CN109231440B - 一种脱除水中硝态氮的组装式反应器 - Google Patents

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下进上出浸没式。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组装式反应器

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多层组装式填充床反应器及其应用方法。

本发明技术路线如下：

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下进上出浸没式，配有进水控制系统。反应器反应区内设氧气脱除层、可拆卸式填料间、出水溢流区域，填料间填充1/2~4/5体积的特制填料。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；微生物与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；根据反应需求，布设2-10层填料层，每层底部均为多孔板，多次布水，充分反应，使水质可达标排放；反应器外部接循环水泵，增大反应器内水流速度，减少反应器内的死区。

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。可拆卸式填料层的设计，便于填料的装填和更换。

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多层组装式填充床反应器结构图

附图标记

1-进水；2-均质区；3-海绵铁；4-拆卸组件；5-填料；6-可拆卸式填料间；7-出水；8-气孔；9-气体监测器；10—循环出水；11-循环水泵；12-循环进水；13-补泥口；14-澄清区。

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多层组装式填充床反应器结构图。

建立脱氮反应装置如图1所示，该多层组装式填充床反应器内部运行流程描述如下：

将驯化好的活性污泥通过污泥投加泵经补泥口13投入反应器中，使活性污泥分散在各层可拆卸式填料间6的填料5上；原水经进水泵通过进水端1进入反应器内，在均质区2与循环进水12混合；水流逐步上升至海绵铁3区域，混合水经海绵铁3脱除水中的溶解氧；之后进入可拆卸式填料间6，与填料间内的填料5和微生物接触发生反硝化作用；可拆卸式填料间6组件底部以多孔板为材料，水流自下而上通过一层层填料不断进行反硝化作用；升至顶部澄清区14后，部分通过出水端7溢流出反应器，部分通过循环出水端10经循环水泵11再次进入反应器内。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

采用本发明的反应器和填料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，装填至多层组装式填充床反应器内，每层填料间长50cm、宽50cm、高30cm，布设5层可拆卸式填料间，每个填料间装填4/5体积的填料。将驯化好的活性污泥从补泥口接种到填料上，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30min，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

采用本发明的反应器和填料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，装填至多层组装式填充床反应器内，每层填料间长50cm、宽50cm、高30cm，布设10层可拆卸式填料间，每个填料间装填1/2体积的填料。将驯化好的活性污泥从补泥口接种到填料上，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 (2)

1.一种脱除水中硝态氮的组装式反应器，其特征在于：所述反应器的水处理流程采用下进上出浸没式，配有进水控制系统和补泥口(13)；所述反应器的反应区内设氧气脱除层、可拆卸式填料间(6)、澄清区(14)；所述的可拆卸式填料间(6)设有拆卸组件(4)，且其内部填充填料(5)；所述填料(5)的制备方法如下：

将硫磺、聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸和醋酸酯淀粉按质量比30～10：5～1：5～1：3～1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；

所述的反应器内共布设2-10层所述的可拆卸式填料间(6)，每层均为多孔底板；所述的可拆卸式填料间(6)内填充1/2～4/5体积的填料(5)；

所述的氧气脱除层内装填海绵铁(3)。

2.如权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述反应器的外部连接气体监测器(9)和循环水泵(11)。

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