專利名稱：一種有效去除受污染水體中氨氮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種水處理方法，主要是一種飲用水深度處理方法，具體地說是一種對受氮源污染的水源水有效處理的方法。
背景技術(shù)：
近年來我國地表水環(huán)境污染狀況堪憂，水質(zhì)呈逐年下降的趨勢，在超標(biāo)污染物中， 氨氮出現(xiàn)的頻率非常高，已超過COD成為影響地表水水環(huán)境質(zhì)量的首要指標(biāo)，嚴(yán)重影響到人們生產(chǎn)和生活用水的安全性，在“十二五”規(guī)劃中將被納入全國主要水污染物排放約束性控制指標(biāo)。針對氨氮的污染情況，我國新頒布的飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)對氨氮的規(guī)定是等效采用國外標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定氨氮(以NH3計)的標(biāo)準(zhǔn)值為0. 5mg/L。研究人員利用硝化菌固定化技術(shù)(IBAC)在處理含氮的微污染水源水方面取得了一定進(jìn)展。曲艷明研究表明，在低氨氮條件下，IBAC對氨氮的平均去除率為47. 1%，比自然掛膜生物活性炭對氨氮去除率高8.5%。龐長瀧采用O3-IBAC進(jìn)行了飲用水深度處理實驗研究，發(fā)現(xiàn)水廠低溫運行期G-irC)時IBAC濾后水中的NO2-N和NO3-N值都很低，基本低于檢出限。公開號為CN1405099、名稱為“固定化微生物處理污水工藝”的專利文件中，公開了一種的固定化技術(shù)手段，將微生物固定在改性的泡沫塑料，使微生物的負(fù)載量達(dá)到18-56g/L， 從而提高了微生物對污水的處理速度和處理效果，對最大NH+4-N容積負(fù)荷為3. 6kg NH+4-N/ m3. d。公開號為CN10163^68、名稱為“固定化活性污泥的制備方法及處理微污染水的方法” 的專利文件中，公開了一種固定化活性污泥的制備方法，將固定化活性污泥填充于反應(yīng)器中，向反應(yīng)器中通入污水并進(jìn)行曝氣，可有效去除氨氮和有機物。但在實際水處理應(yīng)用中，IBAC技術(shù)仍存在一些不足。一方面，在實際應(yīng)用過程中受到水質(zhì)、水量沖擊以及環(huán)境因素等影響，活性炭表面優(yōu)勢硝化菌群的生長受到抑制，導(dǎo)致優(yōu)勢硝化菌群的數(shù)量和活性降低，菌群的生物降解作用下降，系統(tǒng)對氨氮的去除性能降低， 甚至出現(xiàn)優(yōu)勢硝化菌群由于失活而在系統(tǒng)中被淘；另一方面，硝化菌粘附不夠牢固，易被沖刷，影響供水安全性。如何強化活性炭上生物膜的固定效果以及優(yōu)勢硝化菌的生物降解作用，以此來延長活性炭的使用壽命、保證供水安全成為了關(guān)注焦點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效去除微污染水源水中的氨氮，運行費用低的有效去除受污染水體中氨氮的方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的受氮源污染的水源水首先經(jīng)過常規(guī)飲用水工藝處理去除水中較大的懸浮顆粒物； 然后進(jìn)入改性的硝化菌固定化處理濾池，通過固定的硝化菌去除氨氮；硝化菌固定化處理濾池中所使用的活性炭是采用如下方法進(jìn)行處理(1)負(fù)載改性處理1)預(yù)處理活性炭用清水浸泡M小時后取出，在105°C下干燥池；
2)負(fù)載將預(yù)處理后的活性炭與0. 15-0. 25mol/L的硝酸鐵溶液混合，在恒溫振蕩中震蕩24h ；3)后處理用去離子水洗滌負(fù)載鐵的活性炭直至中性，在105°C下干燥池得到改性活性炭。(2)改性活性炭固定硝化菌將馴化完成的硝化菌液進(jìn)行擴大培養(yǎng)，達(dá)到所需的菌量要求，用清水稀釋，改性活性炭清洗干凈，由循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)固定化，當(dāng)改性活性炭出水的菌量不再降低時，固定化過程完成。所述硝化菌液是采用如下方法得到的硝化菌1)取樣從運行穩(wěn)定的生物活性炭柱上層取一定量的活性炭置于IOOml滅菌的錐形瓶內(nèi)，瓶內(nèi)裝有22. 5ml無菌水及玻璃珠，在25°C恒溫振蕩器上振蕩30min ；2)硝化菌的富集分別配制500ml亞硝酸菌和硝酸菌的液體培養(yǎng)基于1 ；三角燒瓶中，將打散的菌膠團放入硝化細(xì)菌培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在將三角燒瓶放入恒溫箱中、在35°C下培養(yǎng)10 15天；3)倍比稀釋將富集的硝化細(xì)菌溶液進(jìn)行倍比稀釋到10_6 ；4)菌種培養(yǎng)吸取上述倍比稀釋液0. 1ml，注入到培養(yǎng)皿內(nèi)，用涂布棒均勻涂布， 將培養(yǎng)皿倒置于恒溫箱中，在35°C下培養(yǎng)15天；5)菌種分離用接種針挑取菌苔，在固體培養(yǎng)基平板表面上，按一定順序由點到線分區(qū)劃線，使所接種菌株逐漸分散到培養(yǎng)基上，如此重復(fù)多次，直至獲得單菌落；6)硝化菌的鑒定挑取分離的單菌落于亞硝酸菌和硝酸菌液體培養(yǎng)基中，在35°C 下培養(yǎng)15天；7)硝化菌的篩選將分離出來的亞硝酸細(xì)菌和硝酸菌接種到液體培養(yǎng)基，分別選取氨氮和亞硝酸鹽氮為目標(biāo)物質(zhì)，經(jīng)過生物降解能力評價試驗，篩選出菌種。本發(fā)明還可以包括以下一些特征1、所述活性炭的顆粒直徑為2 3mm。2、在改性的硝化菌固定化處理濾池前增加曝氣裝置。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點1、采用活性炭負(fù)載活性元素固定化硝化菌技術(shù)即可在常溫條件下，也可在低溫條件下有效去除微污染水源水中的氨氮，同時運行費用顯著降低；2、活性炭負(fù)載的活性元素鐵有利于提高活性炭對氨氮的吸附性能?；钚蕴控?fù)載金屬是利用活性炭對金屬離子的還原性和吸附性，使金屬離子先在其表面上吸附，再還原成單質(zhì)或低價態(tài)的離子，并通過金屬離子或金屬對被吸附物的較強結(jié)合力。同時改性后表面更粗糙，帶有更多的孔隙，易于對氨氮的吸附。3、活性炭經(jīng)改性后，可使得硝化菌附著更加穩(wěn)定。微生物所產(chǎn)生的胞外聚合物 (EPS)可與活性元素可以發(fā)生包括配位、吸附、吸收和凝絮等在內(nèi)的生物、化學(xué)和物理的反應(yīng)，使得硝化菌不容易脫落。4、以鐵為主的微量元素是微生物的礦物營養(yǎng)，是微生物生長的必要物質(zhì)，其適量存在有利于微生物的生長，提高硝化菌的活性。5、該技術(shù)適用于不同污染程度的水體處理，效果良好，應(yīng)用范圍廣。在給水處理中應(yīng)用可不改變現(xiàn)有工藝流程，不增加大的設(shè)備，是一項適合我國國情、可經(jīng)濟低耗地提高飲用水水質(zhì)的強化常規(guī)除污染技術(shù)。


圖1是本發(fā)明的流程圖；圖2是改性IBAC運行工藝流程圖。
具體實施例方式受氮源污染的水源水首先經(jīng)過混凝和沉淀等常規(guī)的飲用水工藝處理，去除水中較大的懸浮顆粒物；沉后水然后進(jìn)入改性的IBAC濾池，通過固定的硝化菌去除氨氮。1、改性IBAC濾池中所使用的活性炭需要進(jìn)行負(fù)載改性處理。具體處理過程包括 (ι)活性炭的預(yù)處理取一定量的活性炭，用清水浸泡Μ小時后取出，在io5°c下干燥池后取出備用；( 活性炭的負(fù)載將預(yù)處理后的活性炭與0. 15-0. 25mol/L的硝酸鐵溶液混合， 在恒溫振蕩中震蕩Mh，震蕩轉(zhuǎn)速為llOr/min ； (3)活性炭后處理用去離子水洗滌負(fù)載鐵的活性炭直至中性，在105°C下干燥池后備用。2、負(fù)載活性炭所固定的高效硝化菌的分離與富集。高效硝化菌的分離與富集具體流程如下(1)取樣從運行穩(wěn)定的生物活性炭柱上層取一定量的活性炭置于IOOmL滅菌的錐形瓶內(nèi)，瓶內(nèi)裝有22. 5mL無菌水及玻璃珠，在恒溫振蕩器上(25°C，125轉(zhuǎn).miiT1)振蕩 30min,使附著在炭上菌膠團充分打散。(2)硝化菌的富集分別配制500mL亞硝酸菌和硝酸菌的液體培養(yǎng)基于IL三角燒瓶中。將上述打散的菌膠團放入硝化細(xì)菌培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在將三角燒瓶放入恒溫箱中，在35°C 下培養(yǎng)10 15天，目的是淘汰異養(yǎng)菌。(3)倍比稀釋將上述富集的硝化細(xì)菌溶液進(jìn)行倍比稀釋到10_6。(4)菌種培養(yǎng)用無菌移液管吸取上述倍比稀釋液0. lmL，注入到培養(yǎng)皿內(nèi)，用涂布棒均勻涂布，將培養(yǎng)皿倒置于恒溫箱中，在35°C下培養(yǎng)15天。(5)菌種分離用接種針挑取菌苔，在固體培養(yǎng)基平板表面上，按一定順序由點到線分區(qū)劃線，使所接種菌株逐漸分散到培養(yǎng)基上，如此重復(fù)多次，直至獲得單菌落，達(dá)到分離純化的目的。(6)硝化菌的鑒定挑取分離的單菌落于亞硝酸菌和硝酸菌液體培養(yǎng)基中，在35°C 下培養(yǎng)15天，采用格利斯試劑和二苯胺試劑測定溶液中是否含有亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮， 以判斷該菌是否為硝化菌。然后對該菌進(jìn)行染色、菌體形態(tài)等觀察，最終確定該菌的種屬。(7)硝化菌的篩選將分離出來的亞硝酸細(xì)菌和硝酸菌接種到液體培養(yǎng)基，分別選取氨氮和亞硝酸鹽氮為目標(biāo)物質(zhì)，經(jīng)過生物降解能力評價試驗，篩選出高效菌種。3、改性活性炭固定優(yōu)勢硝化菌。具體固定化工藝如下將馴化完成的高活性硝化菌液進(jìn)行擴大培養(yǎng)，達(dá)到所需的菌量要求。負(fù)載后的活性炭清洗干凈，將純菌液倒入水箱中，用清水稀釋，由循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)固定化。當(dāng)活性炭出水的菌量不再降低時，固定化過程完成。本發(fā)明還可以包括
1、活性炭采用機械強度高的柱狀活性炭，顆粒直徑為2 3mm ；2、在本發(fā)明中，需要根據(jù)原水污染程度，決定是否在改性IBAC前增加曝氣裝置， 一般認(rèn)為生物活性炭出水中溶解氧濃度低于2. Omg/L時會影響生物活性炭工藝的去除氨氮的效果，因此，可以依據(jù)改性IBAC濾池出水的溶解氧濃度作為監(jiān)測指標(biāo)，來衡量是否需要進(jìn)行曝氣。曝氣方式可采用頂端曝氣和底部曝氣兩種方式。3、改性IBAC工藝可根據(jù)設(shè)計需要采用下向流或上向流過濾。下面舉例對本發(fā)明作更進(jìn)一步說明首先，受氮源污染的原水經(jīng)過混凝沉淀工藝處理，混凝劑為硫酸鋁，其投量為 10-100mg/L，其目的是去除原水中較大顆粒的懸浮物和部分有機物。沉淀后水進(jìn)入改性IBAC工藝進(jìn)行過濾。改性IBAC工藝采用下向流運行，濾速為 6-9m. h—1，活性炭采用粒徑為2 3mm的顆?；钚蕴?，頂端曝氣，提供足夠的溶解氧。改性IBAC工藝的反沖洗采用單獨水沖，反沖洗膨脹率為25% 30%，反沖洗周期為 48h。
權(quán)利要求
1.一種有效去除受污染水體中氨氮的方法，其特征是受氮源污染的水源水首先經(jīng)過常規(guī)飲用水工藝處理去除水中較大的懸浮顆粒物；然后進(jìn)入改性的硝化菌固定化處理濾池，通過固定的硝化菌去除氨氮；硝化菌固定化處理濾池中所使用的活性炭是采用如下方法進(jìn)行處理(1)負(fù)載改性處理1)預(yù)處理活性炭用清水浸泡Μ小時后取出，在105°C下干燥池；2)負(fù)載將預(yù)處理后的活性炭與0.15-0. 25mol/L的硝酸鐵溶液混合，在恒溫振蕩中震蕩 24h ；3)后處理用去離子水洗滌負(fù)載鐵的活性炭直至中性，在105°C下干燥池得到改性活性炭。(2)改性活性炭固定硝化菌將馴化完成的硝化菌液進(jìn)行擴大培養(yǎng)，達(dá)到所需的菌量要求，用清水稀釋，改性活性炭清洗干凈，由循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)固定化，當(dāng)改性活性炭出水的菌量不再降低時，固定化過程完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有效去除受污染水體中氨氮的方法，其特征是所述硝化菌液是采用如下方法得到的硝化菌1)取樣從運行穩(wěn)定的生物活性炭柱上層取一定量的活性炭置于IOOml滅菌的錐形瓶內(nèi)，瓶內(nèi)裝有22. 5ml無菌水及玻璃珠，在25°C恒溫振蕩器上振蕩30min ；2)硝化菌的富集分別配制500ml亞硝酸菌和硝酸菌的液體培養(yǎng)基于1；三角燒瓶中， 將打散的菌膠團放入硝化細(xì)菌培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在將三角燒瓶放入恒溫箱中、在35°C下培養(yǎng) 10 15天；3)倍比稀釋將富集的硝化細(xì)菌溶液進(jìn)行倍比稀釋到10_6；4)菌種培養(yǎng)吸取上述倍比稀釋液0.1ml，注入到培養(yǎng)皿內(nèi)，用涂布棒均勻涂布，將培養(yǎng)皿倒置于恒溫箱中，在35°C下培養(yǎng)15天；5)菌種分離用接種針挑取菌苔，在固體培養(yǎng)基平板表面上，按一定順序由點到線分區(qū)劃線，使所接種菌株逐漸分散到培養(yǎng)基上，如此重復(fù)多次，直至獲得單菌落；6)硝化菌的鑒定挑取分離的單菌落于亞硝酸菌和硝酸菌液體培養(yǎng)基中，在35°C下培養(yǎng)15天；7)硝化菌的篩選將分離出來的亞硝酸細(xì)菌和硝酸菌接種到液體培養(yǎng)基，分別選取氨氮和亞硝酸鹽氮為目標(biāo)物質(zhì)，經(jīng)過生物降解能力評價試驗，篩選出菌種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種有效去除受污染水體中氨氮的方法，其特征是所述活性炭的顆粒直徑為2 3mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種有效去除受污染水體中氨氮的方法，其特征是在改性的硝化菌固定化處理濾池前增加曝氣裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種有效去除受污染水體中氨氮的方法，其特征是在改性的硝化菌固定化處理濾池前增加曝氣裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種有效去除受污染水體中氨氮的方法。受氮源污染的水源水首先經(jīng)過常規(guī)飲用水工藝處理去除水中較大的懸浮顆粒物；然后進(jìn)入改性的硝化菌固定化處理濾池，通過固定的硝化菌去除氨氮；硝化菌固定化處理濾池中所使用的活性炭要經(jīng)過負(fù)載改性處理、固定硝化菌處理。本發(fā)明即可在常溫條件下，也可在低溫條件下有效去除微污染水源水中的氨氮，同時運行費用顯著降低；活性炭負(fù)載的活性元素鐵有利于提高活性炭對氨氮的吸附性能；硝化菌的附著穩(wěn)定。本發(fā)明適用于不同污染程度的水體處理，效果良好，應(yīng)用范圍廣。
文檔編號C02F3/34GK102260017SQ201110135168
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者任芝軍, 關(guān)滌, 宮林林, 米海蓉, 馬桂林 申請人:哈爾濱工程大學(xué)