CN102010060A - 一种生物半焦炭曝气滤池预处理污染河水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种生物半焦炭曝气滤池预处理污染河水的方法，其内容包括：(1)将粒径为5～6mm的半焦炭颗粒与10-15％KOH溶液(或NaOH溶液)在温度为50～70℃的恒温振荡水浴中活化，制备活化半焦炭；(2)活化半焦炭生物膜培养与驯化采用闷曝与小流量进水联合方式完成；(3)设备主要包括曝气泵、进水管、布气装置、承托板、鹅卵石承托层、半焦炭填料层、出水管、反冲洗进水管、反冲洗出水管等。采用活化半焦炭滤料的生物曝气滤池对去除污染河水中污染物具有良好效果，价格低廉，运行费用低，是一种具有良好发展前景的微污染水预处理方法。

Description

一种生物半焦炭曝气滤池预处理污染河水的方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及的是一种生物半焦炭曝气滤池预处理污染河水的方法。

背景技术

随着工农业生产和经济的快速发展，城市化程度和人民生活水平得到了不断提高，日益增加的生活污水和工业废水则由于处理效率较低或任意排放，导致了我国一些城市近郊或流进市区的河流大多数污染严重，水体的环境功能和使用功能逐渐地减弱。针对上述情况，如何对这些受污染河水直接进行处理，使其资源化并成为我国缺水城市工农业发展的新水源是亟待解决的问题。由于污染河水中含有有机物、氨氮、铁、锰及有毒物质等微污染物，传统的给水处理工艺(混凝→沉淀→过滤→消毒)不能够有效地去除这些微污染物。因此，为了满足给水的需要，对污染河水采取前期预处理是非常有必要的工作。到目前为止，污染河水预处理技术主要有以下几种：强化混凝、活性炭吸附、生物活性炭、臭氧氧化、膜分离技术和生物曝气滤池等技术。其中，生物曝气滤池可有效地去除原水中有机物、氨氮及浊度，且对三卤甲烷前提物也有很好的去除效果，可以有效地减少后续处理各个处理单元负荷，已经发展成为一种非常有前景的预处理工艺。

填料作为生物曝气滤池的核心组成部分，是生物曝气滤池成功与否的关键因素之一。填料的选择应综合考虑其物理特性、物理化学特性、水力学特性及经济性等各方面因素，具体遵循的原则如下：具有一定的机械强度，较大的比表面积，具有一定的孔隙率及粗糙度，填料密度适中，对生物膜活性无抑制性，生物、化学及热力学稳定性好，价格低廉。关于填料的选择问题，国内外已经进行了大量的相关研究，取得了一定的研究成果，并在实际工程中得到了广泛应用。但是，目前所应用的填料存在着机械强度小、比表面积小、空隙率低、难于再生及价格相对较高的问题，在一定程度上限制了生物曝气滤池在污染河水预处理广泛应用。

发明内容

针对现有生物曝气滤池填料存在的缺陷和不足，本发明提供一种填充了机械强度高、比表面积大、易于挂生物膜、可再生利用且价格低廉的活化半焦炭滤料生物曝气滤池预处理污染河水的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：将一定粒径范围的半焦炭洗净、干燥后，与一定浓度的强碱溶液(KOH溶液或NaOH溶液)按照一定体积比混合，在一定温度条件的水浴中活化。由于强碱溶液具有较强的刻蚀作用，能够与半焦炭中部分碳发生化学反应，产生CO和H₂，半焦炭表面微孔数量大大地增加，导致活化后的半焦炭比表面积增加，而半焦炭表面的碱性官能团和管能团总量增加，有利于微生物在其表面吸附形成牢固的生物膜。将活化后的半焦炭、接种污泥和污染河水按照一定比例在生物滤池混合，先进行闷曝，然采用小流量进水方式进行生物膜培养与驯化。生物膜形成后，按照实际工程的需要，调节进入滤池的气水比，污染河水中有机物、氨氮和其它污染物在经过膜表面时被转化、降解去除。

本发明的生物半焦炭曝气滤池与现有的生物曝气滤池相比，由于采用新型的填料，具有以下特点：

(1)本发明所采用活化半焦炭填料表面具有丰富的微孔，与一般填料相比，如陶粒，具有更大的比表面积，可为降解污染的各种微生物的富集生长提供了充足的空间，同时可为生物滤池中各种好氧、兼氧及厌氧微生物的协同共生提供良好的“微环境”，从而可以有效地去除污染河水中的有机物、氨氮等污染物，具有处理效果好的特点。

(2)本发明所采用的半焦炭是煤气化工副产品，是一种工业废料，来源比较广，活化方法比较简单，达到了废物资源利用的目的；同时，与陶粒和活性炭等填料相比，具有价格低廉的特点。

(3)本发明所采用的半焦炭填料具有机械强度大、截污能力强、过滤周期长、易于再生利用的特点，能够在高水力负荷的情况下防止滤池堵塞或滤床穿透的问题。

(4)本方面所采用的半焦炭填料具有活性炭的一些性能，能够在运行初期对污染河水中的部分污染物起到吸附去除的作用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图，其中，1为进水管，2为曝气泵，3为布气装置，4为承托板，5为鹅卵石承托层，6为活化的半焦炭填料层，7为出水管，8为反冲洗进水管，9为反冲洗出水管。

具体实施方式

本发明采用技术方案的实施包括以下步骤：

(1)将半焦炭通过破碎机破碎后，经筛网筛分后得到粒径为5～6mm的半焦炭颗粒，用自来水冲洗并浸泡2～3h左右，然后用自来水将其清洗干净，在110℃恒温下干燥。

(2)将洗净、干燥后的半焦炭与10-15％KOH溶液(或NaOH溶液)按照体积比1∶3混合，在设置温度为50～70℃的恒温振荡水浴中进行4h活化。活化完毕后，用自来水清洗至清洗液接近pH在7～8范围内，在110℃恒温下干燥。

(3)将活化后的半焦炭投入生物滤池中，通入待处理的污染河水将滤池中半焦炭完全浸没，并加入城市污水处理厂曝气池污泥作为接种污泥，闷曝2d，然后以小流量1.5～2L/h的条件连续进水，每天定时监测进水和出水中COD、NH₄ ⁺-N的含量。当COD和NH₄ ⁺-N去除率均达到80％左右时，说明作为填料的半焦炭挂膜工作完成。

(4)如图1，在半焦炭表面生物膜完成后，根据实际工程的需要，通过进水泵将污染河水注入进水管1，进水与由曝气泵2输送到布气装置3的压缩空气按照一定的气水比混合。气/水混合物通过承托板4和鹅卵石承托层5，进入半焦炭填料层6，在填料层内浊度被截留，有机物、氨氮、铁、锰及其它有害污染物被半焦炭填料层6表面附着的微生物降解、转化而得到净化，最后出水经由出水管7排出。当一个工作周期完成后，立即关闭进水管道。然后打开反冲洗进水管道8，通过反冲洗泵将反冲洗水与布气装置3释放的压缩空气按照一定比例混合，气/水混合物通过承托板4和鹅卵石承托层5，进入半焦炭填料层6，将截留的悬浮物和脱落的生物膜去除，有利于新的生物膜形成。反冲洗水通过反冲洗出水管9排出，有待进一步沉淀处理。反冲洗过程完成后，关闭反冲洗通道阀，然后打开进水通道阀，进入下一个工作周期。

Claims (4)

1.一种生物半焦炭曝气滤池预处理污染河水的方法，其特征在于，将活性半焦炭作为生物曝气滤池的填料，生物滤池的运行方式采用压缩空气和进水同向的运行模式。

2.按照权利要求1所述的活性半焦炭，其特征在于，将筛分后得到粒径为5～6mm的半焦炭颗粒，自来水冲洗并浸泡2～3h，洗净并在110℃恒温下干燥，与10-15％KOH溶液(或NaOH溶液)按照体积比1∶3混合，在温度为50～70℃的水浴中活化4h。

3.按照权利要求1所述的生物滤池，其特征在于，生物滤池主要由曝气泵、进水管、布气装置、承托板、鹅卵石承托层、半焦炭填料层、出水管、反冲洗进水管、反冲洗出水管等组成。

4.按照权利要求3所述的生物滤池，其特征在于，活化半焦炭生物膜培养与驯化采用闷曝与小流量进水联合方式完成。 

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