[发明专利]基于生物膜反应器去除水体硝酸盐的装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于生物膜反应器去除水体硝酸盐的装置和方法，本发明所述装置包括位于水面上方的动力装置和位于水面下方的反应装置；动力装置包括气泵、水泵和功能装置，反应装置从上至下依次为好氧生物膜反应器和厌氧生物膜反应器，厌氧生物膜反应器分上下两层，下层装植物残体，上层装附着有微生物的轻质填料，两层以滤网隔开；反应器中水流采取上行形式，含硝酸盐反应水体依次经过植物残体层、轻质填料层反应去除硝酸盐，再进入好氧生物膜反应器去除有机质，最后进入天然水体。本发明的装置和方法除能够有效去除水体硝酸盐外，还能促进上下层水体混合，加速物质交换，强化水中生物净化过程。同时该装置能够连续运行，能耗低，成本低。

技术领域

本发明涉及一种利用好氧和厌氧生物膜反应器去除地表水体（诸如湖泊，河流，水库及池塘等）硝酸盐的装置和方法。该装置和方法能够有效去除水体中硝酸盐，同时能够促进上下水体混合。该装置和方法还可以结合废水生物处理氧化塘和人工湿地，以拓展处理效果。

背景技术

现有的天然水体原位处理系统多数通过曝气方式或结合生态浮床去除水体中氨氮或有机质，但是在好氧的条件下氨氮会被硝化细菌氧化成硝酸盐。而反硝化细菌为厌氧菌，因此该方法对于硝酸盐的去除效果并不明显。同时水体中大部分的有机质是难以被生物体直接利用的，因此导致水体中反硝化活性较低，目前天然水体中硝酸盐的去除方法需要外加有机碳源，如甲醇、乙酸、丙酸等，但却增加了运行成本。

植物残体在被水体中微生物降解过程中会释放有机物碳，大分子有机碳经过降解会转化为小分子有机碳从而可以被微生物直接利用，反硝化细菌会利用产生的小分子有机碳将硝酸盐还原为氮气，从而实现硝酸盐的去除。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能耗低、投资和运行费用少，应用前景广阔的基于好氧和厌氧生物膜去除水体硝酸盐的装置和方法，实现地表水体中硝酸盐的脱除，提高水质，降低地表水体中藻类水华发生的几率。

本发明通过结合水生植物残体降解与好氧厌氧生物膜两种工艺，达到降低进水中硝酸盐的目标。具体技术方案如下：

一种基于生物膜反应器去除水体硝酸盐的装置，包括动力装置和反应装置；

所述动力装置放置于水上浮台上，包括气泵、水泵和为气泵、水泵提供能源的供能装置；

所述反应装置位于水平面下部，从上至下依次包括好氧生物膜反应器和厌氧生物膜反应器；所述厌氧生物膜反应器为升流式反应器，厌氧生物膜反应器顶部密封，上部的侧壁设有开口，与所述好氧生物膜反应器连通，所述厌氧生物膜反应器底部设有反应器底托，将所述厌氧生物膜反应器底部封闭；

所述好氧生物膜反应器内有曝气头和轻质填料，所述曝气头连接气泵，为好氧生物膜反应器供氧，好氧生物膜反应器未与厌氧生物膜反应器连接的一端采用网格封闭；

所述厌氧生物膜反应器内部通过筛网分隔为两层，上层为填料层，内装有轻质填料，下层为植物残体层，内装有植物残体；植物残体层处设有进水口，水泵通过伸入水中的进水管进水，再通过进水口将水泵入至植物残体层进行反应。

作为本发明的进一步优选，所述好氧生物膜反应器采用网格封闭的一端向上倾斜；好氧生物膜反应器的数目为至少两个。好氧生物膜反应器和厌氧生物膜反应器倾斜连接，如果采用两个或以上的好氧生物膜反应器能够保证有机质的去除效果。好氧生物膜反应器一般设置2~6个，数目过多会增加成本，可以根据水体硝酸盐含量浓度的实际情况增减好氧生物膜反应器的数目。好氧生物膜反应器采用网格封闭的一端向上倾斜，可以引导填料堆积方向，并且有利于鼓入的空气的流动，有利于好氧生物膜反应器内反应的进行。