一種微生物自養去除水中硝酸鹽的方法技術

本發明專利技術屬于水處理技術領域，涉及一種生物自養去除水中硝酸鹽的方法。具體是以肼為電子供體，微生物發生自養反硝化反應，將硝酸根還原為氮氣。方法同時對出水實施曝氣及氧化處理，使得反硝化中間產物及殘余的肼進一步被分解無害化。本發明專利技術充分利用了肼的強還原性，促進微生物的反硝化作用去除硝酸鹽。反應過程無需添加催化劑，適用于地下水、地表水和生活污水中硝酸鹽的去除。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及水處理技術的應用領域，具體涉及一種微生物自養去除水中硝酸鹽的方法。本專利技術提出了一種將肼作為電子供體利用生物自養去除水中硝酸鹽的方法，具體是以肼為電子供體，在微生物的作用下，發生自養反硝化反應，將硝酸根還原為氮氣，同時對出水實施曝氣及氧化處理，使得反硝化中間產物及殘余的肼進一步被分解無害化。
技術介紹
飲用水中硝酸鹽能誘發高鐵血蛋白癥等多種疾病并可以轉化為具有致癌作用的亞硝酸鹽。我國《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)規定，生活飲用水中硝酸鹽氮濃度為10mg/L。因此，水中硝酸鹽的凈化，對于很多以地下水為飲用水源的地區來說，是一個亟待解決的問題。當前，較成熟的脫硝工藝有物理法、生物法和化學還原法三種。物理法主要有吸附法、離子交換法和膜分離法，但只是發生了污染物的轉移或濃縮，并沒有對其進行徹底的轉化。化學法可以去除一部分污染物，但效果差異大且成本較高。生物法可以徹底將硝酸鹽轉化成氮氣，目前得到了廣泛的應用，其原理是通過微生物的反硝化作用將硝酸鹽氮還原為氮氣，根據微生物所需碳源的不同，反硝化作用分為異養反硝化和自養反硝化法。異養反硝化法反應速度快，反應時空效率高，但污泥增殖較為迅速，同時需要外加有機碳源，容易造成二次污染；自養反硝化利用硫磺或氫氣等還原性物質作為電子供體，在無機碳作為碳源的條件下將硝酸鹽轉化，細菌增殖較慢，反應產物較簡單，易處理。但以硫磺為電子供體，會造成出水堿度下降，出水硫酸根濃度增加等問題，需補充石灰石調節堿度，但又會造成出水硬度增加。氫氣作為最理想的電子供體，反應產物單一、清潔，但氫氣存在著易燃易爆，不易運輸，溶解度低等問題。針對上述問題，本專利技術提出了一種基于肼作為電子供體的生物自養還原水中硝酸鹽的方法。
技術實現思路
專利技術目的和特點：針對生物自養反硝化中硫磺、氫作為電子供體所導致的的堿度下降、硫酸根濃度增加、氫氣難以儲存運輸等問題，本專利技術提出了一種基于肼作為電子供體的生物自養還原水中硝酸鹽的方法，克服了硫磺以及生物氫自養反硝化法的缺陷，最終保證出水水質。本專利技術充分利用了肼的強還原性，以肼作為電子供體，在微生物的作用下，發生反硝化反應，還原去除水中硝酸鹽。該專利技術操作簡單，提供了一種易于在工程中應用中去除水體中硝酸鹽氮的新技術。本專利技術的技術原理是：水中的自養反硝化細菌利用水中的CO2或HCO3-作為無機碳源，以肼為電子供體，在缺氧條件下，硝酸鹽作為反硝化菌呼吸鏈末端的電子受體而被還原為氮氣，主要反應過程為NO3-→NO2-→NO→N2O→N2。為實現上述目的，本專利技術采取如下技術方案：本專利技術所述的一種生物自養去除水中硝酸鹽的方法，以肼為電子供體，將含硝酸鹽的原水通過流量計，與一定量的肼混合后通過生物反應器，在生物反應器微生物的作用下發生自養反硝化反應，經生物反應器處理后的出水通過曝氣生物氧化或化學氧化進一步分解反硝化過程的中間產物及殘余的肼類化合物后排放。所述生物反應器保持密閉缺氧狀態，DO濃度< 1 mg/L，其上部設導氣管，所述生物反應器產生的氣體通過導氣管經酸（0.1-2.0 M H2SO4）及堿吸收瓶（0.1-2.0 M Na2OH）中溶液吸收后排氣；所述生物反應器采取固定床、流化床、生物膜及膜生物常見反應器形式；反應器采用間歇及連續操作方式。所述原水pH值控制在6-8范圍內，生物反應器內生物量保持在500-10000 mg/L。所述肼的施加量需要精確控制，肼的投加量/待處理硝酸鹽（摩爾比）< 1.2；肼的添加設備包括加藥箱、加藥計量泵、管線，所述肼的添加設備嚴格密閉。所述生物反應器處理后的出水經進一步處理后排放，具體是：監測生物反應器出水中殘余肼濃度，殘余肼濃度<0.1 mg/L，選擇曝氣生物濾池進一步處理；殘余肼濃度>0.1 mg/L，選擇接觸氧化濾池進一步處理，施加適量KMnO4，其中，KMnO4施加量/殘余肼（摩爾比）為0.8。本專利技術提出的一種生物自養去除水中硝酸鹽的方法具有以下有益效果：（1）本專利技術提出的一種生物自養去除水中硝酸鹽的方法，可以有效去除地下水、地表水和生活污水中的硝酸鹽。（2）本專利技術充分利用肼的強還原性，通過微生物的反硝化作用去除硝酸鹽，反應過程無需添加催化劑。（3）本專利技術對反硝化過程的中間產物以及可能殘余的肼類化合物設置了曝氣生物氧化及化學氧化處理，降低了操作的危險性。（4）本專利技術產物單一且清潔無污染。附圖說明圖1為本專利技術連續反應裝置示意圖。附圖標記：1為原水池，2為原水泵，3為流量計，4為加藥計量泵，5為生物反應器，6為曝氣生物濾池，7為系統出水，8為加藥箱，9為導氣管，10 酸吸收瓶，11為排氣。具體實施方式下面通過結合附圖對本專利技術技術方案進行詳細說明，但是本專利技術的保護范圍不局限于所述實施例。實施例1： 在一個具體實施方案中，本專利技術的連續反應裝置示意圖如附圖1所示，該反應裝置包括原水池1、原水泵2、生物反應器5、曝氣生物濾池6、酸吸收瓶10以及添加設備；并在所述原水泵2后設置流量計3控制進水流量，所述原水池1與所述原水泵2、流量計3、生物反應器5通過管線依次連接，所述生物反應器5可采取固定床、流化床、生物膜及膜生物等常見反應器形式；所述添加設備設置在生物反應器5前端，所述添加設備嚴格密閉包括加藥箱8、加藥計量泵4以及管線，所述曝氣生物濾池6以及酸吸收瓶10設在生物反應器5后端。工作過程：將原水池1中的進水的pH值控制在6-8范圍內，生物反應器5內溶液pH值保持在6.5-7.5范圍內，生物反應器5內生物量保持在500-10000 mg/L，進水由流量計3控制流量，肼由計量泵泵入管道混合器，與進水充分混合后進入生物反應器5內，生物反應器5保持密閉缺氧狀態，DO濃度< 1 mg/L，其上部設有導氣管9，生物反應器5產生的氣體經酸堿吸收瓶10內的溶液吸收后進行排氣11，經生物反應器5處理后水經曝氣生物濾池6處理后排放系統出水7。實施例2： 生物反應器內徑18cm，柱高2.4m，反應器底部進水，頂部出水，出水口高度為1.5m。進水NO3--N濃度設為10mg/L，加入肼濃度為6.45mg/L，反應進行7h后，NO3--N的去除率>95%。與現有技術相比，本專利技術充分利用了肼的強還原性，通過微生物的反硝化作用去除硝酸鹽，反應過程無需添加催化劑，對反硝化過程的中間產物以及可能殘余的肼類化合物設置了曝氣生物氧化及化學氧化處理，降低了操作的危險性，可以有效去除地下水、地表水和生活污水中的硝酸鹽。如上所述，盡管參照特定的優選實施例已經表示和表述了本專利技術，但其不得解釋為對本專利技術自身的限制。在不脫離所附權利要求定義的本專利技術的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細節上作出各種變化。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種生物自養去除水中硝酸鹽的方法，其特征在于，含硝酸鹽的原水預先與一定量的肼混合，進水流量由流量計控制；經生物反應器處理后的出水通過曝氣生物氧化或化學氧化進一步分解反硝化過程的中間產物及殘余的肼類化合物后排放。

【技術特征摘要】
1.一種生物自養去除水中硝酸鹽的方法，其特征在于，含硝酸鹽的原水預先與一定量的肼混合，進水流量由流量計控制；經生物反應器處理后的出水通過曝氣生物氧化或化學氧化進一步分解反硝化過程的中間產物及殘余的肼類化合物后排放。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物反應器保持密閉缺氧狀態，DO濃度< 1 mg/L，其上部設導氣管，所述生物反應器產生的氣體通過導氣管經酸（0.1-2.0 M H2SO4）及堿吸收瓶（0.1-2.0 M Na2OH）中溶液吸收后排氣；反應器可以采用間歇及連續操作方式；所述生物反應器采取固定床、流化床、生物膜及膜生物常見反應器形式。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李海松，
申請(專利權)人：知和環保科技有限公司，
類型：發明
國別省市：河南;41