【技术实现步骤摘要】
本技术涉及水处理，尤其是涉及一种去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置。
技术介绍
1、饮用硝酸盐超标的水会对人体产生危害，人体肠胃中细菌可将摄入体内的硝酸盐还原为亚硝酸盐，同时将血红蛋白中的二价铁离子氧化成三价铁离子，降低血液的载氧容量，易引发高铁血红蛋白症等各种疾病，甚至致癌。因此，如何安全的去除地下水中硝酸盐污染已成为当今水污染控制领域热点问题。
2、硝酸盐超标地下水处理方法可分为物理法、化学法和生物法。其中生物法可将水体中的硝酸盐转化为氮气，处理成本低，是一种低碳环保型硝酸盐处理技术，但是目前常用的生物处理技术均有其局限性。异养硝酸盐生物处理技术是将有机碳源作为电子供体，反应速率高、技术成熟，但是存在产碱ph升高、出水中存在有机物造成二次污染的问题；硫自养硝酸盐处理技术是将还原态硫作为电子供体，不需要投加有机物碳源、原材料来源广泛，但是每去除1mg硝酸盐氮会生成7.5mg的硫酸盐，需要原水中硝酸盐氮浓度低于33mg/l来满足出水硫酸盐小于250mg/l的要求，需要投加无机碳且反应过程产酸需要调ph；氢自养硝酸盐处理技术是以氢气作为电子供体，清洁无污染且剩余污泥少，但是氢气溶解度低利用效率需提升、氢气储存较危险，需要投加无机碳源、产碱需调节ph。
3、因此，亟需一种能实现ph的自平衡，避免二次污染并有效去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置。
技术实现思路
1、有鉴于此，本技术提供了一种去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置，以解决上
2、为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
3、一种去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置，包括依次连通的布水区、反应腔以及气体收集区，所述布水区远离所述反应腔一端连通有进水管，所述进水管设有分路并连通有碳源投加管，所述气体收集区远离所述反应腔一端连通有出水管，所述反应腔与所述布水区连通处设有异养硝酸盐处理单元，所述异养硝酸盐处理单元远离所述布水区一侧设有氢自养硝酸盐处理单元，所述反应腔与所述气体收集区连通处以及所述氢自养硝酸盐处理单元周向均设有硫自养硝酸盐处理单元，所述氢自养硝酸盐处理单元靠近所述异养硝酸盐处理单元一端设有阴极产氢电极，所述硫自养硝酸盐处理单元与所述气体收集区之间设有阳极产氧电极，所述阴极产氢电极与所述阳极产氧电极分别连通直流电源两端。
4、进一步地，所述异养硝酸盐处理单元内固定设有生物填料，用于附着好氧异养菌和异养硝酸盐处理功能菌。
5、进一步地，所述氢自养硝酸盐处理单元包括绝缘保护壳，所述绝缘保护壳内固定设有氢气导流生物填料，所述阴极产氢电极位于所述绝缘保护壳壳体内靠近所述异养硝酸盐处理单元一端。
6、进一步地，所述氢气导流生物填料包括多个由上至下连通所述绝缘保护壳的气体导流通道，所述气体导流通道内部设有微生物附着点位，用于附着氢自养硝酸盐处理功能菌。
7、进一步地，所述气体导流通道为折线型，用于延长气体在其内部停留时间。
8、进一步地，所述阴极产氢电极与所述氢气导流生物填料的截面相适配。
9、进一步地，所述硫自养硝酸盐处理单元内固定设有还原态硫矿填料，用于附着硫自养硝酸盐处理功能菌并提供电子供体。
10、进一步地，所述硫自养硝酸盐处理单元与所述阳极产氧电极之间设有氧气回流挡板，用于保证所述反应腔内部处于厌氧状态。
11、进一步地，所述异养硝酸盐处理单元、所述氢自养硝酸盐处理单元以及所述硫自养硝酸盐处理单元的体积比为1:10:10。
12、本技术的有益效果在于：
13、本技术通过异养硝酸盐处理单元、氢自养硝酸盐处理单元、硫自养硝酸盐处理单元、阴极产氢电极以及阳极产氧电极去除地下水硝酸盐，保障ph的自平衡，避免二次污染；生物填料附着的好氧异养菌可降解有机物的同时消耗掉溶解氧，保证功能区的厌氧环境；生物填料附着的异养硝酸盐处理功能菌可将有机物作为电子供体来降解硝酸盐；绝缘保护壳用于保护氢气导流生物填料和阴极产氢电极；微生物附着点位位于气体导流通道内部，用于附着氢自养硝酸盐处理功能菌，可实现氢气与功能微生物的充分接触，提高氢气利用效率；阴极产氢电极与氢气导流生物填料的截面相适配，在电流作用下阴极产氢电极产生的氢气为氢自养硝酸盐处理功能菌提供电子供体，实现对硝酸盐的降解；异养硝酸盐处理单元、氢自养硝酸盐处理单元、硫自养硝酸盐处理单元的体积比为1:10:10，可实现异养硝酸盐处理单元产生的无机碳刚好满足氢自养硝酸盐处理单元和硫自养硝酸盐处理单元的需求，异养硝酸盐处理单元和氢自养硝酸盐处理单元产生的碱度刚好与硫自养硝酸盐处理单元产生的酸完全反应，实现ph的自平衡，同时由于异养硝酸盐处理单元和氢自养硝酸盐处理单元对硝酸盐处理的贡献：硫自养硝酸盐处理单元对硝酸盐处理的贡献约为1:1，使进水硝酸盐浓度可提升到66mg/l，满足大多数地下水硝酸盐处理的需求。
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1.一种去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置，其特征在于，包括依次连通的布水区(6)、反应腔(1)以及气体收集区(10)，所述布水区(6)远离所述反应腔(1)一端连通有进水管(7)，所述进水管(7)设有分路并连通有碳源投加管(8)，所述气体收集区(10)远离所述反应腔(1)一端连通有出水管(9)，所述反应腔(1)与所述布水区(6)连通处设有异养硝酸盐处理单元(5)，所述异养硝酸盐处理单元(5)远离所述布水区(6)一侧设有氢自养硝酸盐处理单元(3)，所述反应腔(1)与所述气体收集区(10)连通处以及所述氢自养硝酸盐处理单元(3)周向均设有硫自养硝酸盐处理单元(2)，所述氢自养硝酸盐处理单元(3)靠近所述异养硝酸盐处理单元(5)一端设有阴极产氢电极(3-4)，所述硫自养硝酸盐处理单元(2)与所述气体收集区(10)之间设有阳极产氧电极(3-1)，所述阴极产氢电极(3-4)与所述阳极产氧电极(3-1)分别连通直流电源两端。
2.根据权利要求1所述的一种去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置，其特征在于，所述异养硝酸盐处理单元(5)内固定设有生物填料，用于附着好氧
3.根据权利要求1所述的一种去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置，其特征在于，所述氢自养硝酸盐处理单元(3)包括绝缘保护壳(3-3)，所述绝缘保护壳(3-3)内固定设有氢气导流生物填料(3-2)，所述阴极产氢电极(3-4)位于所述绝缘保护壳(3-3)壳体内靠近所述异养硝酸盐处理单元(5)一端。
4.根据权利要求3所述的一种去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置，其特征在于，所述氢气导流生物填料(3-2)包括多个由上至下连通所述绝缘保护壳(3-3)的气体导流通道，所述气体导流通道内部设有微生物附着点位，用于附着氢自养硝酸盐处理功能菌。
5.根据权利要求4所述的一种去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置，其特征在于，所述气体导流通道为折线型，用于延长气体在其内部停留时间。
6.根据权利要求4所述的一种去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置，其特征在于，所述阴极产氢电极(3-4)与所述氢气导流生物填料(3-2)的截面相适配。
7.根据权利要求1所述的一种去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置，其特征在于，所述硫自养硝酸盐处理单元(2)内固定设有还原态硫矿填料，用于附着硫自养硝酸盐处理功能菌并提供电子供体。
8.根据权利要求1所述的一种去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置，其特征在于，所述硫自养硝酸盐处理单元(2)与所述阳极产氧电极(3-1)之间设有氧气回流挡板(11)，用于保证所述反应腔(1)内部处于厌氧状态。
9.根据权利要求1所述的一种去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置，其特征在于，所述异养硝酸盐处理单元(5)、所述氢自养硝酸盐处理单元(3)以及所述硫自养硝酸盐处理单元(2)的体积比为1:10:10。
...【技术特征摘要】
1.一种去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置，其特征在于，包括依次连通的布水区(6)、反应腔(1)以及气体收集区(10)，所述布水区(6)远离所述反应腔(1)一端连通有进水管(7)，所述进水管(7)设有分路并连通有碳源投加管(8)，所述气体收集区(10)远离所述反应腔(1)一端连通有出水管(9)，所述反应腔(1)与所述布水区(6)连通处设有异养硝酸盐处理单元(5)，所述异养硝酸盐处理单元(5)远离所述布水区(6)一侧设有氢自养硝酸盐处理单元(3)，所述反应腔(1)与所述气体收集区(10)连通处以及所述氢自养硝酸盐处理单元(3)周向均设有硫自养硝酸盐处理单元(2)，所述氢自养硝酸盐处理单元(3)靠近所述异养硝酸盐处理单元(5)一端设有阴极产氢电极(3-4)，所述硫自养硝酸盐处理单元(2)与所述气体收集区(10)之间设有阳极产氧电极(3-1)，所述阴极产氢电极(3-4)与所述阳极产氧电极(3-1)分别连通直流电源两端。
2.根据权利要求1所述的一种去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置，其特征在于，所述异养硝酸盐处理单元(5)内固定设有生物填料，用于附着好氧异养菌和异养硝酸盐处理功能菌。
3.根据权利要求1所述的一种去除地下水硝酸盐的异养耦合双自养生物处理装置，其特征在于，所述氢自养硝酸盐处理单元(3)包括绝缘保护壳(3-3)，所述绝缘保护壳(3-3)内固定设有氢气导流生物填料(3-2)，所述阴极产氢电极(3-4)位于所述绝缘保护壳(3-...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕育锋，李斌，孙毅，于娜，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：新型
国别省市：
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