本发明专利技术涉及环境保护，具体的说是一种生化去除饮用水硝酸盐的方法及其装置。本发明专利技术充分利用TiO2改性反硝化活性污泥反应器和活性炭固定床反应器的各自优势，两段式添加碳源，序批式联合运行，在增强硝酸盐还原菌和亚硝酸盐还原菌协同除硝能力的同时，解决碳源添加量难以控制和出水亚硝酸盐容易超标的问题。采用乙醇乙酸混合碳源，维持反应过程的pH稳定性。经该工艺处理的出水，经臭氧消毒/活性炭过滤，硝酸盐、亚硝酸盐和水溶性有机物符合饮用水安全标准，pH和碳酸氢盐碱度适宜。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境保护，具体的说是一种生化去除饮用水硝酸盐的方法及其装置。
技术介绍
由于农业生产中氮肥的过多使用，以及工业、生活污水的不当处理与排放，使许多国家和地区饮用水受到不同程度的硝酸盐污染，尤其在农耕区，地下饮用水中硝酸盐含量严重超标。硝酸盐随饮用水和食物进入人体后，在一定条件下可以转化为亚硝酸盐，而亚硝酸盐能与人体内有输氧功能的血红蛋白结合，造成缺氧甚至死亡，对三个月以下婴儿危害更大；亚硝酸盐在人体中还能促成致癌物亚硝基胺等的形成。因此，安全高效地脱除饮用水中的硝酸盐已成为一项迫切需要解决的问题。物理化学法不能彻底去除硝酸盐，只能将其进行浓缩或转移；化学方法反应条件难以控制，容易产生副产物氨氮等，反应产物金属离子会带来污染。生化法按电子供体的不 同分为自养反硝化除硝法和异养反硝化除硝法。自养反硝化的反应速度较慢，而且氢自养反硝化过程中用到的氢气易燃易爆，在水中溶解度低，不易用于大规模处理硝酸盐污染饮用水；硫自养反硝化容易使处理体系和出水pH偏低,生成的硫酸盐也会降低出水水质。相对与自养反硝化，异养反硝化的速率较快，但是异养反硝化去除饮用水硝酸盐存在着碳源添加量和出水水质难以控制以及处理系统PH不稳定等难题。因为饮用水的出水水质要求高，一般用于污水处理的活性污泥法很难直接应用于饮用水异养反硝化除硝。已有的异养反硝化除硝工艺中，生物流动床工艺的处理能力较高，但运行成本高，生物固定床的出水水质较好，但运行负荷相对较低，长期运行过程也需要克服堵塞问题的发生。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种生化去除饮用水硝酸盐的方法及其装置。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种生化去除饮用水硝酸盐的方法，待处理原水通入添加有混合碳源的TiO2改性反硝化活性污泥反应器内进行序批式运行处理，将原水中部分硝酸盐还原，同时产生亚硝酸盐；然后经石英砂过滤后，进入添加混合碳源的活性炭固定床反应器内进行序批式运行处理，将原水中硝酸盐和产生的亚硝酸盐还原；而后经由臭氧消毒/活性炭过滤，即得到去除硝酸盐的能够饮用的原水。所述TiO2改性反硝化活性污泥反应器中混合碳源的添加量占异养反硝化完全去除待处理原水硝酸盐所需碳源的65% -85% ;序批式条件下，外加TiO2改性培养常规反硝化活性污泥至污泥体积指数(SVI)在80mL/g以下，得TiO2改性反硝化活性污泥，其中，活性污泥中的TiO2质量分数为20% -60 。所述序批式活性炭固定床反应器中颗粒活性炭体积占固定床反应器总有效体积的 50% -70% ；固定床反应器中混合碳源添加量占异养反硝化完全去除待处理原水硝酸盐所需碳源的15% -35%。所述TiO2改性反硝化活性污泥反应器与活性炭固定床反应器中原水进行序批式处理均在各反应器底部进行间歇式缺氧曝气搅拌下进行。所述混合碳源为乙酸和乙醇，其中乙酸和乙醇的摩尔比为2-1:1。所述TiO2改性反硝化活性污泥反应器每经过5-25周期的运行，便将TiO2改性反硝化活性污泥反应器中活性污泥转移出质量的10-30 %，转移出的活性污泥经过10-50mM的NaOH和10-50mM的HCl处理6_24h、清水清洗后，再次注入TiO2改性反硝化活性污泥反应器。生化去除饮用水硝酸盐的方法的专用装置，装置包括原水池UTiO2改性反硝化活性污泥反应器2、石英砂过滤器3、固定床反应器4、臭氧消毒/活性炭过滤池5、储水池6、混·合碳源浓缩池7和气压调节袋8 ；其中原水池I出水口、TiO2改性反硝化活性污泥反应器2进水口和石英砂过滤器进水口 3由三通阀相连互通；Ti02改性反硝化活性污泥反应器2出水口、固定床反应器4、臭氧消毒/活性炭过滤池5和储水池6通过管路依次串联；混合碳源浓缩池7、气压调节袋8设于TiO2改性反硝化活性污泥反应器2与固定床反应器4之间。所述原水进水通过控制三通阀以反冲洗方式，使原水通过石英砂过滤器3进入TiO2改性反硝化活性污泥反应器2，处理后原水通过TiO2改性反硝化活性污泥反应器2的出水口进入石英砂过滤器3后进入固定床反应器4。所述TiO2改性反硝化活性污泥反应器2与混合碳源浓缩池7，固定床反应器4与混合碳源浓缩池7之间的管路上设有蠕动泵；所述用于调节反应器内压力的气压调节袋8通过管道与TiO2改性反硝化活性污泥反应器2和固定床反应器4相连通。所述装置运行时间顺序为臭氧消毒/活性炭过滤池5排水入储水池6，固定床反应器4处理后排水入臭氧消毒/活性炭过滤池5，TiO2改性反硝化活性污泥反应器2处理后排水入固定床反应器4，原水进入TiO2改性反硝化活性污泥反应器2;改性活性污泥反应器和固定床反应器进水的同时添加碳源；各个反应器按进水、反应、静置、排水的顺序，进行周期性自动运转。在反应系统正式处理含硝酸盐的原水之前，进行10-20个周期的启动运行。启动阶段结束后，即可进入正式运行阶段对原水中硝酸盐进行处理。本专利技术充分利用TiO2改性反硝化活性污泥反应器和活性炭固定床反应器的各自优势，两段式添加碳源，序批式联合运行，在增强硝酸盐还原菌和亚硝酸盐还原菌协同除硝能力的同时，解决碳源添加量难以控制和出水亚硝酸盐容易超标的问题。采用乙醇乙酸混合碳源，维持反应过程的PH稳定性。经该工艺处理的出水，经臭氧消毒/活性炭过滤，硝酸盐、亚硝酸盐和水溶性有机物符合饮用水安全标准，pH和碳酸氢盐碱度适宜。本专利技术所具有的优点1.本专利技术利用TiO2改性反硝化活性污泥法与生物固定床法的各自优势，兼顾饮用水硝酸盐的反硝化去除效率和出水的水质安全。2.本专利技术采用的两段式生化除硝法增强硝酸盐还原菌和亚硝酸盐还原菌协同除硝的能力。3.本专利技术以乙酸和乙醇为混合碳源，反硝化过程中无需调节pH。附图说明图1为本专利技术的生化去除饮用水硝酸盐的装置图。具体实施例方式实施例1装置包括原水池UTiO2改性反硝化活性污泥反应器2、石英砂过滤器3、固定床反应器4、臭氧消毒/活性炭过滤池5、储水池6、混合碳源浓缩池7和气压调节袋8。其中TiO2改性反硝化活性污泥反应器2和固定床反应器4均为序批式反应器；过滤池5具有臭氧消毒和活性炭过功能。所述原水通过控制三通阀以反冲洗方式，通过石英砂过滤器3进入TiO2改性反硝化活性污泥反应器2，处理后原水通过石英砂过滤器3进入固定床反应器4。 所述TiO2改性反硝化活性污泥反应器2与混合碳源浓缩池7，固定床反应器4与混合碳源浓缩池7之间的管路上设有蠕动泵；所述气压调节袋8通过管道与TiO2改性反硝化活性污泥反应器2和固定床反应器4相通，用于用于排水和进水阶段反应器内的压力调节(气压调节袋内压力高于O.1lMPa时控制阀开启放气，低于O. 105MPa时控制阀关闭)。所述装置运行时间顺序为臭氧消毒/活性炭过滤池5排水入储水池6，固定床反应器4排水入臭氧消毒/活性炭过滤池5，TiO2改性反硝化活性污泥反应器2处理后排水入固定床反应器4，原水进入TiO2改性反硝化活性污泥反应器2;改性活性污泥反应器2和固定床反应器4进水的同时添加碳源；各个反应器按进水、反应、静置、排水的顺序，进行周期性自动运转。处理过程TiO2改性反硝化活性污泥反应器2、固定床反应器4、臭氧消毒/活性炭过滤池5大小形状相同，直径为10cm，高60cm，容积为4. 7L。在反应系统正式本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种生化去除饮用水硝酸盐的方法，其特征在于：待处理原水通入添加有混合碳源的TiO2改性反硝化活性污泥反应器内进行序批式运行处理，将原水中部分硝酸盐还原，同时产生亚硝酸盐；然后经石英砂过滤后，进入添加混合碳源的活性炭固定床反应器内进行序批式运行处理，将原水中硝酸盐和产生的亚硝酸盐还原；而后经由臭氧消毒/活性炭过滤，即得到去除硝酸盐的能够饮用的原水。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄斌，李建林，史奕，陈欣，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：
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