本發明專利技術涉及環境保護，具體的說是一個利用改性活性污泥兩段式處理硝酸鹽污染飲用水的方法及其裝置。本發明專利技術將反硝化處理分成兩個階段，原水首先進入第一個TiO2改性的反硝化活性污泥反應器中，控制碳源添加量，部分還原硝酸鹽，并產生亞硝酸鹽累積；然后進入第二個TiO2改性的反硝化活性污泥反應器中，補充添加碳源和氫氣，將剩余硝酸鹽和產生的亞硝酸鹽還原為氮氣；反硝化處理的出水進入沉淀池內，含有TiO2的沉淀物酸堿處理后，注入第一個反硝化活性污泥反應器，形成TiO2循環利用。沉淀池的出水經過臭氧消毒和活性炭過濾后，pH和碳酸氫鹽堿度適宜，硝酸鹽、亞硝酸鹽和水溶性有機物的濃度符合飲用水安全標準。這種基于TiO2改性活性污泥法的處理工藝，非常適合規模化處理硝酸鹽污染飲用水。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及環境保護，具體的說是一個利用改性活性污泥兩段式處理硝酸鹽污染飲用水的方法及其裝置。
技術介紹
飲用水硝酸鹽污染日益普遍。硝酸鹽被攝入體內后，會轉化為對人體造成嚴重危害的亞硝酸鹽，因此，飲用水中硝酸鹽的安全高效處理受到越來越廣泛的關注。飲用水硝酸鹽的脫除技術主要有物理法、化學法和生化法。其中，按電子供體不同，生化法分為自養反硝化法和異養反硝化法兩大類。自養反硝化法常用的電子供體為硫或氫氣，細菌產率低，但是處理能力也相對較低，而且硫自養反硝化會降低出水PH，伴生的硫酸鹽也降低出水品質，若通過碳酸鈣調節PH又會增加出水硬度。氫自養反硝化帶來的后續污染相對較小，但氫氣溶解度小，去除飲用水硝酸鹽過程中，氫氣的高效傳輸與利用、pH的平穩控制方面都有一定難度，因此不易實現大規模處理。相比自養反硝化法，異養反硝化法的單位體積處理能力較高。異養反硝化的處理工藝中，以生物固定床和生物流化床為主的生物膜法較為常見，其中，在生物固定床的長期運行過程中，需要克服反應器堵塞的問題；生物流化床的處理能力強，但運行成本高。而一般用于規模化處理污水的活性污泥法，很難直接用于飲用水硝酸鹽的生物處理。其主要原因在于，飲用水的出水要求高，一般的活性污泥法不但在精準控制碳源添加方面有一定困難，在可靠控制出水溶解性有機物、亞硝酸鹽和懸浮物方面也有難度。活性污泥法中，序批式活性污泥法在控制出水水質方面較好，基于自動化管理，可根據實際情況靈活調整運行規模。若能采用適當措施提高常規反硝化活性污泥的沉降特性，采用有機碳源為主、氫氣為輔的電子供體供給策略，序批式運行，則既能避免添加碳源過量，又能可靠控制出水中水溶性有機物、亞硝酸鹽和懸浮物的含量，從而使活性污泥法規模化處理硝酸鹽污染飲用水成為可能。
技術實現思路
本專利技術目的在于提供一種利用改性活性污泥兩段式處理硝酸鹽污染飲用水的方法及其裝置。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為一種利用改性活性污泥兩段式處理硝酸鹽污染飲用水的方法，待處理原水通入第一個TiO2改性反硝化活性污泥反應器內進行序批式運行處理，控制混合碳源添加量使原水中硝酸鹽部分還原，同時產生亞硝酸鹽；然后排水入第二個TiO2改性反硝化活性污泥反應器內再次進行反硝化處理，同時通過補充添加混合碳源和氫氣實現異養與氫自養反硝化協同作用，將剩余硝酸鹽和產生的亞硝酸鹽徹底還原為氮氣；反硝化處理后的原水進入沉淀池經沉淀處理后再經臭氧消毒和活性炭過濾，即得到去除硝酸鹽的能夠飲用的原水。所述反硝化處理后的原水進入沉淀池內，沉淀下含有TiO2的沉淀物經過酸堿處理后注入第一個TiO2改性反硝化活性污泥反應器內循環利用。所述沉淀下含有TiO2的沉淀物在沉淀池內經過5-20周期的累積后，分別經 10-50mM的NaOH和10_50mM的HCl處理、清水清洗后，注入第一個TiO2改性的異養反硝化活性污泥反應器中，形成TiO2循環利用。所述TiO2改性反硝化活性污泥反應器中TiO2改性反硝化活性污泥是通過向常規反硝化活性污泥逐步添加TiO2并在序批式條件下培養至污泥體積指數(SVI)在80mL/g以下獲得的；活性污泥中TiO2的質量分數為20-60% ;活性污泥濃度為3-6g/L。所述第一個序批式TiO2改性反硝化活性污泥反應器中混合碳源的添加量為異養反硝化完全去除待處理原水硝酸鹽所需總碳源量的60% -85%。所述第二個序批式TiO2改性反硝化活性污泥反應器中異養與氫自養反硝化協同作用時混合碳源提供的電子供體為異養反硝化完全去除待處理原水硝酸鹽所需電子供體的0-30% ;剩余所需電子供體由氫氣補給。所述混合碳源為乙酸與乙醇的混合物，其中，乙酸與乙醇的摩爾比為4-2:1。所述異養與氫自養反硝化協同作用時補給的氫氣，由電解產氫裝置間歇提供，并通過抽氣泵從反應器頂部注入底部，進行間歇式厭氧曝氣。利用改性活性污泥兩段式處理硝酸鹽污染飲用水的方法的專用裝置，其特征在于包括原水池1、TiO2改性的異養反硝化活性污泥反應器2、異養-氫自養反硝化協同的 TiO2改性活性污泥反應器3、沉淀池4、臭氧消毒和活性炭過濾池5、儲水池6、沉淀物處理池 7、濃縮碳源池8、電解產氫裝置9和氣壓調節袋10 ;其中原水池1、TiO2改性的異養反硝化活性污泥反應器2、異養-氫自養反硝化協同的TiO2改性活性污泥反應器3、沉淀池4、臭氧消毒和活性炭過濾池5和儲水池6依次通過管道串聯；濃縮碳源池8和氣壓調節袋10設于 TiO2改性的異養反硝化活性污泥反應器2和異養-氫自 養反硝化協同的TiO2改性活性污泥反應器3之間。所述電解產氫裝置9的氫氣出口與TiO2異養-氫自養反硝化協同的TiO2改性活性污泥反應器3相通；沉淀物處理池7 —端與沉淀池4相連，另一端與TiO2改性的異養反硝化活性污泥反應器2相連；濃縮碳源池8通過蠕動泵分別與TiO2改性的異養反硝化活性污泥反應器2和異養-氫自養反硝化協同的TiO2改性活性污泥反應器3相連；氣壓調節袋10通過管道分別與TiO2改性的異養反硝化活性污泥反應器2和異養-氫自養反硝化協同的TiO2改性活性污泥反應器3相通。整個裝置按照臭氧消毒/活性炭過濾池5排水入儲水池6、沉淀池4排水入臭氧消毒/活性炭過濾池5、異養-氫自養反硝化協同的TiO2改性活性污泥反應器3排水入沉淀池4、TiO2改性的異養反硝化活性污泥反應器2排水入異養-氫自養反硝化協同的TiO2改性活性污泥反應器3、原水進入TiO2改性的異養反硝化活性污泥反應器2的先后順序，序批式自動運行。沉淀池4內的沉淀物進入沉淀物處理池7，經過酸堿處理后，進入TiO2改性的異養反硝化活性污泥反應器2。本專利技術將反硝化處理分成兩個階段，原水首先進入第一個TiO2改性的反硝化活性污泥反應器中，控制碳源添加量，部分還原硝酸鹽，并產生亞硝酸鹽累積；然后進入第二個TiO2改性的反硝化活性污泥反應器中，補充添加碳源和氫氣，將剩余硝酸鹽和產生的亞硝酸鹽還原為氮氣；反硝化處理的出水進入沉淀池內，含有TiO2的沉淀物酸堿處理后，注入第一個反硝化活性污泥反應器，形成TiO2循環利用。沉淀池的出水經過臭氧消毒和活性炭過濾后，pH和碳酸氫鹽堿度適宜，硝酸鹽、亞硝酸鹽和水溶性有機物的濃度符合飲用水安全標準。這種基于TiO2改性活性污泥法的處理工藝，非常適合規模化處理硝酸鹽污染飲用水。本專利技術所具有的優點1.本專利技術兩段式的TiO2改性活性污泥法在生化去除飲用水硝酸鹽過程中，有效避免碳源添加過剩，有效控制出水亞硝酸鹽、水溶性有機物以及懸浮物的含量。2.采用本專利技術的兩段式的TiO2改性活性污泥法適合規模化處理硝酸鹽污染飲用水。附圖說明 圖1為本專利技術實施例提供的利用改性活性污泥兩段式處理硝酸鹽污染飲用水的>J-U裝直。具體實施例方式實施例1裝置包括原水池1、TiO2改性的異養反硝化活性污泥反應器2、異養-氫自養反硝化協同的TiO2改性活性污泥反應器3、沉淀池4、臭氧消毒和活性炭過濾池5、儲水池6、沉淀物處理池7、濃縮碳源池8、電解產氫裝置9和氣壓調節袋10 ;其中濃縮碳源池8通過蠕動泵分別與TiO2改性反硝化活性污泥反應器2和異養-氫自養反硝化協同的TiO2改性活性污泥反應器3相連；氣壓調節袋10通過管道分別與TiO2改性反硝化活性污泥反本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種利用改性活性污泥兩段式處理硝酸鹽污染飲用水的方法，其特征在于：待處理原水通入第一個TiO2改性反硝化活性污泥反應器內進行序批式運行處理，控制混合碳源添加量使原水中硝酸鹽部分還原，同時產生亞硝酸鹽；然后排水入第二個TiO2改性反硝化活性污泥反應器內再次進行反硝化處理，同時通過補充添加混合碳源和氫氣實現異養與氫自養反硝化協同作用，將剩余硝酸鹽和產生的亞硝酸鹽徹底還原為氮氣；反硝化處理后的原水進入沉淀池經沉淀處理后再經臭氧消毒和活性炭過濾，即得到去除硝酸鹽的能夠飲用的原水。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃斌，李建林，史奕，陳欣，
申請(專利權)人：中國科學院沈陽應用生態研究所，
類型：發明
國別省市：
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