[发明专利]一种零价铁混养反硝化耦合改性生物炭两级PRB地下水脱氮方法及反应器

权利要求书

1.一种零价铁混养反硝化耦合改性生物炭两级PRB地下水脱氮方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）：在一级PRB反应区设置聚乙烯网袋包裹的铁刨花Fe⁰填料，以城市污水处理厂剩余污泥作为种泥，接种至一级PRB反应区中，含NO₃^--N地下水连续进水10-15日，使铁刨花填料表面形成附着反硝化菌的生物膜，完成一级PRB的启动；

步骤2）：含NO₃^--N地下水通过穿孔墙进入一级PRB反应区，同时在进水处投加有机碳源，利用聚乙烯网袋及铁刨花Fe⁰上附着的异养及自养反硝化菌进行反硝化脱氮，将地下水中大部分NO₃^--N还原成N₂；

步骤3）：经过步骤2）处理的一级PRB反应区出水通过穿孔墙进入设有改性生物炭填料的二级PRB反应区，通过生物炭的吸附作用进一步去除地下水中残留的NO₃^--N，最终处理后的地下水经穿孔墙排出；

所述步骤3）中改性生物炭填料的制备方法为：以稻草秸秆为原料，破碎机磨碎后放入管式炉中在N₂氛围内煅烧，冷却至室温后研磨过筛，用盐酸溶液浸渍后洗至中性，后续加入氯化铁溶液振荡，抽滤、烘干再次置于管式炉中煅烧，取出后的成品即为改性生物炭；其中，第一次煅烧的温度为600 ℃，时间为3 h；第二次煅烧的温度为300 ℃，时间为1 h。

2.如权利要求1所述的零价铁混养反硝化耦合改性生物炭两级PRB地下水脱氮方法，其特征在于，所述步骤1）中的聚乙烯网袋包裹的铁刨花Fe⁰填料为每包填料装填3 kg铁刨花Fe⁰，装填的密度为20~30 kg/m³。

3.如权利要求1所述的零价铁混养反硝化耦合改性生物炭两级PRB地下水脱氮方法，其特征在于，所述步骤2）中以乙酸钠为外加有机碳源，控制进水中COD/TN为2.8~3.2，所述反硝化脱氮的处理时间为20~24 h。

4.如权利要求1所述的零价铁混养反硝化耦合改性生物炭两级PRB地下水脱氮方法，其特征在于，所述步骤3）中的改性生物炭填料由聚乙烯网袋包裹而成，每包填料装填3~4 kg改性生物炭，装填的密度为10~20 kg/m³，所述的经过步骤2）处理的一级PRB反应区出水在二级PRB反应区的反应时间为20~24 h。

5.如权利要求1所述的零价铁混养反硝化耦合改性生物炭两级PRB地下水脱氮方法，其特征在于，所述的过筛为采用60目的过筛器进行过筛。

6.如权利要求1所述的零价铁混养反硝化耦合改性生物炭两级PRB地下水脱氮方法，其特征在于，所述盐酸溶液的浓度为1 mol/L，浸渍时间为1 h；所述氯化铁溶液的浓度为2mol/L，振荡时间为2 h。

7.如权利要求1所述的零价铁混养反硝化耦合改性生物炭两级PRB地下水脱氮方法，其特征在于，所述烘干的温度为85 ℃，时间为2 h。

8.一种零价铁混养反硝化耦合改性生物炭两级PRB地下水脱氮反应器，其特征在于，应用于权利要求1~7中任意一项所述的零价铁混养反硝化耦合改性生物炭两级 PRB 地下水脱氮方法中，其包括：

设有铁刨花填料（3）的一级PRB反应区（4），所述一级PRB反应区（4）内设有若干组不锈钢填料框架一（5），每组框架中吊挂铁刨花填料（3）；

设有改性生物炭填料（7）的二级PRB反应区（8），所述二级PRB反应区（8）内设有若干组不锈钢填料框架二（9），每组框架中吊挂改性生物炭填料（7）；

所述一级PRB反应区（4）的进水侧设有碳源投加管（1）及穿孔墙一（2），所述二级PRB反应区（8）的出水侧设有穿孔墙二（10），所述一级PRB反应区（4）与二级PRB反应区（8）之间设有穿孔墙三（6）。