專利名稱：一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)及
方法。
背景技術(shù)：
目前輕度污染水體中的無機氮污染物主要包括硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，由于硝 態(tài)氮比較穩(wěn)定，含量一般遠大于其它無機氮污染物，因而硝態(tài)氮污染物經(jīng)常成為輕度污染 水體超標較嚴重的指標之一。 對于以硝態(tài)氮作為主要氮污染物的水體，其脫除原理大致有三種離子交換型、膜 分離型、生物反硝化型，其中離子交換和膜分型成本較高，且存在二次污染的可能；生物反 硝化脫除硝態(tài)氮的原理是通過異養(yǎng)型生物或自養(yǎng)型生物反硝化作用將其轉(zhuǎn)化成無害的氮 氣排出。 現(xiàn)有自養(yǎng)型生物反硝化脫氮工藝，如中國專利ZL01130845. 1文件中所述工藝，一 般采用投入硫元素或電解產(chǎn)生氫元素做為電子受體，在微生物的作用下，脫除硝態(tài)氮，此工 藝投入成本高，設(shè)備維護較復(fù)雜。 現(xiàn)有異養(yǎng)型生物反硝化脫氮工藝采用直接在原水中投加甲醇、乙醇、甲酸、乙酸作 為碳源，培養(yǎng)異養(yǎng)反硝化微生物脫氮，由于甲醇等碳源連續(xù)投加至原水中被稀釋，濃度較 小，而碳源的降解速度又大大高于硝態(tài)氮的降解速度，所以當(dāng)投加量等于脫氮理論所需的 碳氮比時，因原水經(jīng)過生物區(qū)時間長，碳源消耗快，反硝化作用不徹底，脫氮效果差，而當(dāng)碳 源投加量大于理論碳氮比時，會造成處理成本增高，同時出水易攜帶過量碳源而增大了二 次污染的機會。因此，現(xiàn)有的異養(yǎng)反硝化脫氮工藝難于解決碳源和硝態(tài)氮污染物的同步降 解問題，二者投加比例也難于調(diào)節(jié)，如中國專利ZL00129851. 8文件中所述，它采用在原水 中投加不足量碳源，并增加電化學(xué)自養(yǎng)反硝化設(shè)備以彌補生物異養(yǎng)反硝化的不足。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述存在的問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種脫除硝態(tài)氮污染物的 水處理系統(tǒng)及方法，本發(fā)明中碳源利用較充分因而處理成本較低，同時因間歇控制排水也 防止了出水?dāng)y帶過量碳源而造成的二次污染問題。 為了達到以上目的，本發(fā)明提供的一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)，主要包 括脫氮反應(yīng)器、原水補給裝置、碳源補給裝置及增氧設(shè)備，其中所述原水補給裝置、碳源補 給裝置及增氧設(shè)備分別通過管道與脫氮反應(yīng)器連接，所述脫氮反應(yīng)器還包括反應(yīng)器池體、 排水裝置、填料生物床、氧釋放裝置、反沖洗裝置。
所述增氧設(shè)備通過管道與氧釋放裝置連接； 所述原水補給裝置及碳源補給裝置可分別連接于填料生物床上方，此時，所述排 水裝置設(shè)于填料生物床的下方； 所述原水補給裝置及碳源補給裝置還可分別連接于填料生物床下方，此時，所述排水裝置設(shè)于填料生物床的上方； 所述反應(yīng)器池體優(yōu)選為土建結(jié)構(gòu)池體、設(shè)備結(jié)構(gòu)箱體或設(shè)備結(jié)構(gòu)罐體；
所述排水裝置優(yōu)選為穿孔集水管、溢流堰、排水管等； 所述填料生物床內(nèi)布設(shè)的生物生長掛膜填料為沸石、陶粒、活性碳、火石巖、無煙 煤、石英砂等，優(yōu)選為對氮污染物吸附能力較強、容易掛膜的沸石、陶粒、活性碳、火石巖 等. 所述碳源補給裝置所投加的碳源，優(yōu)選甲醇、乙醇、糖溶液、淀粉液、含碳濃度較高 的廢水，如制糖廢水、釀酒廢水等； 所述增氧設(shè)備通過氧釋放裝置向脫氮反應(yīng)器內(nèi)補充溶解氧； 當(dāng)填料生物床內(nèi)的微生物量生長過多、流體阻力過大時，通過所述反沖洗裝置定 期對所述填料生物床進行反沖洗，以防止生物膜堵塞，保證其正常運行，可采用水沖洗、氣 沖洗或二者相結(jié)合的方式，優(yōu)選氣、水聯(lián)合反沖洗方式； 由于反洗排水中含有較高數(shù)量的微生物、懸浮物等污染物，反洗排水宜分離懸浮 物后重新進入脫氮反應(yīng)器進行處理。 本發(fā)明還提供一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理方法，其采用序批式進水方式，包
括硝態(tài)氮污染物的主要富集過程與硝態(tài)氮污染物的主要降解過程，具體步驟包括 a.將含硝態(tài)氮的原水注入脫氮反應(yīng)器中，在原水流經(jīng)微生物生長掛膜的填料生物
床時，原水中的硝態(tài)氮等污染物被微生物及填料補捉富集，脫除氮污染物的水排出； b.當(dāng)含氮污染物在填料生物床內(nèi)富集達到一定濃度后，停止原水的補給，同時停
止排水； c.向脫氮反應(yīng)器中補充碳源至所需量并混合均勻，在適宜的溶解氧濃度條件下， 填料生物床內(nèi)的微生物通過反硝化作用將補充的碳源及補捉富集的硝態(tài)氮等污染物充分 降解； d.降解完成后，繼續(xù)注入原水，如此循環(huán)。 其中，所述適宜的生物反硝化溶解氧濃度優(yōu)選為0. 2 1. 0mg/L ; 當(dāng)填料生物床內(nèi)的微生物量生長過多、流體阻力過大時，定期對所述填料生物床
進行反沖洗，以防止生物膜堵塞，保證其正常運行，可采用水沖洗、氣沖洗或二者相結(jié)合的
方式，優(yōu)選氣、水聯(lián)合反沖洗方式； 由于反洗排水中含有較高數(shù)量的微生物、懸浮物等污染物，反洗排水宜分離懸浮 物后重新進入脫氮反應(yīng)器進行處理。 本發(fā)明的優(yōu)點在于，和傳統(tǒng)的連續(xù)進水異養(yǎng)反硝化生物脫氮工藝相比，本發(fā)明將 原水投加碳源的連續(xù)進水方式改為序批式進水方式，從時序上將硝態(tài)氮污染物的主要富集 過程與硝態(tài)氮污染物的主要降解過程相分離，在硝態(tài)氮污染物的主要降解過程中，投入一 定比例的碳源，在適宜的溶解氧濃度條件下，保證了硝態(tài)氮污染物和碳源污染物同時被微 生物充分降解，本方法中碳源利用較充分因而處理成本較低，同時因間歇控制排水也防止 了出水?dāng)y帶過量碳源而造成的二次污染問題。


圖1為本發(fā)明的脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)示意 圖2為本發(fā)明的另一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)示意圖；
圖3為本發(fā)明的再一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合具體實施例及附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進一步說明，但不作對其的限 定 如圖1所示，本發(fā)明提供的一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)，包括脫氮反應(yīng) 器1、原水補給裝置2、碳源補給裝置3及增氧設(shè)備4，其中所述脫氮反應(yīng)器1還包括反應(yīng)器 池體101、排水裝置102、填料生物床103、氧釋放裝置104及反沖洗裝置105，所述原水補給 裝置2及碳源補給裝置3分別通過管道連接于脫氮反應(yīng)器1的填料生物床103的下方，所 述排水裝置102設(shè)于填料生物床103的上方，所述增氧設(shè)備4通過管道連接于反應(yīng)器池體 101的氧釋放裝置104。 含硝態(tài)氮的原水由原水補給裝置2注入脫氮反應(yīng)器1的反應(yīng)器池體101中，在原 水流經(jīng)微生物生長掛膜的填料生物床103時，水中的硝態(tài)氮等污染物被微生物及填料補捉 富集，脫除氮污染物的水經(jīng)排水裝置102排出；當(dāng)含氮污染物在填料生物床103內(nèi)富集達 到一定濃度后，停止原水補給裝置2中原水的補給，同時關(guān)閉排水裝置102。然后通過碳 源補給裝置3向脫氮反應(yīng)器l內(nèi)補充碳源至所需量并與反應(yīng)器內(nèi)的水充分混合，在0.2 1. Omg/L的溶解氧濃度條件下，填料生物床103內(nèi)的微生物通過反硝化作用將補充的碳源 及補捉富集的硝態(tài)氮等污染物充分降解；降解完成后，進入下一個周期，打開排水裝置102 及原水補給裝置2，繼續(xù)進行序批式處理含硝態(tài)氮污染物的原水，往復(fù)循環(huán)。
所述反應(yīng)器池體101優(yōu)選為土建結(jié)構(gòu)池體、設(shè)備結(jié)構(gòu)箱(罐)體。所述排水裝置 102優(yōu)選為穿孔集水管、溢流堰、排水管等。所述填料生物床103內(nèi)布設(shè)的生物生長掛膜填 料為沸石、陶粒、活性碳、火石巖、無煙煤、石英砂等，優(yōu)選為對氮污染物吸附能力較強、容易 掛膜的沸石、陶粒、活性碳、火石巖等。所述碳源補給裝置3所投加的碳源，優(yōu)選甲醇、乙醇、 糖溶液、淀粉液、含碳濃度較高的廢水(如制糖廢水、釀酒廢水)等。所述的增氧設(shè)備4通 過氧釋放裝置104向脫氮反應(yīng)器1內(nèi)補充溶解氧。當(dāng)填料生物床103內(nèi)的微生物量生長過 多、流體阻力過大時，通過反沖洗裝置105定期對填料生物床103進行反沖洗，以防止生物 膜堵塞，保證其正常運行，可采用水沖洗、氣沖洗或二者相結(jié)合的方式，優(yōu)選氣、水聯(lián)合反沖 洗方式。由于反洗排水中含有較高數(shù)量的微生物、懸浮物等污染物，反洗排水宜分離懸浮物 后重新進入脫氮反應(yīng)器1進行處理。 再如圖2所示，其為本發(fā)明提供的另一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)，其與 上述系統(tǒng)的不同點在于，所述原水補給裝置2及碳源補給裝置3分別通過管道連接于脫氮 反應(yīng)器1的填料生物床103的上方，所述排水裝置102設(shè)于填料生物床103的下方。
再如圖3所示，其為本發(fā)明提供的再一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)，其包 括至少兩個依次串聯(lián)的脫氮反應(yīng)器1。 以上已對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容作了詳細說明。對本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背 離本發(fā)明原理的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都不會超出本申請所附權(quán)利要求 的保護范圍。
權(quán)利要求
一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)，其特征在于，主要包括脫氮反應(yīng)器、原水補給裝置、碳源補給裝置及增氧設(shè)備，其中所述原水補給裝置、碳源補給裝置及增氧設(shè)備分別通過管道與脫氮反應(yīng)器連接，所述脫氮反應(yīng)器還包括反應(yīng)器池體、排水裝置、填料生物床、氧釋放裝置、反沖洗裝置，所述增氧設(shè)備通過管道與氧釋放裝置連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述原 水補給裝置及碳源補給裝置分別連接于填料生物床上方，所述排水裝置設(shè)于填料生物床的 下方。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述原 水補給裝置及碳源補給裝置分別連接于填料生物床下方，所述排水裝置設(shè)于填料生物床的 上方。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述反 應(yīng)器池體優(yōu)選為土建結(jié)構(gòu)池體、設(shè)備結(jié)構(gòu)箱體或設(shè)備結(jié)構(gòu)罐體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述排 水裝置優(yōu)選為穿孔集水管、溢流堰或排水管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述填 料生物床內(nèi)布設(shè)的生物生長掛膜填料優(yōu)選為沸石、陶粒、活性碳或火石巖。
7. 本發(fā)明還提供一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理方法，其特征在于，采用序批式進 水方式，包括硝態(tài)氮污染物的主要富集過程與硝態(tài)氮污染物的主要降解過程，具體步驟包 括a. 將含硝態(tài)氮的原水注入脫氮反應(yīng)器中，在原水流經(jīng)微生物生長掛膜的填料生物床 時，原水中的硝態(tài)氮等污染物被微生物及填料補捉富集，脫除氮污染物的水排出；b. 當(dāng)含氮污染物在填料生物床內(nèi)富集達到一定濃度后，停止原水的補給，同時停止排水；c. 向脫氮反應(yīng)器中補充碳源至所需量，在適宜的溶解氧濃度條件下，填料生物床內(nèi)的 微生物通過反硝化作用將補充的碳源及補捉富集的硝態(tài)氮等污染物充分降解；d. 降解完成后，繼續(xù)注入原水，如此循環(huán)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理方法，其特征在于，所述適 宜的生物反硝化溶解氧濃度優(yōu)選為0. 2 1. 0mg/L。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理方法，其特征在于，當(dāng)填料 生物床內(nèi)的微生物量生長過多、流體阻力過大時，定期對所述填料生物床進行反沖洗，優(yōu)選 采用氣、水聯(lián)合反沖洗方式。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理方法，其特征在于，反洗排 水分離懸浮物后重新注入脫氮反應(yīng)器進行處理。
全文摘要
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，發(fā)明提供的一種脫除硝態(tài)氮污染物的水處理系統(tǒng)及方法，主要包括脫氮反應(yīng)器、原水補給裝置、碳源補給裝置及增氧設(shè)備，本發(fā)明方法將原水投加碳源的連續(xù)進水方式改為序批式進水方式，從時序上將硝態(tài)氮污染物的主要富集過程與硝態(tài)氮污染物的主要降解過程相分離，在硝態(tài)氮污染物的主要降解過程中，投入一定比例的碳源，在適宜的溶解氧濃度條件下，保證了硝態(tài)氮污染物和碳源污染物同時被微生物充分降解，本方法中碳源利用較充分因而處理成本較低，同時因間歇控制排水也防止了出水?dāng)y帶過量碳源而造成的二次污染問題。
文檔編號C02F3/34GK101759299SQ20101010498
公開日2010年6月30日 申請日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者于容樸 申請人:于容樸