CN109052829A - 一种用于降解氨氮的反应设备 - Google Patents

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施万胜
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Abstract

本发明公开了一种用于降解氨氮的反应设备，尤其是一种用于实验室条件下降解氨氮的反应设备，属于环境工程领域。本发明提供一种适用于实验室条件下降解氨氮的反应设备，既能够各单元独立做水处理单因子优化实验，同时也可以将各单元连通作为一个小型的一体化反应设备尽量接近河道现场的真实情况，结合多种水处理工艺，优化出适合于河道现场处理的结合工艺。且目前市场上还没有发现通过反应装置与菌剂相互叠加作用去除氨氮的设备，减少菌剂浪费，提高去除率。

Description

一种用于降解氨氮的反应设备
技术领域
本发明涉及一种用于降解氨氮的反应设备，尤其是一种用于实验室条件下降解氨氮的反应设备，属于环境工程领域。
背景技术
近年来，氨氮已经成为地表水污染的主要污染物之一，而且有进一步加剧的趋势，这给生态环境造成了严重危害。水中的氨氮主要来源于生活污水中含氮有机物的初始污染，后经过微生物分解为亚硝酸盐氮，当水中亚硝酸盐氮含量过高，饮用此水会与蛋白质结合形成亚硝胺，是一种强致癌物质。在实验室环境下研究去除河道中的氨氮的方法时，需要结构简单、功能齐全的模拟河道降解氨氮的设备。
现有的模拟河道降解氨氮的小试设备一般结构较为简单，功能较为单一，不适合多种水处理方法结合使用。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种用于适用于实验室条件下降解水体中氨氮的反应设备。
所述反应设备包括三个反应罐、一个曝气泵，所述三个反应罐依次相连，并且底部固定连有支撑腿，每个反应罐侧壁中部各有一个小孔，罐与罐之间通过钢圈水管相连。
所述反应罐为80×80×200cm的长方体水箱。反应罐的罐身由玻璃构成，支架由不锈钢板组成，且每个反应罐上部有一个20×20cm的可移动小窗。所述可移动小窗由铝合金材质构成，以推拉的方式打开和关闭，用于投加菌剂和通气。所述不锈钢支架厚度约为5cm。所述玻璃为钢化玻璃。
所述三个串联反应罐中，第三个反应罐通过水管连接曝气泵，用于增加水体溶解氧和进行吹脱降低氨氮含量，例如保证水中溶解氧在10mg/L左右。所述水管为PE水管。
所述曝气泵为CSP1090水泵。
所述支撑腿由HG/T21629-1999不锈钢材质构成。
所述小孔位于反应罐两侧中部高150cm处，直径25mm。
所述三个反应罐，第一个反应罐中，依靠重力沉降作用，除去水中的悬浮性固体和微生物絮凝体；第二个反应罐中，向水中投加含Mg2+和PO3-离子的药剂，使水中的氨氮和磷以鸟粪石的形式沉淀出来，从而同时回收水中的氮和磷；第三个反应罐中投加生物微胶囊以进一步除去氨氮。
本发明还提供应用所述反应设备降解氨氮的方法，从第一个反应罐进水，然后污水依次流进三个反应罐，进过不同的方式除去水体中的氨氮；进水口水体的流速为0.9m/s；水体在第一个反应罐中发生沉降悬浮性固体和微生物絮凝体；向第二个反应罐中投加含Mg2+和PO3-离子的药剂，使污水中的氨氮和磷以鸟粪石的形式沉淀出来，从而同时回收污水中的氮和磷；向第三个反应罐中投加0.3～0.6g/m3生物微胶囊(生物微胶囊的制备方法参见公开号为CN 108018280 A的专利申请)。
进一步地，所述第三个反应罐的进出水口装有不锈钢滤袋，防止载体的流失。
本发明提供一种适用于实验室条件下降解氨氮的反应设备，既能够各单元独立做水处理单因子优化实验，同时也可以将各单元连通作为一个小型的一体化反应设备尽量接近河道现场的真实情况，结合多种水处理工艺，优化出适合于河道现场处理的结合工艺。且目前市场上还没有发现通过反应装置与菌剂相互叠加作用去除氨氮的设备，减少菌剂浪费，提高去除率。
附图说明
图1为本发明实施例八的反应设备的结构示意图，(a)主视图，(b)侧视图。
图2为本发明实施例八的反应设备的结构示意图，后视图(未画出可移动小窗、排空口)。
图3为本发明实施例八的反应设备的结构示意图，仰视图。
图4为本发明实施例八的反应设备的结构示意图，俯视图。
图1～4中，1：可移动小窗，2：钢化玻璃层，3：反应罐，4：不锈钢底板，5：排空口， 6：温度、溶氧检测电极，7：取样口，8：相邻罐体连接阀。
具体实施方式
1、水体中氨氮含量的检测方法：纳氏试剂光度法
(1)标准曲线的绘制
吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.00mL铵标准使用液于50ml比色管中，加水至标线，加1.0ml酒石酸钾钠溶液，混匀。加1.5ml纳氏试剂，混匀。放置10min后，在波长420nm处，用光程10mm比色皿，以0浓度为参比，测量吸光度。
(2)水样的测定
分取适量的水样于50ml比色管中，稀释至标线，加1.0ml酒石酸钾钠溶液，混匀。加1.5ml 纳氏试剂，混匀。
(3)计算方法
氨氮(N，mg/L)＝1000*m/V
式中：m-由吸光度查得的氨氮量(mg)
V-水样体积(ml)
2、氨氮降解率的计算方法：
降解率(E,％)＝(N原-N后)/N原
式中：N原-原水的氨氮含量(mg/L)
N后-处理后水中的氨氮含量(mg/L)
实施例一
本发明的实施例一，污水中氨氮含量10mg/L依次流过三个反应罐，流进第一个反应罐时水中悬浮性固体和微生物絮凝体由于重力作用沉降，除去不溶性物质，水力停留时间1h。污水流经第二个反应罐时，向污水中投加含Mg2+和PO3-离子的药剂，使污水中的氨氮和磷以鸟粪石(磷酸铵镁，MgNH4P04·6H20)的形式沉淀出来，从而同时回收污水中的氮和磷，水力停留时间2h。污水流进第三个反应罐，在反应罐中投加生物微胶囊，保证生物微胶囊投加量根据装置容积计算单位投加量为0.3g/m3，水力停留时间2h。对氨氮降解率达到60％。
实施例二
在实施例一不变的条件下，污水流进第一个反应罐由经过重力沉降去除悬浮物改为筛滤截留，栅孔5mm。在反应罐中加入细格栅，通过格栅进行截留。对氨氮降解为63％。
实施例三
在实施例一不变的条件下，污水流进第二个反应罐后水力停留时间变为2.5h，对氨氮降解率达到66％。
实施例四
在实施例三不变的条件下，污水流进第二个反应罐后水力停留时间变为3h，对氨氮降解率达到72％。
实施例五
在实施例四不变的条件下，污水流进第三个反应罐后，向反应罐投加的菌剂投加量根据装置容积计算单位投加量为0.4g/m3。对氨氮降解率达到75％。
实施例六
在实施例五不变的条件下，污水流进第三个反应罐后，向反应罐投加的菌剂投加量根据装置容积计算单位投加量为0.5g/m3。对氨氮降解率达到78％。
实施例七
在实施例五不变的条件下，污水流进第三个反应罐后，向反应罐投加的菌剂投加量根据装置容积计算单位投加量为0.6g/m3。对氨氮降解率达到74％。
实施例八
在实施例六不变的条件下，污水流进第三个反应罐后，向反应罐投加的菌剂后水力停留时间为3.5h。对氨氮降解率达到80％。
实施例九
在实施例六不变的条件下，污水流进第三个反应罐后，向反应罐投加的菌剂后水力停留时间为4h。对氨氮降解率达到75％。
通过物理沉淀，去除密度较大的无机颗粒，有利于后续反应装置正常运行。污水流进第二个反应罐，该反应罐用于化学沉淀，通过投加化学试剂，使其产生沉淀，进而去除进水中的溶解性物质。第三个反应罐内投加菌剂菌剂，菌剂根据装置容积计算单位投加量为0.5g/m3，且通过曝气增加水中溶解氧，促进水体良性循环，进提高氨氮降解效率。
对比例1
在实施例八的基础上，相同的水处理流程(沉降、投加含Mg2+和PO3-离子的药剂、投加生物微胶囊)，不在这个设备中进行，而在室外下进行，氨氮降解率下降为65％。
对比例2
在实施例八的基础上，第三反应罐中不投加生物微胶囊，氨氮降解率降低为56％。
对比例3
在实施例八的基础上，仅设两个反应罐，在第二个罐中，同时投加Mg2+和PO3-离子的药剂、生物微胶囊，氨氮降解率下降为60％。
对比例4
在实施例八的基础上，反应罐的尺寸改为70×70×150，氨氮降解率下降为55％。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种用于降解水体中氨氮的反应设备，其特征在于，包括三个反应罐，所述三个反应罐依次相连，每个反应罐侧壁中部各有一孔，钢圈水管连接相邻反应罐的孔。
2.根据权利要求1所述的一种用于降解水体中氨氮的反应设备，其特征在于，所述反应罐为长方体水箱，反应罐的罐身为玻璃材质，反应罐的支架为不锈钢材质；每个反应罐上部有可移动小窗，所述可移动小窗的材质为铝合金，以推拉的方式打开和关闭，用于投加菌剂和通气。
3.根据权利要求2所述的一种用于降解水体中氨氮的反应设备，其特征在于，反应罐的尺寸为80×80×200cm，所述玻璃为钢化玻璃，所述不锈钢材料的厚度为5cm。
4.根据权利要求1所述的一种用于降解水体中氨氮的反应设备，其特征在于，三个反应罐依次相连，第三个反应罐通过水管连接曝气泵，用于增加水体溶解氧和进行吹脱降低氨氮含量。
5.根据权利要求1～4任一所述的一种用于降解水体中氨氮的反应设备，其特征在于，所述孔位于反应罐两侧中部高150cm处，直径25mm。
6.根据权利要求1～5任一所述的一种用于降解水体中氨氮的反应设备，其特征在于，所述三个反应罐，第一个反应罐中，依靠重力沉降作用，除去水中的悬浮性固体和微生物絮凝体；第二个反应罐中，向水中投加含Mg2+和PO3-离子的药剂，使水中的氨氮和磷以鸟粪石的形式沉淀出来，从而同时回收水中的氮和磷；第三个反应罐中投加生物微胶囊以进一步除去氨氮。
7.根据权利要求1～6任一所述的一种用于降解水体中氨氮的反应设备，其特征在于，第三个反应罐的进出水口装有不锈钢滤袋。
8.应用权利要求1～7任一所述反应设备降解氨氮的方法，其特征在于，从第一个反应罐进水，然后污水依次流进三个反应罐，进过不同的方式除去水体中的氨氮；进水口水体的流速为0.9m/s；水体在第一个反应罐中发生沉降悬浮性固体和微生物絮凝体；向第二个反应罐中投加含Mg2+和PO3-离子的药剂，使污水中的氨氮和磷以鸟粪石的形式沉淀出来，从而同时回收污水中的氮和磷；向第三个反应罐中投加0.3～0.6g/m3生物微胶囊。
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