CN101774703A - 脱除地表水中氮类营养盐的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脱除地表水中氮类营养盐的方法,在生物滤池中,采用天然沸石作为过滤介质,用于附着生长反硝化微生物。在生物滤池的进水中投加商用乙醇溶液,补充反硝化所需的碳源,在反硝化反应完成的同时,通过天然沸石过滤介质的物理吸附作用将进水中含有的少量氨氮吸附,净化水流入湖泊地表水体中。本发明通过硝酸盐反硝化和氨氮吸附的组合,快速高效地去除地表水体中的氨氮和硝酸盐,提高处理后水的水质,降低受纳湖泊水体中藻类水华发生的机率。

Description

脱除地表水中氮类营养盐的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种脱除地表水中氮类营养盐的方法,具体涉及一种利用沸石型生物
滤池脱除地表水中氮类营养盐的方法。属于环境工程微污染地表水处理技术领域。 背景技术
[0002] 我国绝大多数城市景观湖泊都面临着水环境污染与湖泊富营养化的严峻形势。从 武汉东湖、南京玄武湖、惠州西湖、扬州瘦西湖、南昌八一湖、绍兴鉴湖,到长春南湖、贵州红 枫湖等一系列城市湖泊,部正在计划或正在实施湖泊水污染治理和富营养化控制工程。治 理的措施包括底泥疏浚、引水冲污和生态恢复等内容。而引水作为保证湖泊水质和景观效 果的一项重要举措,在越来越多的城市景观湖泊治理过程中得到了应用。但是引水水源往 往也处于不同程度的污染状态,普遍存在氮含量偏高的问题,这是我国湖泊富营养化治理 引水方案中存在的一个共性问题,亟待开展针对性的科学研究。
[0003] 引水水源等地表水体由于容易受到农业面源的污染,往往具中氮类物质含量较 高,包含氨氮和硝酸盐。引水进入景观湖泊后,高含量的氮类营养盐容易导致水体富营养化 和藻类水华的发生。如杭州西湖每天都从钱塘江调水40万m3用于保持景观水质,但是,由 于钱塘江引水中氮类物质含量高(3-5mg/L),进入西湖水体后,经过较长时间的停留,会使 得西湖春季水绵大量繁殖,严重影响水质和湖泊景观。
[0004] 针对氨氮含量高的问题,传统技术是采用曝气生物滤池技术通过硝化作用将氨氮 转化成为硝酸盐,但是,总氮含量并没有降低,硝酸盐进入地表水体后,仍然存在导致水体 藻类水华发生的隐患。
[0005] 针对硝酸盐含量高的问题,传统技术是采用生物反硝化技术去脱除硝酸盐,这在 污水处理中是常用的技术方法。然而,地表水水质与污水水质差别很大,有机物含量很低, 根本不具备生物反硝化脱氮的基本条件。目前,针对微污染地表原水的脱氮处理,一般都是
采用生态技术,然而生态技术效率低,占地面积大,在用地条件非常有限的景观湖泊区进行 大规模工程应用是不太现实的。因此,急需高效低耗的地表原水脱氮技术的出现。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种脱除地表水中氮类营养盐的方 法,实现对地表水体中氨氮和硝酸盐的同步脱除,降低地表水体中藻类水华发生的机率。 [0007] 为实现这一目的,本发明将外加商用乙醇碳源与沸石型生物滤池有机结合,在生 物滤池中,采用天然沸石作为过滤介质,用于附着生长反硝化微生物。在生物滤池的进水中 投加商用乙醇溶液,补充反硝化所需的碳源,在反硝化反应完成的同时,通过天然沸石过滤 介质的物理吸附作用将进水中含有的少量氨氮吸附,净化水流入湖泊地表水体中。通过硝 酸盐反硝化和氨氮吸附的组合,达到去除进水中总氮的目标。 [0008] 本发明的方法具体为:
[0009] 1、在生物滤池的进水管上安装静态混合器,地表水体的原水通过原水泵和进水管输送到静态混合器,与通过乙醇溶液输送管输送到静态混合器的质量浓度大于95%的乙醇 溶液进行混合,然后进入生物滤池。己醇溶液与待处理原水的体积比设定为3 : 1000〜
15 : iooo。
[0010] 2、在生物滤池底部设置砾石承托层,上部设置天然沸石过滤层,生物滤池中的水 流采用上向流形式,混合了乙醇溶液的原水依次流经砾石承托层和天然沸石过滤层完成反 硝化过程后,由出水管道流出生物滤池,返回地表水体。水流在生物滤池中的停留时间为 10〜15分钟。
[0011] 本发明中,所述的己醇溶液为常规商用乙醇溶液(质量浓度大于95%),乙醇溶液 的投加量根据原水中的硝酸盐含量确定。在微污染地表水体中,硝酸盐含量一般在l-5mg/
L范围之间,在本发明给定的甲醇溶液与待处理原水的体积比为3 : iooo〜15 : iooo的
范围内,可以取得预期的效果。
[0012] 本发明中,所述砾石承托层中的砾石粒径为5〜8mm,天然沸石过滤层中的天然沸 石的粒径为5〜8mm。
[0013] 本发明采用生物滤池处理含氮地表原水,在滤池进水管道上安装静态混合器,向
静态混合器中投加配置的乙醇溶液,与进水充分混合后,进入生物滤池。在适当的温度条件
下,生物滤池经过一周左右时间的自然培养驯化后,天然沸石介质表面会附着生长适量的
活性微生物,并能够通过反硝化作用将进水中的硝酸盐含量降至很低的水平。
[0014] 天然沸石由于具有阳离子交换性能,因此能够吸附去除进水中含有的氨氮。
[0015] 本发明采用沸石型生物滤池技术,通过将沸石作为过滤基质,并通过外加碳源的
方式,能够在同一生物滤池内快速脱除微污染地表水体中的氨氮和硝酸盐,提高地表水体
环境质量,降低地表水体中藻类水华发生的机率,具有高效、简便的特点。更换填料方便,管
理简单,能够有效地应用于我国的城市景观湖泊的氮微污染引水净化工程。
附图说明
[0016] 图1为本发明中采用的生物滤池的结构示意图。
[0017] 图1中,1为地表原水,2为进水管,3为原水泵,4为乙醇溶液输送管,5为静态混合 器,6为生物滤池,7为砾石承托层,8为天然沸石过滤层,9为出水管道。
具体实施方式
[0018] 以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下实施例不对本发 明的技术方案构成限定。
[0019] 本发明采用的生物滤池结构如图1所示。采用原水泵3将地表水体的原水1取出, 通过进水管2将地表原水1输送进入生物滤池6,在生物滤池的进水管上安装静态混合器 5,将乙醇溶液输送管4输送的乙醇溶液与进水管2输送的地表原水1在静态混合器5里面
充分混合,然后进入生物滤池6,乙醇溶液与原水的体积比为3 : iooo〜15 : iooo。生物
滤池6中的水流采用上向流形式,滤池底部为砾石承托层7,上部为天然沸石过滤层8,原水 在生物滤池6中完成反硝化过程后,由出水管道9流出生物滤池,返回地表水体。水流在生 物滤池6中的停留时间为1015分钟。 [0020] 以下为本发明的一个具体应用实施例。[0021] 对上海市闵行区某景观水体开展脱氮中试工程。在河道旁构建生物滤池脱氮装置。
[0022] 生物滤池6的进水管2上安装静态混合器5,地表水体的原水1经由原水泵3提升 后,由1根DN25的进水管2输送到静态混合器5。采用质量浓度大于95%的乙醇溶液作为 反硝化外加碳源,乙醇溶液输送管4为DN10,乙醇溶液与处理原水的体积比为12 : 1000。 乙醇溶液通过乙醇溶液输送管4输送到静态混合器5,和地表原水经过DN25的静态混合器 5混合后,进入生物滤池6。
[0023] 生物滤池6采用有机玻璃制成,直径为200mm,高度为3m。在生物滤池6底部设置 砾石承托层7,高度为0. 3m,砾石粒径为5〜8mm。生物滤池6的上部设置天然沸石过滤层 8,层高为1. 7m,天然沸石的粒径为5〜8mm。
[0024] 混合了乙醇溶液的地表原水上向流流经砾石承托层7和天然沸石过滤层8,完成 反硝化过程后,由出水管道9流出生物滤池6,水流在生物滤池6中的停留时间为10分钟。 [0025] 在系统试运行的2个月期间,对处理景观水体系统的进出水水质进行了检测分 析,发现系统对硝酸盐、氨氮、总氮的平均去除率分别为88%、53%和71%,达到了地表原 水中氮类物质去除的效果。

Claims (3)

  1. 一种脱除地表水中氮类营养盐的方法,其特征在于包括如下步骤:1)在生物滤池(6)的进水管(2)上安装静态混合器(5),地表水体的原水通过原水泵(3)和进水管(2)输送到静态混合器(5),与通过乙醇溶液输送管(4)输送到静态混合器(5)的质量浓度大于95%的乙醇溶液进行混合,然后进入生物滤池(6);乙醇溶液与原水的体积比为3∶1000~15∶1000;2)在生物滤池(6)底部设置砾石承托层(7),上部设置天然沸石过滤层(8),生物滤池(6)中的水流采用上向流形式,混合了乙醇溶液的原水依次流经砾石承托层(7)和天然沸石过滤层(8)完成反硝化过程后,由出水管道(9)流出生物滤池(6),返回地表水体;水流在生物滤池(6)中的停留时间为10~15分钟。
  2. 2. 根据权利要求l的脱除地表水中氮类营养盐的方法,其特征在于所述生物滤池的进 水管(2)直径为25mm,乙醇溶液输送管(4)直径为10mm,静态混合器(5)直径为25mm。
  3. 3. 根据权利要求l的脱除地表水中氮类营养盐的方法,其特征在于所述生物滤池(6) 的直径为200mm,高度为3m ;所述砾石承托层(7)的高度为0. 3m,砾石粒径为5〜8mm ;所述 天然沸石过滤层(8)的高度为1. 7m,天然沸石的粒径为5〜8mm。
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