[發明專利]一種用于催化氧化去除水中氨氮的活性濾料制備系統

有效

• 申請號: 201510338034.6
• 申請日: 2015-06-17
• 公開（公告）號: CN105000722B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 黃廷林;章武首;文剛;郭淵;王峰慧;戴雪峰;彭林賢
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F101/16;C02F101/20
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所61216
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明屬于飲用水處理技術領域，具體涉及一種可用于催化氧化去除水中氨氮的活性濾料制備系統。

背景技術

隨著我國經濟的高速發展和人口劇增，生活污水和工業廢水排放增多，使飲用水源水受到不同程度的污染。調查結果表明，2013年十大流域的國控斷面中，Ⅳ～Ⅴ類和劣Ⅴ類水質斷面比例分別為19.3％和9.0％，與上年相比，水質無明顯變化，主要污染指標有氨氮、化學需氧量、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量；同時，全國309個地級及以上城市的835個集中式飲用水源地取水達標率僅為97.3％，其中地表水水源地主要超標指標為總磷、錳和氨氮，地下水水源地主要超標指標為鐵、錳和氨氮。由此可見，飲用水源水的氨氮污染已成為現階段影響我國飲用水源水質主要污染因子。

若受污染的水源水不加處理或處理不當，將導致自來水廠出水中的氨氮含量偏高，會造成管網中亞硝化菌和硝化菌的繁殖生長，從而使管網中硝酸鹽和亞硝酸鹽的含量超標。硝酸鹽過量會使嬰兒患上高鐵血紅蛋白癥，當飲用水中硝態氮(NO₃-N)含量高于10mg/L時就會使紅血球不能帶氧而導致嬰兒窒息死亡；另外，硝酸鹽和亞硝酸鹽轉化為亞硝胺后會產生“致癌、致突變、致畸”的物質。可見，水源水中較高濃度的氨氮對人體危害較大。

如何高效且低成本去除飲用水中氨氮一直是困擾眾多水廠的難題，目前常見的氨氮處理方法主要有吸附去除法、折點加氯法和生物脫氮法等，但普遍存在建設投資大、運行成本高、處理效率偏低等問題，尤其是對現行絕大部分水廠的常規處理工藝的升級改造，由于條件限制而使得實施難度很大。

根據申請人的長期研究表明，濾料表面形成的Fe/Mn氧化物活性氧化膜具有催化氧化去除水中氨氮的能力，其原理認為是降低了反應活化能或反應所需的能量，其反應具有催化氧化速率高、轉化率高、去除率穩定、環境影響小等優勢。申請人已授權的專利“復合微污染水源水中Fe、Mn和氨氮協同去除工藝系統”(專利號：ZL201320699810.1)是一種合理有效地集成了傳質充氧、自然氧化、化學氧化、截留過濾、物理化學吸附、接觸催化/生物氧化等多種技術，可有效地協同去除復合微污染水源中的濁度、色度、Fe、Mn和氨氮的工藝系統。但是，該工藝系統僅適用于同時含有Fe、Mn和氨氮三種污染物的水原水，但針對單一氨氮污染的飲用水源并不能適用，主要是因為濾料不具備催化活性。有研究表明，天然的錳砂雖也具有去除Fe/Mn的功能，但難以去除氨氮，同時其機械強度低、去除效率低和使用成本高，不利于大規模應用。因此，需要研發出一種新的用于催化氧化去除水中氨氮的活性濾料制備系統，其制備的濾料直接具備高效去除水中氨氮的功能，以便用于受氨氮污染的飲用水凈化處理。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷或不足，本發明的目的在于，提供一種用于催化氧化去除水中氨氮的活性濾料制備系統，以實現活性濾料具備催化氧化高效去除水中氨氮、并同步去除鐵錳的功能，可直接應用于高負荷氨氮及鐵錳原水的凈化處理，活化效率高、投資和運行成本低廉。

為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案：

一種用于催化氧化去除水中氨氮的活性濾料制備系統，其特征在于，該系統包括：

循環過濾系統，用于實現原水在制備主體中循環流動，促進主體內的濾料快速活化，提高活化效率；

Fe鹽定量投加系統，用于向原水中定量投加Fe鹽；

Mn鹽定量投加系統，用于向原水中定量投加Mn鹽；

可溶性無機鹽定量投加系統，用于向原水中定量投加可溶性無機鹽，使濾料表面生成具有催化活性的Fe/Mn氧化膜；

化學輔助氧化系統，用于在運行初期向原水中投加化學輔助氧化劑，快速氧化Fe和Mn離子，彌補自然氧化不足，提高氧化效率，使得濾料表面活性的Fe/Mn氧化膜快速形成；

氣水反沖洗系統，用于定期對循環過濾系統的濾層進行氣水反洗，剝落濾層中的濾料表面老化松散的活性Fe/Mn氧化膜，保證濾料表面活性Fe/Mn氧化膜致密和結實。

Fe鹽定量投加系統、Mn鹽定量投加系統、可溶性無機鹽定量投加系統、氣水反沖洗系統和化學輔助氧化系統分別與循環過濾系統相連接。

所述的Fe/Mn鹽、可溶性無機鹽和化學氧化劑匯集到一根加藥管道集中投加到循環過濾系統的循環管道上，利用循環過濾系統內安裝的管道靜態混合器進行混合。

根據本發明，進一步還具有以下技術特點：