專利名稱：一種生物除鐵除錳濾池工藝的快速恢復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明屬于給水凈化領(lǐng)域。具體涉及到受鐵錳污染地下水的生物凈化。
背景技術(shù)：
:隨著人口及用水量的增加，地表水的供應(yīng)已滿足不了需要，人們不得不轉(zhuǎn)向地下水資源的開發(fā)。據(jù)統(tǒng)計，世界人口的1/3(約有20億人)依賴地下水的供給:在非洲的一些國家，如毛里塔尼亞，80%的用水需要依賴地下水，而在歐洲有些地區(qū)的居民用水甚至完全依賴于地下水。然而隨著地下水的不斷開發(fā)，其污染問題也已經(jīng)在全世界許多地區(qū)發(fā)生。地下水鐵錳含量超標(biāo)就是目前世界各地都普遍存在著的現(xiàn)象，過量的鐵錳對于人們的生活健康以及社會的工業(yè)生產(chǎn)都存在著嚴(yán)重的危害，因此地下水除鐵除錳已然成為一個世界性的問題。在應(yīng)運而生的多種地下水中鐵錳的去除方法中，生物除鐵除錳技術(shù)因其不需投加任何藥劑，投資及運行費用低等優(yōu)點，被認(rèn)為是目前最經(jīng)濟(jì)、高效的除鐵除錳方法，利用微生物進(jìn)行地下水除鐵除錳技術(shù)的研究也越來越受到人們的重視，已成為當(dāng)前除鐵除錳技術(shù)研究的主流。對于鐵錳含量適中的地下水(鐵<5mg/L，錳〈1.2mg/L)，采用生物除鐵除錳技術(shù)可實現(xiàn)鐵錳的同層深度去除。然而在生物濾層成熟的除鐵、除錳濾池的運行過程中，水廠停池的現(xiàn)象時常會發(fā)生，并且當(dāng)水廠進(jìn)水流量較少的時候，為了減少設(shè)備運行費用也會關(guān)閉部分濾池，此外在濾池檢修、設(shè)備故障等情況下也可能會閑置數(shù)周，若維修不及時停池時間可能會更長。這樣，濾池內(nèi)的微生物定會受到一定的影響，在反應(yīng)器恢復(fù)運行后往往濾池出水水質(zhì)波動，處理效果下降，若不改變反應(yīng)器的運行條件，通過濾池內(nèi)微生物活體的自適應(yīng)能力，濾池的出水水質(zhì)需要較長時間才能恢復(fù)穩(wěn)定且達(dá)標(biāo)。因此，尋找一種簡單快速、經(jīng)濟(jì)有效的生物除鐵除錳濾池恢復(fù)的方法對于實際工程應(yīng)用尤為重要
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的在于為生物除鐵除錳濾池工藝提供一種快速恢復(fù)的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:本發(fā)明所提供的一種快速恢復(fù)生物除鐵除錳濾池的方法，是在常溫條件下，以模擬實際含鐵錳地下水的配水為進(jìn)水，以下向流的生物濾池為試驗裝置，如圖1所示。所述的生物濾池內(nèi)部由石英砂濾料層和鋪設(shè)于石英砂之下的鵝卵石承托層構(gòu)成，石英砂濾料層厚度為100-150cm，濾料粒徑為0.8-1.2_，鵝卵石承托層厚度為30_50cm。試驗中主要通過降低濾速、調(diào)節(jié)反沖洗強(qiáng)度的方式，來實現(xiàn)生物除鐵除錳濾池工藝的快速恢復(fù)。利用上述的生物除鐵除錳濾池工藝的快速恢復(fù)的方法，其特征在于:I)所采用的下向流生物濾池為成熟除鐵錳濾層的生物濾池，以模擬實際含鐵錳地下水的配水為進(jìn)水，以下向流的 生物濾池為試驗裝置；生物濾池內(nèi)部由石英砂濾料層和鋪設(shè)于石英砂之下的鵝卵石承托層構(gòu)成，石英砂濾料層厚度為100-150cm，濾料粒徑為0.8-1.2mm，鵝卵石承托層厚度為30-50cm ;進(jìn)水跌水曝氣在濾柱上方區(qū)域?qū)崿F(xiàn)，以保證溶解氧為5-7mg/L，后經(jīng)過過濾于底部出水；生物濾池正常運行時系統(tǒng)參數(shù):采用模擬實際含鐵錳地下水的配水為進(jìn)水，控制進(jìn)水總鐵濃度為0.5-9.0mg/L,總錳濃度為0.3-1.5mg/L, DO為5.0-7.0mg/L，調(diào)節(jié)pH至中性；運行中，進(jìn)水自濾柱上端經(jīng)過跌水曝氣后進(jìn)入濾層，以4.0-6.0m/h的濾速、反沖洗周期24-36h、反沖洗強(qiáng)度12-15L/(m2 s)、反沖洗時間4_6min運行；試驗期間，檢測濾池出水鐵錳濃度，出水水質(zhì)符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)，即出水鐵濃度小于0.3mg/L，錳濃度小于0.lmg/L，對Fe2+去除率為96%_100%，Mn2+去除率為98%_100%。3)生物濾池停止運行3-6周后的恢復(fù)措施:首先以反沖洗強(qiáng)度為8-10L/(m2 s)，反沖洗時間為l_3min (反沖洗周期為36-48h)的參數(shù)對濾柱進(jìn)行反沖洗，再通入與停運前水質(zhì)基本相同的原水，將濾池濾速降為停運前濾速的40%-60%。之后依處理效果逐漸增大至停運前濾速，反沖洗參數(shù)在恢復(fù)期不變。期間，檢測濾池出水鐵錳濃度，當(dāng)出水鐵濃度小于
0.3mg/L，錳濃度小于0.lmg/L且穩(wěn)定，表明生物除鐵除錳濾池已恢復(fù)正常運行效果。本發(fā)明通過降低濾速、調(diào)節(jié)反沖洗強(qiáng)度的方式，在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)了生物除鐵除錳濾池的恢復(fù)運行，為生物除鐵除錳濾池在水廠的運行恢復(fù)提供了一種高效經(jīng)濟(jì)的方法。


:圖1是本發(fā)明采用的生物除鐵除錳濾池示意圖。①進(jìn)水泵取樣口 ；③濾層取料口 ；⑤反沖洗水箱；⑥反沖洗水泵；⑦承托
層

圖2是實例I采用本發(fā)明方法的反應(yīng)器在恢復(fù)期及前后的進(jìn)出水鐵錳濃度、去除率及濾速的變化。圖3是實例2采用本發(fā)明方法的反應(yīng)器在恢復(fù)期及前后的進(jìn)出水鐵錳濃度、去除率及濾速的變化。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。本發(fā)明采用的下向流生物濾池，進(jìn)水口距離濾層有一段距離(0.5-1.0m),用來實現(xiàn)跌水曝氣，這一過程產(chǎn)生的溶解氧量可以滿足鐵、錳離子氧化所需。跌水曝氣與濾池的結(jié)合，簡化了處理的流程，縮短了原水充氧后進(jìn)入濾池的時間，從而避免Fe2+過早的氧化為Fe3+，鐵更多的以Fe2+的形式進(jìn)入濾層，使濾池保持良好的運行穩(wěn)定性。本發(fā)明中恢復(fù)運行后將濾速降低為停運前的40%_60%，其思路在于:經(jīng)過長期停運后的生物除鐵除錳濾池，其微生物由于沒有養(yǎng)料處于休眠甚至失活狀態(tài)，活性較低，鐵、錳氧化細(xì)菌對濾料的附著力下降，若在此時仍采用停運前的濾速，則水流的剪切力較大，會使得部分鐵、錳細(xì)菌從濾料表層脫落，游離在系統(tǒng)之中，并隨出水排出濾池，這樣的微生物流失必然會對濾池的處理效果帶來不利影響；此外，成熟的除鐵除錳濾池其鐵、錳的氧化去除是靠多種作用共同實現(xiàn)的，這種體系的特殊性使得生物除鐵除錳濾池的生物膜極薄，因此在恢復(fù)運行時更應(yīng)注意濾速的調(diào)控，盡量保證一定的水力停留時間，為鐵、錳細(xì)菌的固著提供良好的環(huán)境。控制恢復(fù)期的濾速降低為停運前的40%-60%，后視效果而逐漸增加至原水平。本發(fā)明中在恢復(fù)開始時首先進(jìn)行一次低強(qiáng)度短時間的反沖洗，旨在將濾池內(nèi)死亡的微生物體、截留懸浮物排出體系，達(dá)到既能夠釋放過濾空間又不損害基層生物膜層的多重目的。反沖洗強(qiáng)度降低，時間縮短，周期變長的原因在于強(qiáng)度大且頻繁的反沖洗會延緩濾層的恢復(fù)。因而在恢復(fù)期，應(yīng)該適當(dāng)對反沖洗強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而適應(yīng)一定運行狀態(tài)下的生物濾池，然而強(qiáng)度也不宜太弱，否則結(jié)果會適得其反，影響細(xì)菌的活性?？刂苹謴?fù)期反沖洗強(qiáng)度為8-10L/(m2 s)，反沖洗時間為l_3min，反沖洗周期為36_48h。實施例1:反應(yīng)器采用有機(jī)玻璃柱加工而成的下向流生物濾池，內(nèi)徑200mm，總高度3000mm，內(nèi)部由石英砂濾料層和鋪設(shè)于石英砂之下的鵝卵石承托層構(gòu)成，其中，石英砂濾料層厚度為130cm，濾料粒徑為0.8-1.2mm,鵝卵石承托層厚度為40cm。濾層上部有30cm處設(shè)置溢流口，跌水高度0.9m。以模擬實際含鐵錳地下水的配水為進(jìn)水，總鐵濃度為1.8-5.4mg/L,總錳濃度為
0.7-1.4mg/L, DO為5.2-7.8mg/L, pH為中性，濾速為4.0-4.9m/h，反沖洗周期36h，反沖洗強(qiáng)度IlL/(m2 s)，反沖洗時間4min。反應(yīng)器在上述條件下運行9個月后，滿水狀態(tài)停止運行41天，恢復(fù)運行后，不改變?nèi)魏芜\行參數(shù)運行兩天后發(fā)現(xiàn)，出水鐵達(dá)標(biāo)，幾乎未受任何影響，但出水猛由0.352mg/L降至0.176mg/L,仍未達(dá)標(biāo)。第三天，先以8L/(m2 s)的反沖洗強(qiáng)度對濾柱進(jìn)行反沖洗，反沖洗時間為2min，反沖洗周期增長至48h，隨后將濾柱濾速降為m/h。第四天，出水錳即達(dá)標(biāo)，去除率也達(dá)到了 90%，之后幾天，逐漸將濾速提高至2m/h，出水錳始終小于0.lmg/L且穩(wěn)定，說明生物濾池已完全恢復(fù)原有運行效果。實施例2: 仍采用實施例1中反應(yīng)器進(jìn)行，反應(yīng)器運行至第14個月時滿水狀態(tài)停運27天，停運前，濾池的進(jìn)水鐵濃度為0.8-4.8mg/L,總錳濃度為0.5-0.8mg/L, DO為5.0-7.0mg/L, pH為中性，濾速為4.4-5.8m/h,反沖洗周期24h，反沖洗強(qiáng)度13L/(m2 s)，反沖洗時間5min?；謴?fù)運行后，首先以9L/(m2 s)的反沖洗強(qiáng)度沖洗3min，反沖洗周期延長至36h，同時將濾速降為2.38m/h。當(dāng)天，出水錳即達(dá)標(biāo)，去除率為100%，隨后幾天，逐漸將濾速提高至5.34m/h，出水錳始終小于0.lmg/L且穩(wěn)定，說明生物濾池已完全恢復(fù)原有運行效果。與實施例1相比較也可看出，恢復(fù)運行時直接采用本發(fā)明方法更加快速高效。
權(quán)利要求
1.一種生物除鐵除錳濾池工藝的快速恢復(fù)方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)所采用的下向流生物濾池為成熟除鐵錳濾層的生物濾池，以模擬實際含鐵錳地下水的配水為進(jìn)水，以下向流的生物濾池為試驗裝置；生物濾池內(nèi)部由石英砂濾料層和鋪設(shè)于石英砂之下的鵝卵石承托層構(gòu)成，石英砂濾料層厚度為100-150cm，濾料粒徑為0.8-1.2mm，鵝卵石承托層厚度為30-50cm ;進(jìn)水跌水曝氣在濾柱上方區(qū)域?qū)崿F(xiàn)，以保證溶解氧為5-7mg/L，后經(jīng)過過濾于底部出水； 2)生物濾池正常運行時系統(tǒng)參數(shù):采用模擬實際含鐵錳地下水的配水為進(jìn)水，控制進(jìn)水總鐵濃度為0.5-9.0mg/L,總錳濃度為0.3-1.5mg/L, DO為5.0-7.0mg/L,調(diào)節(jié)pH至中性；運行中，進(jìn)水自濾柱上端經(jīng)過跌水曝氣后進(jìn)入濾層，以4.0-6.0m/h的濾速、反沖洗周期24-36h、反沖洗強(qiáng)度12-15L/(m2 s)、反沖洗時間4_6min運行；試驗期間，檢測濾池出水鐵錳濃度，出水鐵濃度小于0.3mg/L,錳濃度小于0.lmg/L,對Fe2+去除率為96%_100%，Mn2+去除率為98%-100% ； 3)生物濾池停止運行3-6周后的恢復(fù)措施:首先以反沖洗強(qiáng)度為8-10L/(m2 s)，反沖洗時間為l_3min，反沖洗周期為36-48h的參數(shù)對濾柱進(jìn)行反沖洗，再通入與停運前水質(zhì)相同的原水，將濾池濾速降為停運前濾速的40%-60% ;之后依濾池處理效果逐漸增大至停運前濾速，反沖洗參數(shù)在恢復(fù)期不變；期間，檢測濾池出水鐵錳濃度，當(dāng)出水鐵濃度小于0.3mg/L，錳濃度小于0 .lmg/L且穩(wěn)定，表明生物除鐵除錳濾池已恢復(fù)正常運行時效果。
全文摘要
一種生物除鐵除錳濾池工藝的快速恢復(fù)方法屬于給水凈化領(lǐng)域。所述的生物濾池內(nèi)部由石英砂濾料層和鋪設(shè)于石英砂之下的鵝卵石承托層構(gòu)成。在一個出水情況良好且運行穩(wěn)定的生物除鐵除錳濾池停運3-6周后，其快速恢復(fù)的措施具體為首先以較弱的反沖洗強(qiáng)度，較短的反沖洗時間對濾池進(jìn)行反沖洗，再通入與停運前水質(zhì)基本相同的原水，將濾池濾速降為停運前濾速的40%-60%。之后依處理效果逐漸增大至停運前濾速，反沖洗參數(shù)在恢復(fù)期不變。期間，檢測濾池出水鐵錳濃度，當(dāng)出水鐵濃度小于0.3mg/L，錳濃度小于0.1mg/L且穩(wěn)定，表明生物除鐵除錳濾池已恢復(fù)正常運行效果。本發(fā)明在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)了生物除鐵除錳濾池的恢復(fù)運行。
文檔編號C02F3/02GK103204579SQ201310095469
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月23日
發(fā)明者李冬, 孫宇, 曾輝平, 蔡言安, 張翠丹, 吳青, 蘇慶嶺, 范丹, 張玉龍, 周元正, 門絢, 楊胤, 何永平, 張功良, 張 杰 申請人:北京工業(yè)大學(xué)