CN102267782A - 去除饮用水中氨氮的一体化反应器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及去除饮用水中氨氮的一体化反应器及方法。本发明的实现微生物硝化和超滤分离过程的去除饮用水中氨氮的一体化反应器包括生物硝化作用区单元和超滤膜过滤区单元；所述生物硝化作用区单元和所述超滤膜过滤区单元设置在同一个反应池中。本发明利用生物填料表面生长的微生物作用将氨氮去除，并去除部分小分子有机物；利用超滤膜过滤作用将细菌、微生物膜等截留，确保微生物安全性。利用曝气装置提供微生物所需的氧气，并利用空气剪切作用擦洗超滤膜丝表面附着物。密度较大的颗粒物、脱落的微生物膜等在重力作用下进入污泥槽，并通过排泥管排出。本发明可用于受氨氮污染水源的饮用水处理，也可应用于城市污水和再生水中氨氮的去除。

Description

去除饮用水中氨氮的一体化反应器及方法

技术领域

本发明涉及饮用水的净化方法，特别涉及一种去除饮用水中氨氮的一体化反应器，以及强化微生物的硝化作用去除饮用水中氨氮的方法。

背景技术

我国许多城市的饮用水源都存在持续性或季节性的氨氮超标的情况。饮用水常规处理工艺，即混凝、沉淀、过滤与消毒工艺，对氨氮几乎没有去除能力。另一方面，国家最新饮用水标准(GB5749-2006)即将于2012年强制执行，如何确保出厂水中氨氮达标是许多水厂面临的问题。

采用臭氧/活性炭、臭氧/生物活性炭的饮用水深度处理工艺能够较好地解决氨氮等问题，但投资与运行成本均较高，许多水厂难以承受。此外，在常规工艺基础上可增设生物滤池，利用微生物硝化作用强化氨氮去除。但是，生物滤池水头损失较大、占地面积较大，在水厂改造中难以实现。超滤在近年来逐步得到应用，且随着超滤的大规模应用，投资和运行成本可进一步降低。但是，超滤仅仅对水中细菌、病毒、藻类、胶体等具有一定尺寸的颗粒物截留去除能力较高，而对溶解性的氨氮则几乎没有去除能力。为此，有人提出在超滤单元前投加粉末活性炭并确保充分的停留时间，在较长的污泥龄条件下粉末活性炭表面生长出微生物膜，并形成具有微生物活性的粉末活性炭，利用粉末活性炭表面微生物膜的硝化作用实现氨氮的强化去除。但是，该方法仍存在以下几个缺陷：1、膜池排泥过程中将不可避免地将粉末活性炭排出，如何保证膜池正常排泥条件并在此前提下确保粉末活性炭的污泥龄，这在工艺运行中难以有效控制，且对于具有不同浊度等的原水水质工艺运行适应性较差，管理复杂；2、粉末活性炭成本较高；3、粉末活性炭颗粒在膜表面聚集，并在膜负压抽吸条件下可能造成膜表面的物理损伤，影响膜丝寿命；4、膜组件中膜丝一旦断裂，表面具有微生物的粉末活性炭很容易穿透超滤屏障并可能造成供水事故。在充分发挥微生物硝化作用提高氨氮去除能力的同时，如何避免和控制上述方法存在的不足，这是工程中亟需解决的关键问题。

本发明针对上述问题，提出将微生物挂膜固定在载体表面形成微生物膜以发挥微生物硝化作用去除氨氮，之后再经过超滤膜过滤去除水中细菌、脱落的生物膜等颗粒物，水中氨氮等污染物得到净化。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种实现微生物硝化和超滤分离过程的去除饮用水中氨氮的一体化反应器。

本发明的目的之二是提供一种性能高效、经济可行、运行维护简单且在工程改造中易于实现的强化微生物硝化作用去除饮用水中氨氮的方法。

本发明利用生物填料表面生长的微生物硝化作用将氨氮去除，并去除部分小分子有机物；利用超滤膜过滤作用将细菌、微生物膜等截留，确保微生物安全性。利用曝气装置提供微生物所需的氧气，并利用空气剪切作用擦洗超滤膜丝表面附着物。密度较大的颗粒物、脱落的微生物膜等在重力作用下进入污泥槽，并通过排泥管排出。本发明可用于受氨氮污染水源的饮用水处理，也可应用于城市污水和再生水中氨氮的去除。

本发明的实现微生物硝化和超滤分离过程的去除饮用水中氨氮的一体化反应器包括生物硝化作用区单元和超滤膜过滤区单元；所述的生物硝化作用区单元和所述的超滤膜过滤区单元设置在同一个反应池中。

所述的生物硝化作用区单元包括用于微生物挂膜的生物填料、曝气装置和污泥槽。

一穿孔板安装于所述的反应池中，所述的穿孔板的一侧与该反应池的池壁之间形成的空间的顶部设置为开口；在所述的穿孔板的另一侧安装装填有所述的生物填料的支架，在所述的生物填料的下方安装有所述的曝气装置和设置有所述的污泥槽；所述的曝气装置通过管路与空气压缩机相连接。

所述的超滤膜过滤区单元包括曝气装置、污泥槽和超滤膜组件。

在所述的反应池中安装有所述的超滤膜组件，在所述的超滤膜组件的下方安装有所述曝气装置和设置有所述的污泥槽；所述的曝气装置通过管路与空气压缩机相连接；在所述的超滤膜组件的上方安装有出水管，所述的出水管与抽吸泵相相连接。

所述的出水管上安装有真空表及出水管阀门。

所述的出水管与一反冲洗管相连通，且优选出水管与反冲洗管相连通处位于所述的出水管阀门上方的出水管上。

所述的反冲洗管的管路上安装有反冲洗管阀门。

所述的污泥槽中安装有排泥管。

所述的穿孔板的一侧与所述的反应池的池壁之间形成的空间构成了一稳流区。

所述的反应池中安装生物填料和超滤膜组件的区域为反应区。

所述的装填有所述的生物填料的支架和超滤膜组件分别是一个以上。

所述的装填有所述的生物填料的支架与超滤膜组件的安装方式，是采用装填有所述的生物填料的支架与超滤膜组件的分开顺序安装方式；或采用相互交错混合的安装方式；且上述两种安装方式，与所述的穿孔板相邻的都是装填有所述的生物填料的支架。

本发明的一体化反应器含有稳流区和反应区两个部分。稳流区的功能是消除进水带来的剩余压力，确保水流能够均匀地进入反应区，避免短路流和死角区。反应区的功能是实现微生物硝化和超滤分离等作用。

本发明的一体化反应器的生物硝化作用区的生物硝化作用是利用挂膜固定在生物填料表面的微生物得以实现的；超滤膜过滤区是通过利用超滤膜组件的过滤作用得以实现的；生物填料和超滤膜组件可以分开设置，也可以交错混合设置；当生物填料和超滤膜组件分开设置时，生物填料应设置于超滤膜组件前端。

所述的生物填料可以选自醛化纤纶材质的软性纤维填料、醛化纤纶材质的半软性填料、聚丙烯或聚乙烯材质的半软性填料、醛化纤纶或活性炭纤维材质的组合填料(其兼具软性和半软性填料的优点)、纤维材质的纤维束填料等中的一种。待处理水在装填生物填料的生物硝化作用区单元区域中的水力停留时间为20～120分钟。

所述的超滤膜组件为浸没式膜组件，组件形式可以是中空纤维膜或平板膜等，材质可以是聚氯乙烯或聚偏氟乙烯。超滤膜的孔径范围为0.01～0.20μm之间，超滤膜的膜通量为10～60L/m²·h。水在装有所述的超滤膜组件的超滤膜过滤区域中的水力停留时间为10～40分钟。

用本发明的一体化反应器处理待处理水时，待处理水均匀地进入装填有生物填料和超滤膜组件的区域；待处理水中的氨氮在生物填料表面微生物的硝化作用下转化为硝酸盐；去除氨氮的水经过超滤膜组件，在膜分离作用下去除水中胶体、细菌、病毒、脱落的微生物膜等杂质颗粒得以进一步净化。

经所述的生物填料处理后的去除氨氮的水流经超滤膜过滤区单元是通过抽吸泵的抽吸作用得以完成的。在所述的超滤膜组件的上方安装有出水管，所述的出水管与抽吸泵相连接，反应器中的水在抽吸泵形成的负压作用下从膜外侧进入内侧，并最终由出水管流出。所述的抽吸泵在所述的超滤膜组件上形成的抽吸负压控制在10kPa～80kPa之间。

为了保证膜通量，在进行去除饮用水中氨氮的运行过程中，需要定期对所述的超滤膜过滤区单元中的超滤膜组件进行反冲洗。反冲洗水采用超滤膜组件处理后的出水。在反冲洗泵的作用下，反冲洗水由超滤膜内侧向外侧流出，附着在膜表面的污染物得以从膜表面脱离。所述的超滤膜组件反冲洗周期为2～20分钟。反冲洗泵开启时，反冲洗进水管阀门开启，而抽吸泵停止运行且出水管阀门关闭；反冲洗停止后，反冲洗进水管阀门关闭，而抽吸泵开始运行且出水管阀门开启。设置真空表可监测压力。

在装填有所述的生物填料的支架和所述的超滤膜组件的下方设置有曝气装置，并分别通过空气压缩机往水中泵入压缩空气，从而为水中提供溶解氧，并提供水力作用进行混合搅拌和剪切擦洗膜丝表面的附着物。压缩空气可以是持续地泵入反应器中，也可以是间歇地泵入反应器中。所述的生物硝化作用区单元区域中的气水比范围是10∶1～150∶1；所述的超滤膜过滤区单元区域中的气水比范围是5∶1～50∶1。所述的生物硝化作用区单元区域中和所述的超滤膜过滤区单元区域中的压缩空气可以由同一台空气压缩机提供，也可以由不同的空气压缩机提供。所述的曝气装置可以是穿孔曝气管或曝气头等。

在装填有所述的生物填料的支架和所述的超滤膜组件的下方设置有污泥槽。水中密度较大的颗粒物、脱落的微生物膜等杂质在重力作用下进入污泥槽中，并通过排泥管将污泥槽中的污泥排出。排泥间隔可以是12～48小时。

本发明的实现微生物硝化和超滤分离过程的去除饮用水中氨氮的方法：待处理水由进水口进入一体化反应器的稳流区中后，水经由穿孔板均匀地进入反应区中，之后流经生物硝化作用区单元区域中的装填有生物填料的生物硝化作用区和安装了超滤膜组件的超滤膜过滤区单元区域，在水流经装填有生物填料的生物硝化作用区和安装了超滤膜组件的超滤膜过滤区单元区域时，同时由曝气装置向水中提供压缩空气进行曝气，经处理后的水通过与安装在超滤膜组件上方的出水管相连接的抽吸泵的抽吸流出反应器；

所述的生物硝化作用区单元和所述的超滤膜过滤区单元设置在同一个反应池中；

所述的穿孔板的一侧与所述的反应池的池壁之间形成的空间构成了一稳流区；

所述的反应池中安装生物填料和超滤膜组件的区域为反应区。

所述的待处理水在装填生物填料的生物硝化作用区单元区域中的水力停留时间为20～120分钟(设计所述的生物填料所占的容积，即可实现所述的水力停留时间)。

所述的水在装有所述的超滤膜组件的超滤膜过滤区单元区域中的水力停留时间为10～40分钟(设计所述的超滤膜组件所占的容积，即可实现所述的水力停留时间)。

所述的抽吸泵在所述的超滤膜组件上形成的抽吸负压控制在10kPa～80kPa之间。

所述的生物硝化作用区单元区域中的气水比范围是10∶1～150∶1；所述的超滤膜过滤区单元区域中的气水比范围是5∶1～50∶1。

本发明具有如下优点：

1、充分发挥微生物的生物硝化与降解作用，实现饮用水中氨氮的去除；将超滤膜后置在微生物反应区之后，避免细菌、生物膜等穿透，确保微生物安全性；

2、占地面积小，水头损失小，易于应用于老水厂改造和新水厂建设；

3、不必投加化学药剂或粉末活性炭等，运行成本低廉，且运行管理方便；

4、不仅可以去除饮用水中氨氮，而且可以去除一部分小分子有机物。

附图说明

图1为本发明的采用分开顺序安装方式，安装的装填有生物填料的支架和超滤膜组件的一体化反应器示意图。

图2为本发明的采用相互交错混合安装方式，安装的装填有所述的生物填料的支架和超滤膜组件的一体化反应器示意图。

附图标记

1.稳流区           2.穿孔板                    3.反应区

4.生物填料         5.超滤膜组件                6.曝气装置

7.污泥槽           8.排泥管                    9.抽吸泵

10.空气压缩机      11.出水管                   12.反冲洗管

13.真空表           14.反冲洗管阀门            15.出水管阀门

具体实施方式

实施例1

请参见图1，实现微生物硝化和超滤分离过程的去除饮用水中氨氮的一体化反应器包括生物硝化作用区单元和超滤膜过滤区单元；所述的生物硝化作用区单元和所述的超滤膜过滤区单元设置在同一个反应池中。

所述的生物硝化作用区单元包括用于微生物挂膜的生物填料4、曝气装置6和污泥槽7。

一穿孔板2安装于所述的反应池中，所述的穿孔板2的一侧与所述的反应池壁之间形成的空间的顶部设置为开口；在所述的穿孔板2的另一侧安装一个装填有所述的生物填料4的支架，在所述的生物填料4的下方安装有曝气装置6和设置有污泥槽7，所述的污泥槽中安装有排泥管8；所述的曝气装置6通过管路与一空气压缩机10相连接。

所述的超滤膜过滤区单元包括曝气装置6、污泥槽7和超滤膜组件5；

在所述的反应池中安装有一个所述的超滤膜组件5，在所述的超滤膜组件5的下方安装有曝气装置6和设置有污泥槽7，所述的污泥槽中安装有排泥管8；所述的曝气装置6通过管路与一空气压缩机10相连接；在所述的超滤膜组件5的上方安装带有真空表13及出水管阀门15的出水管11，所述的出水管11与抽吸泵相9相连接。

所述的出水管11与带有反冲洗管阀门14的一反冲洗管12相连通，且出水管与反冲洗管相连通处位于所述的出水管阀门上方的出水管上。

所述的穿孔板的一侧与所述的反应池的池壁之间形成的空间构成了一稳流区1。

所述的反应池中安装生物填料和超滤膜组件的区域为反应区3。

所述的装填有所述的生物填料的支架与超滤膜组件的安装方式，是采用装填有所述的生物填料的支架与超滤膜组件的分开顺序安装方式，且与所述的穿孔板2相邻的是装填有所述的生物填料的支架。

利用上述一体化反应器进行去除饮用水中氨氮的方法为：待处理水由进水口进入一体化反应器的稳流区1中后，水经由穿孔板2均匀地进入反应区3中，之后流经生物硝化作用区单元区域中的装填有醛化纤纶材质的软性填料的生物填料4的生物硝化作用区和安装了组件形式是中空纤维膜的超滤膜组件5的超滤膜过滤区单元区域，在水流经装填有生物填料的生物硝化作用区和安装了超滤膜组件的超滤膜过滤区单元区域时，同时由曝气装置6向水中提供压缩空气进行曝气，经处理后的水通过与安装在超滤膜组件上方的出水管相连接的抽吸泵的抽吸流出反应器。在水流经装填有醛化纤纶材质的软性填料的生物硝化作用区单元区域时，使水在所述的生物硝化作用区单元区域中的水力停留时间为20分钟，水在装有所述的中空纤维膜的超滤膜过滤区单元区域中的水力停留时间为10分钟。

所采用的中空纤维膜为浸没式膜组件，且超滤膜材质为聚氯乙烯；超滤膜的孔径范围为0.10μm，超滤膜的膜通量为60L/m²·h。

上述同时去除饮用水中氨氮的方法，是利用生物填料表面的微生物的生物硝化作用下将待处理水中的氨氮转化为硝酸盐。通过抽吸泵的抽吸作用使得生物氧化单元的出水从膜外侧进入内侧，并最终流经所述的超滤膜过滤单元，所述的抽吸泵在所述的超滤膜组件上形成的抽吸负压控制在10KPa。超滤膜组件反冲洗周期为2分钟。通过空气压缩机往水中泵入压缩空气，生物氧化单元区域中的气水比是10∶1，所述的超滤膜过滤单元区域中的气水比范围是5∶1。污泥槽中沉降的污泥通过排泥管排出，排泥周期为48小时。

待处理水中氨氮浓度为1.0mg/L。采用上述方法进行处理，出水氨氮浓度为0.1mg/L，达到《国家生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》要求。

实施例2

请参见图2，设计建立结构基本如实施例1的实现微生物硝化和超滤分离过程的去除饮用水中氨氮的一体化反应器，只是所述的装填有所述的生物填料的支架和超滤膜组件分别为四个。

所述的装填有所述的生物填料的支架与超滤膜组件的安装方式，是采用相互交错混合的安装方式，且与所述的穿孔板2相邻的是装填有所述的生物填料的支架。

利用上述一体化反应器进行去除饮用水中氨氮的方法为：待处理水由进水口进入一体化反应器的稳流区1中后，水经由穿孔板2均匀地进入反应区3中，之后流经生物硝化作用区单元区域中的装填有醛化纤纶材质的半软性填料的生物填料4的生物硝化作用区和安装了组件形式是中空纤维膜的超滤膜组件5的超滤膜过滤区单元区域，在水流经装填有醛化纤纶材质的半软性填料的生物填料的生物硝化作用区和安装了超滤膜组件的超滤膜过滤区单元区域时，同时由曝气装置6向水中提供压缩空气进行曝气，经处理后的水通过与安装在超滤膜组件上方的出水管相连接的抽吸泵的抽吸流出反应器；在水流经装填有醛化纤纶材质的半软性填料的生物硝化作用区时，使水在所述的生物硝化作用区单元区域中的水力停留时间为120分钟，水在装有所述的中空纤维膜的超滤膜过滤区单元区域中的水力停留时间为40分钟。

所采用的中空纤维膜为浸没式膜组件，且超滤膜材质为聚偏氟乙烯；超滤膜的孔径范围为0.20μm，超滤膜的膜通量为10L/m²·h。

上述同时去除饮用水中氨氮的方法，是利用生物填料表面的微生物的生物硝化作用下将待处理水中的氨氮转化为硝酸盐。通过抽吸泵的抽吸作用使得生物氧化单元的出水从膜外侧进入内侧，并最终流经所述的超滤膜过滤单元，所述的抽吸泵在所述的超滤膜组件上形成的抽吸负压控制在80KPa。超滤膜组件反冲洗周期为2分钟。通过空气压缩机往水中泵入压缩空气，生物氧化单元区域中的气水比是150∶1，所述的超滤膜过滤单元区域中的气水比范围是50∶1。污泥槽中沉降的污泥通过排泥管排出，排泥周期为12小时。

待处理水中氨氮浓度为2mg/L。采用上述方法进行处理，出水氨氮浓度为0.5mg/L，达到《国家生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》要求。

实施例3

请参见图1，实现微生物硝化和超滤分离过程的去除饮用水中氨氮的一体化反应器包括生物硝化作用区单元和超滤膜过滤区单元；所述的生物硝化作用区单元和所述的超滤膜过滤区单元设置在同一个反应池中。

所述的生物硝化作用区单元包括用于微生物挂膜的生物填料4、曝气装置6和污泥槽7。

一穿孔板2安装于所述的反应池中，所述的穿孔板2的一侧与所述的反应池壁之间形成的空间的顶部设置为开口；在所述的穿孔板2的另一侧安装一个装填有所述的生物填料4的支架，在所述的生物填料4的下方安装有曝气装置6和设置有污泥槽7，所述的污泥槽中安装有排泥管8；所述的曝气装置6通过管路与一空气压缩机10相连接。

所述的超滤膜过滤区单元包括曝气装置6、污泥槽7和超滤膜组件5；

在所述的反应池中安装有一个所述的超滤膜组件5，在所述的超滤膜组件5的下方安装有曝气装置6和设置有污泥槽7，所述的污泥槽中安装有排泥管8；所述的曝气装置6通过管路与一空气压缩机10相连接；在所述的超滤膜组件5的上方安装带有真空表13及出水管阀门15的出水管11，所述的出水管11与抽吸泵相9相连接。

所述的出水管11与带有反冲洗管阀门14的一反冲洗管12相连通，且出水管与反冲洗管相连通处位于所述的出水管阀门上方的出水管上。

所述的穿孔板的一侧与所述的反应池的池壁之间形成的空间构成了一稳流区1。

所述的反应池中安装生物填料和超滤膜组件的区域为反应区3。

所述的装填有所述的生物填料的支架与超滤膜组件的安装方式，是采用装填有所述的生物填料的支架与超滤膜组件的分开顺序安装方式，且与所述的穿孔板2相邻的是装填有所述的生物填料的支架。

利用上述一体化反应器进行去除饮用水中氨氮的方法为：待处理水由进水口进入一体化反应器的稳流区1中后，水经由穿孔板2均匀地进入反应区3中，之后流经生物硝化作用区单元区域中的装填有醛化纤纶材质的组合填料的生物填料4的生物硝化作用区和安装了组件形式是中空纤维膜的超滤膜组件5的超滤膜过滤区单元区域，在水流经装填有生物填料的生物硝化作用区和安装了超滤膜组件的超滤膜过滤区单元区域时，同时由曝气装置6向水中提供压缩空气进行曝气，经处理后的水通过与安装在超滤膜组件上方的出水管相连接的抽吸泵的抽吸流出反应器；在水流经装填有醛化纤纶材质的组合填料的生物硝化作用区时，使水在所述的生物硝化作用区单元区域中的水力停留时间为60分钟，水在装有所述的中空纤维膜的超滤膜过滤区单元区域中的水力停留时间为20分钟。

所采用的中空纤维膜为浸没式膜组件，且超滤膜材质为聚氯乙烯；超滤膜的孔径范围为0.01μm，超滤膜的膜通量为20L/m²·h。

上述同时去除饮用水中氨氮的方法，是利用生物填料表面的微生物的生物硝化作用下将待处理水中的氨氮转化为硝酸盐。通过抽吸泵的抽吸作用使得生物氧化单元的出水从膜外侧进入内侧，并最终流经所述的超滤膜过滤单元，所述的抽吸泵在所述的超滤膜组件上形成的抽吸负压控制在60KPa。超滤膜组件反冲洗周期为20分钟。通过空气压缩机往水中泵入压缩空气，生物氧化单元区域中的气水比是150∶1，所述的超滤膜过滤单元区域中的气水比范围是50∶1。污泥槽中沉降的污泥通过排泥管排出，排泥周期为24小时。

待处理水中氨氮浓度为1.8mg/L。采用上述方法进行处理，出水氨氮浓度为0.5mg/L，达到《国家生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》要求。

实施例4

请参见图2，设计建立结构基本如实施例1的实现微生物硝化和超滤分离过程的去除饮用水中氨氮的一体化反应器，只是所述的装填有所述的生物填料的支架和超滤膜组件分别为四个。

所述的装填有所述的生物填料的支架与超滤膜组件的安装方式，是采用相互交错混合的安装方式，且与所述的穿孔板2相邻的是装填有所述的生物填料的支架。

利用上述一体化反应器进行去除饮用水中氨氮的方法为：待处理水由进水口进入一体化反应器的稳流区1中后，水经由穿孔板2均匀地进入反应区3中，之后流经生物硝化作用区单元区域中的装填有纤维材质的纤维束填料的生物填料4的生物硝化作用区和安装了组件形式是平板膜的超滤膜组件5的超滤膜过滤区单元区域，在水流经装填有纤维材质的纤维束填料的生物填料的生物硝化作用区和安装了超滤膜组件的超滤膜过滤区单元区域时，同时由曝气装置6向水中提供压缩空气进行曝气，经处理后的水通过与安装在超滤膜组件上方的出水管相连接的抽吸泵的抽吸流出反应器；在水流经装填有纤维材质的纤维束填料的生物硝化作用区时，使水在所述的生物硝化作用区单元区域中的水力停留时间为40分钟，水在装有所述的平板膜的超滤膜过滤区单元区域中的水力停留时间为10分钟。

所采用的平板膜为浸没式膜组件，且超滤膜材质为聚偏氟乙烯；超滤膜的孔径范围为0.05μm，超滤膜的膜通量为30L/m²·h。

上述同时去除饮用水中氨氮的方法，是利用生物填料表面的微生物的生物硝化作用下将待处理水中的氨氮转化为硝酸盐。通过抽吸泵的抽吸作用使得生物氧化单元的出水从膜左侧进入右侧，并最终流经所述的超滤膜过滤单元，所述的抽吸泵在所述的超滤膜组件上形成的抽吸负压控制在80KPa。超滤膜组件反冲洗周期为10分钟。通过空气压缩机往水中泵入压缩空气，生物氧化单元区域中的气水比是150∶1，所述的超滤膜过滤单元区域中的气水比范围是50∶1。污泥槽中沉降的污泥通过排泥管排出，排泥周期为48小时。

待处理水中氨氮浓度为1mg/L。采用上述方法进行处理，出水氨氮浓度为0.5mg/L，达到《国家生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》要求。

实施例5

请参见图2，设计建立结构基本如实施例1的实现微生物硝化和超滤分离过程的去除饮用水中氨氮的一体化反应器，只是所述的装填有所述的生物填料的支架和超滤膜组件分别为四个。

所述的装填有所述的生物填料的支架与超滤膜组件的安装方式，是采用相互交错混合的安装方式，且与所述的穿孔板2相邻的是装填有所述的生物填料的支架。

利用上述一体化反应器进行去除饮用水中氨氮的方法为：待处理水由进水口进入一体化反应器的稳流区1中后，水经由穿孔板2均匀地进入反应区3中，之后流经生物硝化作用区单元区域中的装填有活性炭纤维材质的组合填料的生物填料4的生物硝化作用区和安装了组件形式是平板膜的超滤膜组件5的超滤膜过滤区单元区域，在水流经装填有活性炭纤维材质的组合填料的生物填料的生物硝化作用区和安装了超滤膜组件的超滤膜过滤区单元区域时，同时由曝气装置6向水中提供压缩空气进行曝气，经处理后的水通过与安装在超滤膜组件上方的出水管相连接的抽吸泵的抽吸流出反应器；在水流经装填有活性炭纤维材质的组合填料的生物硝化作用区时，使水在所述的生物硝化作用区单元区域中的水力停留时间为120分钟，水在装有所述的平板膜的超滤膜过滤区域中的水力停留时间为20分钟。

所采用的平板膜为浸没式膜组件，且超滤膜材质为聚氯乙烯；超滤膜的孔径范围为0.10μm，超滤膜的膜通量为40L/m²·h。

上述同时去除饮用水中氨氮的方法，是利用生物填料表面的微生物的生物硝化作用下将待处理水中的氨氮转化为硝酸盐。通过抽吸泵的抽吸作用使得生物氧化单元的出水从膜左侧进入右侧，并最终流经所述的超滤膜过滤单元，所述的抽吸泵在所述的超滤膜组件上形成的抽吸负压控制在50KPa。超滤膜组件反冲洗周期为2分钟。通过空气压缩机往水中泵入压缩空气，生物氧化单元区域中的气水比是150∶1，所述的超滤膜过滤单元区域中的气水比范围是50∶1。污泥槽中沉降的污泥通过排泥管排出，排泥周期为36小时。

待处理水中氨氮浓度为2.5mg/L。采用上述方法进行处理，出水氨氮浓度为0.5mg/L，达到《国家生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》要求。

Claims (10)

1.一种去除饮用水中氨氮的一体化反应器，包括生物硝化作用区单元和超滤膜过滤区单元；其特征是：所述的生物硝化作用区单元和所述的超滤膜过滤区单元设置在同一个反应池中；

所述的生物硝化作用区单元包括用于微生物挂膜的生物填料、曝气装置和污泥槽；

一穿孔板安装于所述的反应池中，所述的穿孔板的一侧与该反应池的池壁之间形成的空间的顶部设置为开口；在所述的穿孔板的另一侧安装装填有所述的生物填料的支架，在所述的生物填料的下方安装有所述的曝气装置和设置有所述的污泥槽；所述的曝气装置通过管路与空气压缩机相连接；

所述的超滤膜过滤区单元包括曝气装置、污泥槽和超滤膜组件；

在所述的反应池中安装有所述的超滤膜组件，在所述的超滤膜组件的下方安装有所述的曝气装置和设置有所述的污泥槽；所述的曝气装置通过管路与空气压缩机相连接；在所述的超滤膜组件的上方安装有出水管，所述的出水管与抽吸泵相相连接。

2.根据权利要求1所述的去除饮用水中氨氮的一体化反应器，其特征是：所述的出水管上安装有真空表及出水管阀门。

3.根据权利要求2所述的去除饮用水中氨氮的一体化反应器，其特征是：所述的出水管与一反冲洗管相连通，且出水管与反冲洗管相连通处位于所述的出水管阀门上方的出水管上；所述的反冲洗管的管路上安装有反冲洗管阀门。

4.根据权利要求1所述的去除饮用水中氨氮的一体化反应器，其特征是：所述的装填有所述的生物填料的支架和超滤膜组件分别是一个以上。

5.根据权利要求4所述的去除饮用水中氨氮的一体化反应器，其特征是：所述的装填有所述的生物填料的支架与超滤膜组件的安装方式，是采用装填有所述的生物填料的支架与超滤膜组件的分开顺序安装方式；或采用相互交错混合的安装方式；

上述两种安装方式，与所述的穿孔板相邻的都是装填有所述的生物填料的支架。

6.一种利用权利要求1～5任意一项所述的去除饮用水中氨氮的一体化反应器进行去除饮用水中氨氮的方法：其特征是：待处理水由进水口进入一体化反应器的稳流区中后，水经由穿孔板均匀地进入反应区中，之后流经生物硝化作用区单元区域中的装填有生物填料的生物硝化作用区和安装了超滤膜组件的超滤膜过滤区单元区域，在水流经装填有生物填料的生物硝化作用区和安装了超滤膜组件的超滤膜过滤区单元区域时，同时由曝气装置向水中提供压缩空气进行曝气，经处理后的水通过与安装在超滤膜组件上方的出水管相连接的抽吸泵的抽吸流出反应器；

所述的生物硝化作用区单元和所述的超滤膜过滤区单元设置在同一个反应池中；

所述的穿孔板的一侧与所述的反应池的池壁之间形成的空间构成了一稳流区；

所述的反应池中安装生物填料和超滤膜组件的区域为反应区。

7.根据权利要求6所述的方法：其特征是：所述的待处理水在装填生物填料的生物硝化作用区单元区域中的水力停留时间为20～120分钟；

所述的水在装有所述的超滤膜组件的超滤膜过滤区单元区域中的水力停留时间为10～40分钟。

8.根据权利要求6所述的方法：其特征是：所述的抽吸泵在所述的超滤膜组件上形成的抽吸负压控制在10kPa～80kPa之间。

9.根据权利要求6所述的方法：其特征是：所述的生物硝化作用区单元区域中的气水比范围是10∶1～150∶1；所述的超滤膜过滤区单元区域中的气水比范围是5∶1～50∶1。

10.根据权利要求6或7所述的方法：其特征是：所述的生物填料选自醛化纤纶材质的软性纤维填料、醛化纤纶材质的半软性填料、聚丙烯或聚乙烯材质的半软性填料、醛化纤纶或活性炭纤维材质的组合填料、纤维材质的纤维束填料中的一种；

所述的超滤膜组件为浸没式膜组件，超滤膜的材质是聚氯乙烯或聚偏氟乙烯；超滤膜的孔径范围为0.01～0.20μm之间，超滤膜的膜通量为10～60L/m²·h。

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