本實(shí)用新型涉及一種地下水處理設(shè)備，具體的說是涉及一種地下水硝酸鹽和硬度去除設(shè)備。
背景技術(shù)：
在地下水污染成分中，硝酸鹽(通常以硝酸態(tài)氮，NO3-N，表述水中硝酸鹽污染程度)是主要無機(jī)污染物之一。飲用水中硝酸鹽的污染會(huì)以直接或間接的方式危害人類健康，比如，當(dāng)人體攝取過量硝酸鹽后，在微生物作用下可被還原成亞硝酸鹽，引起高鐵血紅蛋白癥和大腦缺氧，影響大腦發(fā)育，尤其是對(duì)胎兒和嬰幼兒的影響嚴(yán)重。因此解決地下水中硝酸鹽超標(biāo)的問題勢(shì)在必行。
水處理領(lǐng)域的實(shí)用型硝酸態(tài)氮去除技術(shù)主要包括物理化學(xué)處理和生物反硝化(或稱為“脫氮”)。物理化學(xué)處理法有離子交換法，反滲透法和電滲析法等。其中，離子交換法可以有效去除水中的硝酸鹽，但是該工藝由于操作復(fù)雜和處理規(guī)模限制等原因不能應(yīng)用于大型處理設(shè)施；應(yīng)用納米膜(NF膜)去除水中硝酸鹽的研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告受到水處理行業(yè)的關(guān)注，但是目前的技術(shù)和膜設(shè)備還不足以用于實(shí)際工程；電滲析法(EDR)存在運(yùn)行費(fèi)用高，工藝損水率高和處理規(guī)模限制等問題也難以在市政規(guī)模水處理工程中應(yīng)用。傳統(tǒng)的生物反硝化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于污水三級(jí)處理，如果操作管理得當(dāng)能夠有效地去除硝酸態(tài)氮，但是在處理工藝中由于有機(jī)物添加導(dǎo)致的處理工藝復(fù)雜，處理水質(zhì)不穩(wěn)定和運(yùn)行費(fèi)用增加等問題影響該工藝在凈水處理工程的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是要提供了一種地下水硝酸鹽和硬度去除設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，可以去除地下水中的硝酸鹽的同時(shí)降低地下水的硬度。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案：
一種地下水硝酸鹽和硬度去除設(shè)備，所述設(shè)備包括控制器、用于控制和投加脫氮電子供體的脫氮電子供體控制裝置、用于穩(wěn)定水質(zhì)和均勻配水的水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置、用于控制地下水中溶解氧濃度和對(duì)地下水進(jìn)行生物學(xué)脫氮作用的兼氧異營養(yǎng)脫氮裝置、對(duì)地下水進(jìn)行生物學(xué)脫氮作用的厭氧自營養(yǎng)脫氮 裝置、對(duì)地下水進(jìn)行生物電化學(xué)脫氮作用的生物電化學(xué)三維陰極裝置、用于降低地下水硬度的硬度去除裝置以及用于對(duì)地下水進(jìn)行水質(zhì)改善的強(qiáng)氧化裝置；所述控制器用于獲取所述設(shè)備相關(guān)信息并對(duì)各裝置進(jìn)行控制，所述脫氮電子供體控制裝置與所述水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置通過管路連接，所述水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置一端通過管路連接有未處理的地下水；
進(jìn)一步地，所述厭氧自營養(yǎng)脫氮裝置包含有厭氧生物膜，所述厭氧生物膜附著于所述生物電化學(xué)三維陰極裝置的陰極表面；
進(jìn)一步地，所述兼氧異營養(yǎng)脫氮裝置內(nèi)置有兼氧生物膜，所述兼氧生物膜附著在親水性生物填料上；
進(jìn)一步地，所述水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置與所述厭氧自營養(yǎng)脫氮裝置間連接有內(nèi)循環(huán)裝置，所述內(nèi)循環(huán)裝置包括循環(huán)泵、流量計(jì)和電磁閥，所述循環(huán)泵、所述流量計(jì)和所述電磁閥與所述控制器電連接；
進(jìn)一步地，所述硬度去除裝置的底部設(shè)置有集泥裝置和排泥裝置；
進(jìn)一步地，所述硬度去除裝置為電化學(xué)三維陰極裝置；
進(jìn)一步地，所述控制器為PLC控制器。
通過采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型提供的地下水硝酸鹽和硬度去除設(shè)備，通過設(shè)置兼氧異營養(yǎng)脫氮裝置和厭氧自營養(yǎng)脫氮裝置可以去除地下水中含有的硝酸鹽，并降低地下水的硬度，通過設(shè)置有生物電化學(xué)三維陰極裝置，并將厭氧自營養(yǎng)脫氮裝置的厭氧生物膜置于生物電化學(xué)三維陰極裝置，加速了厭氧脫氮，并通過PLC控制器可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化控制。
附圖說明
圖1是本實(shí)用新型地下水硝酸鹽和硬度去除設(shè)備示意圖。
圖中：1、未處理的地下水，2、脫氮電子供體控制裝置，3、水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置，4、兼氧異營養(yǎng)脫氮裝置，5、內(nèi)循環(huán)裝置，6、厭氧自營養(yǎng)脫氮裝置，7、供電裝置，8、生物電化學(xué)三維陰極裝置，9、硬度去除裝置，10、強(qiáng)氧化裝置，11、處理水收集裝置，12、脫氮和去除硬度的地下水。
具體實(shí)施方式
如圖1所示的一種地下水硝酸鹽和硬度去除設(shè)備，所述設(shè)備包括控制器、用于控制和投加脫氮電子供體的脫氮電子供體控制裝置2、用于穩(wěn)定水質(zhì)和均勻配水的水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置3、用于控制地下水中溶解氧濃度和對(duì)地下水進(jìn)行生物學(xué)脫氮作用的兼氧異營養(yǎng)脫氮裝置4、對(duì)地下水進(jìn)行生物學(xué)脫氮作用的厭 氧自營養(yǎng)脫氮裝置6、對(duì)地下水進(jìn)行生物電化學(xué)脫氮作用的生物電化學(xué)三維陰極裝置8、用于降低地下水硬度的硬度去除裝置9以及用于對(duì)地下水進(jìn)行水質(zhì)改善的強(qiáng)氧化裝置10；所述控制器用于獲取所述設(shè)備相關(guān)信息并對(duì)各裝置進(jìn)行控制，所述脫氮電子供體控制裝置2與所述水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置3通過管路連接，所述水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置3一端通過管路連接有未處理的地下水。
具體地，未處理的地下水1通過管路進(jìn)入水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置3，在進(jìn)水管路上安裝有流量計(jì)，流量計(jì)與控制器連接，優(yōu)選地，控制器采用抗干擾性好的PLC控制器，流量計(jì)用于監(jiān)測(cè)流入水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置3中的水流量，并將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)傳輸給控制器。水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置3一端通過管路連接有脫氮電子供體控制裝置2，脫氮電子供體控制裝置2內(nèi)裝有脫氮電子供體試劑，控制器根據(jù)流入水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置3中的水量控制脫氮電子供體控制裝置2向水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置3中投入的脫氮電子供體試劑的量。水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置3包含有水力攪拌裝置和均勻配水裝置，保證將脫氮電子供體試劑與未處理的地下水充分混合并均勻投配到后續(xù)的脫氮反應(yīng)裝置。
水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置3的出水端通過均勻布水器與所述兼氧異營養(yǎng)脫氮裝置4進(jìn)水端連接，混有脫氮電子供體試劑的地下水通過均勻布水器進(jìn)入兼氧異營養(yǎng)脫氮裝置4，兼氧異營養(yǎng)脫氮裝置4中置有有利于微生物生存的親水性生物填料，填料上的兼氧生物膜內(nèi)含有兼氧異營養(yǎng)細(xì)菌，兼氧異營養(yǎng)細(xì)菌在兼氧生物膜上吸收地下水中的溶解氧并在脫氮電子供體作用下和部分硝酸鹽反應(yīng)以消除部分硝酸鹽，并使得地下水具有一定的堿性，地下水中的部分鈣鎂離子在堿性環(huán)境下形成碳酸鹽并析出。
兼氧異營養(yǎng)脫氮裝置4的出水端通過均勻布水器與厭氧自營養(yǎng)脫氮裝置6的進(jìn)水端連接，經(jīng)過兼氧異營養(yǎng)脫氮裝置4處理后的地下水通過布水器進(jìn)入?yún)捬踝誀I養(yǎng)脫氮裝置6。厭氧自營養(yǎng)脫氮裝置6內(nèi)置有厭氧生物膜，在厭氧生物膜上有厭氧脫氮細(xì)菌，厭氧脫氮細(xì)菌對(duì)厭氧自營養(yǎng)脫氮裝置6中的水中的剩余硝酸鹽進(jìn)行反硝化處理。經(jīng)過反硝化處理的水進(jìn)入生物電化學(xué)三維陰極裝置8中，生物電化學(xué)三維陰極裝置8可以置于厭氧自營養(yǎng)脫氮裝置6外部，生物電化學(xué)三維陰極裝置8的陰極采用粒狀多孔導(dǎo)電材料或者比表面積大的導(dǎo)電性樹狀材料例如不銹鋼、鈦或碳素材料等導(dǎo)電性親水材料，在生物電化學(xué)三維陰極裝置8的陰極電解水產(chǎn)生活性游離態(tài)氫作為電子供體提供給陰極表面上生物膜中的厭氧菌以將水中硝酸鹽轉(zhuǎn)換成氮?dú)?，同時(shí)使水電解成堿性，析出地下水中剩余的 鈣鎂離子。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選，生物電化學(xué)三維陰極裝置8置于厭氧自營養(yǎng)脫氮裝置6內(nèi)，生物電化學(xué)三維陰極裝置8的陰極采用粒狀多孔導(dǎo)電材料或者比表面積大的導(dǎo)電性樹狀材料例如不銹鋼、鈦或碳素材料等導(dǎo)電性親水材料，在生物電化學(xué)三維陰極裝置8的陰極電解水產(chǎn)生活性游離態(tài)氫作為電子供體提供給厭氧自營養(yǎng)脫氮裝置6的厭氧生物膜中的厭氧菌以將水中硝酸鹽轉(zhuǎn)換成氮?dú)?，同時(shí)使水電解成堿性，析出地下水中剩余的鈣鎂離子，這樣既可以促進(jìn)厭氧自營養(yǎng)脫氮裝置6內(nèi)的反硝化處理，同時(shí)可以減小裝置的體積。厭氧自營養(yǎng)脫氮裝置6與水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置3間連接有內(nèi)循環(huán)裝置5，內(nèi)循環(huán)裝置5包括循環(huán)泵、流量計(jì)和電磁閥。循環(huán)泵、流量計(jì)和電磁閥與控制器電連接，控制器根據(jù)流量計(jì)的數(shù)據(jù)控制循環(huán)泵和電磁閥，將厭氧自營養(yǎng)脫氮裝置6內(nèi)的部分處理過的地下水內(nèi)循環(huán)到水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置3中，以調(diào)節(jié)水質(zhì)穩(wěn)定和均勻配水裝置3中地下水的pH值和溶氧量。
經(jīng)過生物電化學(xué)三維陰極裝置8處理的水進(jìn)入硬度去除裝置9，硬度去除裝置9為電化學(xué)三維陰極裝置，在硬度去除裝置9中通過電化學(xué)三維陰極處理可以將水中的大部分鈣鎂離子轉(zhuǎn)換成不溶于水的碳酸鹽析出以降低水的硬度。硬度去除裝置9的底部設(shè)置有集泥裝置和排泥裝置，排泥裝置與控制器連接，控制器每天定時(shí)開啟和關(guān)閉排泥裝置以清除集泥裝置中收集的在硬度去除裝置內(nèi)生成的污泥。
該設(shè)備還包括用于為厭氧自營養(yǎng)脫氮裝置6、生物電化學(xué)三維陰極裝置8、硬度去除裝置9和強(qiáng)氧化裝置10提供電源的供電裝置7，供電裝置7也由控制器控制。
強(qiáng)氧化裝置10為電化學(xué)三維陽極裝置，在強(qiáng)氧化裝置10中通過電化學(xué)作用產(chǎn)生強(qiáng)氧化反應(yīng)，強(qiáng)氧化反應(yīng)對(duì)地下水中擴(kuò)散到陽極附近的還原性污染物進(jìn)行高效的氧化分解。處理后的地下水進(jìn)入處理水收集裝置11，成為硝酸鹽和硬度指標(biāo)達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)的地下水12。
以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。