一種基于生物凈化濾柱的去除微污染水源水中有機物的方法與流程

本發明涉及去除微污染水源水中有機物的方法，屬于飲用水處理領域。

背景技術：

水是人類生存和生產活動中不可缺少的資源。隨著人口的迅速增長，經濟的快速發展以及人們生活水平的不斷提高，人類對水資源的需求量逐漸增多。然而隨著工農業生產過程中，大量農藥、化肥的使用，以及生活污水、工業“三廢”等沒有經過嚴格處理后排放，水源水中檢測到的有機污染物日益增多，包括農藥、化工原料、藥物、個人護理品和內分泌干擾物等。其中，許多污染物的濃度雖然較低，但是難以生物降解，并且危害極大。衛生部2006年頒布的《生活飲用水衛生標準》中關于有機污染的毒理指標已經增加到了53項。如何高效去除微污染水源水中的微量有機污染物成為當前飲用水處理中的熱點問題。

現有的采用生物法去除微污染水源水中的有機物的方法工藝流程簡單、運行穩定、投資費用少、占地面積小，但是去除效果不夠理想。

技術實現要素：

本發明是要解決現有的采用生物法去除微污染水源水中的有機物的方法的去除率低的技術問題，而提供一種基于生物凈化濾柱的去除微污染水源水中有機物的方法。

本發明的基于生物凈化濾柱的去除微污染水源水中有機物的方法，按以下步驟進行：

一、生物凈化濾柱系統的搭建：生物凈化濾柱系統由濾柱、第一水箱、第二水箱、第三水箱、第一水泵、第二水泵、第三水泵和混合器組成，濾柱內的下部為承托層，在承托層之上為濾料層，在濾柱1的上端設置溢流口，在濾柱的底部設置出水口，在濾柱的側壁設置取樣口；第一水箱與混合器之間的管路上設置第一水泵，第二水箱與混合器之間的管路上設置第二水泵，第三水箱與混合器之間的管路上設置第三水泵，混合器設置在濾柱頂部；

二、生物凈化濾柱系統的啟動：

a、將第一水箱內注入自來水、第二水箱注入接種異養菌的河水；通過第一水泵和第二水泵將自來水、接種異養菌的河水按體積比為(5～6)：1注入混合器中混合，混合后流入濾柱中，控制濾速為4～5m/h，最后從濾柱1底部的出水口排出；當出水中cod的去除率大于40％后，完成第一階段的啟動；

b、將第一水箱內注入自來水、第二水箱注入接種錳氧化菌的河水，第三水箱注入硫酸錳溶液，通過第一水泵、第二水泵和第三水泵將自來水、接種錳氧化菌的河水和硫酸錳溶液注入混合器中混合，其中混合液中硫酸錳溶液的濃度為0.5～0.6mg/l，混合液流入濾柱中，控制濾速為4～5m/h，最后從濾柱底部的出水口排出；當錳離子的去除率大于90％后，將混合液中硫酸錳溶液的濃度提高至1.0～1.1mg/l，再運行至錳離子的去除率大于90％后，再將混合液中硫酸錳溶液的濃度提高至1.8～2mg/l，再運行至錳離子的去除率大于90％，完成第二階段的啟動；

三、生物凈化濾柱系統的運行：

通過第一水泵將第一水箱內的待處理的微污染水源水通入混合器，第二水泵和第三水泵停止工作，水流入到濾柱中，控制濾速為4～5m/h，最后從濾柱底部的出水口排出，完成微污染水源水的處理。

本發明的方法在生物凈化濾柱中實現了生物錳氧化物對有機物的催化氧化，以及異養菌對有機物的生物氧化，從而提高了有機物的去除效果。采用生物凈化濾柱去除水體中的錳時，水中的二價錳被濾料上的生物錳氧化物吸附、氧化成高價的生物錳氧化物。而該生物錳氧化物的顆粒粒徑在納米級別，具有較大的比表面積，是氧化能力很強的一種氧化性成分，它對微量有機物的遷移轉化起到重要的作用。生物錳氧化物催化氧化有機物后其自身被還原成錳離子，產生的錳離子仍可以被錳氧化菌氧化至錳氧化物，從而可以對有機物進行持續有效的降解，而有機物的氧化產物也可以被微生物利用進行進一步的代謝降解。因此采用生物凈化濾柱同步去除有機物、錳時，其濾料上會生成大量的生物錳氧化物，充分利用這些生物錳氧化物的催化氧化能力，并結合生物凈化濾柱中微生物對有機物的生物氧化，將大幅提高微污染水源水中有機物的去除效果。

本發明去除微污染水源水中有機物時的去除效率高，實現了水源水中有機物的高效穩定去除，出水中的有機物明顯低于國家飲用水標準，有利于實際工程應用。

附圖說明

圖1是本發明的生物凈化濾柱系統的示意圖；生物凈化濾柱系統的搭建：生物凈化濾柱系統由1為濾柱、2為第一水箱、3為第二水箱、4為第三水箱、5為第一水泵、6為第二水泵、7為第三水泵，8為混合器，9為流量計；1-1為承托層1-1，濾1-2為料層，1-3為溢流口，1-4為出水口，1-5為取樣口；

圖2是試驗1中第一啟動階段的有機物的去除效果圖；

圖3是試驗1中第二啟動階段的有機物的去除效果圖

圖4是試驗1中第二啟動階段的錳的去除效果圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式的基于生物凈化濾柱的去除微污染水源水中有機物的方法，按以下步驟進行：

一、生物凈化濾柱系統的搭建：生物凈化濾柱系統由濾柱1、第一水箱2、第二水箱3、第三水箱4、第一水泵5、第二水泵6、第三水泵7和混合器8組成，濾柱1內的下部為承托層1-1，在承托層之上為濾料層1-2，在濾柱1的上端設置溢流口1-3，在濾柱1的底部設置出水口1-4，在濾柱1的側壁設置取樣口1-5；第一水箱2與混合器8之間的管路上設置第一水泵5，第二水箱3與混合器8之間的管路上設置第二水泵6，第三水箱4與混合器8之間的管路上設置第三水泵7，混合器8設置在濾柱1頂部；

二、生物凈化濾柱系統的啟動：

a、將第一水箱2內注入自來水、第二水箱3注入接種異養菌的河水；通過第一水泵5和第二水泵6將自來水、接種異養菌的河水按體積比為(5～6)：1注入混合器8中混合，混合后流入濾柱1中，控制濾速為4～5m/h，最后從濾柱1底部的出水口1-4排出；當出水中cod的去除率大于40％后，完成第一階段的啟動；

b、將第一水箱2內注入自來水、第二水箱3注入接種錳氧化菌的河水，第三水箱4注入硫酸錳溶液，通過第一水泵5、第二水泵6和第三水泵7將自來水、接種錳氧化菌的河水和硫酸錳溶液注入混合器8中混合，得到的混合液中硫酸錳的濃度為0.5～0.6mg/l，混合液流入濾柱1中，控制濾速為4～5m/h，最后從濾柱1底部的出水口1-4排出；當錳離子的去除率大于90％后，將混合液中硫酸錳的濃度提高至1.0～1.1mg/l，再運行至錳離子的去除率大于90％后，再將混合液中硫酸錳的濃度提高至1.8～2mg/l，再運行至錳離子的去除率大于90％，完成第二階段的啟動；

三、生物凈化濾柱系統的運行：

將待處理的微污染水源水注入第一水箱2內通，通過第一水泵5將第一水箱2內的待處理的微污染水源水通入混合器，第二水泵6和第三水泵7停止工作，水流入到濾柱1中，控制濾速為4～5m/h，最后從濾柱1底部的出水口1-4排出，完成微污染水源水的處理。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是步驟一中承托層1-1由石粒輔成，石粒粒徑為30～50mm；其它與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二不同的是步驟一中濾料層1-2為石英砂，石英砂粒徑為10～20mm；其它與具體實施方式一或二相同。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是步驟一中濾料層1-2厚度為1.5～2m；其它與具體實施方式一至三之一相同。

具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是步驟二中濾速為4.5m/h；其它與具體實施方式一至四之一相同。

具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是步驟三中濾速為4.5m/h；其它與具體實施方式一至五之一相同。

用以下試驗驗證本發明的有益效果：

試驗1：本試驗的基于生物凈化濾柱的去除微污染水源水中有機物的方法，按以下步驟進行：

一、生物凈化濾柱系統的搭建：生物凈化濾柱系統由濾柱1、第一水箱2、第二水箱3、第三水箱4、第一水泵5、第二水泵6、第三水泵7和混合器8組成，濾柱1內的下部為承托層1-1，承托層1-1由粒徑為30～50mm的石粒輔成，在承托層之上為濾料層1-2，濾料層1-2為粒徑為10～20mm的石英砂，其厚度為1.5m；在濾柱1的上端設置溢流口1-3，在濾柱1的底部設置出水口1-4，在濾柱1的側壁設置取樣口1-5；第一水箱2與混合器8之間的管路上設置第一水泵5，第二水箱3與混合器8之間的管路上設置第二水泵6，第三水箱4與混合器8之間的管路上設置第三水泵7，混合器8設置在濾柱1頂部；

二、生物凈化濾柱系統的啟動：

a、將第一水箱2內注入自來水、第二水箱3注入接種異養菌的河水；通過第一水泵5和第二水泵6將自來水、接種異養菌的河水按體積比為5：1注入混合器8中混合，混合后流入濾柱1中，控制濾速為4m/h，最后從濾柱1底部的出水口1-4排出；當出水中cod的去除率大于40％后，完成第一階段的啟動；在此過程中有機物的去除效果如圖2所示；

b、將第一水箱2內注入自來水、第二水箱3注入接種錳氧化菌的河水，第三水箱4注入硫酸錳溶液，通過第一水泵5、第二水泵6和第三水泵7將自來水、接種錳氧化菌的河水和硫酸錳溶液注入混合器8中混合，得到的混合液中硫酸錳的濃度為0.5mg/l，混合液流入濾柱1中，控制濾速為4m/h，最后從濾柱1底部的出水口1-4排出；當錳離子的去除率大于90％后，將混合液中硫酸錳的濃度提高至1.0mg/l，再運行至錳離子的去除率大于90％后，再將混合液中硫酸錳的濃度提高至2mg/l，再運行至錳離子的去除率大于90％，完成第二階段的啟動；在此過程中有機物的去除效果如圖3所示，錳的去除效果如圖4所示。

三、生物凈化濾柱系統的運行：

將待處理的微污染水源水注入第一水箱2內，再通過第一水泵5將第一水箱2內的待處理的微污染水源水通入混合器，其中微污染水源水的cod的濃度為5～8mg/l，第二水泵6和第三水泵7停止工作，水流入到濾柱1中，控制濾速為4m/h，最后從濾柱1底部的出水口1-4排出，出水中有機物的濃度逐步降到2.8mg/l～2.6mg/l，完成微污染水源水的處理。

對于微污染水源水，本試驗的生物凈化濾柱系統對于其中有機物的去除率為44％～67％。本試驗的方法，實現了微污染水源水中的有機物的高效穩定去除。