一种生物反硝化去除水中含氮物质的装置制造方法
【专利摘要】本发明提供的一种生物反硝化去除水中含氮物质的装置，由一组生物反硝化反应器串联而成；所述生物反硝化反应器底部设有进水管(1)，侧壁上部设有出水口(2)，内部设有搅拌装置(3)；所述生物反硝化反应器内设有填充复合滤料的滤料层(4)，所述复合滤料由体积比(2-6)∶(2-3)∶1的铁粉、活性炭和磁铁粉混合而成。该装置结构紧凑、使用方便、运行灵活、适用范围广，主要依靠微生物的反硝化过程，可较好的满足目前针对含氮物质特别是硝酸盐的去除要求，同时也能够去除氨氮等物质，具有较好的推广应用前景。
【专利说明】一种生物反硝化去除水中含氮物质的装置
【技术领域】
[0001] 本发明属于水处理领域，特别涉及一种新型强化生物反硝化去除水中含氮物质的 装直。
【背景技术】
[0002] 近年来水处理领域氮的污染已成为社会热点之一。一方面，城市污水厂处理出水 中的总氮含量过高（其中硝酸盐氮占主体）影响了出水的整体水质，另一方面中国相当部 分地区地下水中硝酸盐含量过高，超过了现行生活饮用水卫生标准（G5749-2006)的限值 要求，从而影响了饮用水的水质安全。因此，水中氮的去除成为水处理领域关注的重点问题 之一。如何经济、高效、安全地从水中去除硝酸盐氮对于确保居民饮水安全以及水环境健康 均具有重要的意义。
[0003] 目前针对水中硝酸盐去除的主要方法包括：化学还原、反渗透、电渗析、离子交换、 生物反硝化（包括自养和异养反硝化）等方法。化学还原法主要是利用还原剂将硝酸盐氮 还原，根据采用的不同还原剂可以分为活泼金属还原法和催化还原法；前者是以铁、铝、锌 等金属单质为还原剂，处理效果较差，且会有亚硝酸盐生成，后者以氢气以及甲酸、甲醇等 为还原剂，一般都必须有催化剂存在才能使反应进行，成本较高，且氢气应用过程中存在保 障危险；反渗透、电渗析、离子交换等方法虽然可以有效去除水中的硝酸盐，但成本较高，同 时会产生大量废水，因此在实际工程中应用较少。而生物反硝化以其处理成本低受到广泛 关注，但该方法在污水深度处理和地下水处理中受到碳源的限制而去除效果不理想，通常 需要通过外加碳源或通过供给氢气来改善硝酸盐的去除效果，诸如投加甲醇、乙酸、葡萄糖 等有机碳源或者通过电解产生的氢来强化活性炭上生物的反硝化作用；总之，异养及自养 生物反硝化是目前在实际工程中控制含氮物质的最重要方法，如何通过工艺优化来降低有 机碳源的投加量、确保出水水质是目前研究的重点。
[0004] 因此，针对目前水处理中硝酸盐的去除技术状况，亟需研发一种新型的强化生物 反硝化装置，在确保硝酸盐及总氮去除效果的同时，有效降低其运行维护费用。
【发明内容】
[0005] 发明目的：本发明的目的在于提供一种高效、安全的强化生物反硝化去除水中含 氮物质的装置。
[0006] 技术方案：本发明提供的一种生物反硝化去除水中含氮物质的装置，由一组生物 反硝化反应器串联而成；所述生物反硝化反应器底部设有进水管（1)，侧壁上部设有出水 口（2)，内部设有搅拌装置（3);所述生物反硝化反应器内设有填充复合滤料的滤料层（4)， 所述复合滤料由体积比（2-6) :(2-3) :1的铁粉、活性炭和磁铁粉混合而成。
[0007] 作为改进，所述铁粉的粒径为0· 01-0. 05mm，所述活性炭的粒径为0· 1-0. 5mm、所 述磁铁粉的粒径为0. 05-0. 1mm。
[0008] 作为另一种改进，所述滤料层（4)的厚度为1. 2-2. 0m之间。
[0009] 作为另一种改进，所述进水管（1)为圆弧形进水斗，其上部设置有滤板（5);滤料 层（4)底部设有长柄滤帽（6)。
[0010] 作为另一种改进，所述出水口⑵上设有滤网或滤布，其孔径为50-100目，过水流 速为 0· 05-0. 2m/s。
[0011] 作为另一种改进所述搅拌装置（3)为圆柱体，包括一组网状结构的桨片（7)，桨片 (7)的垂直边互相连接形成圆柱体的轴；桨片的网格尺寸为（10-30)CmX(10-30)Cm，其厚 度在0. 5cm以下。
[0012] 有益效果：本发明提供的生物反硝化去除水中含氮物质的装置结构紧凑、使用方 便、运行灵活、适用范围广，主要依靠微生物的反硝化过程，可较好的满足目前针对含氮物 质特别是硝酸盐的去除要求，同时也能够去除氨氮等物质，具有较好的推广应用前景。
[0013] 具体而言，本发明相对于现有技术，具有以下突出的优势：
[0014] (1)本发明通过设置机械搅拌装置，并针对搅拌装置的浆片形式进行优化，通过浆 片转动达到既能保持滤层整体稳定，又能促使复合滤层组分颗粒在各自的位置附近振动的 目的，并避免了通常铁碳内电解会出现的板结问题。
[0015] (2)该装置通过将铁粉、颗粒活性炭、磁粉均匀混合在一起，并通过物质粒径的优 化，使其可以稳定的存在于系统中，并发挥协同去除作用：其工作原理包括了活性炭颗粒上 的生物反硝化过程、铁粉的直接还原作用、铁粉与活性炭之间所形成的微电池的微电解作 用对硝酸盐的直接去除，还包括通过对水中有机物分子结构的改变而对异养生物反硝化过 程的强化。此外，通过磁铁粉的加入，可通过磁场的作用来强化零价铁还原作用及铁碳内电 解作用，改善处理效果、降低运行成本。同时，搅拌装置的搅拌作用促使磁铁粉位置的微小 变动，通过电磁感应原理来形成微弱电流，并在活性炭表面生成少量氢来促进自养生物反 硝化过程的进行，强化硝酸盐去除效果。
[0016] (3)该装置搅拌装置及底部滤板和长柄滤头的设置，可在进水中悬浮物含量较高 时通过搅拌和适当的反冲洗来去除截留在滤层内的悬浮物质，确保系统正常稳定运行。
[0017] (4)该装置进水管设置于装置内部，可通过水流上升作用减少搅拌过程中阻力，从 而降低了能量消耗。
[0018] (5)该装置通过多组反应器的串联可以显著改善装置运行的灵活程度，可以根据 原水水质的改变情况来调整各串联单元的运行状况，从而确保出水水质，并在一定程度上 降低运行费用。
[0019] (6)混合滤层的设置通过各组分比例的调整，可实现铁粉、活性炭颗粒的附磁，从 而使滤层整体稳定，有利于反应过程的顺利进行。
[0020] (7)该装置可与有机碳源投加装置组合使用，进一步来改善硝酸盐的去除效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本发明生物反硝化去除水中含氮物质的装置的结构示意图。
[0022] 图2为生物反硝化反应器的结构示意图。
[0023] 图3为搅拌浆的结构示意图。
[0024] 图4为搅拌装置的俯视图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本发明生物反硝化去除水中含氮物质的装置做出进一步说明。
[0026] 生物反硝化去除水中含氮物质的装置，由一组生物反硝化反应器串联而成；生物 反硝化反应器底部设有进水管1，侧壁上部设有出水口 2,内部设有搅拌装置3 ;进水管1 为圆弧形进水斗，其上部设置有滤板5 ;生物反硝化反应器内设有填充复合滤料的滤料层 4 ;复合滤料中，铁粉的粒径为0. 01-0. 05mm，活性炭的粒径为0. 1-0. 5mm、磁铁粉的粒径为 0. 05-0. 1mm ;滤料层4底部设有长柄滤帽6 ;出水口 2上设有滤网或滤布；所述搅拌装置3 为圆柱体，包括一组网状结构的桨片7,桨片7的垂直边互相连接形成圆柱体的轴；桨片7 厚度方向与搅拌方向顺向。
[0027] 该装置采用多个完全混合反应器串联的方式，每个完全混合反应器填充由铁粉、 颗粒活性炭、磁铁粉按比例混合均匀的复合滤料层，同时设置机械搅拌装置以促进滤料与 水之间的接触，同时推动滤料层各组分产生整体移动及在其各自位置震动；反应器采用底 部进水，上部出水。为避免滤料流失，出水口设置滤网。该装置充分利用了铁碳内电解工艺 改变水中有机物分子结构及对硝酸盐的还原作用，并通过外加磁场的作用来予以强化；而 特定种类和粒径活性炭的采用也强化了生物反硝化的作用；机械搅拌一方面有利于滤料与 待处理水之间的接触，同时避免了滤料层板结的问题，更重要的通过磁铁粉的位置的移动 所形成局部微弱电流在活性炭表面电解所形成的氢可促进自养反硝化的进行。该装置构 造简单、应用灵活，在确保总氮去除效果的同时显著降低处理成本，具有较好的推广应用前 旦 -5^ 〇
[0028] 分别利用几个不同的生物反硝化去除水中含氮物质的装置处理含氮物质超标的 水体，为考察本发明的装置的适用性，分别选择了城市污水厂二沉池出水以及高硝酸盐地 下水进行了相关的验证。
[0029] 进水水质检测见表1。
[0030] 表1进水水质
[0031]
【权利要求】
1. 一种生物反硝化去除水中含氮物质的装置，其特征在于：由一组生物反硝化反应器 串联而成；所述生物反硝化反应器底部设有进水管（1)，侧壁上部设有出水口（2)，内部设 有搅拌装置（3);所述生物反硝化反应器内设有填充复合滤料的滤料层（4)，所述复合滤料 由体积比（2-6) :(2-3) :1的铁粉、活性炭和磁铁粉混合而成。
2. 根据权利要求1所述的一种生物反硝化去除水中含氮物质的装置，其特征在于： 所述铁粉的粒径为〇· 01-0. 05mm，所述活性炭的粒径为0· 1-0. 5mm、所述磁铁粉的粒径为 0. 05-0. 1mm。
3. 根据权利要求1所述的一种生物反硝化去除水中含氮物质的装置，其特征在于：所 述滤料层（4)的厚度为1.2-2. 0m之间。
4. 根据权利要求1所述的一种生物反硝化去除水中含氮物质的装置，其特征在于：所 述进水管（1)为圆弧形进水斗，其上部设置有滤板（5);滤料层（4)底部设有长柄滤帽（6)。
5. 根据权利要求1所述的一种生物反硝化去除水中含氮物质的装置，其特征在于：所 述出水口（2)上设有滤网或滤布，其孔径为50-100目，过水流速为0.05-0. 2m/s。
6. 根据权利要求1所述的一种生物反硝化去除水中含氮物质的装置，其特征在于：所 述搅拌装置（3)为圆柱体，包括一组网状结构的桨片（7)，桨片（7)的垂直边互相连接形成 圆柱体的轴；桨片的网格尺寸为（10-30) cmX (10-30) cm，其厚度在0. 5cm以下。
【文档编号】C02F3/28GK104229987SQ201410454057
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】刘成, 汪斌, 崔彪, 王杰 申请人:河海大学