[发明专利]生物自养反硝化脱氮装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水质净化技术领域的方法，具体是一种基于硫代硫酸钠为电子受体的生物自养反硝化脱氮装置。

背景技术

自然界中的氮化合物是以有机氮化合物(蛋白质、核酸等)、氨态氮(NH₄⁺、NH₃)、硝态氮(NO₃^-、NO₂^-)以及气态氮(N₂、NO、NO₂等)形式存在的。经过一系列自然的或者人工强化的生物转化过程，氮排入自然水体前后大多以硝态氮(主要是硝酸盐氮)的形式存在。由于人类生产生活活动的日益频繁，大量的氮排入自然水体，造成水体的富营养化，目前我国境内的各大中型湖泊、水库等大多面临着严重的富营养化问题。

硝态氮也会对人体健康也造成极大的威胁，研究表明，饮用水源中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的总浓度与癌症死亡率呈正相关。硝酸盐含量过高会干扰机体对维生素A的利用，导致维生素A缺乏症，并且可致血质下降，抑制中心迷走神经，使得心动过速。更为重要的是，在人体中硝酸盐可在硝酸还原菌的作用下会被还原为亚硝酸盐，对人体产生更严重的毒害作用。亚硝酸盐是强氧化剂，可将人体中的低铁血红蛋白转化为高铁血红蛋白，而高铁血红蛋白是不具备携氧能力的，这样会导致组织缺氧，婴幼儿因酶系统发育尚不完全，血红蛋白经亚硝酸盐氧化成高铁血红蛋白的速度比成年人快得多，更易引起高铁血红蛋白症，俗称“蓝婴症”。同时，亚硝酸盐还与人体内蛋白质分解产生的仲胺类物质在胃内合成亚硝胺类物质，亚硝胺类物质对消化系统具有强烈的致癌作用。

硝态氮的过量存在不仅是水体富营养化的主要原因之一，而且对人类健康和水生生物的生存造成极大威胁，氮污染水的脱氮是迫切需要解决的水环境问题之一。

传统的反硝化工艺由异养反硝化细菌完成，在低碳高氮水的脱氮过程中必须添加外加有机物(如甲醇)以满足异养菌的生命活动需要，容易导致二次污染、运行费用高和亚硝酸盐中间产物积累的问题。

经过对现有技术的检索发现，近十年以来有研究者采用硫黄作为电子受体进行硫自养反硝化的脱氮技术。例如[Sierra-Alvarez R，Beristain-Cardoso R，Salazar M，et al.Chemolithotrophic denitrification with elemental sulfur for groundwater treatment[J].WaterResearch，2007，41(6)：1253-1262.](采用硫/石灰石自养反硝化工艺处理地下水)，该技术在进水为100mgN/L、停留时间为30小时、反应器温度在30℃时，硝酸盐氮污水经处理可达到96％的去除率，最高进水负荷可达0.3kgN/(m³·d)，出水无亚硝酸和硫化物的积累。但是由于单质硫的溶解度低，限制阻碍了传质过程的进行，使得该现有技术要求相对比较长的水力停留时间和较高的运行温度，能够承受的氮负荷也比较低，是该技术的不足之处。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种生物自养反硝化脱氮装置，在不外加有机物的条件下，去除氮污染水中的硝态氮，同时避免硝态氮还原过程中可能出现的亚硝酸盐中间产物积累的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：溶药池、加药泵、氮污染水进水泵、升流式厌氧污泥床和氮气逸出口，其中：硫代硫酸钠溶解于溶药池中，溶药池的底部与加药泵的入水管相连，加药泵的出水管与氮污染水进水泵的进水管相连接，氮污染水进水泵的出水管与升流式厌氧污泥床的底部进水口相连，氮气逸出口设置于升流式厌氧污泥床的顶部以排出气体。

所述的硫代硫酸钠的固体纯度大于99％；

所述的加药泵和氮污染水进水泵均为蠕动泵，该蠕动泵的软管绕在泵体转轮之间并在转轮的驱动下挤压至出水管，调整转轮转速的快慢可准确调节水泵的流量。

所述的升流式厌氧污泥床包括：污泥床体和三相分离器，其中：污泥床体为一中空圆筒，内置污泥，污泥床体的筒壁上设取样口，污泥床体的进水口设在底部，三相分离器为圆柱形且设置于污泥床体的上方，其直径大于污泥床直径以降低流速。进水在提升泵的推动作用下沿反应器向上流动，与因重力下降的污泥充分接触，污染物被其中的微生物利用、降解并得以净化。

所述的三相分离器内设倾斜挡板以使污泥、水、氮气在其中相互分离。

所述的氮气逸出口为圆形孔。