,能够快速高效地去除水体中的硝酸盐,提高处理后水的水质,降低受纳湖泊水体中富营养化发生的机率。

Description

一种单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的方法及装置技术领域[0001] 本发明属于环境工程水处理技术领域,尤其是涉及一种单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的方法以及利用陶粒型生物滤池等脱除水体中硝酸盐的装置。背景技术[0002] 我国绝大多数城市景观湖泊都面临着水环境污染与湖泊富营养化的严峻形势。引水作为保证湖泊水质和景观效果的一项重要举措,在越来越多的城市景观湖泊治理过程中得到了应用。但是引水水源往往也处于不同程度的污染状态,普遍存在氮含量偏高的问题, 这是我国湖泊富营养化治理引水方案中存在的一个共性问题,亟待开展针对性的科学研究。[0003] 引水水源等地表水体由于容易受到农业面源的污染,往往其中氮类物质含量较高,而主要的氮形态为硝酸盐。引水进入景观湖泊后,高含量的氮类营养盐容易导致水体富营养化和藻类水华的发生。如杭州西湖每天都从钱塘江调水40万m3用于保持景观水质,但是,由于钱塘江引水中氮类物质含量高(3-4mg/L),进入西湖水体后,经过较长时间的停留, 会使得西湖局部湖区春季水绵大量繁殖,甚至发生藻类水华,严重影响水质和湖泊景观。[0004] 针对硝酸盐含量高的问题,传统技术是采用生物反硝化技术去脱除硝酸盐,这在污水处理中是常用的技术方法。然而,地表水水质与污水水质差别很大,有机物含量很低, 根本不具备生物反硝化脱氮的基本条件。而采用外加碳源的异养反硝化脱氮方法往往会因为投加过量,需要加入第二级除碳系统。二级脱氮系统不但增加了基建费用,也大幅度地增加了运行费用和占地面积。这些都限制了外加碳源工艺在实际工程的应用。因此,急需流程简便、处理效率高、运行成本低、占地面积小的脱氮技术的出现。发明内容[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供的降低受纳水体富营养化发生的机率的单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的方法。[0006] 本发明的另一个目的是提供用于单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的装置。[0007] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:[0008] 一种单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的方法,包括以下步骤:[0009] I)在生物滤池的进水管上安装静态混合器,地表水体的原水经原水泵抽取由进水管输送至静态混合器,与通过电子供体溶液输送管输送到静态混合器的电子供体溶液进行混合后进入生物滤池,电子供体溶液与待处理原水的体积比设定为1: 5000〜1: 2000;[0010] 2)在生物滤池底部设置砾石承托层,上部设置陶粒过滤层,生物滤池中的水流采用上向流形式,混合了电子供体溶液的原水依次流经砾石承托层和 陶粒过滤层完成反硝化过程,最后由出水管流出生物滤池,返回地表水体。[0011] 作为优选的实施方式,电子供体溶液为质量百分浓度为30%的亚硫酸钠、硫代硫酸钠或硫化钠溶液。[0012] 作为更加优选的实施方式,电子供体溶液采用的是质量百分浓度为30%的亚硫酸钠溶液。[0013] 作为优选的实施方式,电子供体溶液与原水中硝酸盐的之间的硫氮(S/N)摩尔比为1:1。[0014] 作为优选的实施方式,混合了电子供体溶液的原水在生物滤池中的停留时间为 30〜60分钟。[0015] 用于单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的装置,主要包括一生物滤池,该生物滤池的底部设置进水管,顶部设置出水管,进水管上设置有静态混合器,该静态混合器连接电子供体溶液输送管,生物滤池内自下而上设置砾石承托层及陶粒过滤层。[0016] 作为优选的实施方式,砾石承托层中采用的砾石粒径为8〜16mm。[0017] 作为优选的实施方式,陶粒过滤层中采用的陶粒粒径为6〜9mm。[0018] 作为优选的实施方式,进水管的进口伸入地表水体内,在进水管上设置有抽取水体的原水泵。[0019] 本发明将外加电子供体(亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫化钠)溶液与陶粒滤料生物滤池有机结合,在生物滤池中,采用陶粒作为过滤介质,用于附着生长反硝化微生物。在生物滤池的进水中投加电子供体(亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫化钠)溶液,用于自养型反硝化脱除硝酸盐,同时电子供体转化为硫酸盐。[0020] 与现有技术相比,本发明具有以下优点:[0021] (I)采用生物滤池处理硝酸盐污染水体,在滤池进水管道上安装静态混合器,向静态混合器中投加配置的电子供体溶液,与进水充分混合后,进入生物滤池。在适当的温度条件下,生物滤池中接种前期培养的反硝化菌,经过一周左右时间的适应驯化后,陶粒介质表面会附着生长适量的活性微生物,并能够通过反硝化作用将进水中的硝酸盐含量降至很低的水平。[0022] (2)采用陶粒型生物滤池技术,通过将陶粒作为过滤基质,并通过外加电子供体的方式,能够在一级生物滤池内快速脱除污染水体中的硝酸盐,具有高效、简便的特点。能够有效地应用于我国的城市景观湖泊的硝酸盐污染型引水净化工程。附图说明[0023] 图1为用于单级自养反硝化脱除水体硝酸盐装置的结构示意图。[0024] 图中,I为原水,2为进水管,3为原水泵,4为电子供体溶液输送管,5为静态混合器,6为生物滤池,7为砾石承托层,8为陶粒过滤层,9为出水管。具体实施方式[0025] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。[0026] 实施例1[0027] 本发明采用的生物滤池结构如图1所示。采用原水泵3将待处理水体的原水I取出,通过进水管2将原水I输送进入生物滤池6,在生物滤池的进水管上安装静态混合器5, 将电子供体溶液输送管4输送的电子供体溶液与进水管2输送的地表原水I在静态混合器 5里面充 分混合,然后进入生物滤池6,电子供体溶液的投加量与原水中的硝酸盐含量为硫氮摩尔比S/N=l : I。生物滤池6中的水流采用上向流形式,滤池底部为砾石承托层7, 上部为陶粒过滤层8,原水在生物滤池6中完成反硝化过程后,由出水管9流出生物滤池6, 返回地表水体。水流在生物滤池6中的停留时间为30〜60分钟。[0028] 以下为本发明的一个具体应用实施例。[0029] 对杭州玉皇山水质预处理厂的沉淀池出水开展脱氮中试工程。在沉淀池出水侧构建生物滤池脱氮装置。[0030] 生物滤池6的进水管2上安装静态混合器5,原水I经由原水泵3提升后,由I 根DN25的进水管2输送到静态混合器5。采用质量浓度为30%的硫代硫酸钠溶液作为反硝化外加电子供体,电子供体溶液输送管4为DN15,电子供体溶液与处理原水的体积比为I : 2000。硫代硫酸钠溶液通过溶液输送管4输送到静态混合器5,和地表原水经过DN25 的静态混合器5混合后,进入生物滤池6。[0031] 生物滤池6采用有机玻璃制成,直径为200mm,高度为3m。在生物滤池6底部设置砾石承托层7,高度为O. 3m,砾石粒径为8〜16mm。生物滤池6的上部设置陶粒过滤层8, 层高为1. 7m,陶粒的粒径为6〜9mm。[0032] 混合了硫代硫酸钠溶液的原水上向流流经砾石承托层7和陶粒过滤层8,完成反硝化过程后,由出水管道9流出生物滤池6,水流在生物滤池6中的停留时间为30分钟。[0033] 在系统试运行的5个月期间,对处理景观水体系统的进出水水质进行了检测分析,发现系统对硝酸盐、氨氮、总氮的平均去除率分别为92%、45%和76%,达到了单级去除原水中硝酸盐的效果。[0034] 实施例2 [0035] 用于单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的装置,主要包括一个生物滤池,在生物滤池的底部设置进水管,顶部设置出水管,因此进入生物滤池内的水体是从下往上流动的。生物滤池的直径为200mm,高度为3m,在生物滤池内自下而上设置砾石承托层及陶粒过滤层, 其中砾石承托层的高度为O. 3m,采用的砾石粒径为8〜16_,陶粒过滤层的高度为1. 7m,采用的陶粒粒径为6〜9_。进水管的进口伸入地表水体内,在进水管上设置有抽取水体的原水泵,另外,进水管上设置有静态混合器,该静态混合器连接电子供体溶液输送管,由原水泵抽取的原水与自输送管输送来的电子供体溶液在静态混合器内混合,电子供体溶液与待处理原水的体积比设定为1: 5000〜1: 2000。采用的电子供体溶液为质量百分浓度为 30 %的亚硫酸钠、硫代硫酸钠或硫化钠溶液,本实施例以亚硫酸钠溶液为例,对处理方法进行进一步的说明:[0036] I)在生物滤池的进水管上安装静态混合器,地表水体的原水经原水泵抽取由进水管输送至静态混合器,与通过电子供体溶液输送管输送到静态混合器的质量百分浓度为 30 %的亚硫酸钠溶液进行混合后进入生物滤池,亚硫酸钠溶液与原水中硝酸盐的含量比为硫氮摩尔比S/N =1:1;[0037] 2)在生物滤池底部设置砾石承托层,上部设置陶粒过滤层,生物滤池中的水流采用上向流形式,混合了电子供体溶液的原水依次流经砾石承托层和陶粒过滤层在生物滤池中停留30-60分钟,完成反硝化过程,最后由出水管流出生物滤池,返回地表水体。[0038] 该方法将亚硫酸钠溶液与陶粒滤料生物滤池有机结合,在生物滤池中,采用陶粒作为过滤介质,用于附着生长反硝化微生物。在生物滤池的进水中投加亚硫酸钠溶液,用于自养型反硝化脱除硝酸盐 ,同时电子供体转化为硫酸盐。

Claims (8)

1. 一种单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:1)在生物滤池(6)的进水管(2)上安装静态混合器(5),地表水体的原水经原水泵(3) 抽取由进水管(2)输送至静态混合器(5),与通过电子供体溶液输送管(4)输送到静态混合器(5)的电子供体溶液进行混合后进入生物滤池(6);2)在生物滤池(6)底部设置砾石承托层(7),上部设置陶粒过滤层(8),生物滤池(6) 中的水流采用上向流形式,混合了电子供体溶液的原水依次流经砾石承托层(7)和陶粒过滤层(8)完成反硝化过程,最后由出水管(9)流出生物滤池¢),返回地表水体。
2.根据权利要求1所述的一种单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的方法,其特征在于, 所述的电子供体溶液为质量百分浓度为30%的亚硫酸钠、硫代硫酸钠或硫化钠溶液。
3.根据权利要求1或2所述的一种单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的方法,其特征在于,所述的电子供体溶液与原水中硝酸盐的之间的硫氮(S/N)摩尔比为1:1。
4.根据权利要求1所述的一种单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的方法,其特征在于, 所述的混合了电子供体溶液的原水在生物滤池¢)中的停留时间为30〜60分钟。
5. 一种如权利要求1-4中所述用于单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的装置,其特征在于,该装置包括生物滤池¢),该生物滤池(6)的底部设置进水管(2),顶部设置出水管(9), 所述的进水管(2)上设置有静态混合器(5),该静态混合器(5)连接电子供体溶液输送管(4),所述的生物滤池¢)内自下而上设置砾石承托层(7)及陶粒过滤层(8)。
6.根据权利要求5所述的一种单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的装置,其特征在于, 所述的砾石承托层(7)中采用的砾石粒径为8〜16mm。
7.根据权利要求5所述的一种单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的装置,其特征在于, 所述的陶粒过滤层(8)中采用的陶粒粒径为6〜9mm。
8.根据权利要求5所述的一种单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的装置,其特征在于, 所述的进水管(2)的进口伸入地表水体内,在进水管(2)上设置有抽取水体的原水泵(3)。
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