專(zhuān)利名稱(chēng):一種微污染原水富氧曝氣生物硝化除nh的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及給水處理技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種微污染原水生物預(yù)處理富氧曝氣條件下生物硝化除NH3-N處理工藝。該方法與工藝特別適用于微污染水源原水預(yù)處理去除NH3-N，適合與傳統(tǒng)的常規(guī)凈水工藝聯(lián)合形成組合工藝凈化微污染原水。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)大部分地表水和地下水受到了不同程度的污染，氨氮是主要的污染物之一。如果受污染的水源水不加處理或處理不當(dāng)，導(dǎo)致自來(lái)水廠(chǎng)出水中的氨氮含量偏高，會(huì)造成管網(wǎng)中亞硝化菌和硝化菌的繁殖生長(zhǎng)，從而使管網(wǎng)中硝酸鹽和亞硝酸鹽的含量超標(biāo)。硝酸鹽過(guò)量會(huì)使嬰兒患上高鐵血紅蛋白癥，當(dāng)飲用水中硝態(tài)氮(NO3--N)含量高于10mg/L時(shí)就會(huì)使紅血球不能帶氧而導(dǎo)致嬰兒窒息死亡；另外，硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝胺后會(huì)產(chǎn)生致癌、致突變、致畸的“三致物”。因此必須對(duì)微污染原水中的氨氮進(jìn)行預(yù)處理。
目前，微污染水源原水中氨氮預(yù)處理的去除方法主要有以下幾種沸石吸附法沸石是一種含水架狀結(jié)構(gòu)硅酸鋁鹽礦物，對(duì)水中的氨氮具有良好的吸附作用和交換能力。在利用改性過(guò)的沸石對(duì)低濃度氨氮進(jìn)行處理時(shí)，最高去除率可以達(dá)到90％以上。沸石去除氨氮的性能穩(wěn)定可靠，處理效果良好，且沸石資源豐富，價(jià)格低廉，失效后容易再生，設(shè)備操作簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)管理方便，但只適用于中小型水廠(chǎng)。
電吸附法電吸附利用帶電電極表面吸附水中離子，使水中的氨離子在電極表面富集濃縮，從而達(dá)到去除氨氮的目的。原水從一端進(jìn)入由陰、陽(yáng)電極形成的通道，最終從另一端流出。在此過(guò)程中，由于受到電場(chǎng)作用，水中帶正電的氨離子向負(fù)極遷移，被電極吸附儲(chǔ)存在電極表面所形成的電層中。但電吸附具有耗電量大，運(yùn)行成本高的缺點(diǎn)。
生物處理法生物處理技術(shù)的本質(zhì)是水體天然凈化的人工化，通過(guò)微生物的降解作用將氨氮去除。如生物濾池是在好氧條件下利用附著在載體上的生物膜對(duì)水中可生物降解物質(zhì)進(jìn)行去除的一種方法。有人曾研究過(guò)滴式生物濾池和淹沒(méi)式生物濾池對(duì)微污染地面水中氨氮的去除效果，試驗(yàn)表明兩種生物濾池對(duì)氨氮的去除效果都比較理想，分別達(dá)到了65％和90％。生物濾池雖然具有生物膜比表面積大、凈化能力強(qiáng)、管理簡(jiǎn)便，節(jié)省動(dòng)力消耗、水力停留時(shí)間短等特點(diǎn)，但其較適用于有機(jī)物含量較低的水質(zhì)凈化，并且容易堵塞。
生物轉(zhuǎn)盤(pán)圓盤(pán)直徑的40％～75％浸沒(méi)在水中，其余部分與空氣接觸，圓盤(pán)表面附著的生物膜與水接觸時(shí)可以去除水中的氨氮。生物轉(zhuǎn)盤(pán)上生長(zhǎng)的生物種類(lèi)多，食物鏈長(zhǎng)，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，可適應(yīng)水質(zhì)變化；硝化過(guò)程充分，處理效果好；不存在類(lèi)似于生物濾池的堵塞情況。但不足之處是生物氧化接觸時(shí)間較長(zhǎng)，構(gòu)筑物占地面積大，盤(pán)片價(jià)格較貴，基建投資較高。
生物接觸氧化的關(guān)鍵在于填料的選擇，因?yàn)樘盍献鳛槲⑸锏妮d體影響著生物生長(zhǎng)、繁殖和脫落，并且和處理效率、能耗、基建投資、穩(wěn)定性等都有直接關(guān)系。目前常見(jiàn)的填料有半軟性填料、組合填料、彈性立體填料、懸浮填料、陶粒填料和固定化微生物型填料等。目前生物接觸氧化法在我國(guó)微污染水處理中得到了較廣泛的應(yīng)用，并且已有一些實(shí)際工程投入運(yùn)行，取得了較好的氨氮去除效果。缺點(diǎn)是填料間水流緩慢，水力沖刷小，且其運(yùn)行效果受諸多因素影響，特別是水溫對(duì)氨氮去除有較大的影響，當(dāng)水溫低于5℃～8℃時(shí)，氨氮去除率較低。此法適用于氨氮含量較高的原水處理。
臭氧——生物活性碳工藝該工藝對(duì)氨氮的去除主要是利用活性炭上生長(zhǎng)的微生物的降解作用，在溶解氧豐富的條件下，水中的氨氮先由亞硝化細(xì)菌氧化成亞硝酸鹽，然后再由硝化細(xì)菌將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽。臭氧——生物活性碳工藝具有較好的去除氨氮效果。臭氧——生物活性碳工藝將活性炭物理化學(xué)吸附、臭氧的化學(xué)氧化、生物氧化降解作用緊密結(jié)合在一起，相互促進(jìn)，使處理水水質(zhì)明顯提高。但是，由于受水中溶解氧的限制，該工藝不適于處理進(jìn)水氨氮含量較高的原水。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)微污染水源原水常規(guī)凈化工藝除污染效果差，難以適應(yīng)除污染需要的現(xiàn)狀，提供一種以高好氧生物硝化作用為主要特征的微污染原水富氧曝氣生物硝化預(yù)處理除氨氮工藝。它是基于對(duì)微污染原水凈化微生物主體硝化菌和操作參數(shù)等因子的設(shè)計(jì)與調(diào)控，本發(fā)明能夠有效地去除水中的NH3-N和有機(jī)污染物等，與其它與處理技術(shù)相比，具有處理效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，可作為化學(xué)法預(yù)處理除氨氮的替代技術(shù)。
本發(fā)明的特征在于，所述微污染原水富氧曝氣生物硝化處理工藝基于硝化菌在DO為8～11mg/L富氧曝氣條件下的生物反應(yīng)特征，對(duì)特定有機(jī)物和氨氮的利用能力和對(duì)生存環(huán)境較強(qiáng)的適應(yīng)能力，以硝化菌為處理主體，在高好氧反應(yīng)條件下通過(guò)硝酸菌將NH3-N氧化成NO2--N，亞硝酸菌將NO2--N進(jìn)一步氧化成NO3-N。硝化菌的培養(yǎng)采用動(dòng)態(tài)的填料自然掛膜的培養(yǎng)方式，常溫下一般7～15d內(nèi)硝化菌掛膜培養(yǎng)成功，掛膜在開(kāi)放的曝氣反應(yīng)池中進(jìn)行，無(wú)須專(zhuān)門(mén)的無(wú)菌環(huán)境。
本技術(shù)作為微污染水源原水的生物預(yù)處理工序去除氨氮及部分有機(jī)物，需與水廠(chǎng)常規(guī)凈水工藝聯(lián)合應(yīng)用形成組合工藝才能凈化水質(zhì)和滿(mǎn)足飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及要求。
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有水廠(chǎng)常規(guī)凈化工藝處理微污染水源原水時(shí)除NH3-N效率低，除有機(jī)物效果差，氯耗大，出廠(chǎng)水不能達(dá)標(biāo)，難以滿(mǎn)足飲用水標(biāo)準(zhǔn)和要求等不足，提供一種高效低耗的氨氮去除效果好，運(yùn)行成本低，工藝簡(jiǎn)單，操作管理方便的微污染水源水生物預(yù)處理方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)比較安全。不需向水中投加任何化學(xué)藥劑，與化學(xué)法相比，消除了化學(xué)藥劑可能發(fā)生的反應(yīng)生成某些有害副產(chǎn)物，提高了飲用水的安全性。有效地去除了氨氮，減少了氯化消毒用量，降低了氯化消毒過(guò)程可能形成的有害副產(chǎn)物。
(2)比較經(jīng)濟(jì)。除了向水中曝氣供氧之外，不需投加任何東西，運(yùn)行成本低，由于有效地去除了氨氮等物質(zhì)，降低了氯化消毒用量，節(jié)約了藥劑費(fèi)用。
(3)簡(jiǎn)單易行。工藝簡(jiǎn)單，操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定，作為預(yù)處理工序，易于與常規(guī)凈水工藝聯(lián)合形成組合工藝使用，可沿用水廠(chǎng)處理設(shè)施，節(jié)約投資，見(jiàn)效快，易于推廣使用。
(4)去除效率高，出水水質(zhì)好。富氧生物硝化工藝能有效地去除原水中的NH3-N和有機(jī)物等，與水廠(chǎng)常規(guī)凈水工藝聯(lián)合使用，出廠(chǎng)水達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)要求，能滿(mǎn)足安全供水的要求。
具體實(shí)施方法以下詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的工作原理和實(shí)施方法本發(fā)明所述的富氧曝氣生物硝化處理除氨氮工藝采用固定生物填料接觸氧化池，池底布設(shè)微孔曝氣器，微孔曝氣器通過(guò)管道與空壓機(jī)相連。曝氣器上方布設(shè)組合填料。在本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施的硝化菌掛膜培養(yǎng)中，首先在硝化池加水，然后開(kāi)啟鼓風(fēng)機(jī)供氧，開(kāi)始的1～7d內(nèi)采用間斷進(jìn)水連續(xù)曝氣，采用正常一半的曝氣量，待7d左右填料上掛膜初步成功后，一邊進(jìn)水一邊同時(shí)出水，并采用正常的曝氣供氧量，控制池中DO為8～10mg/L，15d后硝化池生物填料動(dòng)態(tài)自然掛膜成功，氨氮去除率達(dá)90％以上，轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行管理。
實(shí)施例1某河段微污染水源原水，其水質(zhì)如表1所示，采用水廠(chǎng)常規(guī)的預(yù)氯化—混凝沉淀—過(guò)濾—氯氣消毒凈水系統(tǒng)，出廠(chǎng)水不能滿(mǎn)足飲用水標(biāo)準(zhǔn)和要求。采用富氧曝氣生物硝化預(yù)處理與常規(guī)凈水工藝組合處理后，出廠(chǎng)水優(yōu)于飲用水標(biāo)準(zhǔn)。處理結(jié)果見(jiàn)表1中。生物硝化池在正常運(yùn)行條件水溫20℃～26℃，HRT 1.2h和DO為8～10mg/L的除氨氮效果見(jiàn)表2所示。
表1 處理結(jié)果
表2 除氨氮結(jié)果
從表2可知，經(jīng)過(guò)富氧生物硝化預(yù)處理后，出水NH3-N在0.5mg/L以下，再經(jīng)過(guò)常規(guī)進(jìn)水工藝處理，出廠(chǎng)水可以滿(mǎn)足飲用水要求。
實(shí)施例2某微污水源水，采用富氧曝氣生物硝化預(yù)處理與常規(guī)凈水工藝組合處理后，出廠(chǎng)水優(yōu)于飲用水標(biāo)準(zhǔn)。處理結(jié)果見(jiàn)表3中。生物硝化池在正常運(yùn)行條件水溫17℃～26℃，HRT 1.2h和DO為8～10mg/L的除氨氮效果見(jiàn)表2所示。
表3 去除NH3-N結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種微污染原水富氧生物硝化除NH3-N工藝，其特征在于，它基于硝化菌在高好氧條件下的生化反應(yīng)特征，對(duì)特定碳源和氨氮等的利用能力和對(duì)特定的生存環(huán)境的適應(yīng)能力，通過(guò)對(duì)污染原水凈化微生物主體和操作參數(shù)等因子的設(shè)計(jì)與控制，以各種硝化菌為處理主體，在富氧條件下處理微污染原水。
2.如權(quán)利要求
1所述的微污染原水富氧生物硝化預(yù)處理工藝，其特征在于，采用微孔曝氣方式，控制硝化反應(yīng)在DO為8～11mg/L富氧條件下進(jìn)行，硝酸菌將氨氮氧化為亞硝酸氮，亞硝酸菌將亞硝酸氮氧化為硝酸鹽氮。
3.如權(quán)利要求
1所述的工藝，其特征在于，硝化菌的培養(yǎng)與水處理過(guò)程均在開(kāi)放式反應(yīng)器中進(jìn)行，無(wú)須專(zhuān)門(mén)的無(wú)菌環(huán)境，采用動(dòng)態(tài)的生物填料自然掛膜的培養(yǎng)方法，常溫下7～15d掛膜培養(yǎng)成功。
4.如權(quán)利要求
1所述的工藝，其特征在于，該技術(shù)作為預(yù)處理工序，需與水廠(chǎng)傳統(tǒng)的處理工藝聯(lián)合應(yīng)用形成組合工藝。反應(yīng)器構(gòu)型可采用長(zhǎng)方形、方形、矩形等多種形式，硝化菌的生長(zhǎng)形式采用生物填料接觸氧化、懸浮填料培養(yǎng)。
5.如權(quán)利要求
1所述的工藝，其特征在于，硝化池的HRT為1～1.5h。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明針對(duì)微污染水源水常用的除NH
文檔編號(hào)C02F3/34GK1994938SQ200610129856
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月5日
發(fā)明者肖羽堂 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan