纳米零价铁-氢自养微生物体系反应器及其应用方法技术

纳米零价铁

【技术实现步骤摘要】
纳米零价铁
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氢自养微生物体系反应器及其应用方法


[0001]本专利技术涉及水处理系统
，特别是一种纳米零价铁
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氢自养微生物体系反应器。

技术介绍

[0002]近年来，氧化性污染物对自然水体的污染日趋严重，对生态环境和人体健康产生了巨大威胁，人体摄入含有氧化性污染物的水会诱发“蓝婴综合征”等疾病。氧化性污染物主要成分为硝酸盐为代表的阴离子，其主要来源为工业污水的排放、农药和化肥的使用和生活污水的排放。
[0003]利用纳米零价铁(nZVI)除水中的氧化性污染物(以硝酸盐为主)，具有简单有效、成本低廉和相对安全等特点，成为国内外研究的热点。然而，nZVI易团聚、在空气中易氧化钝化、电子选择行比较差、易流失等局限性限制了脱氮效果。研究发现，将nZVI添加到生物处理系统(溶液形态)时，由于nZVI具有强还原性，可显著降低系统溶液中的氧化还原电位，创造出有利于某些专性厌氧菌生长的还原环境，从而有助于克服nZVI容易被氧化的局限性，进而使nZVI能更好的应用于含氧化性污染物的污水净化。
[0004]纳米零价铁
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氢自养微生物体系是上述研究的典型的应用实例，已逐渐受到众多研究者的青睐。纳米零价铁
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氢自养微生物体系利用了悬浮自养微生物或生物膜微生物来净化含氧化性污染物的污水，利用H2作为电子供体，通过厌氧反硝化反应(NO3‑
+5H2→
N2+4H2O+2OH
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)将水中的硝酸盐转换为无毒的N2。r/>[0005]纳米零价铁
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氢自养微生物体系的污水净化流程依托于特别设计的反应器，然而，现有的反应器在使用过程在存在以下不足之处：1、一方面，反应器中由于添加了nZVI，不能采用气密性较好的磁力搅拌，只能采用气密性较差的机械搅拌；另一方面，反应器工作过程中涉及切换曝气种类，采用序批式或连续式进出水等操作，需要频繁打开或关闭反应器；因此，导致H2容易从反应器中泄露出来，操作复杂且存在安全风险。2、反应器工作过程中涉及切换曝气种类，采用序批式或连续式进出水等操作，需要频繁打开或关闭反应器，从而不可避免的将空气引入到反应器中，导致反应器内部环境不利于厌氧菌的生长，进而影响纳米零价铁
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氢自养微生物体系的污水净化效率。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，而提供一种纳米零价铁
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氢自养微生物体系反应器，解决了现有的反应器密封性和灵活性较差，导致其在工作过程中存在操作复杂、反应器内部H2容易泄露到反应器外部、外部空气容易进入反应器内部的问题。
[0007]本专利技术的技术方案是：纳米零价铁
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氢自养微生物体系反应器，包括生化反应器；生化反应器包括三口烧瓶、搅拌装置和对接装置；三口烧瓶上端设有一号口、二号口和三号口，三口烧瓶下端直接或间接安置在台面上；搅拌装置包括支架、直流电机、密封塞和搅拌桨；支架直接或间接安装在台面上；直流电机固定安装在支架上端，其机轴竖直向
下伸出；密封塞密封安装在三口烧瓶的二号口上，其上设有贯通其两端面的轴孔；搅拌桨包括竖直布置的杆部和固连在杆部下端的桨叶部，搅拌桨的杆部穿过密封塞上的轴孔并与轴孔形成动密封配合，搅拌桨的杆部上端伸出在三口烧瓶上端并通过联轴器与直流电机的机轴连接，搅拌桨的桨叶部位于三口烧瓶内部；两组对接装置分别安装在三口烧瓶的一号口和三号口上；对接装置包括橡胶塞、管A和管B；橡胶塞密封安装在三口烧瓶的一号口或三号口上，其上设有贯通其两端面的第一管孔和第二管孔；管A和管B分别密封安装在橡胶塞的第一管孔和第二管孔中，管A和管B的上端口均伸出在三口烧瓶外部，管A和管B的下端均伸入三口烧瓶内部，管A下端口高于管B下端口，以使管A处在三口烧瓶内部液面上方，管B伸入三口烧瓶内部液面下方，管A上端口上安装有气动阀A，管B上端口上安装有气动阀B。
[0008]本专利技术进一步的技术方案是：其还包括供气装置；供气装置包括量筒A、量筒B、管C和压缩气瓶；量筒A和量筒B均为一端封闭另一端敞口的直筒形量筒，量筒A的内径大于量筒B的外径，量筒A正置在台面上；量筒B倒置插入量筒A内部，量筒B的外壁面与量筒A的敞口之间形成环形加液口，量筒B位于上端的底面上设有第一安装孔和第二安装孔，第一安装孔中密封安装有气动接头A，第二安装孔中密封安装有气动接头B，量筒B的气动接头B与气动阀A或气动阀B之间通过硅胶管连通；管C下端口密封连接在气动接头A上，管C上端口上安装有气动阀C；压缩气瓶上设有出气口，压缩气瓶的出气口与气动阀C或气动阀A通过硅胶管连通。
[0009]本专利技术再进一步的技术方案是：其还包括进出液装置；进出液部件包括锥形瓶、蠕动泵、管D和管E；锥形瓶上端设有敞口；蠕动泵上设有进液口和出液口；管D一端通过锥形瓶上端敞口插入锥形瓶内腔中，管D另一端连接在蠕动泵的进液口或出液口上；管E一端连接在蠕动泵的出液口或进液口上，管E另一端可拆卸连接在气动阀A或气动阀B上；当管D与蠕动泵进液口连接时，管E则与蠕动泵出液口连接，当管D与蠕动泵出液口连接时，管E则与蠕动泵进液口连接。
[0010]本专利技术更进一步的技术方案是：生化反应器还包括烧杯夹；烧杯夹一端夹持在三口烧瓶的二号口上，另一端固连在支架上。
[0011]本专利技术更进一步的技术方案是：生化反应器中的密封塞为聚四氟乙烯搅拌塞，其轴孔中安装有密封圈，其轴孔孔壁上涂覆有密封硅脂涂层。
[0012]本专利技术更进一步的技术方案是：供气装置中的压缩气瓶的数量为多个，各个压缩气瓶内盛装的气体种类不同；压缩气瓶的出气口与气动阀C或气动阀A中的任意一个通过硅胶管连通。
[0013]本专利技术更进一步的技术方案是：供气装置的量筒B上设有用于显示容积的刻度线。
[0014]本专利技术更进一步的技术方案是：进出液装置的数量有两组，其中一组用于向三口烧瓶中输入液体，另一组用于排出三口烧瓶中的液体。
[0015]本专利技术的技术方案是：微生物体系反应器应用方法，基于上述的纳米零价铁
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氢自养微生物体系反应器，所述应用方法包括曝气方法、进出水方法和添加H2方法；曝气方法如下：使用硅胶管将装有CO2或N2或H2的压缩气瓶与气动阀B连通，使进气通畅；再断开进出液部件与气动阀A之间的连接，打开气动阀A，使排气气路畅通，压缩气瓶中的气体依次通过硅胶管
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气动阀B
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管B，进入三口烧瓶内部液面下方，多余的气体依次通过管A
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气动阀A，
排出到三口烧瓶外部；进出液方法如下：将两套进出液装置分别与三口烧瓶的一号口和三号口连通，其中一套进出液装置用于进液，另一套进出液装置用于出液；用于进液的进出液装置中的管E与一号口上的气动阀A或气动阀B连接；用于出液的进出液装置中的管E与三号口上的气动阀B连接；启动两套进出液装置中的蠕动泵即可实现进出液；根据不同的实验条件，可实现连续式或间歇式进出水，这两种进出水方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.纳米零价铁
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氢自养微生物体系反应器，其特征是：包括生化反应器；生化反应器包括三口烧瓶、搅拌装置和对接装置；三口烧瓶上端设有一号口、二号口和三号口，三口烧瓶下端直接或间接安置在台面上；搅拌装置包括支架、直流电机、密封塞和搅拌桨；支架直接或间接安装在台面上；直流电机固定安装在支架上端，其机轴竖直向下伸出；密封塞密封安装在三口烧瓶的二号口上，其上设有贯通其两端面的轴孔；搅拌桨包括竖直布置的杆部和固连在杆部下端的桨叶部，搅拌桨的杆部穿过密封塞上的轴孔并与轴孔形成动密封配合，搅拌桨的杆部上端伸出在三口烧瓶上端并通过联轴器与直流电机的机轴连接，搅拌桨的桨叶部位于三口烧瓶内部；两组对接装置分别安装在三口烧瓶的一号口和三号口上；对接装置包括橡胶塞、管A和管B；橡胶塞密封安装在三口烧瓶的一号口或三号口上，其上设有贯通其两端面的第一管孔和第二管孔；管A和管B分别密封安装在橡胶塞的第一管孔和第二管孔中，管A和管B的上端口均伸出在三口烧瓶外部，管A和管B的下端均伸入三口烧瓶内部，管A下端口高于管B下端口，以使管A处在三口烧瓶内部液面上方，管B伸入三口烧瓶内部液面下方，管A上端口上安装有气动阀A，管B上端口上安装有气动阀B。2.如权利要求1所述的纳米零价铁
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氢自养微生物体系反应器，其特征是：其还包括供气装置；供气装置包括量筒A、量筒B、管C和压缩气瓶；量筒A和量筒B均为一端封闭另一端敞口的直筒形量筒，量筒A的内径大于量筒B的外径，量筒A正置在台面上；量筒B倒置插入量筒A内部，量筒B的外壁面与量筒A的敞口之间形成环形加液口，量筒B位于上端的底面上设有第一安装孔和第二安装孔，第一安装孔中密封安装有气动接头A，第二安装孔中密封安装有气动接头B，量筒B的气动接头B与气动阀A或气动阀B之间通过硅胶管连通；管C下端口密封连接在气动接头A上，管C上端口上安装有气动阀C；压缩气瓶上设有出气口，压缩气瓶的出气口与气动阀C或气动阀A通过硅胶管连通。3.如权利要求2所述的纳米零价铁
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氢自养微生物体系反应器，其特征是：其还包括进出液装置；进出液部件包括锥形瓶、蠕动泵、管D和管E；锥形瓶上端设有敞口；蠕动泵上设有进液口和出液口；管D一端通过锥形瓶上端敞口插入锥形瓶内腔中，管D另一端连接在蠕动泵的进液口或出液口上；管E一端连接在蠕动泵的出液口或进液口上，管E另一端可拆卸连接在气动阀A或气动阀B上；当管D与蠕动泵进液口连接时，管E则与蠕动泵出液口连接，当管D与蠕动泵出液口连接时，管E则与蠕动泵进液口连接。4.如权利要求3所述的纳米零价铁
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氢自养微生物体系反应器，其特征是：生化反应器还包括烧杯夹；烧杯夹一端夹持在三口烧瓶的二号...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳泽坪，叶坚，滑熠龙，黄海鹰，孙杰，陈稳，彭科，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：