[发明专利]一种单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于环境工程水处理技术领域，尤其是涉及一种单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的方法以及利用陶粒型生物滤池等脱除水体中硝酸盐的装置。

背景技术

我国绝大多数城市景观湖泊都面临着水环境污染与湖泊富营养化的严峻形势。引水作为保证湖泊水质和景观效果的一项重要举措，在越来越多的城市景观湖泊治理过程中得到了应用。但是引水水源往往也处于不同程度的污染状态，普遍存在氮含量偏高的问题，这是我国湖泊富营养化治理引水方案中存在的一个共性问题，亟待开展针对性的科学研究。

引水水源等地表水体由于容易受到农业面源的污染，往往其中氮类物质含量较高，而主要的氮形态为硝酸盐。引水进入景观湖泊后，高含量的氮类营养盐容易导致水体富营养化和藻类水华的发生。如杭州西湖每天都从钱塘江调水40万m³用于保持景观水质，但是，由于钱塘江引水中氮类物质含量高(3-4mg/L)，进入西湖水体后，经过较长时间的停留，会使得西湖局部湖区春季水绵大量繁殖，甚至发生藻类水华，严重影响水质和湖泊景观。

针对硝酸盐含量高的问题，传统技术是采用生物反硝化技术去脱除硝酸盐，这在污水处理中是常用的技术方法。然而，地表水水质与污水水质差别很大，有机物含量很低，根本不具备生物反硝化脱氮的基本条件。而采用外加碳源的异养反硝化脱氮方法往往会因为投加过量，需要加入第二级除碳系统。二级脱氮系统不但增加了基建费用，也大幅度地增加了运行费用和占地面积。这些都限制了外加碳源工艺在实际工程的应用。因此，急需流程简便、处理效率高、运行成本低、占地面积小的脱氮技术的出现。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供的降低受纳水体富营养化发生的机率的单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的方法。

本发明的另一个目的是提供用于单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的方法，包括以下步骤：

1)在生物滤池的进水管上安装静态混合器，地表水体的原水经原水泵抽取由进水管输送至静态混合器，与通过电子供体溶液输送管输送到静态混合器的电子供体溶液进行混合后进入生物滤池，电子供体溶液与待处理原水的体积比设定为1∶5000～1∶2000；

2)在生物滤池底部设置砾石承托层，上部设置陶粒过滤层，生物滤池中的水流采用上向流形式，混合了电子供体溶液的原水依次流经砾石承托层和陶粒过滤层完成反硝化过程，最后由出水管流出生物滤池，返回地表水体。

作为优选的实施方式，电子供体溶液为质量百分浓度为30％的亚硫酸钠、硫代硫酸钠或硫化钠溶液。

作为更加优选的实施方式，电子供体溶液采用的是质量百分浓度为30％的亚硫酸钠溶液。

作为优选的实施方式，电子供体溶液与原水中硝酸盐的之间的硫氮(S/N)摩尔比为1∶1。

作为优选的实施方式，混合了电子供体溶液的原水在生物滤池中的停留时间为30～60分钟。

用于单级自养反硝化脱除水体硝酸盐的装置，主要包括一生物滤池，该生物滤池的底部设置进水管，顶部设置出水管，进水管上设置有静态混合器，该静态混合器连接电子供体溶液输送管，生物滤池内自下而上设置砾石承托层及陶粒过滤层。

作为优选的实施方式，砾石承托层中采用的砾石粒径为8～16mm。

作为优选的实施方式，陶粒过滤层中采用的陶粒粒径为6～9mm。

作为优选的实施方式，进水管的进口伸入地表水体内，在进水管上设置有抽取水体的原水泵。

本发明将外加电子供体(亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫化钠)溶液与陶粒滤料生物滤池有机结合，在生物滤池中，采用陶粒作为过滤介质，用于附着生长反硝化微生物。在生物滤池的进水中投加电子供体(亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫化钠)溶液，用于自养型反硝化脱除硝酸盐，同时电子供体转化为硫酸盐。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)采用生物滤池处理硝酸盐污染水体，在滤池进水管道上安装静态混合器，向静态混合器中投加配置的电子供体溶液，与进水充分混合后，进入生物滤池。在适当的温度条件下，生物滤池中接种前期培养的反硝化菌，经过一周左右时间的适应驯化后，陶粒介质表面会附着生长适量的活性微生物，并能够通过反硝化作用将进水中的硝酸盐含量降至很低的水平。