CN114195259A - 一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统及净化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统及净化处理方法,所述装置系统包括依次连接设置的供水单元、净化装置以及出水收集单元;所述净化装置内部沿垂直于地面向上的方向依次设置有布水层、高效混合基质层以及支撑层;所述高效混合基质层的填充介质包括低价硫混合物以及牡蛎壳。本发明中硫磺‑黄铁矿自养反硝化装置体系能够高效脱氮;牡蛎壳能够代替碳酸盐矿物参与硫磺‑黄铁矿自养反硝化过程,为微生物提供大量附着位点、微量元素、无机碳源,维持系统酸碱环境稳定。本发明提供的装置系统简单易行,经济性好,无需额外投加有机碳源,脱氮效果优异且副产物较少,对于低有机碳含量的水体有良好的应用潜力。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域,具体涉及一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统及净化处理方法。
背景技术
集约化农业和城市化导致了土壤中氮(N)的过度输入,进一步增加了硝态氮(NO3 -)向地下水的淋失量,地下水硝酸盐污染已成为被普遍关注的环境问题。目前,多个地区地下水硝酸盐浓度超标,地下水作为饮用水来源,地下水中超标的硝酸盐会威胁饮用水水源地安全。
生物反硝化被广泛应用于硝酸盐污染场地的修复或废水、受污染饮用水中硝酸盐的去除,主流的异养反硝化技术存在需投加碳源、处理成本较高的问题,因此无需外加碳源、无二次污染的硫自养反硝化技术成为更优选择。但饮用水源地的地下水中常常缺乏易生物降解的有机物,异养反硝化技术处理水中硝酸盐时需要外加碳源,处理成本偏高且引起出水二次污染的问题。
近几年大量的研究关注建立使用低价硫元素(如硫磺和黄铁矿等)作为电子供体的自养反硝化过程。例如CN 106396097A公开的基于自养/异养反硝化的一体化脱氮装置及其脱氮方法,所述方法通过固相自养反硝化耦合异养反硝化技术,以硫磺粉和石灰石的混合物作为电子供体来对废水进行脱氮。CN 112694169A公开了一种自养-异养反硝化一体化脱氮装置及方法,所述方法将自养反硝化菌和异养反硝化菌耦合在同一反应器的不同部位中,并通过循环促进自养反硝化反应区和异养反硝化反应区具有良好的传质效果,实现了自养-异养反硝化过程的协同运行,但是其自养反硝化菌仍是以硫或硫化物为电子供体。
硫磺自养反硝化技术以硫磺为电子供体,具备稳定而快速的脱氮能力,然而硫酸根产量过高影响了其工程应用的价值。以黄铁矿为电子供体的自养反硝化过程,虽硫酸根产量较低但脱氮速率较慢且脱氮性能较差。而且硫磺颗粒疏水性的特质以及黄铁矿颗粒光滑的表面导致反硝化细菌难以在两种材料表面附着,降低了硫磺和黄铁矿颗粒作为反硝化电子供体时的生物可利用性,限制了反硝化速率。针对自养反硝化过程会产生氢离子,微生物处于酸性不利环境的问题,目前较多研究集中于以大理石、石灰石、蛋壳等碳酸盐矿物作为酸碱缓冲材料,例如CN 112340845A公开的一种城镇污水深度脱氮除磷工艺,其提出了硫自养反硝化脱氮工艺中采用的填料为鸡蛋壳或者贝类壳体与单质硫的混合物。然而,大理石、石灰石、蛋壳等常见固态碳源在溶解过程释放的Ca2+与SO4 2-反应生成的CaSO4微溶于水,吸附在固态碳源表面形成一层致密的CaSO4薄膜,抑制Ca2+与SO4 2-的继续反应,从而影响SO4 2-的有效去除。
CN 106698665A公开了一种多级分布式牡蛎壳陶粒生物滤柱污水处理工艺及装置,其提出了牡蛎壳层含有丰富的CaCO3,可以调节pH稳定在6.8左右,维持微生物的生长。基于此,活性填料牡蛎壳则表现出优越的缓冲性能:牡蛎壳由约93~97%的CaCO3组成,可提供充足的碳源;结晶相中含有更多的CaCO3,作为碱度来源时使用量更少,壳蛋白与CaCO3的结合作用有助于可控释放,具有更好的pH缓冲能力及更低的出水浊度及SO4 2-的积累;剩余部分是有机碳和微量元素,有利于微生物生长,且其层状结构具有较大的比表面积,是优越的生物膜载体。我国每年对牡蛎有较高的市场需求,而牡蛎壳在以贝类工业副产品的形式被大量丢弃,造成了极大的环境问题和资源问题。
基于此,以牡蛎壳改善硫磺-黄铁矿混合体系脱氮效果的设想具有重要的理论研究意义及工程借鉴价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统及净化处理方法。本发明结合低价硫自养反硝化与牡蛎壳强化生物反硝化过程对低碳硝酸盐废水进行净化处理,处理过程具有简单、高效、经济且副产物产量低的特点。
本发明所述低碳硝酸盐废水中碳/氮比=0.05-0.37。
为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统,所述装置系统包括依次连接设置的供水单元、净化装置以及出水收集单元;
所述净化装置内部沿垂直于地面向上的方向依次设置有布水层、高效混合基质层以及支撑层;
所述高效混合基质层的填充介质包括低价硫混合物以及牡蛎壳。
本发明所述基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统可以在不添加有机碳源的前提下进行有效脱氮,并且可以有效控制氨氮和硫酸根的生成。在处理低有机碳水体(如硝酸盐废水、硝酸盐污染地下水)时,无需投加有机碳源,大幅减少运行费用。
本发明实现了低价硫混合物以及牡蛎壳资源的合理利用,牡蛎壳的加入,能够中和自养反硝化过程中产生的酸,维持净化装置内部酸碱环境,使得系统内微生物系统稳定性大大增强。牡蛎壳富含大量微量元素,其溶出的铁、锰、铜、镁等微量元素能够为微生物提供营养。牡蛎壳的层状结构还能为微生物提供良好的附着场所,有利于微生物在填料表面挂膜生长。作为良好的无机碳源,牡蛎壳的加入促进了自养异养混合营养过程的形成,增大了系统内微生物群落的丰富度,稳定性也由此增强。
优选地,所述供水单元包括依次连接的废水存蓄瓶以及进料泵。
优选地,所述进料泵与净化装置底部的进料口相连接。
优选地,所述进料泵包括蠕动泵。
优选地,所述出水收集单元包括出水收集瓶。
优选地,所述出水收集瓶包括棕色玻璃瓶。
优选地,所述出水收集单元与净化装置顶部的排水口相连接。
优选地,所述布水层的填充介质包括石英砂。
优选地,所述石英砂的平均粒径为1-3cm,例如可以是1cm、1.5cm、2cm、2.5cm或3cm,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述布水层的高度为3-5cm,例如可以是3cm、3.5cm、4cm、4.5cm或5cm,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述支撑层的填充介质包括石英砂。
优选地,所述石英砂的平均粒径为1-3cm,例如可以是1cm、1.5cm、2cm、2.5cm或3cm,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述支撑层的高度为3-5cm,例如可以是3cm、3.5cm、4cm、4.5cm或5cm,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述支撑层的目的是防止高效混合基质层随水流冲出装置。
优选地,所述高效混合基质层的高度为35-40cm,例如可以是35cm、36cm、37cm、38cm、39cm或40cm,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述低价硫混合物包括硫磺和黄铁矿。
优选地,所述硫磺的平均粒径为1-3mm,例如可以是1mm、1.5mm、2mm、2.5mm或3mm,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述黄铁矿的平均粒径为1-3mm,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述牡蛎壳的平均粒径为3-5mm,例如可以是3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述低价硫混合物和牡蛎壳的质量比为1:(0.8-1.2),例如可以是1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1或1:1.2,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述硫磺和黄铁矿的体积比为1:(0.8-1.2),例如可以是1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1或1:1.2,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明提出以硫磺、黄铁矿、牡蛎壳为混合基质进行反硝化脱氮,将硫磺自养反硝化和黄铁矿自养反硝化的优势融合,辅以牡蛎壳强化生物反硝化过程,脱氮过程具有简单、高效、经济且副产物产量低的特点。硫磺的加入能够提高单一黄铁矿自养反硝化速率,保证脱氮过程的顺利进行;而黄铁矿除了进行反硝化脱氮外,还会在微生物作用下释放铁离子加速自养反硝化过程;牡蛎壳的层状结构可以为自养菌提供大量附着位点,改善硫磺、黄铁矿颗粒表面难以附着的问题,同时牡蛎壳中丰富的碳酸钙能够为微生物提供无机碳源并且中和自养反硝化过程产生的酸,维持系统内部环境稳定,即以硫磺、黄铁矿、牡蛎壳按一定比例混合制备混合基质装填生物净化装置,用于低碳废水脱氮的污水处理技术。
第二方面,本发明提供了一种低碳硝酸盐废水的净化处理方法,所述方法利用第一方面所述的装置系统,所述方法包括如下步骤:
(1)将高效混合基质层中的填充介质浸泡后填充于净化装置内;
(2)将废水存蓄瓶中的低碳硝酸盐废水通过进料泵通入净化装置内,控制水力停留时间,处理后得到净化水。
优选地,所述低碳硝酸盐废水包括硝酸盐污染的地下水和/或硝酸盐废水。
本发明所述低碳硝酸盐废水中硝酸盐浓度为40-50mg/L,TOC为2-15mg/L,碳/氮比=0.05-0.37。
优选地,步骤(1)所述浸泡的浸泡液包括自养反硝化菌液。
优选地,步骤(1)所述浸泡的时间为20-28h,例如可以是20h、21h、22h、23h、24h、25h、26h、27h或28h,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述自养反硝化菌液的制备方法为:混合菌种与液体培养基,筛选驯化后得到所述自养反硝化菌液。
本发明所述自养反硝化菌液的液体培养基成分为:Na2S2O3(5g/L)、NaHCO3(2.5g/L)、NaNO3(1.68mg/L)、KH2PO4(2g/L)、NH4Cl(1g/L)、MgSO4·6H2O(0.8g/L)、FeSO4·7H2O(0.0223g/L)和CaCl2(0.006g/L)。
本发明所述菌种为废水处理厂厌氧池污泥,所述硫自养反硝化菌组成主要包括变形菌门Proteobacteria(80.4%)、厚壁菌门Firmicutes(6.6%)、拟杆菌门Bacteroidetes(4.5%)、放线菌门Actinobacteria(3.5%)和ε-变形菌门Epsilonbacteraeota(3.1%)。
优选地,所述驯化的时间为30-40天,例如可以是30天、31天、32天、33天、34天、35天、36天、37天、38天、39天或40天,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(2)所述水力停留时间为5-8h,例如可以是5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h或8h,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(2)所述低碳硝酸盐废水的流速为650-700uL/min,例如可以是650uL/min、660uL/min、670uL/min、680uL/min、690uL/min或700uL/min,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明的优选技术方案,本发明第二方面提供的低碳硝酸盐废水的净化处理的方法包括如下步骤:
(1)将高效混合基质层中的填充介质浸泡20-28h后填充于净化装置内;所述浸泡的浸泡液包括自养反硝化菌液;所述自养反硝化菌液的制备方法为:混合菌种与硫自养反硝化菌,驯化30-40天后得到所述自养反硝化菌液;
(2)将废水存蓄瓶中的低碳硝酸盐废水通过进料泵以650-700uL/min的流速通入净化装置内,控制水力停留时间为5-8h,处理后得到净化水。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值,还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统在运行过程几乎不产生氨氮,对于后续废水处理过程压力较小,会降低处理难度以及减少后续处理费用;
(2)本发明提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统在运行时黄铁矿在微生物作用下会溶出释放铁离子,加速自养反硝化过程;硫磺自养反硝化的加入改进了以黄铁矿作为自养反硝化过程电子供体时脱氮效率较低的缺点;
(3)本发明提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统在运行时可以在不添加有机碳源的前提下进行有效脱氮,并且可以有效控制氨氮和硫酸根的生成。在处理低有机碳水体(如硝酸盐废水、硝酸盐污染地下水)时,无需投加有机碳源,大幅减少运行费用;
(4)本发明提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统中添加有牡蛎壳,牡蛎壳的加入,能够中和自养反硝化过程中产生的酸,维持净化装置内部酸碱环境,使得系统内微生物系统稳定性大大增强。牡蛎壳富含大量微量元素,其溶出的铁、锰、铜、镁等微量元素能够为微生物提供营养。牡蛎壳的层状结构还能为微生物提供良好的附着场所,有利于微生物在填料表面挂膜生长。作为良好的无机碳源,牡蛎壳的加入促进了自养异养混合营养过程的形成,增大了系统内微生物群落的丰富度,稳定性也由此增强;
(5)本发明提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统成本低廉,工程应用前景较广,对于低有机碳水体有良好的应用潜力。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统的装置示意图。
其中,1为废水存蓄瓶,2为进料泵,3为净化装置,4为布水层,5为高效混合基质层,6为支撑层,7为出水收集瓶。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
为了表明本发明所述装置系统的处理效果,本发明具体实施方式所处理的低碳硝酸盐废水为相同的低碳硝酸盐废水,所述低碳硝酸盐废水的参数为:NO3 --N浓度为50mg/L,C/N=0.1,SO4-浓度为95.9mg/L。
实施例1
本实施例提供了一种如图1所示的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统,所述装置系统包括:括依次连接设置的供水单元、净化装置3以及出水收集单元;
所述净化装置内部沿垂直于地面向上的方向依次设置有布水层4、高效混合基质层5以及支撑层6;
所述高效混合基质层5的填充介质包括低价硫混合物以及牡蛎壳。
所述供水单元包括依次连接的废水存蓄瓶1以及进料泵2;所述进料泵2与净化装置3底部的进料口相连接;所述进料泵1为蠕动泵。
所述出水收集单元包括出水收集瓶7;所述出水收集瓶7为棕色玻璃瓶;所述出水收集单元与净化装置3顶部的排水口相连接。
所述布水层4的填充介质为石英砂;所述石英砂的平均粒径为2.5cm;所述布水层4的高度为4cm。
所述支撑层6的填充介质包括石英砂;所述石英砂的平均粒径为2cm;所述支撑层6的高度为3-5cm。
所述高效混合基质层的高度为38cm;所述低价硫混合物包括硫磺和黄铁矿;所述硫磺的平均粒径为2mm;所述黄铁矿的平均粒径为2mm;所述牡蛎壳的平均粒径为4mm;所述低价硫混合物和牡蛎壳的质量比为1:1;所述硫磺和黄铁矿的体积比为1:1。
实施例2
本实施例提供了一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统,所述装置系统除将布水层4以及支撑层6的填充介质更换为平均粒径为3cm的石英砂,其余均与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供了一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统,所述装置系统除将布水层4以及支撑层6的填充介质更换为平均粒径为5cm的石英砂,其余均与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供了一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统,所述装置系统除将低价硫混合物和牡蛎壳的质量比更改为1:0.5,其余均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统,所述装置系统除将低价硫混合物和牡蛎壳的质量比更改为1:1.5,其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统,所述装置系统除将高效混合基质层5的填充介质更换为平均粒径为4mm的牡蛎壳,其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统,所述装置系统除将高效混合基质层5的填充介质更换为平均粒径为2mm的硫磺,其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供了一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统,所述装置系统除将高效混合基质层5的填充介质更换为平均粒径为2mm的黄铁矿,其余均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供了一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统,所述装置系统除将高效混合基质层5的填充介质更换为平均粒径为2mm的低价硫混合物,其余均与实施例1相同。
所述低价硫混合物包括硫磺和黄铁矿,且硫磺和黄铁矿的体积比为1:1。
对比例5
本对比例提供了一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统,所述装置系统除将高效混合基质层5的填充介质更换为平均粒径为2mm的黄铁矿与平均粒径为4mm的牡蛎壳,且黄铁矿与牡蛎壳的质量比为1:1,其余均与实施例1相同。
对比例6
本对比例提供了一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统,所述装置系统除将高效混合基质层5的填充介质更换为平均粒径为2mm的硫磺与平均粒径为4mm的牡蛎壳,且硫磺与牡蛎壳的质量比为1:1,其余均与实施例1相同。
应用例1
本应用例采用实施例1提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统对低碳硝酸盐废水进行净化处理,所述净化处理的方法包括如下步骤:
(1)将高效混合基质层中的填充介质浸泡24h后填充于净化装置内;所述浸泡的浸泡液包括自养反硝化菌液;所述自养反硝化菌液的制备方法为:混合菌种与硫自养反硝化菌,驯化30-40天后得到所述自养反硝化菌液;
(2)将废水存蓄瓶中的低碳硝酸盐废水通过进料泵以650-700mL/min的流速通入净化装置内,控制水力停留时间为5-8h,处理后得到净化水。
本应用例净化处理后硝酸盐的去除率为99.2%,运行200天,氨氮产生量低于10mg/L,硫酸盐产生量低于125.8mg/L。
结果表明,硫磺、黄铁矿、牡蛎壳混合基质净化装置对低碳硝酸盐废水有持久高效的净化性能。
应用例2
本应用例采用实施例2提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统对低碳硝酸盐废水进行净化处理,所述净化处理的方法与应用例1相同。
本应用例净化处理后硝酸盐的去除率为98.5%,氨氮产生量低于10mg/L,硫酸盐产生量低于135.8mg/L。
应用例3
本应用例采用实施例3提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统对低碳硝酸盐废水进行净化处理,所述净化处理的方法与应用例1相同。
本应用例净化处理后硝酸盐的去除率为93.6%,氨氮产生量低于10.5mg/L,硫酸盐产生量低于133.7mg/L。
应用例4
本应用例采用实施例4提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统对低碳硝酸盐废水进行净化处理,所述净化处理的方法与应用例1相同。
本应用例净化处理后硝酸盐的去除率为95.3%,氨氮产生量低于15.6mg/L,硫酸盐产生量低于353.8mg/L。
应用例5
本应用例采用实施例5提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统对低碳硝酸盐废水进行净化处理,所述净化处理的方法与应用例1相同。
本应用例净化处理后硝酸盐的去除率为90.2%,氨氮产生量低于13.9mg/L,硫酸盐产生量低于408.3mg/L。
对比应用例1
本对比应用例采用对比例1提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统对低碳硝酸盐废水进行净化处理,所述净化处理的方法与应用例1相同。
本对比应用例净化处理后硝酸盐的去除率为0.5%,氨氮产生量低于0.65mg/L,硫酸盐产生量低于1.52mg/L。
对比应用例2
本对比应用例采用对比例2提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统对低碳硝酸盐废水进行净化处理,所述净化处理的方法与应用例1相同。
本对比应用例净化处理后内硝酸盐的去除率为3.5%,氨氮产生量低于0.8mg/L,硫酸盐产生量低于5.32mg/L。
对比应用例3
本对比应用例采用对比例3提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统对低碳硝酸盐废水进行净化处理,所述净化处理的方法与应用例1相同。
本对比应用例净化处理后硝酸盐的去除率为0%,氨氮产生量低于0mg/L,硫酸盐产生量低于0.25mg/L。
对比应用例4
本对比应用例采用对比例4提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统对低碳硝酸盐废水进行净化处理,所述净化处理的方法与应用例1相同。
本对比应用例净化处理后硝酸盐的去除率为1.3%,氨氮产生量低于0.53mg/L,硫酸盐产生量低于1.88mg/L。
对比应用例5
本对比应用例采用对比例5提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统对低碳硝酸盐废水进行净化处理,所述净化处理的方法与应用例1相同。
本对比应用例净化处理后硝酸盐的去除率为35.8%,氨氮产生量低于5.5mg/L,硫酸盐产生量低于88.5mg/L。
对比应用例6
本对比应用例采用对比例6提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统对低碳硝酸盐废水进行净化处理,所述净化处理的方法与应用例1相同。
本对比应用例净化处理过程中110天内硝酸盐的去除率为95%,氨氮产生量为13.5mg/L,硫酸盐产生量为280.2mg/L。运行200天后,氨氮产生量为25.8mg/L,硫酸盐产生量为435mg/L,远高于实施例1的氨氮产生量预计硫酸盐产生量。
综上所述,本发明提供的基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统中的硫磺-黄铁矿自养反硝化装置体系能够高效脱氮;牡蛎壳能够代替碳酸盐矿物参与硫磺-黄铁矿自养反硝化过程,为微生物提供大量附着位点、微量元素、无机碳源,维持系统酸碱环境稳定。本发明提供的装置系统简单易行,经济性好,无需额外投加有机碳源,脱氮效果优异且副产物较少,对于低有机碳含量的水体有良好的应用潜力。
申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种基于混合基质的低碳硝酸盐废水高效净化装置系统,其特征在于,所述装置系统包括依次连接设置的供水单元、净化装置以及出水收集单元;
所述净化装置内部沿垂直于地面向上的方向依次设置有布水层、高效混合基质层以及支撑层;
所述高效混合基质层的填充介质包括低价硫混合物以及牡蛎壳。
2.根据权利要求1所述的装置系统,其特征在于,所述供水单元包括依次连接的废水存蓄瓶以及进料泵;
优选地,所述进料泵与净化装置底部的进料口相连接;
优选地,所述进料泵包括蠕动泵;
优选地,所述出水收集单元包括出水收集瓶;
优选地,所述出水收集瓶包括棕色玻璃瓶;
优选地,所述出水收集单元与净化装置顶部的排水口相连接。
3.根据权利要求1或2所述的装置系统,其特征在于,所述布水层的填充介质包括石英砂;
优选地,所述石英砂的平均粒径为1-3cm;
优选地,所述布水层的高度为3-5cm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置系统,其特征在于,所述支撑层的填充介质包括石英砂;
优选地,所述石英砂的平均粒径为1-3cm;
优选地,所述支撑层的高度为3-5cm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的装置系统,其特征在于,所述高效混合基质层的高度为35-40cm;
优选地,所述低价硫混合物包括硫磺和黄铁矿;
优选地,所述硫磺的平均粒径为1-3mm;
优选地,所述黄铁矿的平均粒径为1-3mm;
优选地,所述牡蛎壳的平均粒径为3-5mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的装置系统,其特征在于,所述低价硫混合物和牡蛎壳的质量比为1:(0.8-1.2);
优选地,所述硫磺和黄铁矿的体积比为1:(0.8-1.2)。
7.一种低碳硝酸盐废水的净化处理方法,其特征在于,所述方法利用权利要求1-6任一项所述的装置系统,所述方法包括如下步骤:
(1)将高效混合基质层中的填充介质浸泡后填充于净化装置内;
(2)将废水存蓄瓶中的低碳硝酸盐废水通过进料泵通入净化装置内,控制水力停留时间,处理后得到净化水。
8.根据权利要求7所述的净化处理方法,其特征在于,所述低碳硝酸盐废水包括硝酸盐污染的低碳地下水或污水处理厂二级出水;
优选地,步骤(1)所述浸泡的浸泡液包括自养反硝化菌液;
优选地,步骤(1)所述浸泡的时间为20-28h;
优选地,所述自养反硝化菌液的制备方法为:混合菌种与硫自养反硝化菌,驯化后得到所述自养反硝化菌液;
优选地,所述驯化的时间为30-40天。
9.根据权利要求7或8所述的净化处理方法,其特征在于,步骤(2)所述水力停留时间为5-8h;
优选地,步骤(2)所述低碳硝酸盐废水的流速为650-700mL/min。
10.根据权利要求7-9任一项所述的净化处理方法,其特征在于,所述净化处理的方法包括如下步骤:
(1)将高效混合基质层中的填充介质浸泡20-28h后填充于净化装置内;所述浸泡的浸泡液包括自养反硝化菌液;所述自养反硝化菌液的制备方法为:混合菌种与硫自养反硝化菌,驯化30-40天后得到所述自养反硝化菌液;
(2)将废水存蓄瓶中的低碳硝酸盐废水通过进料泵以650-700uL/min的流速通入净化装置内,控制水力停留时间为5-8h,处理后得到净化水。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220318 |