[发明专利]一种强化反硝化脱氮除磷渗滤床系统

说明书

本发明公开了属于水污染控制与治理技术领域的一种强化反硝化脱氮除磷渗滤床系统。所述强化反硝化脱氮除磷渗滤床系统，包括配水系统和渗滤床，所述配水系统将水导入渗滤床；所述渗滤床包括渗滤床主体以及设置在渗滤床主体内的自上而下依次设置的土壤覆盖层、布水层、强化除磷层、强化脱氮反应层、深度净化层、排水层；所述布水层分布设置有布水管，所述布水管在布水层均匀布水，所述布水管和配水系统相连。本发明的渗滤床系统，通过铁碳微电解化学还原及固体碳源强化生物脱氮两方面，并耦合铁碳以及高容量磷吸附材料除磷，达到同步高效脱氮及除磷的目的，具备无二次污染、防堵塞且高负荷、操作成本低的优势。

技术领域

本发明属于水污染控制与治理技术领域，具体涉及一种强化反硝化脱氮除磷渗滤床系统。

背景技术

氮磷污染是导致水体富营养化的重要原因，高效去除氮磷是许多污染水体治理面临的问题之一。渗滤床系统可以通过填料的吸附、截留以及微生物作用去除水中有机污染物、悬浮物和氮磷。生物脱氮是渗滤床系统去除污染水体中氮的有效方法，氮的生物去除包括硝化和反硝化过程，反硝化需要充足的有机碳源才能进行完全。但是许多污染的水体或城市污水碳氮比低，导致反硝化过程不彻底，氮的脱除效率较低。完全依赖生物作用脱氮存在局限性，尤其当水中C/N比较低时，需辅以其他形式的脱氮方法。目前的方法中，利用铁与碳间较大的电位差，构建铁碳微电解系统，阳极铁被氧化失去电子，阴极氢质子接受电子还原成H₂，H₂作为电子供体，而NO₃^-作为电子受体，可实现化学还原脱氮。但是铁碳微电解系统在还原硝态氮的过程中往往会产生一定量的氨氮，造成水体二次污染，这是需要解决的问题。

补充有机碳源也是一种强化生物反硝化脱氮的措施。补充的碳源包括液体碳源，如甲醇、乙醇、乙酸等有机物，但液体碳源需要持续加入才能够达到强化反硝化的目的，另外控制加入量比较困难，过量加入会造成二次污染。为此，有的研究采用固体碳源，所述固体碳源包括天然材料和人工合成材料，天然材料如稻壳，玉米芯，麦秆，树皮、木屑等，人工合成材料如多聚物包括聚己内醇(PCL)，聚乳酸(PLA)，聚羟基脂肪酸酯(PHA)等。天然固体碳源由于释放速率有限，往往强化反硝化效果比较差。而开发负载型可控释放固体碳源并用于强化反硝化过程已经成为研究的热点。

磷往往是与氮伴生的营养元素，磷的去除主要有生物除磷、化学除磷以及物理吸附法。利用富含铁、铝、镁、钙、镧、锆等元素的天然材料及人工合成材料，往往可以达到吸附除磷的目的。提高材料的磷吸附性能及容量，延长使用周期，是当前除磷材料研发面临的难题。铁碳微电解系统具有反硝化脱氮作用的同时，还可以通过内部微电解、氧化作用等被腐蚀，产生Fe²⁺、Fe³⁺以及它们的水解产物Fe(OH)₂、Fe(OH)₃，通过化学键合、卷扫、絮凝、沉淀等作用，产生除磷作用。但铁碳微电解除磷效果有限，尤其是当铁碳材料板结氧化后会丧失除磷功能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种具有强化反硝化脱氮及除磷功能的渗滤床系统，通过铁碳微电解化学还原及固体碳源强化生物脱氮两方面，并耦合铁碳以及高容量磷吸附材料除磷，达到同步高效脱氮及除磷的目的。

为此，本发明的技术方案如下：

一种强化反硝化脱氮除磷渗滤床系统，包括配水系统和渗滤床，所述配水系统将水导入渗滤床；

所述渗滤床包括渗滤床主体以及设置在渗滤床主体内的自上而下依次设置的土壤覆盖层、布水层、强化除磷层、强化脱氮反应层、深度净化层和排水层；

所述强化除磷层由沙砾、土壤、凹凸棒土颗粒和有机碳负载型类水滑石组成；

所述强化脱氮反应层由海绵铁和颗粒碳组成；

所述布水层分布设置有布水管，所述布水管在布水层均匀布水，所述布水管和配水系统相连。