[发明专利]一种基于纳米纤维碳源的高效固相反硝化系统及其构建方法

说明书

本发明公开了一种基于纳米纤维碳源的高效固相反硝化系统及其构建方法，旨在解决目前反硝化动力不足、效率低下等问题。该反硝化系统依次包括水池(1)、水泵(2)和反硝化装置(3)；所述反硝化装置(3)从下到上依次设有反硝化进水区(33)、反硝化反应区(34)和反硝化出水区(35)；所述反硝化反应区(34)在竖直方向上平均、平行排布有多个穿孔板(36)，相邻的两个穿孔板(36)之间填充有固相碳源纳米纤维膜(37)。本发明通过反重力上升流的反硝化反应区构造，穿孔板与固相碳源纳米纤维膜交替分布，利用纳米纤维固相碳源来稳定释碳，从而构建下进上出式高效固相反硝化系统，使培养液和活性污泥能够与固相碳源充分接触并进行反硝化。

技术领域

本发明涉及自然水体修复技术领域，具体涉及一种基于纳米纤维碳源的高效固相反硝化系统及其构建方法。

背景技术

近几十年来，随着工农业生产的发展，农业化肥的过量使用，尤其是氮肥的过量使用和动物排泄物的处置不当，使世界许多地方自然水体中硝酸盐氮的含量在不断升高，已经危及包气带土壤和地下水的质量安全，硝酸盐污染日趋严重。

硝酸盐污染造成水体中硝酸盐浓度过高，从而导致一系列的人类健康和环境风险。饮用水中高浓度的硝酸盐含量会增加人类患有高铁血红蛋白和“蓝婴综合症”的风险。过高的硝酸盐会诱发相邻地表水体的富营养化，藻类在活动过程中会产生毒素和减少水体的溶解氧含量，从而影响该区域的生物多样性。

生物反硝化是针对污水脱氮处理最有效的方法，但是会受到碳源不足、碳氮比较低从而反硝化动力不足的影响。固相反硝化是有效去除原水中硝酸盐的一种新工艺，该工艺利用不溶于水的固体有机物(生物质、可生物降解聚合物等)同时作为反硝化微生物的碳源和附着生长的载体，避免了常规异养反硝化工艺中存在的甲醇、乙醇等液体碳源易投加过量而影响出水水质的风险。但是常规的天然固相碳源和合成高聚物固相碳源受其比表面积的限制，存在出水浊度、色度的二次污染和反硝化效率低下的弊端。

公布号为CN111826805A的发明专利公开了一种纳米纤维膜状高效水体固相反硝化碳源的合成方法，但是并没有一种能够高效、稳定地利用纳米纤维膜状固相反硝化碳源的设备，也没有如何使用纳米纤维膜状高效水体固相反硝化碳源的方法。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于纳米纤维碳源的高效固相反硝化系统及其构建方法。本发明利用反重力上升流的反应区构造以及穿孔板与固相碳源纳米纤维膜的交替填充，使培养液和活性污泥能够与固相碳源充分接触并被截留；反硝化菌群能够在纳米纤维膜上高效附着并富集，并有效利用固相碳源纳米纤维膜进行反硝化，从而构建下进上出式高效固相反硝化系统。

本发明的技术方案如下：

一种基于纳米纤维碳源的高效固相反硝化系统，依次包括水池(1)、水泵(2)和反硝化装置(3)；

所述水池(1)设有水池进水口(11)和水池出水口(12)，水池(1)内还设有搅拌器(13)；

所述水泵(2)设有水泵进水口(21)和水泵出水口(22)；

所述反硝化装置(3)从下到上依次设有反硝化进水区(33)、反硝化反应区(34)和反硝化出水区(35)；所述反硝化进水区(33)设有反硝化进水口(31)，所述反硝化出水区(35)设有反硝化出水口(32)；

所述反硝化反应区(34)在竖直方向上平均、平行排布有多个穿孔板(36)，相邻的两个穿孔板(36)之间填充有固相碳源纳米纤维膜(37)；

所述水池出水口(12)与所述水泵进水口(21)连通，所述水泵出水口(22)与所述反硝化进水口(31)连通，所述反硝化出水口(32)与所述水池进水口(11)连通。

优选的，所述穿孔板(36)的孔径为2～5mm，厚度为2～5mm，相邻的两个穿孔板(36)间的间距为5～10cm，穿孔板(36)的数量为5～10张。