一種處理高藻高氨氮原水的復合生物濾池及其應用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適合于高藻高氨氮原水處理的，以懸浮球生物載體、沸石、活性炭為濾料的三級生物濾池裝置及其方法，適合與富營養(yǎng)化環(huán)境水體修復。
【背景技術】
[0002]隨著我國城鎮(zhèn)化快速發(fā)展和農業(yè)集約化水平的不斷提升，水環(huán)境污染問題日益突出，由此帶來的湖庫富營養(yǎng)化、藻類頻發(fā)等問題一直是研宄者關注熱點。今年來，群眾生活水平日益提高，對飲用水質量的要求也越來越高，現有制水工藝已不能滿足相應需求。相比傳統(tǒng)物理化學處理工藝，生物處理工藝因其運行成本低、處理性能高、二次污染少，被逐漸引入原水處理工藝中。鑒于我國東部發(fā)達地區(qū)的原水高藻高氨氮污染特征，研發(fā)高效低耗穩(wěn)定的復合生物濾池及其工藝，具有重要的應用價值。
[0003]傳統(tǒng)的曝氣生物濾池工藝流程長，生化池和濾池分開而導致占地面積大，能耗高等一系列問題。現有的復合生物濾池主要以污水的后續(xù)處理為主，濾料主要以不同級配的砂石為主。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明針對高藻高氨氮原水污染特征，級配懸浮球生物濾料、沸石、活性炭組合濾料，提出了一種處理高藻高氨氮原水的復合生物濾池及其應用方法，基于曝氣方式、水力停留時間等參數優(yōu)化，通過三級濾料的吸附和生物降解作用去除污染原水重點氮素及藻類，實現同步脫氮除藻，增加了水質生物穩(wěn)定性，減少了后續(xù)制水工藝的處理風險。
[0005]一種處理高藻高氨氮原水的復合生物濾池，所述復合生物濾池主體單元從頂部到底部依次為溢流管、進水單元、取樣口、載體填充區(qū)、出水單元、曝氣裝置，其中載體填充區(qū)從上到下分級布設懸浮球生物濾料、沸石濾料、顆粒活性炭濾料、承托層。
所述的復合生物濾池，主體呈圓柱體，高徑比為5-10:1 ;承托層的底部設有出水承托板，為有孔篩板，孔洞均勻分布于篩板之上，孔徑大小為0.1-0.15cm，總孔洞面積SI占篩板總面積S2比為0.5-0.8:1。
[0006]所述的曝氣裝置設置在所述生物濾池底端區(qū)域，距底部距離為3cm，曝氣橫截面積占底部總橫截面積的30-60%。
[0007]所述的載體填充區(qū)裝填的填料為由上到下依次為:懸浮球生物濾料、沸石濾料和顆?；钚蕴繛V料，填充體積比分別為5-10:1:1。
[0008]所選的懸浮球生物濾料，其外形為球型，直徑為3-10cm，密度為0.98-0.99g/cm3,比表面積為8.5cm2/g，分布有多片翼片，在水中呈懸浮狀態(tài)；沸石濾料為顆粒狀，直徑為2-4mm，顆?？讖?5_20nm、比表面積為10-15 m2/g，空隙率40-50% ;活性炭濾料為顆粒狀，直徑為2_4mm，顆粒孔徑2_5nm、填充密度0.45-0.55cm3/g，比表面積為290-300m2/g。
[0009]一種采用所述的生物濾池處理高藻高氨氮原水的復合生物濾池方法，
(I)以原水水質為進水基質，連續(xù)流運行，HRT為2-8h ;載體為全新的或原位預掛膜的懸浮球生物濾料、沸石濾料和顆?；钚蕴繛V料組合濾料；
(2)供氧方式為機械曝氣，氣液比1-4:1，裝置內DO濃度5-8mg/L ；
(3)每60天對生物濾池中載體及承托板進行反沖洗。
[0010]本發(fā)明的有益效果:高藻高氨氮原水由裝置頂部進水，與懸浮球生物濾料充分接觸，懸浮球生物濾料比表面積大，可附著生長大量的生物膜群落，能有效吸附懸浮生物膜，掛膜迅速，濾料表面覆有好氧硝化菌，可快速的生物降解原水中的氨氮。沸石濾料中有發(fā)達的孔隙、孔道并具有色散力和靜電力對高氨氮水體具有很好的處理效果?；钚蕴亢头惺癁V料由于其豐富的顆?？紫叮捎行У匚綉腋∏驗V料脫落的生物膜以及進水中的藻類有機物及懸浮顆粒，降低出水的濁度、色度及生物量，同時活性炭和沸石濾料也為多功能菌群生長提供了良好的微環(huán)境。曝氣生物濾池具有充氧效率高，曝氣量少，能耗小的特征。但也存在易堵塞，需要經常反沖洗，反沖能耗過大，易產生大量反沖洗水等問題。通過三種濾料的級配組合，既保證了功能微生物有效持留，又可以有效解決傳統(tǒng)濾池易堵塞、反沖成本高的冋題。
【附圖說明】
[0011]圖1為處理高藻高氨氮原水的復合生物濾池的一種結構示意圖；
主體單元從頂部到底部依次為溢流管1、進水單元2、取樣口 3、載體填充區(qū)4、出水單元5、曝氣裝置6，其中載體填充區(qū)域分級布設懸浮球生物濾料7、沸石濾料8、顆?；钚蕴繛V料9、承托層10。
[0012]實施例1
采用圖1所示的復合生物濾池，所選取濾料為懸浮球生物濾料、沸石、活性炭組合濾料，進水為高藻高氨氮污染河水，藻類、T0C、氨氮等污染物濃度分別為108-109cell/mL，5mg/L，7mg/L，C/N比為1:1.4。采用機械曝氣保持裝置內DO濃度5mg/L，氣液比為4:1。
[0013]經過60天的運行，成功實現復合生物濾池啟動與穩(wěn)定運行，氨氮、濁度、TOC去除率分別達到93%、82%、67%，出水氨氮、濁度等濃度分別低小于0.5mg/L、lNTU，滿足GB5749-2006水質標準要求。
[0014]實施例2
采用圖1所示的復合生物濾池，所選取濾料為懸浮球生物濾料、沸石、活性炭組合濾料，進水為高藻高氨氮污染河水，藻類、T0C、氨氮等污染物濃度分別為106-107cell/mL，5mg/L，7mg/L，C/N比為1:1.4。采用機械曝氣保持裝置內DO濃度5mg/L，氣液比為4:1。
[0015]經過60天的運行，成功實現復合生物濾池啟動與穩(wěn)定運行，氨氮、濁度、TOC去除率分別達到98%、61%、55%，出水氨氮、濁度等濃度分別低小于0.5mg/L、lNTU，滿足GB5749-2006水質標準要求。
[0016]實施例3 (比較例)
采用圖1所示的的曝氣生物濾池，反應器有效體積為3L。所選取濾料沸石、活性炭組合濾料，進水為高藻高氨氮污染河水，藻類、T0C、氨氮等污染物濃度分別為106-107Cell/mL，5mg/L，7mg/L，C/N比為1:1.4。采用機械曝氣保持裝置內DO濃度5mg/L，氣液比為4:1。
[0017]經過60天的運行，成功實現復合生物濾池啟動與穩(wěn)定運行，氨氮、濁度、TOC去除率分別達到91%、48%、44%。未加入懸浮球生物濾料的復合生物濾池效果(實施例3)差于加入懸浮球生物濾料的復合生物濾池(實施例1、實施例2)。
【主權項】
1.一種處理高藻高氨氮原水的復合生物濾池，其特征在于，所述復合生物濾池主體單元從頂部到底部依次為溢流管(I)、進水單元(2)、取樣口(3)、載體填充區(qū)(4)、出水單元(5)、曝氣裝置(6)，其中載體填充區(qū)(4)從上到下分級布設懸浮球生物濾料(7)、沸石濾料(8)、顆?；钚蕴繛V料(9)、承托層(10)。2.根據權利要求(I)所述的復合生物濾池，其特征在于，主體呈圓柱體，高徑比為5-10:1 ;承托層(10)的底部設有出水承托板(11)，為有孔篩板，孔洞均勻分布于篩板之上，孔徑大小為0.1-0.15cm，總孔洞面積SI占篩板總面積S2比為0.5-0.8:1。3.根據權利要求1所述的復合生物濾池，其特征在于，所述的曝氣裝置(6)設置在所述生物濾池底端區(qū)域，距底部距離為3cm，曝氣橫截面積占底部總橫截面積的30-60%。4.根據權利要求1所述的生物濾池，其特征在于，其特征在于，所述的載體填充區(qū)(4)裝填的填料為由上到下依次為:懸浮球生物濾料、沸石濾料和顆粒活性炭濾料，填充體積比分別為5-10:1:1。5.根據權利要求1所述的生物濾池，其特征在于，所選的懸浮球生物濾料，其外形為球型，直徑為3-10cm，密度為0.98-0.99g/cm3，比表面積為8.5cm2/g，分布有多片翼片，在水中呈懸浮狀態(tài)；沸石濾料為顆粒狀，直徑為2_4mm，顆粒孔徑15_20nm、比表面積為10-15m2/g，空隙率40-50% ;活性炭濾料為顆粒狀，直徑為2-4mm，顆?？讖?_5nm、填充密度0.45-0.55cm3/g，比表面積為 290_300m2/g。6.一種采用權利要求1所述的生物濾池處理高藻高氨氮原水的復合生物濾池方法，其特征在于， (1)以原水水質為進水基質，連續(xù)流運行，HRT為2-8h;載體為全新的或原位預掛膜的懸浮球生物濾料、沸石濾料和顆?；钚蕴繛V料組合濾料； (2)供氧方式為機械曝氣，氣液比1-4:1，裝置內DO濃度5-8mg/L ； (3)每60天對生物濾池中載體及承托板進行反沖洗。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種處理高藻高氨氮原水的復合生物濾池及其應用方法。所述復合生物濾池主體單元從頂部到底部依次為溢流管、進水單元、取樣口、載體填充區(qū)、出水單元、曝氣裝置，其中載體填充區(qū)從上到下分級布設懸浮球生物濾料、沸石濾料、顆?；钚蕴繛V料、承托層。本發(fā)明的優(yōu)點在于生物球型濾料能有效富集生物膜去除污染原水中的氮素等污染物，通過沸石和活性炭的吸附、機械截留等作用可同步去除藻類，特有的復合濾料結構可有效的減少曝氣濾池的水頭損失，減少反沖洗次數。同時，通過曝氣方式、水力停留時間等工藝參數優(yōu)化，實現生物球型濾料快速掛膜去污、系統(tǒng)高效低耗穩(wěn)定運行。
【IPC分類】C02F3/10, C02F3/08
【公開號】CN104961226
【申請?zhí)枴緾N201510367086
【發(fā)明人】朱亮, 王莎飛, 徐向陽, 陽廣鳳, 夏天, 郭彩榮, 張智明
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月29日