[發(fā)明專利]一種低密度沸石曝氣生物濾池填料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110106007.8
• 申請日: 2011-04-27
• 公開（公告）號: CN102249402A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝晶晶;陳天虎;謝巧勤;束松林;彭書傳
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C02F3/10
• 分類號: C02F3/10;C02F3/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水處理中使用的微生物載體及其制備方法，具體地說是一種低密度沸石曝氣生物濾池填料及其制備方法。

二、背景技術(shù)

我國是世界13個水資源不足的國家之一，人均淡水資源占有量不到世界平均水平的1/4，且時空分布不均，在中國600多座城市中，333座城市存在不同程度的缺水，108座城市嚴重缺水。同時，我國也是水資源浪費最嚴重的國家之一，污水回用率不足5％。因此，開辟再生水這種非傳統(tǒng)水源，實現(xiàn)污水資源化，對保障城市安全供水具有重要的戰(zhàn)略意義。但經(jīng)濟性和安全性是實現(xiàn)污水回用的前提，再生水的應(yīng)用還存在造成不同程度的城市景觀用水腐化、工業(yè)設(shè)備管道系統(tǒng)腐蝕等問題。目前，再生水安全問題已成為制約我國二級排水資源化的主要問題。其中，由于再生水中氨氮引起的安全問題最為突出。如何高效、穩(wěn)定地去除二級排水中的氨氮達到再生水回用水質(zhì)標準是一個難題，已成為國內(nèi)外學(xué)者共同關(guān)注的問題。

傳統(tǒng)的廢水脫氮方法中，吹脫法、化學(xué)氧化法、絡(luò)合沉淀法和活性污泥法生物硝化反硝化技術(shù)均不適用于低濃度氨氮的去除。目前，研究較多的是采用生物膜法、離子交換法和反滲透膜分離法。雖然反滲透法能獲得優(yōu)質(zhì)的出水，但其投資和運行成本太高，難以廣泛采用。生物膜法適用于低濃度廢水的處理，但其處理效率有限，并且隨進水水質(zhì)的波動和季節(jié)的變化，出水水質(zhì)難以達到安全回用要求。生物膜法即使實現(xiàn)了氨氮完全硝化，但很難實現(xiàn)完全的反硝化，仍然造成水體富營養(yǎng)化。離子交換法，尤其是沸石床過濾吸附，可以高效、穩(wěn)定地去除水中低濃度的氨氮，采用沸石吸附去除二級排水中剩余的氨氮在技術(shù)上已被證明是可行的，但目前采用NaCl溶液等再生吸附飽和的沸石，產(chǎn)生的含氨NaCl溶液難以處理，再生液處理成本高、難度大，從而使沸石吸附法制水成本難有競爭力。目前，也有使用顆粒沸石曝氣生物濾池處理氨氮，但是沸石對氨氮吸附速率與生物硝化速率相差很大。吸附和硝化再生很難速率同步，并且顆粒沸石曝氣生物濾池硝化比較完全，反硝化不完全，作為富營養(yǎng)化成分的氮素并沒有有效去除，僅僅是狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，仍然不能滿足景觀用水的要求。

曝氣生物濾池(BAF，Biological?Aerated?Filter)也叫淹沒式曝氣生物濾池(SBAF，Submerged?Biological?Aerated?Filter)。國外從20世紀初開始進行研究，于80年代末基本成型，后不斷改進，并開發(fā)出多種形式。在開發(fā)過程中，充分借鑒了污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設(shè)計思路，集曝氣、高濾速、截留懸浮物、定期反沖洗等特點于一體。其工藝原理為，在濾池中裝填一定量粒徑較小的粒狀濾料，濾料表面生長著生物膜，濾池內(nèi)部曝氣，污水流經(jīng)時，利用濾料上高濃度生物膜的強氧化降解能力對污水進行快速凈化，此為生物氧化降解過程；同時，因污水流經(jīng)時，利用濾料粒徑較小的特點及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量懸浮物，且保證脫落的生物膜不會隨水帶出，此為截留作用；運行一定時間后，因水頭損失的增加，需對濾池進行反沖洗，以釋放截留的懸浮物并更新生物膜，此為反沖洗過程。BAF的主要優(yōu)點是：(1)占地面積小，基建投資省。曝氣生物濾池之后不設(shè)二次沉淀池，此外，由于采用的濾料粒徑較小，比表面積大，生物量高，再加上反沖洗可有效更新生物膜，保持生物膜的高活性，這樣就可在短的時間內(nèi)對污水進行快速凈化。曝氣生物濾池水力負荷、容積負荷大大高于傳統(tǒng)污水處理工藝，停留時間短，因此所需生物處理面積和體積都很小，節(jié)約了占地和投資。(2)出水水質(zhì)高。在BAF中，由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很低，一般不超過10mg/L；因周期性的反沖洗，生物膜得以有效更新，表現(xiàn)為生物膜較薄(一般為110μm左右)，活性很高。高活性的生物膜可吸附、截留一些難降解的物質(zhì)。(3)氧的傳輸效率很高，曝氣量小，供氧動力消耗低。因填料粒徑很小，氣泡在上升過程中，不斷被切割成小氣泡，加大了氣液接觸面積，提高了氧氣的利用率；氣泡在上升過程中，受到了填料的阻力，延長了停留時間，同樣有利于氧氣的傳質(zhì)。(4)抗沖擊負荷能力強，耐低溫。(5)易掛膜，啟動快。本世紀初，對BAF有了進一步的研究，通過控制進水負荷和溶解氧濃度，在單一BAF中實現(xiàn)除C和同步硝化、反硝化，使BAF的應(yīng)用更加有效、簡便。BAF良好的出水水質(zhì)和操作穩(wěn)定性，使其在污水回用領(lǐng)域的應(yīng)用已成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。但是如何降低BAF填料的密度和生產(chǎn)成本，提高，從而提高處理效率，是BAF技術(shù)未來研究的方向之一。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種顆粒孔隙率高、微生物負載量大、制備方法簡單、成本低的低密度沸石曝氣生物濾池填料及其制備方法。