CN112520847A - 一种基于硫自养反硝化的生物滞留池填料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于硫自养反硝化的生物滞留池填料，由硫磺或者硫铁矿、石灰石或者白云石和石英砂或者碎石组成，其中，硫磺或者硫铁矿、石灰石或者白云石和石英砂或者碎石的体积比为(1‑5)：(1‑5)：(8‑40)。该填料主要应用于生物滞留池的淹没区，旨在结合硫自养反硝化过程，提高雨水中硝酸盐氮的去除率，减小后续排放的受纳水体的氮负荷，同时降低水华等水体污染现象发生的可能性，该方法成本较低，原料易得，在实际推广中具有较大优势。

Description

一种基于硫自养反硝化的生物滞留池填料
技术领域
本发明涉及雨水处理技术领域，更具体地说涉及一种基于硫自养反硝化的生物滞留池填料。
背景技术
富营养化问题是当今世界面临的主要水污染问题之一，而氮是引起水体富营养化的主要因素之一。随着城市化率的不断提高，城市降雨径流对受纳水体氮污染的贡献将更加明显。研究表明，城市河流水体所接纳的氮类污染物约1/2来自城市降雨径流，2/3的河流水环境由于受到降雨径流中氮污染而导致功能退化，因此控制雨水中氮污染意义重大。
生物滞留池是基于源头控制理念的一种城市雨水低影响开发(low impactdevelopment，LID)技术，在径流量削减、径流污染物控制方面具有较好效果。然而生物滞留池对氮的去除效果波动较大，尤其对硝酸盐氮(NO3 --N)的去除效果最不稳定。为了提高NO3--N的去除效果，需要对传统生物滞留池进行改进，即在生物滞留池底部设置淹没区形成反硝化所需要的缺氧条件。异养反硝化时需要在淹没区投加碳源，有研究表明，当在淹没区添加橡树木屑作为有机碳源时，存在出水浑浊、出水化学需氧量COD过高的问题，易造成二次污染。为了解决上述问题，在生物滞留池淹没区添加硫磺或硫铁矿作为自养反硝化的电子供体，无需投加有机碳源，避免了二次污染。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种基于硫自养反硝化的生物滞留池填料，该填料主要应用于生物滞留池的淹没区，旨在结合硫自养反硝化过程，提高雨水中硝酸盐氮的去除率，减小后续排放的受纳水体的氮负荷，同时降低水华等水体污染现象发生的可能性，该方法成本较低，原料易得，在实际推广中具有较大优势。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种基于硫自养反硝化的生物滞留池填料，由硫磺或者硫铁矿、石灰石或者白云石以及石英砂或者碎石组成，其中，硫磺或者硫铁矿、石灰石或者白云石以及石英砂或者碎石的体积比为(1-5)：(1-5)：(8-40)。
硫磺或者硫铁矿、石灰石或者白云石以及石英砂或者碎石的体积比为(1-3)：(1-3)：(10-25)。
一种基于硫自养反硝化的生物滞留池填料，由硫磺、硫铁矿、石灰石、白云石以及石英砂或者碎石组成，其中，硫磺、硫铁矿、石灰石、白云石以及石英砂或者碎石的体积比为(1-5)：(1-5)：(1-5)：(1-5)：(8-40)。
硫磺、硫铁矿、石灰石、白云石以及石英砂或者碎石的体积比为(1-3)：(1-3)：(1-3)：(1-3)：(10-25)。
在使用时，填料高度为50-80cm。
硫磺的颗粒粒径为1-6mm，优选3-5mm，硫铁矿的颗粒粒径为1-10mm，优选2-8mm，石灰石的颗粒粒径为1-6mm，优选3-5mm，白云石的颗粒粒径为1-6mm，优选3-5mm，石英砂的颗粒粒径为1-5mm，优选2-4mm，碎石的颗粒粒径为1-5mm，优选2-4mm。
在进行使用时，选择硫磺、硫铁矿、石灰石、白云石、石英砂和碎石为颗粒状物料，由硫磺和/或硫铁矿、石灰石和/或白云石以及石英砂或者碎石按照比例混合均匀的填料在进行装填之前全部经过蒸馏水、超纯水洗涤，以2000-3000r/min的速率进行离心分离，并重复3-5次后在阴凉处自然风干后过10mm筛后进行装填。
将上述填料填充于生物滞留池的淹没区，对雨水中硝酸盐氮进行去除。
本发明的有益效果为：在该填料中，硫磺或硫铁矿作为电子供体，以硝酸盐作为电子受体将其还原为氮气，实现硫自养反硝化；石灰石或白云石作为pH缓冲剂，使系统中pH保持稳定；石英砂或碎石起到支撑、截流和微生物附着作用；本发明以硫磺或者硫铁矿、石灰石或者白云石和石英砂或者碎石等作为填料，主要应用于生物滞留池淹没区，在生物滞留池淹没区的低溶解氧的条件下实现硫自养反硝化，从而提高生物滞留池的脱氮效率。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
下述实施例中所用原料如下：
硫磺：粒径3-5mm，购置于材料市场。
硫铁矿：粒径2-8mm，购置于材料市场。
石灰石：粒径3-5mm，购置于材料市场。
白云石：粒径3-5mm，购置于材料市场。
石英砂：粒径2-4mm，购置于材料市场。
碎石：粒径2-4mm，购置于材料市场。
将混合后的填料装填于生物滞留池的淹没区；生物滞留池的进水和出水中的硝酸盐氮是通过紫外分光光度法测得的。
实施例1
将硫磺、石灰石和石英砂3种填料按照不同的体积投加比例制成混合填料，投加比例如表1所示。所有的填料在进行装填实验之前全部经过蒸馏水、超纯水洗涤，以2000-3000r/min的速率进行离心分离，并重复3-5次后在阴凉处自然风干后过10mm筛后进行装填。在所述混合填料层的下面设置承托层，承托层由石子组成，所述承托层的高度为5cm。
混合后的填料用于街道雨水(从天津市空港工业园区雨后予以采集)处理，不同填料配比(硫磺:石灰石:石英砂)、进出水硝酸盐氮(NO3 --N)浓度和去除率如表1所示。
表1不同填料配比对街道雨水中NO3 --N的去除效果
Figure BDA0002207828950000031
由实验数据可知，当选择硫磺、石灰石和石英砂3种填料时，硫磺：石灰石：石英砂＝1:1:10时对街道雨水中NO3 --N的去除效果最好。
实施例2
将硫铁矿、白云石和碎石3种填料按照不同的体积投加比例制成混合填料，投加比例如表2所示。所有的填料在进行装填实验之前全部经过蒸馏水、超纯水洗涤，以2000-3000r/min的速率进行离心分离，并重复3-5次后在阴凉处自然风干后过10mm筛后进行装填。在所述混合填料层的下面设置承托层，承托层由石子组成，所述承托层的高度为5cm。
混合后的填料用于街道雨水(从天津市空港工业园区雨后予以采集)处理，不同填料配比(硫铁矿:白云石:碎石)、进出水硝酸盐氮(NO3 --N)浓度和去除率如表2所示。
表2不同填料配比对街道雨水中NO3 --N的去除效果
Figure BDA0002207828950000041
由实验数据可知，当选择硫铁矿、白云石和碎石3种填料时，硫铁矿：白云石：碎石＝2:2:15时对街道雨水中NO3 --N的去除效果最好。
实施例3
将硫磺、硫铁矿、石灰石、白云石和碎石5种填料按照不同的体积投加比例制成混合填料，投加比例如表3所示。所有的填料在进行装填实验之前全部经过蒸馏水、超纯水洗涤，以2000-3000r/min的速率进行离心分离，并重复3-5次后在阴凉处自然风干后过10mm筛后进行装填。在所述混合填料层的下面设置承托层，承托层由石子组成，所述承托层的高度为5cm。
混合后的填料用于屋面雨水(从天津大学北洋园校区雨后采集)处理，不同填料配比(硫磺:硫铁矿:石灰石:白云石:碎石)、进出水硝酸盐氮(NO3 --N)浓度和去除率如表3所示。
表3不同填料配比对屋面雨水NO3 --N的去除效果
Figure BDA0002207828950000042
由实验数据可知，当选择硫磺、硫铁矿、石灰石、白云石和碎石5种填料时，硫磺:硫铁矿:石灰石:白云石:碎石＝2:2:2:1:20时对屋面雨水中NO3 --N的去除效果最好。
实施例4
将硫磺、硫铁矿、石灰石、白云石和石英砂5种填料按照不同的体积投加比例制成混合填料，投加比例如表4所示。所有的填料在进行装填实验之前全部经过蒸馏水、超纯水洗涤，以2000-3000r/min的速率进行离心分离，并重复3-5次后在阴凉处自然风干后过10mm筛后进行装填。在所述混合填料层的下面设置承托层，承托层由石子组成，所述承托层的高度为5cm。
混合后的填料用于农田雨水(从天津市静海区台头镇农田雨后收集)处理，不同填料配比(硫磺:硫铁矿:石灰石:白云石:石英砂)、进出水硝酸盐氮(NO3 --N)浓度和去除率如表4所示。
表4不同填料配比对农田雨水中NO3 --N的去除效果
Figure BDA0002207828950000051
由实验数据可知，当选择硫磺、硫铁矿、石灰石、白云石和石英砂5种填料时，硫磺:硫铁矿:石灰石:白云石:石英砂＝3:3:1:2:25时对农田雨水中NO3 --N的去除效果最好。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于硫自养反硝化的生物滞留池填料，其特征在于：由硫磺或者硫铁矿、石灰石或者白云石以及石英砂或者碎石组成，其中，硫磺或者硫铁矿、石灰石或者白云石以及石英砂或者碎石的体积比为(1-5)：(1-5)：(8-40)。
2.根据权利要求1所述的一种基于硫自养反硝化的生物滞留池填料，其特征在于：硫磺或者硫铁矿、石灰石或者白云石以及石英砂或者碎石的体积比为(1-3)：(1-3)：(10-25)。
3.一种基于硫自养反硝化的生物滞留池填料，其特征在于：由硫磺、硫铁矿、石灰石、白云石以及石英砂或者碎石组成，其中，硫磺、硫铁矿、石灰石、白云石以及石英砂或者碎石的体积比为(1-5)：(1-5)：(1-5)：(1-5)：(8-40)。
4.根据权利要求3所述的一种基于硫自养反硝化的生物滞留池填料，其特征在于：硫磺、硫铁矿、石灰石、白云石以及石英砂或者碎石的体积比为(1-3)：(1-3)：(1-3)：(1-3)：(10-25)。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种基于硫自养反硝化的生物滞留池填料，其特征在于，硫磺的颗粒粒径为1-6mm，优选3-5mm，硫铁矿的颗粒粒径为1-10mm，优选2-8mm，石灰石的颗粒粒径为1-6mm，优选3-5mm，白云石的颗粒粒径为1-6mm，优选3-5mm，石英砂的颗粒粒径为1-5mm，优选2-4mm，碎石的颗粒粒径为1-5mm，优选2-4mm。
6.如根据权利要求1-4任一所述的一种基于硫自养反硝化的生物滞留池填料在构建生物滞留池中的应用，其特征在于，用于生物滞留池的淹没区域，对雨水中硝酸盐氮进行去除。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：在进行使用时，选择硫磺、硫铁矿、石灰石、白云石、石英砂和碎石为颗粒状物料，由硫磺和/或硫铁矿、石灰石和/或白云石以及石英砂或者碎石按照比例混合均匀的填料在进行装填之前全部经过蒸馏水、超纯水洗涤，以2000-3000r/min的速率进行离心分离，并重复3-5次后在阴凉处自然风干后过10mm筛后进行装填，填料高度为50-80cm。
8.一种基于硫自养反硝化的生物滞留池填料的制备方法，其特征在于：基于硫自养反硝化的生物滞留池填料由硫磺或者硫铁矿、石灰石或者白云石以及石英砂或者碎石组成，其中，硫磺或者硫铁矿、石灰石或者白云石以及石英砂或者碎石的体积比为(1-5)：(1-5)：(8-40)，优选(1-3)：(1-3)：(10-25)，将硫磺或者硫铁矿、石灰石或者白云石以及石英砂或者碎石混合均匀即可。
9.一种基于硫自养反硝化的生物滞留池填料的制备方法，其特征在于：基于硫自养反硝化的生物滞留池填料由硫磺、硫铁矿、石灰石、白云石以及石英砂或者碎石组成，其中，硫磺、硫铁矿、石灰石、白云石以及石英砂或者碎石的体积比为(1-5)：(1-5)：(1-5)：(1-5)：(8-40)，优选(1-3)：(1-3)：(1-3)：(1-3)：(10-25)，将硫磺、硫铁矿、石灰石、白云石以及石英砂或者碎石混合均匀即可。
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