[发明专利]一种利用改性活性污泥两段式处理硝酸盐污染饮用水的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护，具体的说是一个利用改性活性污泥两段式处理硝酸盐污染饮用水的方法及其装置。

背景技术

饮用水硝酸盐污染日益普遍。硝酸盐被摄入体内后，会转化为对人体造成严重危害的亚硝酸盐，因此，饮用水中硝酸盐的安全高效处理受到越来越广泛的关注。

饮用水硝酸盐的脱除技术主要有物理法、化学法和生化法。其中，按电子供体不同，生化法分为自养反硝化法和异养反硝化法两大类。自养反硝化法常用的电子供体为硫或氢气，细菌产率低，但是处理能力也相对较低，而且硫自养反硝化会降低出水pH，伴生的硫酸盐也降低出水品质，若通过碳酸钙调节pH又会增加出水硬度。氢自养反硝化带来的后续污染相对较小，但氢气溶解度小，去除饮用水硝酸盐过程中，氢气的高效传输与利用、pH的平稳控制方面都有一定难度，因此不易实现大规模处理。

相比自养反硝化法，异养反硝化法的单位体积处理能力较高。异养反硝化的处理工艺中，以生物固定床和生物流化床为主的生物膜法较为常见，其中，在生物固定床的长期运行过程中，需要克服反应器堵塞的问题；生物流化床的处理能力强，但运行成本高。而一般用于规模化处理污水的活性污泥法，很难直接用于饮用水硝酸盐的生物处理。其主要原因在于，饮用水的出水要求高，一般的活性污泥法不但在精准控制碳源添加方面有一定困难，在可靠控制出水溶解性有机物、亚硝酸盐和悬浮物方面也有难度。

活性污泥法中，序批式活性污泥法在控制出水水质方面较好，基于自动化管理，可根据实际情况灵活调整运行规模。若能采用适当措施提高常规反硝化活性污泥的沉降特性，采用有机碳源为主、氢气为辅的电子供体供给策略，序批式运行，则既能避免添加碳源过量，又能可靠控制出水中水溶性有机物、亚硝酸盐和悬浮物的含量，从而使活性污泥法规模化处理硝酸盐污染饮用水成为可能。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用改性活性污泥两段式处理硝酸盐污染饮用水的方法及其装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用改性活性污泥两段式处理硝酸盐污染饮用水的方法，待处理原水通入第一个TiO₂改性反硝化活性污泥反应器内进行序批式运行处理，控制混合碳源添加量使原水中硝酸盐部分还原，同时产生亚硝酸盐；然后排水入第二个TiO₂改性反硝化活性污泥反应器内再次进行反硝化处理，同时通过补充添加混合碳源和氢气实现异养与氢自养反硝化协同作用，将剩余硝酸盐和产生的亚硝酸盐彻底还原为氮气；反硝化处理后的原水进入沉淀池经沉淀处理后再经臭氧消毒和活性炭过滤，即得到去除硝酸盐的能够饮用的原水。

所述反硝化处理后的原水进入沉淀池内，沉淀下含有TiO₂的沉淀物经过酸碱处理后注入第一个TiO₂改性反硝化活性污泥反应器内循环利用。

所述沉淀下含有TiO₂的沉淀物在沉淀池内经过5-20周期的累积后，分别经10-50mM的NaOH和10-50mM的HCl处理、清水清洗后，注入第一个TiO₂改性的异养反硝化活性污泥反应器中，形成TiO₂循环利用。

所述TiO₂改性反硝化活性污泥反应器中TiO₂改性反硝化活性污泥是通过向常规反硝化活性污泥逐步添加TiO₂并在序批式条件下培养至污泥体积指数（SVI）在80mL/g以下获得的;活性污泥中TiO₂的质量分数为20-60％；活性污泥浓度为3-6g/L。

所述第一个序批式TiO₂改性反硝化活性污泥反应器中混合碳源的添加量为异养反硝化完全去除待处理原水硝酸盐所需总碳源量的60％-85％。

所述第二个序批式TiO₂改性反硝化活性污泥反应器中异养与氢自养反硝化协同作用时混合碳源提供的电子供体为异养反硝化完全去除待处理原水硝酸盐所需电子供体的0-30％；剩余所需电子供体由氢气补给。

所述混合碳源为乙酸与乙醇的混合物，其中，乙酸与乙醇的摩尔比为4-2:1。

所述异养与氢自养反硝化协同作用时补给的氢气，由电解产氢装置间歇提供,并通过抽气泵从反应器顶部注入底部，进行间歇式厌氧曝气。