CN109231442A - 一种脱除水中硝态氮的抽屉式反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种水处理反应器及其应用方法，反应器水处理流程采用上进下出淋洗模式。本发明的特点是优化了现行微生物反硝化反应器的构型，避免了传统填充床反应器易堵塞出现死区的问题。打破传统生物滤池中填料仅发挥过滤和载体的功能，开创性的使用具有反硝化功能的特制填料，填料不仅能过滤悬浮物和充当微生物载体，还可在微生物的作用下进行异养反硝化和自养反硝化，充分发挥微生物的作用，缩短反应时长。为硝酸盐污染的地下水、地表水以及生产生活污水提供了一种简便节能易操控的反硝化反应器。

Description

一种脱除水中硝态氮的抽屉式反应器
技术领域
本发明属于水处理应用领域，具体涉及一种水处理反应器及其应用方法，主要目的是通过优化反应器构型，充分发挥生物反硝化的作用，对水中硝酸盐氮进行脱除，适用于处理受到硝酸盐污染的地下水、地表水以及生产生活污水。
背景技术
由于工业、生活和养殖业废水的排放以及农业生产中氮肥的使用量不断增加，使氮的自然循环遭到了破坏，硝酸盐作为一种水体常见污染物，广泛存在于地下水、地表水以及一些生活生产污水中。人体摄入过多的硝酸盐可以引起高铁血蛋白症，在硝酸盐转化过程中形成的亚硝胺等物质具有“三致”效应，对人体健康形成危害。当自然水体中TN偏高时，水体中藻类将会迅速繁殖生长，从而引起水体富营养化现象。为了进一步改善河流水质，提高水环境质量，目前现有的污水处理厂将面临主要污染物排放标准由原来的一级A提升至地表水环境质量标准Ⅳ类标准限值，其中总氮排放指标由原来的15mg/L提升至1.5mg/L，而污水处理厂尾水的总氮主要由硝酸盐氮组成。因此，水体中硝酸盐污染的净化成为提高水环境质量的关键问题。
目前现有的填充床脱氮反应器，易出现布水不均，填料堵塞等问题，大大降低了脱氮效率。本发明的目的是提供一种生物法脱除水中硝酸盐氮的新型反应器，设备内装填特制的反硝化填料，利用微生物反硝化作用，处理受到硝酸盐污染的地下水、地表水以及生产生活污水。
发明内容
针对常规污水处理设备反硝化脱氮效果不理想的问题，结合上述背景技术，本发明提供了一种新型反硝化反应器，主要内容为：一种装填特制反硝化填料的抽屉式填充床反应器及其应用方法。
本发明技术方案如下：
特制反硝化填料以硫磺为基体，其原料包括硫磺、聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸和醋酸酯淀粉。其制备方法为：将硫磺、聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸和醋酸酯淀粉按一定比例放入同一容器内，加热至180℃至物质全部呈熔融态，搅拌均匀，适当降温后将其倒入确定孔径的筛板上滴漏制成颗粒状填料。硫磺、聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸和醋酸酯淀粉的质量比为30~10：5~1：5~1：3~1。
反应器水处理流程采用上进下出淋洗模式，配有进水控制系统。反应器反应区内设旋流布水系统、氧气脱除层、抽屉式填料间、出水溢流区域；旋流布水系统可避免淋洗过程中布水不均匀的问题；氧气脱除层装填海绵铁，可去除进水中的溶解氧，有利于提高后续生物反应的效率；抽屉式填料间布设2-10个，每个填料间填充1/2~4/5体积的特制填料；微生物与多层抽屉式填料间内填充的填料同时发生异养反硝化和自养反硝化作用，将硝酸盐氮转化为氮气，氮气在反应器内上升逸出的过程中对填料层产生一定的扰动，具有气冲作用，防止填料层的堵塞。
本发明的进一步改进是：异养反硝化和自养反硝化同时进行，不同代谢类型的微生物分别利用填料中的硫磺和有机物，进行自养反硝化和异养反硝化作用，缩短反应时长，同时避免碳源过量造成的二次污染问题。多级抽屉式填料层的设计，便于填料的装填和更换，且有多次布水的作用，有利于均匀水质。
本发明的特点是：优化了现行微生物反硝化反应器的构型，避免了传统填充床反应器易堵塞出现死区的问题。打破传统生物滤池中填料仅发挥过滤和载体的功能，开创性的使用具有反硝化功能的特制填料，填料不仅能过滤悬浮物和充当微生物载体，还可在微生物的作用下进行异养反硝化和自养反硝化，充分发挥微生物的作用，缩短反应时长。为硝酸盐污染的地下水、地表水以及生产生活污水提供了一种简便节能易操控的反硝化反应器。
附图说明
图1为一种装填特制反硝化填料的抽屉式填充床反应器正面示意图
图2为一种装填特制反硝化填料的抽屉式填充床反应器侧面示意图
附图标记
1-进水；2-旋流布水器；3-海绵铁；4-抽屉式填料间；5-填料；6-出水槽；7-出水；8-箱体；9-布泥管；10-污泥投加泵；11-储泥池。
具体实施方式
以下结合附图并通过实例对本发明作进一步说明：
图1为一种装填特制反硝化填料的抽屉式填充床反应器正面示意图。
图2为一种装填特制反硝化填料的抽屉式填充床反应器侧面示意图。
建立脱氮反应装置如图1图2所示，该抽屉式填充床反应器内部运行流程描述如下：
储泥池11中的活性污泥通过污泥投加泵10进入布泥管9中，布泥管9上开有多个孔，使活性污泥分散在各抽屉式填料间4的填料5上；原水经进水泵通过进水1端进入反应器内，在旋流布水器2的作用下，水流均匀分布在海绵铁3上；原水经海绵铁3脱除溶解氧后，进入填料间4，与填料间内的填料5和微生物接触发生反硝化作用；抽屉式填料间以多孔筛板为底板，水流自上而下通过一层层填料间不断进行反硝化作用并逐渐下降，最后落至出水槽6内反应结束；水流从出水槽溢流经出水7端流出反应器；反硝化过程中产生的氮气，从下部上升过程中不断扰动填料层，避免了反应器内填料堵塞造成死区的问题。
实施例1
采用本发明的填料和反应器对模拟硝酸盐污水进行处理。将硫磺、聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸和醋酸酯淀粉按照30：3：3：1的质量比制成不同粒径的填料，装填至抽屉式填充床反应器内，抽屉长50cm，宽40cm高15cm，抽屉填料区域长40cm，宽30cm高15cm，布设3层填料间，每个填料间装填2/3体积的填料。将驯化好的活性污泥由布泥管接种到填料上，用自来水加入硝酸钠配制成硝酸盐氮的浓度为20mg/L的水模拟污水水质，原水经蠕动泵由反应器进水端打入反应器内，污水在反应器内的水力停留时间为35min，检测出水硝态氮含量低于1.0mg/L，去除率大于95%。经过长时间运行检测，出水水质稳定，能够达到排放标准，监测数据见表1。
表1 实施例1的监测数据
实施例2
采用本发明的填料和反应器对模拟硝酸盐污水进行处理。将硫磺、聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸和醋酸酯淀粉按照10：1：1：1的质量比制成不同粒径的填料，装填至抽屉式填充床反应器内，抽屉长50cm，宽40cm高15cm，抽屉填料区域长40cm，宽30cm高15cm，布设6层填料间，每个填料间装填1/2体积的填料。将驯化好的活性污泥由布泥管接种到填料上，用自来水加入硝酸钠配制成硝酸盐氮的浓度为30mg/L的水模拟污水水质，原水经蠕动泵由反应器进水端打入反应器内，污水在反应器内的水力停留时间为50min，检测出水硝态氮含量低于1.5mg/L，去除率大于95%。经过长时间运行检测，出水水质稳定，能够达到排放标准，监测数据见表2。
表2 实施例2的监测数据

Claims (5)

1.一种脱除水中硝态氮的抽屉式反应器，其特征在于：所述的反应器的水处理流程采用上进下出淋洗模式，配有进水控制系统、污泥投加泵（10）和储泥池（11）；所述反应器的反应区内包括旋流布水器（2）、氧气脱除层、抽屉式填料间（4）、出水溢流区域。
2.如权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述的水溢流区域内设置出水槽（6）。
3.如权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述的反应器中布设2-10个所述的抽屉式填料间（4），每个抽屉式填料间（4）内填充1/2~4/5体积的反硝化填料（5）。
4.如权利要求3所述的反应器，其特征在于：所述的反硝化填料（5）以硫磺为基体，其原料包括硫磺、聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸和醋酸酯淀粉；所述硫磺、聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸和醋酸酯淀粉的质量比为30~10：5~1：5~1：3~1。
5.如权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述的氧气脱除层装填海绵铁（3）。
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