CN103265143B - 一种管道式微污染水源水净化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管道式微污染水源水净化工艺，包括活性炭吸附过程：微污染水源水流经活性炭吸附层，通过物理吸附，去除大部分悬浮物和有机物；固定化微生物硝化过程；离子交换处理；银离子杀菌过程：离子交换后的出水以相同的流速流经镀银陶瓷杀菌层，进行杀菌处理。该工艺将多种处理过程结合在一起并预设于管道中，提高了原水的处理效率，特别是微生物经固定化后提高了系统中的硝化菌密度，可以高效地将氨氮转化为硝酸氮，而离子交换树脂则将硝酸氮去除，后续的银离子杀菌过程也确保了水源水的饮用安全。该工艺占地面积小，出水水质好，操作方便，运行成本低，可适用于微污染水源水的净化处理。

Description

一种管道式微污染水源水净化工艺
技术领域
本发明涉及一种污染水源水的处理工艺，特别是涉及一种微污染水源水的处理工艺，本发明属于环境污染综合治理技术领域。
背景技术
近年来，由于工农业废水和生活污水大量排入自然水体，引起自然水体的污染，特别是地面水源水的水质进一步恶化，优质水资源日益短缺，甚至自来水源也受到不同程度的污染。水源水污染的严重性和饮用水安全的重要性引起了广泛关注，但是目前各种对微污染水源水的净化处理方法都具有一定的适用范围和优缺点: 常规水处理工艺较成熟，但不能满足人们对饮水安全性的要求，深度水处理技术能够有效去除常规处理技术所不能去除的有机物和消毒副产物，但目前在我国此技术还不够成熟未广泛运用; 常规处理工艺联合深度处理能够有效提高和保障饮用水水质，因此具有广阔的发展和应用前景。自来水源水中主要污染物为氨氮与有机物，不过，微污染源水污染物浓度低、碳氮比小，对处理系统提出了更高的要求。目前采用传统的方法难以达到对水源水深度处理的目的，出水仍然含有一定量的有机物和氨氮。另外采用氯消毒的副产物也对饮用水安全造成了威胁。固定化包埋技术将生长缓慢且易流失的硝化菌包埋在半透性聚合物内，可提高系统内硝化细菌的浓度和停留时间，使得系统具有耐冲击负荷、环境敏感性低，易于固液分离和剩余污泥量少等优点。另外水体的杀菌过程采用银离子陶瓷接触杀菌，避免了消毒副产物，并运行方便易于操作。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点，本发明提供一种管道式微污染水源水净化工艺。
一种管道式微污染水源水净化工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）活性炭吸附过程：微污染水源水流经活性炭吸附层，通过物理吸附，去除大部分悬浮物和有机物；
（2）固定化微生物硝化过程：将硝化菌浓缩液与海藻酸钠混合后滴入氯化钙溶液中，形成固定化微生物凝胶球，并填充管道内，经过活性炭吸附预处理的微污染水源水以相同的流速流经固定化微生物硝化层，固定化硝化菌颗粒将水中的氨氮硝化转化为硝酸氮；
（3）离子交换处理：经过固定化微生物处理过的原水以相同的流速流经阴离子树脂交换层，去除硝酸根离子；
（4）银离子杀菌过程：离子交换后的出水以相同的流速流经镀银陶瓷杀菌层，进行杀菌处理。
所述的活性炭吸附过程，采用颗粒或蜂窝活性炭。
所述的活性炭吸附过程，微污染水源水流速为2～20 m/h。
所述的固定化微生物硝化过程中，固定化微生物凝胶球的制备，具体包含如下步骤：按照0.08～2:1～3:1的比例将海藻酸钠、浓度为10～30g/L的硝化细菌浓缩液、水混合后滴加到3%氯化钙溶液中，固化5～10分钟后，把聚合成型的凝胶氯化钙溶液中取出，去离子水清洗，即得到用于降解氨氮的固定化硝化细菌凝胶球。
所述的银离子杀菌过程，是在堇青石蜂窝陶瓷表面接枝后采用液相沉积法镀上一层银膜，具体包含如下步骤：将陶瓷在0.3～0.5%盐酸中浸泡24～36小时，然后用去离子水洗至中性，再将其在0.3～0.5%氢氧化钠浸泡24～36小时，然后再用去离子水洗至中性，处理过的陶瓷自然干燥后，放入0.5～2%的聚乙烯亚胺三氯甲烷溶液中充分浸泡，在60～100℃下反应12～24小时，使聚乙烯亚胺接枝在陶瓷表面及孔道内壁，用乙醇洗去三氯甲烷溶剂和未反应的聚乙烯亚胺，自然干燥后在银氨溶液中浸泡10～30分钟，在120～180℃下干燥5～10小时，再在250～350℃下焙烧4～6小时。
本发明的创新点在于把物理吸附、固定化微生物技术、离子交换树脂以及银离子杀菌技术联用，管道中的原水依次经过预设于管道中的活性炭吸附、固定化微生物硝化、离子交换处理和银离子杀菌步骤，该工艺占地面积小，出水水质好，操作方便，运行成本低，可达到管道式快速、高效净化微污染水源水的目的。该工艺将多种处理过程结合在一起并预设于管道中，提高了原水的处理效率，特别是微生物经固定化后提高了系统中的硝化菌密度，可以高效地将氨氮转化为硝酸氮，而离子交换树脂则将硝酸氮去除，后续的银离子杀菌过程也确保了水源水的饮用安全。该工艺占地面积小，出水水质好，操作方便，运行成本低，可适用于微污染水源水的净化处理，处理效率高。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)      固定化微生物技术将高浓度的硝化细菌固定在海藻酸钠凝胶球内可高效地将微污染水源水中的氨氮转化为硝酸氮，处理效果稳定且没有二次污染。
2)      将银离子负载在接枝后的陶瓷表面和孔道内，起到对水体中细菌的高效持久的杀灭效果，银离子杀菌技术无消毒副产物，杀菌效果持久高效，运行稳定，操作简单。
3)      可以与微污染水源水的传统处理工艺相结合，也可以单独作为微污染水源水的处理单元，工艺组合方便，具有很高的推广应用价值。
附图说明
图1为图本发明的一种管道式微污染水源水净化工艺的结构示意图。
具体实施方式
本发明的净化工艺主要用于处理微污染的河流、湖泊、水库等水源水，下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
结合本发明的内容提供以下实施例：
实施例1：
对江苏某水源水进行取水样检测结果为：氨氮浓度为1.2 mg/L，高锰酸钾指数CODMn 10 mg/L，菌落总数2580 CFU/mL，该水体属于微污染水源水，取该微污染水源水100 L，采用管道式微污染水源水净化工艺进行处理，包括步骤如下：
活性炭吸附过程：控制微污染水源水以10 m/h的流速流经活性炭吸附层，采用颗粒活性炭对微污染水源水进行物理吸附，去除大部分悬浮物和有机物；
固定化微生物硝化过程：按照1.5:2:1的比例将海藻酸钠、浓度为15 g/L的硝化细菌浓缩液、水混合后滴加到3%氯化钙溶液中，固化10分钟后，把聚合成型的凝胶氯化钙溶液中取出，去离子水清洗，即得到用于降解氨氮的固定化硝化细菌凝胶球。将固定化微生物凝胶球，并填充管道内。控制经过活性炭吸附预处理的微污染水源水以10 m/h的流速流经固定化微生物硝化层，固定化硝化菌颗粒将氨氮硝化转化为硝酸氮；
离子交换处理：控制固定化微生物处理过的微污染水源水以10 m/h的流速通过阴离子树脂去除硝酸根离子；
银离子杀菌过程：将堇青石蜂窝陶瓷在0.3%盐酸中浸泡24小时，然后用去离子水洗至中性，再将其在0.3%氢氧化钠浸泡24小时，然后再用去离子水洗至中性，处理过的陶瓷自然干燥后，放入1.5%聚乙烯亚胺三氯甲烷溶液中充分浸泡，在60℃下反应12小时，使聚乙烯亚胺接枝在陶瓷表面及孔道内壁，用乙醇洗去三氯甲烷溶剂和未反应的聚乙烯亚胺，自然干燥后在银氨溶液中浸泡20分钟，在150℃下干燥8小时，再在300℃下焙烧4小时。控制离子交换后水源水以10 m/h的流速通过镀银陶瓷杀菌层进行杀菌处理。
对整个处理过程的水质检测数据如下表，经处理后的各项指标达到国家制定的《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）。
实施例2：
对上海某水源水进行取水样检测结果为：氨氮浓度为2.8 mg/L，，高锰酸钾指数CODMn 6.6 mg/L，菌落总数6160 CFU/mL，该水体属于微污染水源水，取该微污染水源水100 L，采用管道式微污染水源水净化工艺进行处理，包括步骤如下：
活性炭吸附过程：控制微污染水源水以8 m/h的流速流经活性炭吸附层，采用颗粒活性炭对微污染水源水进行物理吸附，去除大部分悬浮物和有机物；
固定化微生物硝化过程：按照2:2:1的比例将海藻酸钠、浓度为20 g/L的硝化细菌浓缩液、水混合后滴加到3%氯化钙溶液中，固化8分钟后，把聚合成型的凝胶氯化钙溶液中取出，去离子水清洗，即得到用于降解氨氮的固定化硝化细菌凝胶球。将固定化微生物凝胶球，并填充管道内。控制经过活性炭吸附预处理的微污染水源水以8 m/h的流速流经固定化微生物硝化层，固定化硝化菌颗粒将氨氮硝化转化为硝酸氮；
离子交换处理：控制固定化微生物处理过的微污染水源水以8 m/h的流速通过阴离子树脂去除硝酸根离子；
银离子杀菌过程：将堇青石蜂窝陶瓷在0.5%盐酸中浸泡30小时，然后用去离子水洗至中性，再将其在0.5%氢氧化钠浸泡30小时，然后再用去离子水洗至中性，处理过的陶瓷自然干燥后，放入2%聚乙烯亚胺三氯甲烷溶液中充分浸泡，在80℃下反应24小时，使聚乙烯亚胺接枝在陶瓷表面及孔道内壁，用乙醇洗去三氯甲烷溶剂和未反应的聚乙烯亚胺，自然干燥后在银氨溶液中浸泡30分钟，在180℃下干燥10小时，再在350℃下焙烧6小时。控制离子交换后水源水以8 m/h的流速通过镀银陶瓷杀菌层进行杀菌处理。
对整个处理过程的水质检测数据如下表，经处理后的各项指标达到国家制定的《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）。
实施例3：
对广州某水源水进行取水样检测结果为：氨氮浓度为1.8 mg/L，高锰酸钾指数CODMn 5.4 mg/L，菌落总数3860 CFU/mL，该水体属于微污染水源水，采用管道式微污染水源水净化工艺进行处理，包括步骤如下：
活性炭吸附过程：控制微污染水源水以15 m/h的流速流经活性炭吸附层，采用颗粒活性炭对微污染水源水进行物理吸附，去除大部分悬浮物和有机物；
固定化微生物硝化过程：按照1.5:1.5:1的比例将海藻酸钠、浓度为30 g/L的硝化细菌浓缩液、水混合后滴加到3%氯化钙溶液中，固化10分钟后，把聚合成型的凝胶氯化钙溶液中取出，去离子水清洗，即得到用于降解氨氮的固定化硝化细菌凝胶球。将固定化微生物凝胶球，并填充管道内。控制经过活性炭吸附预处理的微污染水源水以15 m/h的流速流经固定化微生物硝化层，固定化硝化菌颗粒将氨氮硝化转化为硝酸氮；
离子交换处理：控制固定化微生物处理过的微污染水源水以15 m/h的流速通过阴离子树脂去除硝酸根离子；
银离子杀菌过程：将堇青石蜂窝陶瓷在0.4%盐酸中浸泡36小时，然后用去离子水洗至中性，再将其在0.4%氢氧化钠浸泡36小时，然后再用去离子水洗至中性，处理过的陶瓷自然干燥后，放入1.2%聚乙烯亚胺三氯甲烷溶液中充分浸泡，在100℃下反应12小时，使聚乙烯亚胺接枝在陶瓷表面及孔道内壁，用乙醇洗去三氯甲烷溶剂和未反应的聚乙烯亚胺，自然干燥后在银氨溶液中浸泡20分钟，在120℃下干燥10小时，再在300℃下焙烧5小时。控制离子交换后水源水以15 m/h的流速通过镀银陶瓷杀菌层进行杀菌处理。
对整个处理过程的水质检测数据如下表，经处理后的各项指标达到国家制定的《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）。

Claims (3)

1.一种管道式微污染水源水净化工艺，其特征在于，包括如下步骤：
活性炭吸附过程：微污染水源水流经活性炭吸附层，通过物理吸附，去除大部分悬浮物和有机物；
固定化微生物硝化过程：将硝化菌浓缩液与海藻酸钠混合后滴入氯化钙溶液中，形成固定化微生物凝胶球，并填充管道内，经过活性炭吸附预处理的微污染水源水以相同的流速流经固定化微生物硝化层，固定化硝化菌颗粒将水中的氨氮硝化转化为硝酸氮；
所述的固定化微生物硝化过程中，固定化微生物凝胶球的制备，具体包含如下步骤：按照0.08～2:1～3:1的比例将海藻酸钠、浓度为10～30g/L的硝化细菌浓缩液、水混合后滴加到3%氯化钙溶液中，固化5～10分钟后，把聚合成型的凝胶氯化钙溶液中取出，去离子水清洗，即得到用于降解氨氮的固定化硝化细菌凝胶球；
离子交换处理：经过固定化微生物处理过的原水以相同的流速流经阴离子树脂交换层，去除硝酸根离子；
银离子杀菌过程：离子交换后的出水以相同的流速流经镀银陶瓷杀菌层，进行杀菌处理；
    所述的镀银陶瓷杀菌层的制备，是在堇青石蜂窝陶瓷表面接枝后采用液相沉积法镀上一层银膜，具体包含如下步骤：将陶瓷在0.3～0.5%盐酸中浸泡24～36小时，然后用去离子水洗至中性，再将其在0.3～0.5%氢氧化钠浸泡24～36小时，然后再用去离子水洗至中性，处理过的陶瓷自然干燥后，放入0.5～2%的聚乙烯亚胺三氯甲烷溶液中充分浸泡，在60～100℃下反应12～24小时，使聚乙烯亚胺接枝在陶瓷表面及孔道内壁，用乙醇洗去三氯甲烷溶剂和未反应的聚乙烯亚胺，自然干燥后在银氨溶液中浸泡10～30分钟，在120～180℃下干燥5～10小时，再在250～350℃下焙烧4～6小时。
2.根据权利要求1所述一种管道式微污染水源水净化工艺，其特征在于，所述的活性炭吸附过程，采用颗粒或蜂窝活性炭。
3.根据权利要求1所述一种管道式微污染水源水净化工艺，其特征在于，所述的活性炭吸附过程，微污染水源水流速为2～20 m/h。
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