[發明專利]除氮素生物過濾裝置及其在處理微污染水源水中的應用

有效

• 申請號: 201410127269.6
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN103848508A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 李明玉;唐慧;唐曉玲;謝輝;王琪瑤
• 申請（專利權）人: 暨南大學;廣州綠華環保科技有限公司;廣東星輝環保實業有限公司
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 張燕玲;陳燕嫻

技術領域

本發明屬于水處理工藝領域，具體涉及一種除氮素生物過濾裝置及其在處理微污染水源水中的應用。

背景技術

微污染水源水是指受到輕微污染的自來水源水。目前我國地表水污染情況較嚴重，飲用水源大多受到各類氮素的污染，其中以氨氮的形式最為突出。原水中較高的氨氮濃度預示著水體正在遭受著污染。飲用水中的氨氮可能導致管網末梢的亞硝酸鹽問題和嗅味問題，從而影響飲用水質和人體健康。國內外運用較為普遍的飲用水氨氮處理技術主要有生物法、物理法和化學法。其中，離子交換法處理效果不受氣候條件影響，但交換劑需要再生，使處理費用大大增加，故不能得到廣泛應用。生物處理技術因不產生副產物（氨氮在微生物作用下被完全轉化為氮氣）而在國內外備受青睞。但是傳統生物法（如生物濾池、生物接觸氧化等）的處理效率很容易受到各種工藝條件（如C/N、pH、溶解氧、溫度等）的影響。為了提高氨氮的去除效率，將離子交換法與生物法聯用以期同時發揮兩者的優勢。

沸石是一種很好的離子交換材料，不僅具有良好的吸附性和離子交換性，而且很適合微生物的生長繁殖。因此，將天然沸石作為曝氣生物濾池的載體用于處理水體中的氨氮頗具前景。這種方法是將污泥接種于天然沸石生物濾料，進行強化掛膜，待生物膜成熟后，在曝氣的條件下，對水中的氨氮進行吸附降解。近年來，已經有學者將這種方法應用與生活污水、紡織廢水、景觀用水等水體中氨氮的去除，并取得良好的效果。同時，也有學者將此法借用于飲用水源水氨氮的處理。目前用于處理飲用水源氨氮處理的生物工藝有很多，如天然沸石曝氣生物濾池、活化沸石生物濾池、低密度沸石曝氣生物濾池等，應用較為廣泛的是天然沸石曝氣生物濾池工藝。

天然沸石曝氣生物濾池是將天然沸石作為濾池生物載體，取活性污泥或河流底泥進行生物接種掛膜，得到含多種生物的生物膜，在全程曝氣的條件下對水中氨氮進行處理。這種方法能很好的將氨氮轉化為亞硝態氮和硝態氮，使水中氨氮濃度大大降低。但是，作為生物載體的天然沸石孔穴和通道中，通常被一些可交換的陽離子K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺和水分子以及其他雜質所堵塞、孔穴和通道連通程度較差。這降低了天然沸石對氨氮的吸附性能；其次，此方法以污泥作為生物源，不可避免的引入多種微生物，不僅會使異養微生物與消化菌群（特別是反硝化菌）競爭有限的有機物，降低氨氮降解效率，還會增加有害微生物在飲用水中出現的風險；更重要的是，該工藝沒有考慮總氮的去除，工藝中采用全程曝氣，過高的溶解氧抑制了反硝化菌對硝態氮的降解，從而不能去除總氮。因此，用該方法對微污染氨氮水源進行處理后，沒有完全消除總氮對人體健康的危害。

活化沸石生物濾池和低密度沸石曝氣生物濾池都只是對天然沸石生物濾池的生物載體進行了改進，雖提高了氨氮的去除效率，但仍沒將總氮的去除效率作為研究對象。此外，現有的用于處理飲用水源氨氮處理方法中，雖然氨氮能夠快速的轉換與亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，使水中氨氮濃度大大降低，但其轉化成的亞硝酸鹽氮才是人體健康的真正殺手，且硝酸鹽會在胃和唾液中還原成亞硝酸鹽，當人類攝入過量亞硝酸鹽會誘發高鐵血紅蛋白癥和胃癌，對人體健康造成危害，故僅氨氮濃度降低沒有從根本上解決問題。生活飲用水具有有機物、氨氮濃度含低，水質要求高等特點，要想將生活飲用水源水中氨氮最終降解，還需對生物載體、接種生物源以及溶解氧控制等工藝進行改進，在生物濾池中實現高效同步硝化反硝化。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種除氮素生物過濾裝置。

本發明的另一目的在于提供上述除氮素生物過濾裝置在處理微污染水源水中的應用。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種除氮素生物過濾裝置，包括上向流濾柱、進水槽、進水管、出水管和出水收集器，所述上向流濾柱內自下而上依次設有承托板和生物濾料層；所述上向流濾柱下端通過進水管與進水槽連接，所述進水管位于承托板的下方；所述上向流濾柱上端通過出水管與出水收集器連接，所述出水管位于生物濾料層上方；所述進水管連接有恒流泵。

優選的，所述生物濾料層通過以下制備方法得到：

（1）將粒徑為2～5mm的天然沸石置于氯化鈉溶液和鹽酸的混合溶液中浸泡10～24h，然后用水沖洗若干次，再于150～250℃焙燒5～24h，即得到復合改性沸石；