專利名稱：一種去除飲用水中高濃度氨氮的方法及其裝置的制作方法
CN 102923918 A書明說1/4頁一種去除飲用水中高濃度氨氮的方法及其裝置
技術領域
本發明屬于飲用水處理技術，特別涉及一種去除水中高濃度氨氮的方法及其裝置。
背景技術：
隨著部分地區原水水質惡化，原水氨氮有時高達4 8mg/L。由于水源保護力度不足，部分養殖場設置于取水口上游，或偶爾遇到養殖等污水、污泥偷排，導致原水氨氮突然升高至r8mg/L，直接導致出廠水氨氮嚴重超標。隨著2012年7月I日，新國標的全面實施，要求出廠水氨氮濃度低于O. 5mg/L,這對使用上述水源的水廠及水廠現用的工藝提出了嚴峻的挑戰。現在常用的解決方法主要有生物氧化法、曝氣法、折點加氯法、沸石過濾法等，其中生物氧化法是利用微生物的吸附降解作用將氨氮轉化為亞硝酸鹽及硝酸鹽的過程。因為其能耗低，對污染物去除效率高等優點，在實際生產中使用較多。
生物氧化法主要包括物預處理、強化過濾、生物深度處理等。
生物預處理是指在常規的物化處理工藝之前增加生物預處理工藝，利用微生物群體的新陳代謝作用對水源水中的氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、COD等有機、無機污染物進行初步去除。
強化過濾，通過更換濾料、更改反沖洗方式等，保證濾池對濁度去除效果的同時， 使濾池具有去除水中氨氮、亞硝酸鹽氮和有機物的能力。研究表明，通過生物強化的過濾工藝能有效去除T0C、氨氮、濁度等。
生物深度處理，現階段使用較多的主要是生物活性炭工藝，通過活性炭的吸附、降解作用去除水中有機物、氨氮等污染物。
生物氧化工藝對氨氮去除效果好，生物量豐富，較常規工藝及被替代的砂濾工藝， 能有效去除氨氮、水溶性有機物等部分溶解性污染物。但對于現階段常遇到的高氨氮原水及突發高氨氮污染，生物氧化去除效果不理想，當氨氮濃度高于3mg/L時，出水亞硝酸鹽氮濃度大幅度上升，嚴重影響飲用水的安全性。
另外，當遇到突發高濃度氨氮污染，如氨氮濃度為4mg/L以上時，生物氧化工藝響應時間較長，無法快速響應致使出水長時間超出國標限值。生物氧化工藝主要依靠微生物的氧化作用，當微生物含量不足時，硝化作用會被抑制。需要提高微生物的含量才能使出水逐漸達標。而生物的生長需要一定的周期及環境條件。面對突發污染需要較長一段時間調節生物量。當去除高濃度氨氮(例如4 8mg/L)時，因為硝化作用過程(NH 4++02 N03_ +H+)產生H+，導致出水不斷酸化，濾柱PH—直下降。當去除高濃度氨氮(例如7mg/L)時，出水PH甚至下降到4. 5。濾柱中硝化菌作用受到抑制，嚴重影響硝化效果，延長響應時間。生物量的不足以及生物PH環境的不適宜導致突發高氨氮污染時，生物過濾來不及響應，出水氨氮長時間超標。而且，在長期運行過程中，由于PH的下降，會導致濾柱利用效率不高，`3從去除高濃度氨氮角度考慮，需要提高濾柱的利用效率。發明內容
為了克服現有技術中的上述步驟，本發明所要解決的首要問題在于提供一種能快速響應，并有效去除水中高濃度氨氮的方法，有效解決水源水受到突發性的高濃度氨氮污染，實現快速響應，使出水迅速達標。
本發明所要解決的另一技術問題在于去除飲用水中高濃度氨氮的裝置。
本發明所要解決的上述問題通過以下技術方案予以實現一種去除水中高濃度氨氮的方法，包括如下步驟(I)提供生物濾池裝置，所述生物濾池包括進水口、出水口和填料層；(2)向待經過生物濾池裝置的水中投加硝化細菌；(3)將堿液投加到生物濾池裝置中。
作為一種優選方案所述的投加硝化細菌，其投加點為水面投加、水中投加和濾料層和水界面投加的一個或多個；其投加方式為直接投加、管道投加和生物載體投加的一種或幾種。
作為一種優選方案步驟(3)所述的堿液，其投加量為投加堿液后使生物濾池中水的PH值為5 9。所述的堿液的PH值為7 14。可選用的堿液包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、 氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鉀和碳酸鈣溶液中的一種或多種，所用的堿液應與酸性物質快速反應，使投加后水中PH迅速升高至適合所述硝化細菌生存及代謝的水平。
作為一種最優選方案步驟(3)所述的堿液，其投加量為投加堿液后使生物濾池中水的PH值為6. 5 8. 5。
作為一種優選方案所述的投加堿液，其投加點為生物濾池的上部、中部和底部的一個或多個，其投加方式為管道投加和/或直接投加。
本發明所述的高濃度氨氮，是指水中的氨氮濃度高于3mg/L，例如4mg/L、7mg/L、8 mg/L0
當硝化細菌的含量不足時，面對高濃度的氨氮污染，生物濾池不足以去除水中高濃度NH4+-N及由NH4+-N生成的Ν02_-Ν。需要濾池中的微生物增長到一定數量，才能實現氨氮的完全轉化。而硝化細菌的代時長達10小時。硝化菌很難短時間內通過自然掛膜的方式滿足去除高濃度NH4+-N和Ν02_-Ν的菌種要求，需要通過投放自培養的硝化菌等方式實現。
同時，硝化菌對生存環境要求嚴格，尤其PH影響顯著。硝化菌的適宜PH范圍6.5^8. 5，PH下降會抑制硝化菌的生長繁殖，從而導致去除高濃度氨氮時的響應時間過長。 當去除高濃度氨氮(例如6-8mg/L)時，因為硝化作用過程(NH:+ O2 N03_ + H.)產生 H+，導致出水不斷酸化，濾池PH —直下降。當去除高濃度氨氮(例如7mg/L)時，出水PH甚至下降到4. 5。
因為PH的不斷下降，使濾池(柱)存在高低效段(PH介于6. 5^8. 5之間為高效段， 其余為低效段)，從而降低濾池(柱)中硝化作用效率。本發明采用的中段投堿工藝，適時地調節濾池(柱)中的PH，使其維持在6. 5-8. 5之間，提高了濾柱利用率，使濾池(柱)保持運行在高效段。
一種去除水中高濃度氨氮的裝置，包括生物濾池裝置(具有填料層、進水口、出水口)、反沖洗進氣管及所連接的空氣反沖洗泵和反沖洗進水管及所連接的水反沖洗泵，還包括活菌投加器和堿液投加器。
作為一種優選方案所述的填料層的填料為石英砂、活性炭、無煙煤、活性無煙煤和輕質彈性填料中的一種或幾種。
作為一種優選方案在所述的填料內投加高效活菌。
所述的活菌投加器包括活菌儲存瓶、活菌投加泵、活菌投加管和在活菌投加管上設置的活菌投加口 ；其中活菌投加口為一個或多個，位于進水口和填料層之間。
所述的堿液投加器包括堿液儲存罐、堿液投加泵、堿液投加管和設置在堿液投加管上的堿液投加口；其中堿液投加口為一個或多個，位于填料層的上部、中部和底部。
所述的填料層，填充石英砂、無煙煤、活性無煙煤、活性炭和輕質彈性填料中的一種或多種。
所述填料層中的厚度為f I. 5米，過濾速度8 12m/h。
所述的反沖洗進氣管在過濾過程中，同時可以作為濾池曝氣管使用。
據進水中要去除的目標氨氮含量，將高效活菌儲存瓶中濃度為loner個/ml的高效活菌，投加到生物濾池裝置。
根據出水氨氮的去除效果及PH的變化情況，向生物濾池裝置的填料層中投加PH 為7 14的堿液，調節濾料層中PH值。
本發明方法，既可以在現有水廠工藝的基礎上進行改造，也可以通過增加本發明整套的裝置實現。
本發明的有益效果本發明采用的投放自培養菌等方式和中段投堿的聯合工藝， 對突發性的高濃度氨氮污染能實現快速響應，并使濾池(柱)保持在高效段運行，縮短響應時間，提高濾柱利用率。本發明能對突發性高濃度的氨氮污染有很好的去除效果。當突發污染的原水氨氮濃度為4mg/ L時，正常過濾情況下，濾后水30分鐘內氨氮就能達到國標要求，亞硝酸鹽也能滿足國標要求，保證出水的安全性。因為生物濾池的快速響應，保證了出水的安全性以及水廠的正常運行，避免了水廠停產造成的經濟損失以及不良的社會效應。
圖I : 一種去除水中高濃度氨氮裝置示意圖。
具體實施方式
以下結合具體實施例來進一步解釋本發明，但實施例對本發明不做任何形式的限定。
實施例I對含一定濃度溶解氧的原水或者待濾水泵入進水管35，進水經進水口 33，進入生物填料裝置32。根據進水氨氮濃度，活菌投加泵8，將活菌儲存瓶7中的高效活菌，通過活菌投加管9和活菌投加口 14，將活菌投加到生物濾池裝置32中，與進水混合。經過混合和自由擴散后，含高效活菌的進水進入到填料層13中，填料層13對水中的高效活菌進行吸附，吸附在填料層上的高效活菌通過分解氨氮進行生長繁殖，實現氨氮的去除。
同時，通過堿液投加器31，將堿液投加到填料層13中，中和氨氮去除過程中生成的酸，調節填料層的PH值，為硝化細菌提供適宜的生存和繁殖環境。去除氨氮的濾后水從生物濾池裝置32的出水口 34，通過出水管36流出。當出水濁度超標或者水頭損失大于設定值時，停止裝置的過濾運行，進行反沖洗。通過空氣反沖洗泵2和水反沖洗泵4先進行氣水聯合反沖洗，然后進行水反沖洗，將填料層中累計的濁度顆粒和老化的生物膜沖洗出來， 恢復濾池的過濾功能。
實施例2在濾速8m/h的工況下進行測試，突發性進水氨氮濃度分別為4. 16mg/L，經過生物濾池裝置過濾30min后，出水氨氮濃度為O. 30mg/L。
實施例3在濾速8m/h的工況下進行測試，突發性進水氨氮濃度分別為5. Omg/L，經過生物濾池裝置過濾2h后，出水氨氮濃度為O. 46mg/L。
實施例4在濾速8m/h的工況下進行測試，突發性進水氨氮濃度分別為6.01mg/L，經過生物濾池裝置過濾6h后，出水氨氮濃度為O. 48mg/L。
權利要求
1.一種去除飲用水中高濃度氨氮的方法，包括如下步驟(1)提供生物濾池裝置，所述生物濾池包括進水口、出水口和填料層；(2)向待經過生物濾池裝置的水中投加硝化細菌；(3)將堿液投加到生物濾池裝置中。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述的投加硝化細菌包括水面投加、水中投加和填料層和水界面投加中的一種或多種。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述投加為直接投加、管道投加和生物載體投加中的一種或幾種。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(3)中的堿液投加使得投加堿液后生物濾池裝置中水的PH值為5 9。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述的堿液投加是指在生物濾池裝置的上部、中部和底部中的一個或多個地點，通過管道投加和/或直接投加的方式進行。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述堿液的pH為7至14。
7.—種去除飲用水中高濃度氨氮的裝置，其特征在于，包括生物濾池裝置(32 )，其包括填料層(13)、進水口( 33 )、出水口( 34 );反沖洗進氣管(3)及與其連接的空氣反沖洗泵(2)；反沖洗進水管(5)及與其連接的水反沖洗泵(4);以及用于向水中投加硝化細菌的活菌投加器(30)和用于向水中投加堿液的堿液投加器(31)。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述的填料層(13)中的填料為石英砂、活性炭、無煙煤、活性無煙煤和輕質彈性填料中的一種或幾種。
9.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述的活菌投加器(30)包括活菌儲存瓶(7)、活菌投加泵(8)、活菌投加管(9)和在活菌投加管(9)上設置的活菌投加口(14);其中活菌投加口( 14)為一個或多個，位于進水口(33)和填料層(13)之間。
10.根據權利要求，7所述的裝置，其特征在于，所述的堿液投加器(31)包括堿液儲存罐(6)、堿液投加泵(10)、堿液投加管(11)和設置在堿液投加管(11)上的堿液投加口( 12); 其中堿液投加口(12)為一個或多個，位于填料層(13)的上部、中部和底部。
全文摘要
本發明公開了一種去除水中高濃度氨氮的方法及其裝置。該方法包括如下步驟(1)提供生物濾池裝置，所述生物濾池包括進水口、出水口和填料層；(2)向待經過生物濾池裝置的水中投加硝化細菌；(3)將堿液投加到生物濾池裝置中。該裝置包括生物濾池裝置(32)、填料層(13)、進水口(33)、出水口(34)、與反沖洗進氣管(3)連接的空氣反沖洗泵(2)和與反沖洗進水管(5)連接的水反沖洗泵(4)，其特征在于還包括活菌投加器(30)和堿液投加器(31)。該方法能快速響應，并有效去除水中高濃度氨氮的方法，有效解決水源水受到突發性的高濃度氨氮污染，實現快速響應，使出水迅速達標。本發明方法，既可以在現有水廠工藝的基礎上進行改造，也可以通過增加本發明整套的裝置實現。
文檔編號C02F101/16GK102923918SQ20121048138
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月23日 優先權日2012年11月23日
發明者吳啟龍, 張錫輝, 葉挺進, 蘇錫波, 汪文華, 黃明珠, 付宛宜, 羅旺興, 黃禹坤, 李彥君 申請人:佛山市水業集團有限公司, 清華大學深圳研究生院