一種生物反硝化去除水中含氮物質的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種生物反硝化去除水中含氮物質的裝置，由一組生物反硝化反應器串聯(lián)而成；所述生物反硝化反應器底部設有進水管(1)，側壁上部設有出水口(2)，內部設有攪拌裝置(3)；所述生物反硝化反應器內設有填充復合濾料的濾料層(4)，所述復合濾料由體積比(2-6)∶(2-3)∶1的鐵粉、活性炭和磁鐵粉混合而成。該裝置結構緊湊、使用方便、運行靈活、適用范圍廣，主要依靠微生物的反硝化過程，可較好的滿足目前針對含氮物質特別是硝酸鹽的去除要求，同時也能夠去除氨氮等物質，具有較好的推廣應用前景。
【專利說明】一種生物反硝化去除水中含氮物質的裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于水處理領域，特別涉及一種新型強化生物反硝化去除水中含氮物質的 裝直。

【背景技術】
[0002] 近年來水處理領域氮的污染已成為社會熱點之一。一方面，城市污水廠處理出水 中的總氮含量過高（其中硝酸鹽氮占主體）影響了出水的整體水質，另一方面中國相當部 分地區(qū)地下水中硝酸鹽含量過高，超過了現(xiàn)行生活飲用水衛(wèi)生標準（G5749-2006)的限值 要求，從而影響了飲用水的水質安全。因此，水中氮的去除成為水處理領域關注的重點問題 之一。如何經濟、高效、安全地從水中去除硝酸鹽氮對于確保居民飲水安全以及水環(huán)境健康 均具有重要的意義。
[0003] 目前針對水中硝酸鹽去除的主要方法包括：化學還原、反滲透、電滲析、離子交換、 生物反硝化（包括自養(yǎng)和異養(yǎng)反硝化）等方法?；瘜W還原法主要是利用還原劑將硝酸鹽氮 還原，根據(jù)采用的不同還原劑可以分為活潑金屬還原法和催化還原法；前者是以鐵、鋁、鋅 等金屬單質為還原劑，處理效果較差，且會有亞硝酸鹽生成，后者以氫氣以及甲酸、甲醇等 為還原劑，一般都必須有催化劑存在才能使反應進行，成本較高，且氫氣應用過程中存在保 障危險；反滲透、電滲析、離子交換等方法雖然可以有效去除水中的硝酸鹽，但成本較高，同 時會產生大量廢水，因此在實際工程中應用較少。而生物反硝化以其處理成本低受到廣泛 關注，但該方法在污水深度處理和地下水處理中受到碳源的限制而去除效果不理想，通常 需要通過外加碳源或通過供給氫氣來改善硝酸鹽的去除效果，諸如投加甲醇、乙酸、葡萄糖 等有機碳源或者通過電解產生的氫來強化活性炭上生物的反硝化作用；總之，異養(yǎng)及自養(yǎng) 生物反硝化是目前在實際工程中控制含氮物質的最重要方法，如何通過工藝優(yōu)化來降低有 機碳源的投加量、確保出水水質是目前研究的重點。
[0004] 因此，針對目前水處理中硝酸鹽的去除技術狀況，亟需研發(fā)一種新型的強化生物 反硝化裝置，在確保硝酸鹽及總氮去除效果的同時，有效降低其運行維護費用。


【發(fā)明內容】

[0005] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種高效、安全的強化生物反硝化去除水中含 氮物質的裝置。
[0006] 技術方案：本發(fā)明提供的一種生物反硝化去除水中含氮物質的裝置，由一組生物 反硝化反應器串聯(lián)而成；所述生物反硝化反應器底部設有進水管（1)，側壁上部設有出水 口（2)，內部設有攪拌裝置（3);所述生物反硝化反應器內設有填充復合濾料的濾料層（4)， 所述復合濾料由體積比（2-6) :(2-3) :1的鐵粉、活性炭和磁鐵粉混合而成。
[0007] 作為改進，所述鐵粉的粒徑為0· 01-0. 05mm，所述活性炭的粒徑為0· 1-0. 5mm、所 述磁鐵粉的粒徑為0. 05-0. 1mm。
[0008] 作為另一種改進，所述濾料層（4)的厚度為1. 2-2. 0m之間。
[0009] 作為另一種改進，所述進水管（1)為圓弧形進水斗，其上部設置有濾板（5);濾料 層（4)底部設有長柄濾帽（6)。
[0010] 作為另一種改進，所述出水口⑵上設有濾網(wǎng)或濾布，其孔徑為50-100目，過水流 速為 0· 05-0. 2m/s。
[0011] 作為另一種改進所述攪拌裝置（3)為圓柱體，包括一組網(wǎng)狀結構的槳片（7)，槳片 (7)的垂直邊互相連接形成圓柱體的軸；槳片的網(wǎng)格尺寸為（10-30)CmX(10-30)Cm，其厚 度在0. 5cm以下。
[0012] 有益效果：本發(fā)明提供的生物反硝化去除水中含氮物質的裝置結構緊湊、使用方 便、運行靈活、適用范圍廣，主要依靠微生物的反硝化過程，可較好的滿足目前針對含氮物 質特別是硝酸鹽的去除要求，同時也能夠去除氨氮等物質，具有較好的推廣應用前景。
[0013] 具體而言，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，具有以下突出的優(yōu)勢：
[0014] (1)本發(fā)明通過設置機械攪拌裝置，并針對攪拌裝置的漿片形式進行優(yōu)化，通過漿 片轉動達到既能保持濾層整體穩(wěn)定，又能促使復合濾層組分顆粒在各自的位置附近振動的 目的，并避免了通常鐵碳內電解會出現(xiàn)的板結問題。
[0015] (2)該裝置通過將鐵粉、顆?；钚蕴?、磁粉均勻混合在一起，并通過物質粒徑的優(yōu) 化，使其可以穩(wěn)定的存在于系統(tǒng)中，并發(fā)揮協(xié)同去除作用：其工作原理包括了活性炭顆粒上 的生物反硝化過程、鐵粉的直接還原作用、鐵粉與活性炭之間所形成的微電池的微電解作 用對硝酸鹽的直接去除，還包括通過對水中有機物分子結構的改變而對異養(yǎng)生物反硝化過 程的強化。此外，通過磁鐵粉的加入，可通過磁場的作用來強化零價鐵還原作用及鐵碳內電 解作用，改善處理效果、降低運行成本。同時，攪拌裝置的攪拌作用促使磁鐵粉位置的微小 變動，通過電磁感應原理來形成微弱電流，并在活性炭表面生成少量氫來促進自養(yǎng)生物反 硝化過程的進行，強化硝酸鹽去除效果。
[0016] (3)該裝置攪拌裝置及底部濾板和長柄濾頭的設置，可在進水中懸浮物含量較高 時通過攪拌和適當?shù)姆礇_洗來去除截留在濾層內的懸浮物質，確保系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行。
[0017] (4)該裝置進水管設置于裝置內部，可通過水流上升作用減少攪拌過程中阻力，從 而降低了能量消耗。
[0018] (5)該裝置通過多組反應器的串聯(lián)可以顯著改善裝置運行的靈活程度，可以根據(jù) 原水水質的改變情況來調整各串聯(lián)單元的運行狀況，從而確保出水水質，并在一定程度上 降低運行費用。
[0019] (6)混合濾層的設置通過各組分比例的調整，可實現(xiàn)鐵粉、活性炭顆粒的附磁，從 而使濾層整體穩(wěn)定，有利于反應過程的順利進行。
[0020] (7)該裝置可與有機碳源投加裝置組合使用，進一步來改善硝酸鹽的去除效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明生物反硝化去除水中含氮物質的裝置的結構示意圖。
[0022] 圖2為生物反硝化反應器的結構示意圖。
[0023] 圖3為攪拌漿的結構示意圖。
[0024] 圖4為攪拌裝置的俯視圖。

【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖對本發(fā)明生物反硝化去除水中含氮物質的裝置做出進一步說明。
[0026] 生物反硝化去除水中含氮物質的裝置，由一組生物反硝化反應器串聯(lián)而成；生物 反硝化反應器底部設有進水管1，側壁上部設有出水口 2,內部設有攪拌裝置3 ;進水管1 為圓弧形進水斗，其上部設置有濾板5 ;生物反硝化反應器內設有填充復合濾料的濾料層 4 ;復合濾料中，鐵粉的粒徑為0. 01-0. 05mm，活性炭的粒徑為0. 1-0. 5mm、磁鐵粉的粒徑為 0. 05-0. 1mm ;濾料層4底部設有長柄濾帽6 ;出水口 2上設有濾網(wǎng)或濾布；所述攪拌裝置3 為圓柱體，包括一組網(wǎng)狀結構的槳片7,槳片7的垂直邊互相連接形成圓柱體的軸；槳片7 厚度方向與攪拌方向順向。
[0027] 該裝置采用多個完全混合反應器串聯(lián)的方式，每個完全混合反應器填充由鐵粉、 顆粒活性炭、磁鐵粉按比例混合均勻的復合濾料層，同時設置機械攪拌裝置以促進濾料與 水之間的接觸，同時推動濾料層各組分產生整體移動及在其各自位置震動；反應器采用底 部進水，上部出水。為避免濾料流失，出水口設置濾網(wǎng)。該裝置充分利用了鐵碳內電解工藝 改變水中有機物分子結構及對硝酸鹽的還原作用，并通過外加磁場的作用來予以強化；而 特定種類和粒徑活性炭的采用也強化了生物反硝化的作用；機械攪拌一方面有利于濾料與 待處理水之間的接觸，同時避免了濾料層板結的問題，更重要的通過磁鐵粉的位置的移動 所形成局部微弱電流在活性炭表面電解所形成的氫可促進自養(yǎng)反硝化的進行。該裝置構 造簡單、應用靈活，在確?？偟コЧ耐瑫r顯著降低處理成本，具有較好的推廣應用前 旦 -5^ 〇
[0028] 分別利用幾個不同的生物反硝化去除水中含氮物質的裝置處理含氮物質超標的 水體，為考察本發(fā)明的裝置的適用性，分別選擇了城市污水廠二沉池出水以及高硝酸鹽地 下水進行了相關的驗證。
[0029] 進水水質檢測見表1。
[0030] 表1進水水質
[0031]

【權利要求】
1. 一種生物反硝化去除水中含氮物質的裝置，其特征在于：由一組生物反硝化反應器 串聯(lián)而成；所述生物反硝化反應器底部設有進水管（1)，側壁上部設有出水口（2)，內部設 有攪拌裝置（3);所述生物反硝化反應器內設有填充復合濾料的濾料層（4)，所述復合濾料 由體積比（2-6) :(2-3) :1的鐵粉、活性炭和磁鐵粉混合而成。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種生物反硝化去除水中含氮物質的裝置，其特征在于： 所述鐵粉的粒徑為〇· 01-0. 05mm，所述活性炭的粒徑為0· 1-0. 5mm、所述磁鐵粉的粒徑為 0. 05-0. 1mm。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種生物反硝化去除水中含氮物質的裝置，其特征在于：所 述濾料層（4)的厚度為1.2-2. 0m之間。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種生物反硝化去除水中含氮物質的裝置，其特征在于：所 述進水管（1)為圓弧形進水斗，其上部設置有濾板（5);濾料層（4)底部設有長柄濾帽（6)。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種生物反硝化去除水中含氮物質的裝置，其特征在于：所 述出水口（2)上設有濾網(wǎng)或濾布，其孔徑為50-100目，過水流速為0.05-0. 2m/s。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種生物反硝化去除水中含氮物質的裝置，其特征在于：所 述攪拌裝置（3)為圓柱體，包括一組網(wǎng)狀結構的槳片（7)，槳片（7)的垂直邊互相連接形成 圓柱體的軸；槳片的網(wǎng)格尺寸為（10-30) cmX (10-30) cm，其厚度在0. 5cm以下。
【文檔編號】C02F3/28GK104229987SQ201410454057
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權日:2014年9月5日
【發(fā)明者】劉成, 汪斌, 崔彪, 王杰 申請人:河海大學