專利名稱：一種生物半焦炭曝氣濾池預(yù)處理污染河水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種生物半焦炭曝氣濾池預(yù)處理污染 河水的方法。
背景技術(shù)：
隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)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(dǎo)致了我國(guó)一些 城市近郊或流進(jìn)市區(qū)的河流大多數(shù)污染嚴(yán)重，水體的環(huán)境功能和使用功能逐漸地減弱。 針對(duì)上述情況，如何對(duì)這些受污染河水直接進(jìn)行處理，使其資源化并成為我國(guó)缺水城市 工農(nóng)業(yè)發(fā)展的新水源是亟待解決的問(wèn)題。由于污染河水中含有有機(jī)物、氨氮、鐵、錳及 有毒物質(zhì)等微污染物，傳統(tǒng)的給水處理工藝(混凝一沉淀一過(guò)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(duì)污染河水采取前期預(yù)處理是非常有 必要的工作。到目前為止，污染河水預(yù)處理技術(shù)主要有以下幾種強(qiáng)化混凝、活性炭吸 附、生物活性炭、臭氧氧化、膜分離技術(shù)和生物曝氣濾池等技術(shù)。其中，生物曝氣濾池 可有效地去除原水中有機(jī)物、氨氮及濁度，且對(duì)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(gè)處理單元負(fù)荷，已經(jīng)發(fā)展成為一種非常有前景的預(yù)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(guān)鍵因素 之一。填料的選擇應(yīng)綜合考慮其物理特性、物理化學(xué)特性、水力學(xué)特性及經(jīng)濟(jì)性等各 方面因素，具體遵循的原則如下具有一定的機(jī)械強(qiáng)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(duì)生物膜活性無(wú)抑制性，生物、化學(xué)及熱力學(xué)穩(wěn)定性 好，價(jià)格低廉。關(guān)于填料的選擇問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行了大量的相關(guān)研究，取得了一定 的研究成果，并在實(shí)際工程中得到了廣泛應(yīng)用。但是，目前所應(yīng)用的填料存在著機(jī)械強(qiáng) 度小、比表面積小、空隙率低、難于再生及價(jià)格相對(duì)較高的問(wèn)題，在一定程度上限制了 生物曝氣濾池在污染河水預(yù)處理廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)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(jī)械強(qiáng) 度高、比表面積大、易于掛生物膜、可再生利用且價(jià)格低廉的活化半焦炭濾料生物曝氣 濾池預(yù)處理污染河水的方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù) 方案來(lái)實(shí)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(qiáng)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(qiáng)堿溶液具有較強(qiáng)的刻蝕作用，能夠與半焦炭中部分碳發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生CO和H2,半焦炭表面微孔數(shù)量大大地增加，導(dǎo)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(tuán)和管能團(tuán)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(jìn)行悶曝，然采用小流量進(jìn)水方式進(jìn)行生物膜培養(yǎng)與馴化。生物膜形成后， 按照實(shí)際工程的需要，調(diào)節(jié)進(jìn)入濾池的氣水比，污染河水中有機(jī)物、氨氮和其它污染物 在經(jīng)過(guò)膜表面時(shí)被轉(zhuǎn)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(diǎn)(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(zhǎng)提供了充足的空間， 同時(shí)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(jī)物、氨氮等污染物，具有處理效果好的特點(diǎn)。(2)本發(fā)明所采用的半焦炭是煤氣化工副產(chǎn)品，是一種工業(yè)廢料，來(lái)源比較廣， 活化方法比較簡(jiǎn)單，達(dá)到了廢物資源利用的目的；同時(shí)，與陶粒和活性炭等填料相比， 具有價(jià)格低廉的特點(diǎn)。(3)本發(fā)明所采用的半焦炭填料具有機(jī)械強(qiáng)度大、截污能力強(qiáng)、過(guò)濾周期長(zhǎng)、易 于再生利用的特點(diǎn)，能夠在高水力負(fù)荷的情況下防止濾池堵塞或?yàn)V床穿透的問(wèn)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(yùn)行初期對(duì)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(jìn)水管，2為曝氣泵，3為布?xì)庋b 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(jìn)水管，9為反沖洗出水管。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用技術(shù)方案的實(shí)施包括以下步驟(1)將半焦炭通過(guò)破碎機(jī)破碎后，經(jīng)篩網(wǎng)篩分后得到粒徑為5 6mm的半焦炭 顆粒，用自來(lái)水沖洗并浸泡2 3h左右，然后用自來(lái)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(shè)置溫度為50 70°C的恒溫振蕩水浴中進(jìn)行4h活化?；罨戤吅?，用 自來(lái)水清洗至清洗液接近pH在7 8范圍內(nèi)，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(méi)，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(jìn)水，每天定時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)水和出水中COD、NH4+-N的含量。當(dāng)COD 和NH4+-N去除率均達(dá)到80%左右時(shí)，說(shuō)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(shí)際工程的需要，通過(guò)進(jìn)水泵將 污染河水注入進(jìn)水管1，進(jìn)水與由曝氣泵2輸送到布?xì)庋b置3的壓縮空氣按照一定的氣水 比混合。氣/水混合物通過(guò)承托板4和鵝卵石承托層5，進(jìn)入半焦炭填料層6，在填料層 內(nèi)濁度被截留，有機(jī)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(zhuǎn)化而得到凈化，最后出水經(jīng)由出水管7排出。當(dāng)一個(gè)工作周期完成后，立即關(guān)閉進(jìn)水管道。然后打開反沖洗進(jìn)水管道8，通過(guò)反沖洗泵將反沖洗水與布?xì)庋b置3 釋放的壓縮空氣按照一定比例混合，氣/水混合物通過(guò)承托板4和鵝卵石承托層5，進(jìn)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(guò)反沖洗出水管9排出，有待進(jìn)一步沉淀處理。反沖洗過(guò)程完成后 ，關(guān)閉反沖洗通 道閥，然后打開進(jìn)水通道閥，進(jìn)入下一個(gè)工作周期。
權(quán)利要求
1.一種生物半焦炭曝氣濾池預(yù)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(yùn)行方式采用壓縮空氣和進(jìn)水同向的運(yùn)行模式。
2.按照權(quán)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(lái)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(quán)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(jìn)水管、 布?xì)庋b置、承托板、鵝卵石承托層、半焦炭填料層、出水管、反沖洗進(jìn)水管、反沖洗出 水管等組成。
4.按照權(quán)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(jìn)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(yù)處理污染河水的方法，其內(nèi)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(jìn)水聯(lián)合方式完成；(3)設(shè)備主要包括曝氣泵、進(jìn)水管、布?xì)庋b置、承托板、鵝卵石承托層、半焦炭填料層、出水管、反沖洗進(jìn)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(duì)去除污染河水中污染物具有良好效果，價(jià)格低廉，運(yùn)行費(fèi)用低，是一種具有良好發(fā)展前景的微污染水預(yù)處理方法。
文檔編號(hào)C02F3/30GK102010060SQ201010507939
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:中國(guó)海洋大學(xué)