[发明专利]一种生化去除饮用水硝酸盐的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护，具体的说是一种生化去除饮用水硝酸盐的方法及其装置。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明采用的技术方案为：

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1、TiO₂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1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；TiO₂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。