專利名稱：一種去除飲用水中高濃度氨氮的方法及其裝置的制作方法
CN 102923918 A書明說1/4頁一種去除飲用水中高濃度氨氮的方法及其裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于飲用水處理技術(shù)，特別涉及一種去除水中高濃度氨氮的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
隨著部分地區(qū)原水水質(zhì)惡化，原水氨氮有時高達(dá)4 8mg/L。由于水源保護(hù)力度不足，部分養(yǎng)殖場設(shè)置于取水口上游，或偶爾遇到養(yǎng)殖等污水、污泥偷排，導(dǎo)致原水氨氮突然升高至r8mg/L，直接導(dǎo)致出廠水氨氮嚴(yán)重超標(biāo)。隨著2012年7月I日，新國標(biāo)的全面實(shí)施，要求出廠水氨氮濃度低于O. 5mg/L,這對使用上述水源的水廠及水廠現(xiàn)用的工藝提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。現(xiàn)在常用的解決方法主要有生物氧化法、曝氣法、折點(diǎn)加氯法、沸石過濾法等，其中生物氧化法是利用微生物的吸附降解作用將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽及硝酸鹽的過程。因為其能耗低，對污染物去除效率高等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中使用較多。
生物氧化法主要包括物預(yù)處理、強(qiáng)化過濾、生物深度處理等。
生物預(yù)處理是指在常規(guī)的物化處理工藝之前增加生物預(yù)處理工藝，利用微生物群體的新陳代謝作用對水源水中的氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、COD等有機(jī)、無機(jī)污染物進(jìn)行初步去除。
強(qiáng)化過濾，通過更換濾料、更改反沖洗方式等，保證濾池對濁度去除效果的同時， 使濾池具有去除水中氨氮、亞硝酸鹽氮和有機(jī)物的能力。研究表明，通過生物強(qiáng)化的過濾工藝能有效去除T0C、氨氮、濁度等。
生物深度處理，現(xiàn)階段使用較多的主要是生物活性炭工藝，通過活性炭的吸附、降解作用去除水中有機(jī)物、氨氮等污染物。
生物氧化工藝對氨氮去除效果好，生物量豐富，較常規(guī)工藝及被替代的砂濾工藝， 能有效去除氨氮、水溶性有機(jī)物等部分溶解性污染物。但對于現(xiàn)階段常遇到的高氨氮原水及突發(fā)高氨氮污染，生物氧化去除效果不理想，當(dāng)氨氮濃度高于3mg/L時，出水亞硝酸鹽氮濃度大幅度上升，嚴(yán)重影響飲用水的安全性。
另外，當(dāng)遇到突發(fā)高濃度氨氮污染，如氨氮濃度為4mg/L以上時，生物氧化工藝響應(yīng)時間較長，無法快速響應(yīng)致使出水長時間超出國標(biāo)限值。生物氧化工藝主要依靠微生物的氧化作用，當(dāng)微生物含量不足時，硝化作用會被抑制。需要提高微生物的含量才能使出水逐漸達(dá)標(biāo)。而生物的生長需要一定的周期及環(huán)境條件。面對突發(fā)污染需要較長一段時間調(diào)節(jié)生物量。當(dāng)去除高濃度氨氮(例如4 8mg/L)時，因為硝化作用過程(NH 4++02 N03_ +H+)產(chǎn)生H+，導(dǎo)致出水不斷酸化，濾柱PH—直下降。當(dāng)去除高濃度氨氮(例如7mg/L)時，出水PH甚至下降到4. 5。濾柱中硝化菌作用受到抑制，嚴(yán)重影響硝化效果，延長響應(yīng)時間。生物量的不足以及生物PH環(huán)境的不適宜導(dǎo)致突發(fā)高氨氮污染時，生物過濾來不及響應(yīng)，出水氨氮長時間超標(biāo)。而且，在長期運(yùn)行過程中，由于PH的下降，會導(dǎo)致濾柱利用效率不高，`3從去除高濃度氨氮角度考慮，需要提高濾柱的利用效率。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述步驟，本發(fā)明所要解決的首要問題在于提供一種能快速響應(yīng)，并有效去除水中高濃度氨氮的方法，有效解決水源水受到突發(fā)性的高濃度氨氮污染，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，使出水迅速達(dá)標(biāo)。
本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于去除飲用水中高濃度氨氮的裝置。
本發(fā)明所要解決的上述問題通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種去除水中高濃度氨氮的方法，包括如下步驟(I)提供生物濾池裝置，所述生物濾池包括進(jìn)水口、出水口和填料層；(2)向待經(jīng)過生物濾池裝置的水中投加硝化細(xì)菌；(3)將堿液投加到生物濾池裝置中。
作為一種優(yōu)選方案所述的投加硝化細(xì)菌，其投加點(diǎn)為水面投加、水中投加和濾料層和水界面投加的一個或多個；其投加方式為直接投加、管道投加和生物載體投加的一種或幾種。
作為一種優(yōu)選方案步驟(3)所述的堿液，其投加量為投加堿液后使生物濾池中水的PH值為5 9。所述的堿液的PH值為7 14?？蛇x用的堿液包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、 氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鉀和碳酸鈣溶液中的一種或多種，所用的堿液應(yīng)與酸性物質(zhì)快速反應(yīng)，使投加后水中PH迅速升高至適合所述硝化細(xì)菌生存及代謝的水平。
作為一種最優(yōu)選方案步驟(3)所述的堿液，其投加量為投加堿液后使生物濾池中水的PH值為6. 5 8. 5。
作為一種優(yōu)選方案所述的投加堿液，其投加點(diǎn)為生物濾池的上部、中部和底部的一個或多個，其投加方式為管道投加和/或直接投加。
本發(fā)明所述的高濃度氨氮，是指水中的氨氮濃度高于3mg/L，例如4mg/L、7mg/L、8 mg/L0
當(dāng)硝化細(xì)菌的含量不足時，面對高濃度的氨氮污染，生物濾池不足以去除水中高濃度NH4+-N及由NH4+-N生成的Ν02_-Ν。需要濾池中的微生物增長到一定數(shù)量，才能實(shí)現(xiàn)氨氮的完全轉(zhuǎn)化。而硝化細(xì)菌的代時長達(dá)10小時。硝化菌很難短時間內(nèi)通過自然掛膜的方式滿足去除高濃度NH4+-N和Ν02_-Ν的菌種要求，需要通過投放自培養(yǎng)的硝化菌等方式實(shí)現(xiàn)。
同時，硝化菌對生存環(huán)境要求嚴(yán)格，尤其PH影響顯著。硝化菌的適宜PH范圍6.5^8. 5，PH下降會抑制硝化菌的生長繁殖，從而導(dǎo)致去除高濃度氨氮時的響應(yīng)時間過長。 當(dāng)去除高濃度氨氮(例如6-8mg/L)時，因為硝化作用過程(NH:+ O2 N03_ + H.)產(chǎn)生 H+，導(dǎo)致出水不斷酸化，濾池PH —直下降。當(dāng)去除高濃度氨氮(例如7mg/L)時，出水PH甚至下降到4. 5。
因為PH的不斷下降，使濾池(柱)存在高低效段(PH介于6. 5^8. 5之間為高效段， 其余為低效段)，從而降低濾池(柱)中硝化作用效率。本發(fā)明采用的中段投堿工藝，適時地調(diào)節(jié)濾池(柱)中的PH，使其維持在6. 5-8. 5之間，提高了濾柱利用率，使濾池(柱)保持運(yùn)行在高效段。
一種去除水中高濃度氨氮的裝置，包括生物濾池裝置(具有填料層、進(jìn)水口、出水口)、反沖洗進(jìn)氣管及所連接的空氣反沖洗泵和反沖洗進(jìn)水管及所連接的水反沖洗泵，還包括活菌投加器和堿液投加器。
作為一種優(yōu)選方案所述的填料層的填料為石英砂、活性炭、無煙煤、活性無煙煤和輕質(zhì)彈性填料中的一種或幾種。
作為一種優(yōu)選方案在所述的填料內(nèi)投加高效活菌。
所述的活菌投加器包括活菌儲存瓶、活菌投加泵、活菌投加管和在活菌投加管上設(shè)置的活菌投加口 ；其中活菌投加口為一個或多個，位于進(jìn)水口和填料層之間。
所述的堿液投加器包括堿液儲存罐、堿液投加泵、堿液投加管和設(shè)置在堿液投加管上的堿液投加口；其中堿液投加口為一個或多個，位于填料層的上部、中部和底部。
所述的填料層，填充石英砂、無煙煤、活性無煙煤、活性炭和輕質(zhì)彈性填料中的一種或多種。
所述填料層中的厚度為f I. 5米，過濾速度8 12m/h。
所述的反沖洗進(jìn)氣管在過濾過程中，同時可以作為濾池曝氣管使用。
據(jù)進(jìn)水中要去除的目標(biāo)氨氮含量，將高效活菌儲存瓶中濃度為loner個/ml的高效活菌，投加到生物濾池裝置。
根據(jù)出水氨氮的去除效果及PH的變化情況，向生物濾池裝置的填料層中投加PH 為7 14的堿液，調(diào)節(jié)濾料層中PH值。
本發(fā)明方法，既可以在現(xiàn)有水廠工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，也可以通過增加本發(fā)明整套的裝置實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用的投放自培養(yǎng)菌等方式和中段投堿的聯(lián)合工藝， 對突發(fā)性的高濃度氨氮污染能實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，并使濾池(柱)保持在高效段運(yùn)行，縮短響應(yīng)時間，提高濾柱利用率。本發(fā)明能對突發(fā)性高濃度的氨氮污染有很好的去除效果。當(dāng)突發(fā)污染的原水氨氮濃度為4mg/ L時，正常過濾情況下，濾后水30分鐘內(nèi)氨氮就能達(dá)到國標(biāo)要求，亞硝酸鹽也能滿足國標(biāo)要求，保證出水的安全性。因為生物濾池的快速響應(yīng)，保證了出水的安全性以及水廠的正常運(yùn)行，避免了水廠停產(chǎn)造成的經(jīng)濟(jì)損失以及不良的社會效應(yīng)。


圖I : 一種去除水中高濃度氨氮裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但實(shí)施例對本發(fā)明不做任何形式的限定。
實(shí)施例I對含一定濃度溶解氧的原水或者待濾水泵入進(jìn)水管35，進(jìn)水經(jīng)進(jìn)水口 33，進(jìn)入生物填料裝置32。根據(jù)進(jìn)水氨氮濃度，活菌投加泵8，將活菌儲存瓶7中的高效活菌，通過活菌投加管9和活菌投加口 14，將活菌投加到生物濾池裝置32中，與進(jìn)水混合。經(jīng)過混合和自由擴(kuò)散后，含高效活菌的進(jìn)水進(jìn)入到填料層13中，填料層13對水中的高效活菌進(jìn)行吸附，吸附在填料層上的高效活菌通過分解氨氮進(jìn)行生長繁殖，實(shí)現(xiàn)氨氮的去除。
同時，通過堿液投加器31，將堿液投加到填料層13中，中和氨氮去除過程中生成的酸，調(diào)節(jié)填料層的PH值，為硝化細(xì)菌提供適宜的生存和繁殖環(huán)境。去除氨氮的濾后水從生物濾池裝置32的出水口 34，通過出水管36流出。當(dāng)出水濁度超標(biāo)或者水頭損失大于設(shè)定值時，停止裝置的過濾運(yùn)行，進(jìn)行反沖洗。通過空氣反沖洗泵2和水反沖洗泵4先進(jìn)行氣水聯(lián)合反沖洗，然后進(jìn)行水反沖洗，將填料層中累計的濁度顆粒和老化的生物膜沖洗出來， 恢復(fù)濾池的過濾功能。
實(shí)施例2在濾速8m/h的工況下進(jìn)行測試，突發(fā)性進(jìn)水氨氮濃度分別為4. 16mg/L，經(jīng)過生物濾池裝置過濾30min后，出水氨氮濃度為O. 30mg/L。
實(shí)施例3在濾速8m/h的工況下進(jìn)行測試，突發(fā)性進(jìn)水氨氮濃度分別為5. Omg/L，經(jīng)過生物濾池裝置過濾2h后，出水氨氮濃度為O. 46mg/L。
實(shí)施例4在濾速8m/h的工況下進(jìn)行測試，突發(fā)性進(jìn)水氨氮濃度分別為6.01mg/L，經(jīng)過生物濾池裝置過濾6h后，出水氨氮濃度為O. 48mg/L。
權(quán)利要求
1.一種去除飲用水中高濃度氨氮的方法，包括如下步驟(1)提供生物濾池裝置，所述生物濾池包括進(jìn)水口、出水口和填料層；(2)向待經(jīng)過生物濾池裝置的水中投加硝化細(xì)菌；(3)將堿液投加到生物濾池裝置中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述的投加硝化細(xì)菌包括水面投加、水中投加和填料層和水界面投加中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述投加為直接投加、管道投加和生物載體投加中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(3)中的堿液投加使得投加堿液后生物濾池裝置中水的PH值為5 9。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述的堿液投加是指在生物濾池裝置的上部、中部和底部中的一個或多個地點(diǎn)，通過管道投加和/或直接投加的方式進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述堿液的pH為7至14。
7.—種去除飲用水中高濃度氨氮的裝置，其特征在于，包括生物濾池裝置(32 )，其包括填料層(13)、進(jìn)水口( 33 )、出水口( 34 );反沖洗進(jìn)氣管(3)及與其連接的空氣反沖洗泵(2)；反沖洗進(jìn)水管(5)及與其連接的水反沖洗泵(4);以及用于向水中投加硝化細(xì)菌的活菌投加器(30)和用于向水中投加堿液的堿液投加器(31)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述的填料層(13)中的填料為石英砂、活性炭、無煙煤、活性無煙煤和輕質(zhì)彈性填料中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述的活菌投加器(30)包括活菌儲存瓶(7)、活菌投加泵(8)、活菌投加管(9)和在活菌投加管(9)上設(shè)置的活菌投加口(14);其中活菌投加口( 14)為一個或多個，位于進(jìn)水口(33)和填料層(13)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求，7所述的裝置，其特征在于，所述的堿液投加器(31)包括堿液儲存罐(6)、堿液投加泵(10)、堿液投加管(11)和設(shè)置在堿液投加管(11)上的堿液投加口( 12); 其中堿液投加口(12)為一個或多個，位于填料層(13)的上部、中部和底部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除水中高濃度氨氮的方法及其裝置。該方法包括如下步驟(1)提供生物濾池裝置，所述生物濾池包括進(jìn)水口、出水口和填料層；(2)向待經(jīng)過生物濾池裝置的水中投加硝化細(xì)菌；(3)將堿液投加到生物濾池裝置中。該裝置包括生物濾池裝置(32)、填料層(13)、進(jìn)水口(33)、出水口(34)、與反沖洗進(jìn)氣管(3)連接的空氣反沖洗泵(2)和與反沖洗進(jìn)水管(5)連接的水反沖洗泵(4)，其特征在于還包括活菌投加器(30)和堿液投加器(31)。該方法能快速響應(yīng)，并有效去除水中高濃度氨氮的方法，有效解決水源水受到突發(fā)性的高濃度氨氮污染，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，使出水迅速達(dá)標(biāo)。本發(fā)明方法，既可以在現(xiàn)有水廠工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，也可以通過增加本發(fā)明整套的裝置實(shí)現(xiàn)。
文檔編號C02F101/16GK102923918SQ20121048138
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者吳啟龍, 張錫輝, 葉挺進(jìn), 蘇錫波, 汪文華, 黃明珠, 付宛宜, 羅旺興, 黃禹坤, 李彥君 申請人:佛山市水業(yè)集團(tuán)有限公司, 清華大學(xué)深圳研究生院