專利名稱：受污染地表水深度凈化組合工藝方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種受污染地表水凈化處理技術(shù)，特別是涉及采用多層濾料高效生物 濾池-生物強(qiáng)化缺氧生物濾池-混凝沉淀-預(yù)臭氧-好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器組合 工藝技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，尤其是全球性的需水量增大導(dǎo)致世界水資源短缺和水 污染不斷加劇，人類對再生水資源化利用和城市水環(huán)境整治需求已顯得日益緊迫，急需受 污染地表水凈化技術(shù)的研發(fā)用以恢復(fù)河湖水體功能要求，提高流域水資源利用率和構(gòu)建良 好的生態(tài)系統(tǒng)。其中，生物濾池作為一種固定填料生物膜法，是以土壤自凈原理為依據(jù)，在 污水灌溉的實踐基礎(chǔ)上，經(jīng)較原始的間歇砂濾池和接觸濾池而發(fā)展起來的人工生物處理技 術(shù)。多層濾料高效生物濾池是在生物濾池的基礎(chǔ)上，對填料進(jìn)行優(yōu)選，保留多孔濾料比表面 大、掛膜率高、為微生物進(jìn)行同步硝化反硝化創(chuàng)造適宜環(huán)境等特點的同時，兼顧大孔隙濾料 通量高、不易堵塞等優(yōu)點，因而具有對水中有機(jī)物及總氮處理效率高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)， 運行穩(wěn)定，幾乎無剩余污泥排放等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于污水處理的脫氮工藝中。生物強(qiáng)化濾池工藝通過高效菌種的添加，實現(xiàn)了對普通生物濾池過濾和生物降解 作用的強(qiáng)化，獲得理想的微生物濃度，由此實現(xiàn)對各類污染物的高效去除。缺氧生物濾池工藝作為一種淹沒式的固定填料生物膜法，因具有對水中有機(jī)物及 總氮處理效率高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運行穩(wěn)定，幾乎無剩余污泥排放等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用 于污水處理的脫氮工藝中。生物強(qiáng)化缺氧生物濾池工藝通過高效菌種的添加，提高了微生 物濃度，進(jìn)一步提升水中有機(jī)物及總氮處理效率。臭氧-生物活性炭(O3-BAC)技術(shù)起源于飲用水中有機(jī)物的去除研究，是將活性炭 物理化學(xué)吸附、臭氧化學(xué)氧化、生物氧化降解等多種技術(shù)合為一體的工藝。臭氧具有強(qiáng)氧 化性，原水首先進(jìn)行臭氧氧化，污水中部分有機(jī)物得以去除的同時可生化性也得到適度提 高，之后經(jīng)活性炭吸附并利用活性炭上生物膜的生物降解作用得以凈化。O3-生物強(qiáng)化是 O3-BAC技術(shù)的升級，是在傳統(tǒng)O3-BAC技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)化生物作用，具有提高系統(tǒng)對各項 污染物的去除效果和運行穩(wěn)定性等優(yōu)點，可使該工藝在污水凈化中達(dá)到更好的處理效果?；炷恋矸ㄊ且环N化學(xué)凈化法，通常是在沉淀池中投放混凝劑，使污水中的磷和 懸浮型有機(jī)物形成沉淀以凈化水質(zhì)。河湖等受污染地表水相對于工業(yè)廢水和生活污水，具有溶解氧濃度較高、有機(jī)污 染物和C/N比均較低的特點，屬于貧營養(yǎng)污水，不利于微生物的生長及生物降解，因此上述 各項工藝在受污染地表水的應(yīng)用中，對有機(jī)污染物和總氮處理效果不理想，亟需研發(fā)針對 地表水的水質(zhì)特點的凈化裝置及工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有生物濾池、曝氣生物活性炭濾池等單項工藝在處理微污染河水凈化過程中技術(shù)性和針對性上的不足，提供一種包括多層濾料高效生物濾池_生 物強(qiáng)化缺氧生物濾池_混凝沉淀_預(yù)臭氧_好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池的受污染地表水深度 凈化組合工藝方法及裝置。與同類單項及常規(guī)組合工藝相比，該工藝可維持較高固定化微 生物濃度，且具有生物降解、化學(xué)吸附和物理吸附等多種功能，能實現(xiàn)生物降解中的硝化和 反硝化作用達(dá)到對總氮的去除，同時保證有機(jī)物和氨氮的高效去除率。為實現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種受污染地表水深度凈化組合裝置，其包 括依次連接的多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3、混凝沉淀 池4、臭氧接觸池5和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6。如上所述的裝置，其中，該裝置還可包括進(jìn)水泵8、臭氧發(fā)生器19和鼓風(fēng)機(jī)38 ；其中，進(jìn)水泵8的入水口 101連接受污染水源，其出水口 102連接位于所述多層濾 料高效生物濾池反應(yīng)器2底部的入水口 103 ；該多層高效生物濾池反應(yīng)器上部的出水口 104 與所述生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3底部的入水口 105連接；位于生物強(qiáng)化缺氧生物濾 池反應(yīng)器上部的出水口 106與位于所述混凝沉淀池4中部的入水口 107連接；該混凝沉淀 池上部的出水口 108與所述臭氧接觸池5底部的入水口 109連接；位于臭氧接觸柱池上部 的出水口 110與位于所述好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器3上部的入水口 111連接；多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2內(nèi)部具有聚丙烯懸浮填料201和多孔懸浮型表 面親水性改性聚氨酯填料202，兩種填料間隔填充，各填充5 7層，每層的厚度分別為 0. 03m 0. 05m和0. 10 0. 12m，填料層總有效高度為0. 6m 1. 2m ；運行初期，填料內(nèi)部 投加高效工程菌劑，投加比例為4 IOg菌劑/L ；該多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2底部 具有進(jìn)氣口，該進(jìn)氣口連接鼓風(fēng)機(jī)38 ；生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3內(nèi)部具有多孔懸浮型表面親水性改性聚氨酯填 料202，填料層總高度為0. 6m 1. 5m ；運行初期，填料內(nèi)部投加高效工程菌劑，投加比例為 4 IOg菌劑/L ；生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3底部具有進(jìn)氣口，其連接鼓風(fēng)機(jī)38 ；混凝沉淀池4內(nèi)的污水中添加混凝劑；臭氧接觸池5底部具有微孔曝氣頭21，微孔曝氣頭與具有流量調(diào)節(jié)功能的臭氧發(fā) 生器19連接；臭氧接觸池5池壁內(nèi)側(cè)具有間隔交錯設(shè)置的導(dǎo)流板22，各導(dǎo)流板平面平行于 水平方向，導(dǎo)流板高差間隔0. 06m 0. Im;臭氧接觸池5頂部具有排氣口 18 ；該臭氧接觸池 5的有效高度為0. 8m 1. 4m ；好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6，內(nèi)部填充柱狀活性炭填料20，填料層厚度為 0. 8至1. 5m ；反應(yīng)器底部具有微孔曝氣頭27，曝氣頭27連接鼓風(fēng)機(jī)38 ；運行初期，活性炭填 料內(nèi)部投加高效工程菌劑，投加比例1. 2 2g菌劑/L。如上所述的裝置，其中，該聚丙烯懸浮填料201優(yōu)選形狀為球狀或環(huán)狀，其濕密 度為 0. 5g/cm3 0. 8g/cm3，空隙率為 0. 85 % 0. 95 %，比表面積為 80m2/m3-160m2/m3 ； 所述多孔懸浮型表面親水性改性聚氨酯填料202的濕密度為0. 6 1. 2g/cm3,持水量為 2000% -3000%，比表面積為 80m2/g-150m7g。如上所述的裝置，其中，該活性炭優(yōu)選碘值為850 1000mg/g，亞甲基藍(lán)值> 120mg/g，強(qiáng)度> 92%，比表面積> 850m2/g，總孔容積> 0. 8cm3/g，粒徑為3. Omm 4. 0_。如上所述的裝置，其中，該裝置還可包括清水池7和反洗回流泵31 ；該清水池入水 口 113與所述好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器的出水口 112相連接；該清水池的一個出水
5口 114經(jīng)反洗回流泵31分別連接所述多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2底部的反洗入水口 301、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3底部的反洗入水口 302和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反 應(yīng)器6底部的反洗入水口 303。另一方面，本發(fā)明提供應(yīng)用上述裝置凈化受污染地表水的方法，其包括如下步 驟a.由進(jìn)水泵8提升污染地表水送至多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2中進(jìn)行同步硝 化反硝化反應(yīng)，填料層外部溶解氧濃度控制在2 3mg/L，填料層內(nèi)部溶解氧濃度為0. 5 2mg/L，pH值為6 8、溫度為5 35°C、水力停留時間為1 3h ；b.其后，污水進(jìn)入生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3進(jìn)行缺氧條件下生化反應(yīng)，污 水的溶解氧濃度控制在0. 5 2mg/L，pH值為6 8、溫度為5 35°C、水力停留時間為 0. 5 2h ；c.污水由生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器的出水口 106自流進(jìn)入混凝沉淀池4進(jìn)行 磷和懸浮性有機(jī)物的去除，添加的混凝劑為顆粒狀或粉末狀聚合氯化鋁，投加濃度為30 70mg/L，水力停留時間為0. 4 0. 7h ；d.混凝沉淀池4中的上清液進(jìn)入臭氧接觸池5，臭氧發(fā)生器19產(chǎn)生的臭氧經(jīng)微孔 曝氣頭21進(jìn)入臭氧接觸池，河水與臭氧在池內(nèi)沿導(dǎo)流板22由下至上流動，充分混合反應(yīng)后 由上部出水口 110流出，尾氣由排氣口 18排出，臭氧投加比例為0. 5 1.0mg03/mgD0C，臭 氧接觸時間為20min 40min ；e.被氧化后的河水進(jìn)入好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6，經(jīng)柱狀活性炭203吸 附和強(qiáng)化好氧微生物降解后沿出水口 112流入清水池7 ；鼓風(fēng)機(jī)38為好氧生物強(qiáng)化活性炭 濾池反應(yīng)器6充氧，氣水比為3 1 8 1 ；濾池內(nèi)污水的溶解氧濃度控制在3 5mg/L、 pH值為6 8、溫度為5 35°C、水力停留時間為0. 5 2h。如上所述的方法可進(jìn)一步包括如下步驟f.清水池7出水經(jīng)反洗回流泵31從底部分別進(jìn)入多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器 2、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6，同時鼓風(fēng)機(jī)38分 別通過多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2底部的進(jìn)氣口、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3底 部的進(jìn)氣口和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6底部的曝氣頭向上述反應(yīng)器充氣，完成反 沖洗步驟，反沖洗周期為5天 20天。如上所述的方法，其中，可在運行初期，對多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2、生物 強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6中的工程菌劑進(jìn)行馴化， 馴化步驟包括工程菌劑采用分層填裝方式，培養(yǎng)初期調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)CODCr濃度在500 600mg/L, DO濃度控制在3 5mg/L，悶曝3 5天；隨后關(guān)閉多層濾料高效生物濾池反應(yīng) 器2和生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3的曝氣系統(tǒng)，以河水為原水，依次進(jìn)入多層濾料高效 生物濾池反應(yīng)器2和生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出水，同時，好氧生物強(qiáng)化 活性炭濾池反應(yīng)器6單獨連續(xù)進(jìn)出水，并將好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6的氣水比控 制在3 1 5 1 ；直至生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3和生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6 出水的有機(jī)物去除率達(dá)到20% 30%，馴化步驟完成。本發(fā)明針對受污染地表水的成分特點，提供一種高效凈化受污染地表水的裝置和 方法。其有益效果在于
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(1)優(yōu)選濾料的設(shè)置使得多層濾料高效生物濾池單元內(nèi)存在較大溶氧濃度梯度， 為系統(tǒng)內(nèi)同步硝化反硝化反應(yīng)的發(fā)生創(chuàng)造有利環(huán)境，同時出水溶解氧濃度逐步降低，為生 物強(qiáng)化缺氧濾池單元中反硝化反應(yīng)的進(jìn)行提供條件；此外，不同孔徑濾料的配置使得濾池 在具有高生物掛膜率的同時兼具通量大和不易堵塞的特點。 (2)生物強(qiáng)化缺氧生物濾池單元中通過缺氧反硝化作用，使得有機(jī)物和總氮等污染 物得到進(jìn)一步去除。多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器及生物強(qiáng)化缺氧濾池的組合設(shè)置同時解決 了硝化液回流導(dǎo)致的高能耗問題，是反硝化脫氮與好氧去除有機(jī)污染物的高效功能性組合。(3)由于受污染地表水中有機(jī)物濃度低，不易培養(yǎng)微生物，生物凈化效果不理想， 本發(fā)明系統(tǒng)中多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3和好氧生 物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6的填料中都添加了高效工程菌，有效改善了以普通生化工藝處 理地表污染水時系統(tǒng)內(nèi)微生物濃度低的問題。(4)混凝沉淀單元對磷和懸浮性有機(jī)物的去除具有較優(yōu)的效果。(5)由于臭氧接觸單元對污染物負(fù)荷低，因此將其設(shè)置在多層濾料高效生物濾池、 生物強(qiáng)化缺氧生物濾池和混凝沉淀池之后。因前面各單元對有機(jī)物均有一定程度的降解 (作用機(jī)理和降解的有機(jī)物形態(tài)各不相同)，剩余的基本上為難降解有機(jī)物，因此臭氧接觸 單元中有機(jī)物對臭氧的消耗量會大大降低，使得臭氧對難生物降解的大分子物質(zhì)的氧化作 用更具針對性，出水可生化性的提高和大分子物質(zhì)的轉(zhuǎn)化促進(jìn)了后續(xù)好氧生物強(qiáng)化活性炭 濾池工藝中活性炭的吸附和微生物的降解作用。同時，臭氧的投加使得好氧生物強(qiáng)化活性 炭濾池單元中溶解氧濃度得以提高，其曝氣量相對也可得到降低，進(jìn)一步節(jié)約了能耗。(6)好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器中將活性炭的物理吸附作用與微生物的降解 作用有機(jī)結(jié)合，使凈水效果進(jìn)一步提高。由于活性炭具有孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面積大的結(jié)構(gòu) 特點，使其對污染物質(zhì)有較強(qiáng)的吸附能力；同時以粒狀活性炭為載體，并配有工程菌劑的投 加，為微生物提供了充分的生長空間和環(huán)境，微生物富集于活性炭表面而形成生物膜，使以 受污染地表水為進(jìn)水水源的反應(yīng)器內(nèi)生物降解作用得以強(qiáng)化，其效果不僅表現(xiàn)為對水中污 染物質(zhì)的降解，也充分作用于活性炭孔隙內(nèi)部被吸附的污染物，生物膜通過降解該部分污 染物而促進(jìn)了活性炭的再生，從而再次增大活性炭的吸附效果，延長活性炭的使用周期。(7)本發(fā)明裝置的自動化程度高、操作管理方便、系統(tǒng)適應(yīng)性與實用性強(qiáng)。(8)使用本發(fā)明提出的受污染地表水深度凈化方法，其水力負(fù)荷適用范圍為 1 () 30mVm2 · d ；出水 CODcr、DOC、BOD5, NH3-N, TN 及 TP 分別達(dá)至Ij 22 30mg/L、10 25mg/L、3 6mg/L、0. 5 1. 5mg/L、8 12mg/L和低于0. 3mg/L ；對水體中各污染物的去除 效果為C0D&去除率超過65%，溶解性有機(jī)碳DOC的去除率超過60% ,NH3-N的去除率超過 90%，TN的去除率均超過50%。出水水質(zhì)達(dá)到國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3838-2002IV 類限值。


圖1為本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式的受污染地表水深度凈化組合裝置及流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
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如圖1所示，在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，污染地表水組合凈化裝置主要包 括蓄水池1、進(jìn)水泵8、多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3、 混凝沉淀池4、臭氧接觸池5、臭氧發(fā)生器19、好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6、清水池7、 反洗泵31、液體流量計9、32、鼓風(fēng)機(jī)38、氣體流量計39、40、填料和管道等。進(jìn)水泵8通過管道連接多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2的入水口，多層濾料高效 生物濾池反應(yīng)器2的出水口與生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3連接，生物強(qiáng)化缺氧生物濾 池反應(yīng)器3與混凝沉淀池4連接，混凝沉淀池4與臭氧接觸池5連接，臭氧接觸柱池的出水 口連接好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6。多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2底部具有入水口 103、出水口 104、溢流口 115和 進(jìn)氣口，其內(nèi)部填充填料。填料優(yōu)選聚丙烯懸浮填料201和多孔懸浮型表面親水性改性 聚氨酯介質(zhì)202，兩種填料間隔填充，各填充5 7層，每層的厚度分別為0. 03m 0. 05m 和0. 10 0. 12m，填料層總有效高度為0. 6m 1. 2m。其中，聚丙烯懸浮填料201優(yōu)選球 狀或環(huán)狀，其濕密度優(yōu)選為0. 5g/cm3 0. 8g/cm3,空隙率優(yōu)選為0. 85 % 0. 95 %，比表 面積優(yōu)選為80m2/m3-160m2/m3，該填料具有較大的孔徑，可提高溶氧度，有利于好氧生物降 解；多孔懸浮型表面親水性改性聚氨酯介質(zhì)202優(yōu)選濕密度為0. 6 1. 2g/cm3,持水量為 2000% -3000%，比表面積為80m2/g-150m7g，其孔隙度較高，具有較大的厭氧菌承載量，有 利于厭氧生物降解。兩種填料的結(jié)合使用使反應(yīng)器2內(nèi)部具有好氧菌、兼氧菌、厭氧菌的生 長環(huán)境，可同時進(jìn)行硝化和反硝化反應(yīng)。此外，硬度較高、孔隙度較大的填料201與柔性且 孔徑較小的填料202的交替布置，能夠克服單純使用填料202而引起的填料堵塞、易變形、 不易反洗的缺陷。運行初期填料內(nèi)部投加高效工程菌劑，投加比例為4 IOg菌劑/L。該 高效工程菌劑是由活性污泥培養(yǎng)的混合菌劑，包括好氧菌、兼性菌和厭氧菌多種菌種，本發(fā) 明的裝置可以使用市場銷售的各種污水處理用微生物菌劑，例如深圳市博生生物科技有限 公司生產(chǎn)的潔凈天然微生物菌劑CNM、本源微生物菌劑SLM、加拿大B350高效菌劑等。生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3具有入水口 105、出水口 106、溢流口 116和進(jìn)氣 口，其內(nèi)部填充多孔懸浮型表面親水性改性聚氨酯介質(zhì)202。填料層總高度為0. 6m 1. 5m ； 運行初期填料內(nèi)部投加高效工程菌劑，投加比例為4 IOg菌劑/L?；炷恋沓?具有進(jìn)水口 107和出水口 108，混凝沉淀池4的污水中投加混凝劑。臭氧接觸池5具有進(jìn)水口 109、出水口 110，頂部具有排氣口 18，底部具有微孔曝 氣頭21，曝氣頭連接臭氧發(fā)生器19，池壁內(nèi)側(cè)具有間隔交錯設(shè)置的導(dǎo)流板22，各導(dǎo)流板平 面平行于水平方向，導(dǎo)流板高差間隔0. 06m 0. Im ；該臭氧接觸池5的有效高度為0. 8m 1. 4m ；臭氧投加比例為0. 5 1. 0 (mg03/mgD0C)。好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6具有進(jìn)水口 111、出水口 112、溢流口 117，其內(nèi) 部填充柱狀活性炭填料203，填料層厚度為1. Om ；活性炭碘值為850 1000mg/g，亞甲基藍(lán) 值> 120mg/g，強(qiáng)度> 92%，比表面積> 850m2/g，總孔容積> 0. 8cm7g，粒徑為4. Omm ；運行 初期填料內(nèi)部均投加高效工程菌劑，投加比例為1. 2 2g菌劑/L。清水池7入水口 113與好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器底部出水口 112相連接； 該清水池的一個出水口 114通過管道連接反洗泵31入水口，反洗泵出水口分別連接多層濾 料高效生物濾池反應(yīng)器2、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反 應(yīng)器6底部的反洗進(jìn)水口 301、302和303 ；鼓風(fēng)機(jī)38分別連接多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6底部的反洗進(jìn)氣 口。進(jìn)水泵8和反洗泵31的流量分別加設(shè)液體流量計9、10進(jìn)行控制；鼓風(fēng)機(jī)38的曝氣量 分別加設(shè)氣體流量計39、40進(jìn)行控制。如圖1所示，其是本發(fā)明的污染地表水深度凈化工藝一種優(yōu)選實施方式的流程 圖，其應(yīng)用了上述污染地表水組合凈化裝置，具體操作步驟如下(1)運行初期對多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3 和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6中的工程菌劑進(jìn)行馴化，馴化步驟包括工程菌劑采 用分層填裝方式，培養(yǎng)初期調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)C0D&濃度在500 600mg/L，DO濃度控制在3 5mg/L,悶曝3 5天；隨后關(guān)閉多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2和生物強(qiáng)化缺氧生物濾池 反應(yīng)器3的曝氣系統(tǒng)，以河水為原水，依次進(jìn)入多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2和生物強(qiáng) 化缺氧生物濾池反應(yīng)器3實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出水，同時，好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6單獨連 續(xù)進(jìn)出水，并將好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6的氣水比控制在3 1 5 1;直至生 物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3和生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6出水的有機(jī)物去除率達(dá)到 20% 30%，馴化步驟完成；(2)由進(jìn)水泵8從蓄水池提升河水送至多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2，填料層外 部溶解氧濃度控制在2 3mg/L，填料層內(nèi)部溶解氧濃度為0. 5 2mg/L，pH值為6 8、溫 度為5 35°C、水力停留時間為1 3h ；濾池內(nèi)進(jìn)行同步硝化反硝化反應(yīng)，有機(jī)物、氨氮、硝 態(tài)氮在此單元中能得到一定程度的降解，出水溶解氧濃度逐步降低，利于下一步缺氧生物 凈化；(3)污水由多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2上部的出水口 104進(jìn)入生物強(qiáng)化缺 氧生物濾池反應(yīng)器3，污水的溶解氧濃度控制在0. 5 2mg/L，pH值為6 8、溫度為5 35°C、水力停留時間為0. 5 2h ；濾池內(nèi)進(jìn)行缺氧條件下生化反應(yīng)，有機(jī)物、硝態(tài)氮在此單 元中得到進(jìn)一步的降解；多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器及生物強(qiáng)化缺氧濾池的組合設(shè)置同 時解決了硝化液回流導(dǎo)致的高能耗問題，是反硝化脫氮與好氧去除有機(jī)污染物的高效功能 性組合；(4)污水由生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器上部的出水口 106自流進(jìn)入混凝沉淀池 4進(jìn)行磷和懸浮性有機(jī)物的去除，添加混凝劑種類為顆粒狀或粉末狀聚合氯化鋁，投加濃度 為30 70mg/L，水力停留時間為0. 4 0. 7h ；(5)混凝沉淀池4上清液下流進(jìn)入臭氧接觸池5，臭氧發(fā)生器19產(chǎn)生的臭氧經(jīng)微 孔曝氣頭21進(jìn)入臭氧接觸池，河水與臭氧在池內(nèi)沿導(dǎo)流板22由下至上流動，充分混合反應(yīng) 后由上部出水口 110流出，尾氣由排氣口 18排出，臭氧投加比例為0.5 1.0 (mg03/mgD0C)， 臭氧接觸時間為20min 40min ；部分有機(jī)物得到去除，同時其可生化性得以改善；因前面各單元對有機(jī)物均有一定程度的降解，剩余的基本上為難降解有機(jī)物，使 得臭氧對難生物降解的大分子物質(zhì)的氧化作用更具針對性，大分子物質(zhì)的轉(zhuǎn)化提高了出水 可生化性，進(jìn)而促進(jìn)了后續(xù)好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池工藝中活性炭的吸附和微生物的降解 作用；(6)被臭氧氧化后的河水進(jìn)入下流式好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6，經(jīng)柱狀 活性炭203吸附和強(qiáng)化好氧微生物降解后沿出水口 112流入清水池7 ；鼓風(fēng)機(jī)38為好氧生 物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6充氧，氣水比為3 1 8 1 ；濾池內(nèi)污水的溶解氧濃度控制
9在3 5mg/L、pH值為6 8、溫度為5 35°C、水力停留時間為0. 5 2h ；(7)清水池7出水經(jīng)反洗回流泵31分別從底部進(jìn)入多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器 2、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6，完成反沖洗步驟， 反沖洗周期為5天 20天。實施例1 原水為北京地區(qū)某實驗河段的污染河水，應(yīng)用本發(fā)明的上述裝置處理污水，的水 力負(fù)荷為30m3/m2. d。運行初期對多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池 反應(yīng)器3和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6中均投加高效工程菌劑(深圳市博生生物科 技有限公司生產(chǎn)的潔凈天然微生物菌劑CNM)，投加比例分別為6 8g菌劑/L，6 8g菌劑 /L和1. 2 1. 4g菌劑/L，并對工程菌劑進(jìn)行馴化工程菌劑采用分層填裝方式，培養(yǎng)初期 調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)CODCr濃度在500 600mg/L，DO濃度控制在3 5mg/L，悶曝3 5天后， 以河水為原水順序進(jìn)入多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器2和生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3 實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出水，好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6單獨連續(xù)進(jìn)出水，其中，多層濾料高效 生物濾池反應(yīng)器2和生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器關(guān)閉曝氣系統(tǒng)，生物強(qiáng)化活性炭濾池反 應(yīng)器6氣水比控制在3 1 5 1 ；直至生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3和生物強(qiáng)化活 性炭濾池反應(yīng)器6出水有機(jī)物去除率達(dá)到20% 30%后，培養(yǎng)工作完成，連接各反應(yīng)器，實 現(xiàn)整個工藝系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)出水。原水由進(jìn)水泵從蓄水池提升河水送至多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器，填料層外部 溶解氧濃度控制在2 3mg/L，填料層內(nèi)部溶解氧濃度控制在0. 5 2mg/L，pH值為6 8、 溫度為5 35°C、水力停留時間為1 2h，濾池內(nèi)進(jìn)水溶解氧濃度逐步降低，同時發(fā)生兼性 細(xì)菌生化反應(yīng)；多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器內(nèi)部兩種填料分別為聚丙烯懸浮填料和多孔 懸浮型表面親水性改性聚氨酯介質(zhì)，每級的厚度分別為0. 03m 0. 05m和0. 10 0. 12m，兩 種填料間隔填充，各填充5層，填料層總有效高度為0. 65m 0. Sm。隨后，污水由多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器上部進(jìn)入生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng) 器，溶解氧濃度控制在0. 5 2mg/L，進(jìn)行缺氧條件下生化反應(yīng)；池內(nèi)PH值為6 8、溫度為 5 35°C、水力停留時間為0. 5 1. Oh。污水由生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器上部自流進(jìn)入混凝沉淀池進(jìn)行磷和懸浮性 有機(jī)物的去除，添加混凝劑種類為顆粒狀或粉末狀聚合氯化鋁，投加濃度為30 70mg/L， 水力停留時間為0.4 0. 5h?；炷恋沓厣锨逡合铝鬟M(jìn)入臭氧接觸池，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧經(jīng)微孔曝氣頭 進(jìn)入臭氧接觸池，河水與臭氧在池內(nèi)沿導(dǎo)流板由下至上流動，充分混合反應(yīng)后由上部出水 口流出，尾氣由排氣口排出，臭氧投加比例為0. 5 0. 7 (mg03/mgD0C)，臭氧接觸時間為 20min 30min ；池內(nèi)部分有機(jī)物得到去除，同時其可生化性得以改善。被氧化后的河水進(jìn)入下流式好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器，經(jīng)柱狀活性炭吸附 和強(qiáng)化好氧微生物降解后流入清水池；鼓風(fēng)機(jī)為好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器充氧，氣 水比為3 1 5 1 ；濾池內(nèi)污水的溶解氧濃度控制在3 5mg/L、pH值為6 8、溫度為 5 35°C、水力停留時間為1 1. 5h。清水池出水經(jīng)反洗回流泵分別從底部進(jìn)入多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器、生物強(qiáng) 化缺氧生物濾池反應(yīng)器和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器，同時鼓風(fēng)機(jī)38分別通過多層
10濾料高效生物濾池反應(yīng)器2底部的進(jìn)氣口、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器3底部的進(jìn)氣口 和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器6底部的曝氣頭向上述反應(yīng)器充氣，完成反沖洗步驟， 反沖洗周期為10天 20天。檢測結(jié)果如表1所示表 權(quán)利要求
一種受污染地表水深度凈化組合裝置，其特征在于，其包括依次連接的多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器(2)、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器(3)、混凝沉淀池(4)、臭氧接觸池(5)和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括進(jìn)水泵(8)、臭氧發(fā)生器 (19)和鼓風(fēng)機(jī)(38)；其中，該進(jìn)水泵(8)的入水口(101)連接受污染水源，其出水口(102)連接位于所述多 層濾料高效生物濾池反應(yīng)器(2)底部的入水口(103)；該多層高效生物濾池反應(yīng)器上部的 出水口(104)與所述生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器(3)底部的入水口(105)連接；位于生 物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器上部的出水口(106)與位于所述混凝沉淀池(4)中部的入水口 (107)連接；該混凝沉淀池上部的出水口(108)與所述臭氧接觸池(5)底部的入水口(109) 連接；位于臭氧接觸柱池上部的出水口(110)與位于所述好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器 (3)上部的入水口(111)連接；該多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器(2)內(nèi)部具有聚丙烯懸浮填料(201)和多孔懸浮型表 面親水性改性聚氨酯填料(202)，兩種填料間隔填充，各填充5 7層，每層的厚度分別為 0. 03m 0. 05m和0. 10 0. 12m，填料層總有效高度為0. 6m 1. 2m ；運行初期填料內(nèi)部投 加高效工程菌劑，投加比例為4 IOg菌劑/L ；該多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器(2)底部 具有進(jìn)氣口，該進(jìn)氣口連接鼓風(fēng)機(jī)(38)；該生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器(3)內(nèi)部具有多孔懸浮型表面親水性改性聚氨酯填 料(202)，填料層總高度為0. 6m 1. 5m ；運行初期填料內(nèi)部投加高效工程菌劑，投加比例為 4 IOg菌劑/L ；生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器(3)底部具有進(jìn)氣口，其連接鼓風(fēng)機(jī)(38)；該混凝沉淀池(4)內(nèi)的污水中添加混凝劑；該臭氧接觸池(5)底部具有微孔曝氣頭(21)，微孔曝氣頭與具有流量調(diào)節(jié)功能的臭氧 發(fā)生器(19)連接；臭氧接觸池(5)池壁內(nèi)側(cè)具有間隔交錯設(shè)置的導(dǎo)流板(22)，各導(dǎo)流板平 面平行于水平方向，導(dǎo)流板高差間隔0.06m 0. Im;臭氧接觸池(5)頂部具有排氣口(18)； 該臭氧接觸池(5)的有效高度為0. 8m 1. 4m ；該好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器(6)，內(nèi)部填充柱狀活性炭填料(20)，填料層厚度 為0. 8至1. 5m ；反應(yīng)器底部具有微孔曝氣頭(27)，曝氣頭(27)連接鼓風(fēng)機(jī)(38)；運行初期 活性炭填料內(nèi)部投加高效工程菌劑，投加比例1. 2 2g菌劑/L。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述聚丙烯懸浮填料(201)形狀為球狀 或環(huán)狀，其濕密度為0. 5g/cm3 0. 8g/cm3,空隙率為0. 85% 0. 95%，比表面積為80m2/ m3-160m2/m3 ；所述多孔懸浮型表面親水性改性聚氨酯填料(202)的濕密度為0. 6 1. 2g/ cm3，持水量為 2000% -3000%，比表面積為 80m2/g-150m7g。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述活性炭碘值為850 1000mg/g，亞甲基 藍(lán)值> 120mg/g，強(qiáng)度> 92%，比表面積> 850m2/g，總孔容積> 0. 8cm7g，粒徑為3. Omm 4. Omm0
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括清水池(7)和反洗回流泵 (31)；該清水池入水口(113)與所述好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器的出水口(112)相連 接；該清水池的一個出水口(114)經(jīng)反洗回流泵(31)分別連接所述多層濾料高效生物濾池 反應(yīng)器(2)底部的反洗入水口(301)、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器(3)底部的反洗入水口(302)和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器(6)底部的反洗入水口(303)。
6.應(yīng)用權(quán)利要求1-5中任一項所述裝置凈化受污染地表水的方法，其特征在于，包括 如下步驟a.由進(jìn)水泵(8)提升污染地表水送至多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器(2)中進(jìn)行同步硝 化反硝化反應(yīng)，填料層外部溶解氧濃度控制在2 3mg/L，填料層內(nèi)部溶解氧濃度為0. 5 2mg/L，pH值為6 8、溫度為5 35°C、水力停留時間為1 3h ；b.其后，污水進(jìn)入生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器(3)進(jìn)行缺氧條件下生化反應(yīng)，污水 的溶解氧濃度控制在0. 5 2mg/L，pH值為6 8、溫度為5 35°C、水力停留時間為0. 5 2h ；c.污水由生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器的出水口(106)自流進(jìn)入混凝沉淀池(4)進(jìn)行 磷和懸浮性有機(jī)物的去除，添加的混凝劑為顆粒狀或粉末狀聚合氯化鋁，投加濃度為30 70mg/L，水力停留時間為0. 4 0. 7h ；d.混凝沉淀池(4)中的上清液進(jìn)入臭氧接觸池(5)，臭氧發(fā)生器(19)產(chǎn)生的臭氧經(jīng)微 孔曝氣頭(21)進(jìn)入臭氧接觸池，河水與臭氧在池內(nèi)沿導(dǎo)流板(22)由下至上流動，充分混合 反應(yīng)后由上部出水口(110)流出，尾氣由排氣口 (18)排出，臭氧投加比例為0.5 LOmgO3/ mgDOC，臭氧接觸時間為20min 40min ；e.被氧化后的河水進(jìn)入好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器(6)，經(jīng)柱狀活性炭(203)吸 附和強(qiáng)化好氧微生物降解后沿出水口(112)流入清水池(7)；鼓風(fēng)機(jī)(38)為好氧生物強(qiáng)化 活性炭濾池反應(yīng)器(6)充氧，氣水比為3 1 8 1 ；濾池內(nèi)污水的溶解氧濃度控制在 3 5mg/L、pH值為6 8、溫度為5 35°C、水力停留時間為0. 5 2h。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括如下步驟f.清水池(7)出水經(jīng)反洗回流泵(31)從底部分別進(jìn)入多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器 (2)、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器(3)和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器(6)，同時鼓風(fēng) 機(jī)(38)分別通過多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器(2)底部的進(jìn)氣口、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池 反應(yīng)器(3)底部的進(jìn)氣口和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器(6)底部的曝氣頭向上述反應(yīng) 器充氣，完成反沖洗步驟，反沖洗周期為5天 20天。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在運行初期，對所述多層濾料高效生物濾池 反應(yīng)器(2)、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器(3)和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器(6)中 的工程菌劑進(jìn)行馴化，馴化步驟包括工程菌劑采用分層填裝方式，培養(yǎng)初期調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi) CODcr濃度在500 600mg/L，DO濃度控制在3 5mg/L，悶曝3 5天；隨后關(guān)閉多層濾料 高效生物濾池反應(yīng)器(2)和生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器(3)的曝氣系統(tǒng)，以河水為原水， 依次進(jìn)入多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器(2)和生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器(3)實現(xiàn)連續(xù) 進(jìn)出水，同時，好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器(6)單獨連續(xù)進(jìn)出水，并將將好氧生物強(qiáng)化 活性炭濾池反應(yīng)器(6)內(nèi)的氣水比控制在3 1 5 1 ；直至生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反 應(yīng)器(3)和生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器(6)出水的有機(jī)物去除率達(dá)到20% 30%，馴化步 驟完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以再生水和污水為主要水源的受污染地表水深度凈化組合裝置，其包括依次連接的多層濾料高效生物濾池反應(yīng)器、生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器、混凝沉淀池、臭氧接觸池和好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器。以及應(yīng)用該裝置凈化水質(zhì)的方法污水通過管道泵入充填兩種多孔懸浮型填料的多層濾料高效生物濾池，進(jìn)行同步硝化反硝化反應(yīng)；隨后污水進(jìn)入生物強(qiáng)化缺氧生物濾池反應(yīng)器，進(jìn)行缺氧條件下生化反應(yīng)；隨后處理液進(jìn)入混凝沉淀池，在混凝劑作用下去除大部分懸浮物及部分有機(jī)物；沉淀池的上清液進(jìn)入臭氧接觸池，經(jīng)臭氧氧化后進(jìn)入好氧生物強(qiáng)化活性炭濾池反應(yīng)器，污染物被活性炭吸附的同時被強(qiáng)化好氧微生物降解；最終，濾池出水進(jìn)入清水池。
文檔編號C02F9/14GK101973667SQ201010298530
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者孟慶義, 廖日紅, 戰(zhàn)楠, 李其軍, 申穎潔, 高振宇 申請人:北京市水利科學(xué)研究所