專利名稱：一種生物半焦炭曝氣濾池預處理污染河水的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術領域，具體涉及的是一種生物半焦炭曝氣濾池預處理污染 河水的方法。
背景技術：
隨著工農業(yè)生產和經濟的快速發(fā)展，城市化程度和人民生活水平得到了不斷提 高，日益增加的生活污水和工業(yè)廢水則由于處理效率較低或任意排放，導致了我國一些 城市近郊或流進市區(qū)的河流大多數(shù)污染嚴重，水體的環(huán)境功能和使用功能逐漸地減弱。 針對上述情況，如何對這些受污染河水直接進行處理，使其資源化并成為我國缺水城市 工農業(yè)發(fā)展的新水源是亟待解決的問題。由于污染河水中含有有機物、氨氮、鐵、錳及 有毒物質等微污染物，傳統(tǒng)的給水處理工藝(混凝一沉淀一過濾一消毒)不能夠有效地 去除這些微污染物。因此，為了滿足給水的需要，對污染河水采取前期預處理是非常有 必要的工作。到目前為止，污染河水預處理技術主要有以下幾種強化混凝、活性炭吸 附、生物活性炭、臭氧氧化、膜分離技術和生物曝氣濾池等技術。其中，生物曝氣濾池 可有效地去除原水中有機物、氨氮及濁度，且對三鹵甲烷前提物也有很好的去除效果， 可以有效地減少后續(xù)處理各個處理單元負荷，已經發(fā)展成為一種非常有前景的預處理工 藝。填料作為生物曝氣濾池的核心組成部分，是生物曝氣濾池成功與否的關鍵因素 之一。填料的選擇應綜合考慮其物理特性、物理化學特性、水力學特性及經濟性等各 方面因素，具體遵循的原則如下具有一定的機械強度，較大的比表面積，具有一定的 孔隙率及粗糙度，填料密度適中，對生物膜活性無抑制性，生物、化學及熱力學穩(wěn)定性 好，價格低廉。關于填料的選擇問題，國內外已經進行了大量的相關研究，取得了一定 的研究成果，并在實際工程中得到了廣泛應用。但是，目前所應用的填料存在著機械強 度小、比表面積小、空隙率低、難于再生及價格相對較高的問題，在一定程度上限制了 生物曝氣濾池在污染河水預處理廣泛應用。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有生物曝氣濾池填料存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供一種填充了機械強 度高、比表面積大、易于掛生物膜、可再生利用且價格低廉的活化半焦炭濾料生物曝氣 濾池預處理污染河水的方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術 方案來實現(xiàn)的將一定粒徑范圍的半焦炭洗凈、 干燥后，與一定濃度的強堿溶液(KOH溶液或NaOH溶液)按照一定體積比混合，在一定 溫度條件的水浴中活化。由于強堿溶液具有較強的刻蝕作用，能夠與半焦炭中部分碳發(fā) 生化學反應，產生CO和H2,半焦炭表面微孔數(shù)量大大地增加，導致活化后的半焦炭比 表面積增加，而半焦炭表面的堿性官能團和管能團總量增加，有利于微生物在其表面吸 附形成牢固的生物膜。將活化后的半焦炭、接種污泥和污染河水按照一定比例在生物濾池混合，先進行悶曝，然采用小流量進水方式進行生物膜培養(yǎng)與馴化。生物膜形成后， 按照實際工程的需要，調節(jié)進入濾池的氣水比，污染河水中有機物、氨氮和其它污染物 在經過膜表面時被轉化、降解去除。本發(fā)明的生物半焦炭曝氣濾池與現(xiàn)有的生物曝氣濾池相比，由于采用新型的填料，具有以下特點(1)本發(fā)明所采用活化半焦炭填料表面具有豐富的微孔，與一般填料相比，如陶 粒，具有更大的比表面積，可為降解污染的各種微生物的富集生長提供了充足的空間， 同時可為生物濾池中各種好氧、兼氧及厭氧微生物的協(xié)同共生提供良好的“微環(huán)境”， 從而可以有效地去除污染河水中的有機物、氨氮等污染物，具有處理效果好的特點。(2)本發(fā)明所采用的半焦炭是煤氣化工副產品，是一種工業(yè)廢料，來源比較廣， 活化方法比較簡單，達到了廢物資源利用的目的；同時，與陶粒和活性炭等填料相比， 具有價格低廉的特點。(3)本發(fā)明所采用的半焦炭填料具有機械強度大、截污能力強、過濾周期長、易 于再生利用的特點，能夠在高水力負荷的情況下防止濾池堵塞或濾床穿透的問題。(4)本方面所采用的半焦炭填料具有活性炭的一些性能，能夠在運行初期對污染 河水中的部分污染物起到吸附去除的作用。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖，其中，1為進水管，2為曝氣泵，3為布氣裝 置，4為承托板，5為鵝卵石承托層，6為活化的半焦炭填料層，7為出水管，8為反沖洗 進水管，9為反沖洗出水管。
具體實施例方式本發(fā)明采用技術方案的實施包括以下步驟(1)將半焦炭通過破碎機破碎后，經篩網篩分后得到粒徑為5 6mm的半焦炭 顆粒，用自來水沖洗并浸泡2 3h左右，然后用自來水將其清洗干凈，在110°C恒溫下干燥。(2)將洗凈、干燥后的半焦炭與10-15% KOH溶液(或NaOH溶液)按照體積比 1 3混合，在設置溫度為50 70°C的恒溫振蕩水浴中進行4h活化?；罨戤吅?，用 自來水清洗至清洗液接近pH在7 8范圍內，在110°C恒溫下干燥。(3)將活化后的半焦炭投入生物濾池中，通入待處理的污染河水將濾池中半焦 炭完全浸沒，并加入城市污水處理廠曝氣池污泥作為接種污泥，悶曝2d，然后以小流量 1.5 2L/h的條件連續(xù)進水，每天定時監(jiān)測進水和出水中COD、NH4+-N的含量。當COD 和NH4+-N去除率均達到80%左右時，說明作為填料的半焦炭掛膜工作完成。(4)如圖1，在半焦炭表面生物膜完成后，根據(jù)實際工程的需要，通過進水泵將 污染河水注入進水管1，進水與由曝氣泵2輸送到布氣裝置3的壓縮空氣按照一定的氣水 比混合。氣/水混合物通過承托板4和鵝卵石承托層5，進入半焦炭填料層6，在填料層 內濁度被截留，有機物、氨氮、鐵、錳及其它有害污染物被半焦炭填料層6表面附著的 微生物降解、轉化而得到凈化，最后出水經由出水管7排出。當一個工作周期完成后，立即關閉進水管道。然后打開反沖洗進水管道8，通過反沖洗泵將反沖洗水與布氣裝置3 釋放的壓縮空氣按照一定比例混合，氣/水混合物通過承托板4和鵝卵石承托層5，進入 半焦炭填料層6，將截留的懸浮物和脫落的生物膜去除，有利于新的生物膜形成。反沖洗 水通過反沖洗出水管9排出，有待進一步沉淀處理。反沖洗過程完成后 ，關閉反沖洗通 道閥，然后打開進水通道閥，進入下一個工作周期。
權利要求
1.一種生物半焦炭曝氣濾池預處理污染河水的方法，其特征在于，將活性半焦炭作 為生物曝氣濾池的填料，生物濾池的運行方式采用壓縮空氣和進水同向的運行模式。
2.按照權利要求1所述的活性半焦炭，其特征在于，將篩分后得到粒徑為5 6mm 的半焦炭顆粒，自來水沖洗并浸泡2 3h，洗凈并在110°C恒溫下干燥，與10-15% KOH 溶液(或NaOH溶液)按照體積比1 3混合，在溫度為50 70°C的水浴中活化4h。
3.按照權利要求1所述的生物濾池，其特征在于，生物濾池主要由曝氣泵、進水管、 布氣裝置、承托板、鵝卵石承托層、半焦炭填料層、出水管、反沖洗進水管、反沖洗出 水管等組成。
4.按照權利要求3所述的生物濾池，其特征在于，活化半焦炭生物膜培養(yǎng)與馴化采用 悶曝與小流量進水聯(lián)合方式完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種生物半焦炭曝氣濾池預處理污染河水的方法，其內容包括(1)將粒徑為5～6mm的半焦炭顆粒與10-15％KOH溶液(或NaOH溶液)在溫度為50～70℃的恒溫振蕩水浴中活化，制備活化半焦炭；(2)活化半焦炭生物膜培養(yǎng)與馴化采用悶曝與小流量進水聯(lián)合方式完成；(3)設備主要包括曝氣泵、進水管、布氣裝置、承托板、鵝卵石承托層、半焦炭填料層、出水管、反沖洗進水管、反沖洗出水管等。采用活化半焦炭濾料的生物曝氣濾池對去除污染河水中污染物具有良好效果，價格低廉，運行費用低，是一種具有良好發(fā)展前景的微污染水預處理方法。
文檔編號C02F3/30GK102010060SQ201010507939
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權日2010年10月15日
發(fā)明者于恒, 佘宗蓮, 劉潔瓊, 張優(yōu), 楊慧心, 王子超, 王悅靜, 胡波, 趙從從, 高孟春 申請人:中國海洋大學