[实用新型]脱除水中硝酸盐的固相异养与电化学自养集成反硝化反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及环境保护领域中的地下水、地表水处理，尤其涉及一种脱除水中硝酸盐的固相异养与电化学自养集成反硝化反应器。

背景技术

地下水中硝酸盐的处理方法主要包括物化方法、化学反硝化和生物反硝化。

物化方法主要包括离子交换、反渗透和电渗析。

常规的离子交换工艺包括用氯离子型和重碳酸根离子型树脂进行阴离子交换等。但是离子交换法要耗用大量再生药剂，而排放时又会引起二次污染。

反渗透法不仅可以去除地下水中NO₃^--N，还可同时去除Cl^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等，比其他方法更优越。但该法能耗高且产生的大量高盐水需要处置。

电渗析是一种较新的膜处理技术，原水通过交替排列的阴阳离子选择渗透性膜，在直流电场中，NO₃^--N通过膜与净水分离，进入高浓度盐水一侧，从而使NO₃^--N得以去除。但因此法操作较为复杂而应用范围不广。NitRem电渗装置可选择性地脱除NO₃^--N，无须任何化学药品，能将NO₃^--N从50mg/L降到25mg/L以下，但是设备昂贵。总之，物化方法存在处理费用过高、脱除选择性差不彻底、有二次污染等问题。

化学反硝化利用一定的还原剂还原地下水中的硝酸盐从而去除硝酸盐。目前对硝酸盐的还原反应历程缺乏一致的认识，与生物反硝化相比，化学反硝化法有两个潜在的突出优点，单位体积反应器的脱硝速度比生物反硝化法快得多；工艺简单，对运行管理的要求低。采用化学反硝化去除NO₃^--N的反应过程将产生反应副产物，反应条件难以控制，同时催化剂的回收和分离是个需要解决的问题。

生物反硝化过程是包括异养反硝化和自养反硝化两类。异养反硝化需要有机碳(如甲醇)作为细菌的营养源及电子供体，异养反硝化的优点是反硝化速度快，单位体积反应器的处理量大，缺点是若投加的基质不足，则易导致出水中NO₃^--N的积累问题，若投加的基质过量，则残留的有机基质对被处理水有二次污染问题，自养反硝化主要利用地下水中的无机碳(如CO₂、HCO₃^-)或外加的硫或氢作为能源来进行脱氮，由于不需要外加有机物，此方法处理出水不会含有有机碳的污染，但其主要缺点是单位体积反应器的处理能力较小，水力停留时间长。

从效率和成本两个方面来看，生物反硝化方法是目前已投入实用的最好的方法，但其仍存在一些缺点，如管理要求较高，不适合用于小型或分散给水处理，需要后续处理等。因而开发新型、高效的组合处理方法成为硝酸盐去除的研究热点，固相异养-电化学自养-生物脱氮工艺在减少二次处理、自动控制方面都有优势。

发明内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术中所存在的问题，提供一种脱除水中硝酸盐的固相异养与电化学自养集成反硝化反应器。

脱除水中硝酸盐的固相异养与电化学自养集成反硝化反应器包括反应器本体、石墨阳极、发泡镍阴极、固相反硝化基质填充层、塑料多面空心球填充层、取样口、多孔性挡板、直流电源、出水口、进水口；反应器本体内下部从上到下设有固相反硝化基质、塑料多面空心球、多孔性挡板，反应器本体底部设有进水口，反应器本体侧壁设有多个取样口，反应器本体顶部设有出水口，反应器本体中间设有石墨阳极，反应器本体内侧壁设有发泡镍阴极，石墨阳极、发泡镍阴极分别与直流电源正负极相接。

所述的发泡镍阴极的面密度为350～750g/m²，孔径为70～90PPI，厚度为2.5～3.0mm。石墨阳极直径为8～10mm，长300～350mm。所述的固相反硝化基质填充层中的固相反硝化基质的填充质量为200～250g，含有30～50％淀粉含量和70～50％的聚乳酸，粒直为2～3mm，高为4～5mm的圆柱体。所述的塑料多面空心球填充层的高度3～6cm。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果：