本發(fā)明專利技術(shù)涉及環(huán)境保護(hù)，具體的說是一種生化去除飲用水硝酸鹽的方法及其裝置。本發(fā)明專利技術(shù)充分利用TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器和活性炭固定床反應(yīng)器的各自優(yōu)勢，兩段式添加碳源，序批式聯(lián)合運(yùn)行，在增強(qiáng)硝酸鹽還原菌和亞硝酸鹽還原菌協(xié)同除硝能力的同時，解決碳源添加量難以控制和出水亞硝酸鹽容易超標(biāo)的問題。采用乙醇乙酸混合碳源，維持反應(yīng)過程的pH穩(wěn)定性。經(jīng)該工藝處理的出水，經(jīng)臭氧消毒/活性炭過濾，硝酸鹽、亞硝酸鹽和水溶性有機(jī)物符合飲用水安全標(biāo)準(zhǔn)，pH和碳酸氫鹽堿度適宜。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及環(huán)境保護(hù)，具體的說是一種生化去除飲用水硝酸鹽的方法及其裝置。
技術(shù)介紹
由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮肥的過多使用，以及工業(yè)、生活污水的不當(dāng)處理與排放，使許多國家和地區(qū)飲用水受到不同程度的硝酸鹽污染，尤其在農(nóng)耕區(qū)，地下飲用水中硝酸鹽含量嚴(yán)重超標(biāo)。硝酸鹽隨飲用水和食物進(jìn)入人體后，在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，而亞硝酸鹽能與人體內(nèi)有輸氧功能的血紅蛋白結(jié)合，造成缺氧甚至死亡，對三個月以下嬰兒危害更大；亞硝酸鹽在人體中還能促成致癌物亞硝基胺等的形成。因此，安全高效地脫除飲用水中的硝酸鹽已成為一項(xiàng)迫切需要解決的問題。物理化學(xué)法不能徹底去除硝酸鹽，只能將其進(jìn)行濃縮或轉(zhuǎn)移；化學(xué)方法反應(yīng)條件難以控制，容易產(chǎn)生副產(chǎn)物氨氮等，反應(yīng)產(chǎn)物金屬離子會帶來污染。生化法按電子供體的不 同分為自養(yǎng)反硝化除硝法和異養(yǎng)反硝化除硝法。自養(yǎng)反硝化的反應(yīng)速度較慢，而且氫自養(yǎng)反硝化過程中用到的氫氣易燃易爆，在水中溶解度低，不易用于大規(guī)模處理硝酸鹽污染飲用水；硫自養(yǎng)反硝化容易使處理體系和出水pH偏低,生成的硫酸鹽也會降低出水水質(zhì)。相對與自養(yǎng)反硝化，異養(yǎng)反硝化的速率較快，但是異養(yǎng)反硝化去除飲用水硝酸鹽存在著碳源添加量和出水水質(zhì)難以控制以及處理系統(tǒng)PH不穩(wěn)定等難題。因?yàn)轱嬘盟某鏊|(zhì)要求高，一般用于污水處理的活性污泥法很難直接應(yīng)用于飲用水異養(yǎng)反硝化除硝。已有的異養(yǎng)反硝化除硝工藝中，生物流動床工藝的處理能力較高，但運(yùn)行成本高，生物固定床的出水水質(zhì)較好，但運(yùn)行負(fù)荷相對較低，長期運(yùn)行過程也需要克服堵塞問題的發(fā)生。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的在于提供一種生化去除飲用水硝酸鹽的方法及其裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為一種生化去除飲用水硝酸鹽的方法，待處理原水通入添加有混合碳源的TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行序批式運(yùn)行處理，將原水中部分硝酸鹽還原，同時產(chǎn)生亞硝酸鹽；然后經(jīng)石英砂過濾后，進(jìn)入添加混合碳源的活性炭固定床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行序批式運(yùn)行處理，將原水中硝酸鹽和產(chǎn)生的亞硝酸鹽還原；而后經(jīng)由臭氧消毒/活性炭過濾，即得到去除硝酸鹽的能夠飲用的原水。所述TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器中混合碳源的添加量占異養(yǎng)反硝化完全去除待處理原水硝酸鹽所需碳源的65% -85% ;序批式條件下，外加TiO2改性培養(yǎng)常規(guī)反硝化活性污泥至污泥體積指數(shù)(SVI)在80mL/g以下，得TiO2改性反硝化活性污泥，其中，活性污泥中的TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% -60 。所述序批式活性炭固定床反應(yīng)器中顆粒活性炭體積占固定床反應(yīng)器總有效體積的 50% -70% ；固定床反應(yīng)器中混合碳源添加量占異養(yǎng)反硝化完全去除待處理原水硝酸鹽所需碳源的15% -35%。所述TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器與活性炭固定床反應(yīng)器中原水進(jìn)行序批式處理均在各反應(yīng)器底部進(jìn)行間歇式缺氧曝氣攪拌下進(jìn)行。所述混合碳源為乙酸和乙醇，其中乙酸和乙醇的摩爾比為2-1:1。所述TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器每經(jīng)過5-25周期的運(yùn)行，便將TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器中活性污泥轉(zhuǎn)移出質(zhì)量的10-30 %，轉(zhuǎn)移出的活性污泥經(jīng)過10-50mM的NaOH和10-50mM的HCl處理6_24h、清水清洗后，再次注入TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器。生化去除飲用水硝酸鹽的方法的專用裝置，裝置包括原水池UTiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2、石英砂過濾器3、固定床反應(yīng)器4、臭氧消毒/活性炭過濾池5、儲水池6、混·合碳源濃縮池7和氣壓調(diào)節(jié)袋8 ；其中原水池I出水口、TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2進(jìn)水口和石英砂過濾器進(jìn)水口 3由三通閥相連互通；Ti02改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2出水口、固定床反應(yīng)器4、臭氧消毒/活性炭過濾池5和儲水池6通過管路依次串聯(lián)；混合碳源濃縮池7、氣壓調(diào)節(jié)袋8設(shè)于TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2與固定床反應(yīng)器4之間。所述原水進(jìn)水通過控制三通閥以反沖洗方式，使原水通過石英砂過濾器3進(jìn)入TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2，處理后原水通過TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2的出水口進(jìn)入石英砂過濾器3后進(jìn)入固定床反應(yīng)器4。所述TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2與混合碳源濃縮池7，固定床反應(yīng)器4與混合碳源濃縮池7之間的管路上設(shè)有蠕動泵；所述用于調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)壓力的氣壓調(diào)節(jié)袋8通過管道與TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2和固定床反應(yīng)器4相連通。所述裝置運(yùn)行時間順序?yàn)槌粞跸?活性炭過濾池5排水入儲水池6，固定床反應(yīng)器4處理后排水入臭氧消毒/活性炭過濾池5，TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2處理后排水入固定床反應(yīng)器4，原水進(jìn)入TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2;改性活性污泥反應(yīng)器和固定床反應(yīng)器進(jìn)水的同時添加碳源；各個反應(yīng)器按進(jìn)水、反應(yīng)、靜置、排水的順序，進(jìn)行周期性自動運(yùn)轉(zhuǎn)。在反應(yīng)系統(tǒng)正式處理含硝酸鹽的原水之前，進(jìn)行10-20個周期的啟動運(yùn)行。啟動階段結(jié)束后，即可進(jìn)入正式運(yùn)行階段對原水中硝酸鹽進(jìn)行處理。本專利技術(shù)充分利用TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器和活性炭固定床反應(yīng)器的各自優(yōu)勢，兩段式添加碳源，序批式聯(lián)合運(yùn)行，在增強(qiáng)硝酸鹽還原菌和亞硝酸鹽還原菌協(xié)同除硝能力的同時，解決碳源添加量難以控制和出水亞硝酸鹽容易超標(biāo)的問題。采用乙醇乙酸混合碳源，維持反應(yīng)過程的PH穩(wěn)定性。經(jīng)該工藝處理的出水，經(jīng)臭氧消毒/活性炭過濾，硝酸鹽、亞硝酸鹽和水溶性有機(jī)物符合飲用水安全標(biāo)準(zhǔn)，pH和碳酸氫鹽堿度適宜。本專利技術(shù)所具有的優(yōu)點(diǎn)1.本專利技術(shù)利用TiO2改性反硝化活性污泥法與生物固定床法的各自優(yōu)勢，兼顧飲用水硝酸鹽的反硝化去除效率和出水的水質(zhì)安全。2.本專利技術(shù)采用的兩段式生化除硝法增強(qiáng)硝酸鹽還原菌和亞硝酸鹽還原菌協(xié)同除硝的能力。3.本專利技術(shù)以乙酸和乙醇為混合碳源，反硝化過程中無需調(diào)節(jié)pH。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的生化去除飲用水硝酸鹽的裝置圖。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1裝置包括原水池UTiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2、石英砂過濾器3、固定床反應(yīng)器4、臭氧消毒/活性炭過濾池5、儲水池6、混合碳源濃縮池7和氣壓調(diào)節(jié)袋8。其中TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2和固定床反應(yīng)器4均為序批式反應(yīng)器；過濾池5具有臭氧消毒和活性炭過功能。所述原水通過控制三通閥以反沖洗方式，通過石英砂過濾器3進(jìn)入TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2，處理后原水通過石英砂過濾器3進(jìn)入固定床反應(yīng)器4。 所述TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2與混合碳源濃縮池7，固定床反應(yīng)器4與混合碳源濃縮池7之間的管路上設(shè)有蠕動泵；所述氣壓調(diào)節(jié)袋8通過管道與TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2和固定床反應(yīng)器4相通，用于用于排水和進(jìn)水階段反應(yīng)器內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)(氣壓調(diào)節(jié)袋內(nèi)壓力高于O.1lMPa時控制閥開啟放氣，低于O. 105MPa時控制閥關(guān)閉)。所述裝置運(yùn)行時間順序?yàn)槌粞跸?活性炭過濾池5排水入儲水池6，固定床反應(yīng)器4排水入臭氧消毒/活性炭過濾池5，TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2處理后排水入固定床反應(yīng)器4，原水進(jìn)入TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2;改性活性污泥反應(yīng)器2和固定床反應(yīng)器4進(jìn)水的同時添加碳源；各個反應(yīng)器按進(jìn)水、反應(yīng)、靜置、排水的順序，進(jìn)行周期性自動運(yùn)轉(zhuǎn)。處理過程TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器2、固定床反應(yīng)器4、臭氧消毒/活性炭過濾池5大小形狀相同，直徑為10cm，高60cm，容積為4. 7L。在反應(yīng)系統(tǒng)正式本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種生化去除飲用水硝酸鹽的方法，其特征在于：待處理原水通入添加有混合碳源的TiO2改性反硝化活性污泥反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行序批式運(yùn)行處理，將原水中部分硝酸鹽還原，同時產(chǎn)生亞硝酸鹽；然后經(jīng)石英砂過濾后，進(jìn)入添加混合碳源的活性炭固定床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行序批式運(yùn)行處理，將原水中硝酸鹽和產(chǎn)生的亞硝酸鹽還原；而后經(jīng)由臭氧消毒/活性炭過濾，即得到去除硝酸鹽的能夠飲用的原水。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃斌，李建林，史奕，陳欣，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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