CN104961226B - 一种处理高藻高氨氮原水的复合生物滤池及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理高藻高氨氮原水的复合生物滤池及其应用方法。所述复合生物滤池主体单元从顶部到底部依次为溢流管、进水单元、取样口、载体填充区、出水单元、曝气装置，其中载体填充区从上到下分级布设悬浮球生物滤料、沸石滤料、颗粒活性炭滤料、承托层。本发明的优点在于生物球型滤料能有效富集生物膜去除污染原水中的氮素等污染物，通过沸石和活性炭的吸附、机械截留等作用可同步去除藻类，特有的复合滤料结构可有效的减少曝气滤池的水头损失，减少反冲洗次数。同时，通过曝气方式、水力停留时间等工艺参数优化，实现生物球型滤料快速挂膜去污、系统高效低耗稳定运行。

Description

一种处理高藻高氨氮原水的复合生物滤池及其应用方法
技术领域
本发明涉及一种适合于高藻高氨氮原水处理的，以悬浮球生物载体、沸石、活性炭为滤料的三级生物滤池装置及其方法，适合与富营养化环境水体修复。
背景技术
随着我国城镇化快速发展和农业集约化水平的不断提升，水环境污染问题日益突出，由此带来的湖库富营养化、藻类频发等问题一直是研究者关注热点。今年来，群众生活水平日益提高，对饮用水质量的要求也越来越高，现有制水工艺已不能满足相应需求。相比传统物理化学处理工艺，生物处理工艺因其运行成本低、处理性能高、二次污染少，被逐渐引入原水处理工艺中。鉴于我国东部发达地区的原水高藻高氨氮污染特征，研发高效低耗稳定的复合生物滤池及其工艺，具有重要的应用价值。
传统的曝气生物滤池工艺流程长，生化池和滤池分开而导致占地面积大，能耗高等一系列问题。现有的复合生物滤池主要以污水的后续处理为主，滤料主要以不同级配的砂石为主。
发明内容
本发明针对高藻高氨氮原水污染特征，级配悬浮球生物滤料、沸石、活性炭组合滤料，提出了一种处理高藻高氨氮原水的复合生物滤池及其应用方法，基于曝气方式、水力停留时间等参数优化，通过三级滤料的吸附和生物降解作用去除污染原水重点氮素及藻类，实现同步脱氮除藻，增加了水质生物稳定性，减少了后续制水工艺的处理风险。
一种处理高藻高氨氮原水的复合生物滤池，所述复合生物滤池主体单元从顶部到底部依次为溢流管、进水单元、取样口、载体填充区、出水单元、曝气装置，其中载体填充区从上到下分级布设悬浮球生物滤料、沸石滤料、颗粒活性炭滤料、承托层。
所述的复合生物滤池，主体呈圆柱体，高径比为5-10:1；承托层的底部设有出水承托板，为有孔筛板，孔洞均匀分布于筛板之上，孔径大小为0.1-0.15cm，总孔洞面积S1占筛板总面积S2比为0.5-0.8:1。
所述的曝气装置设置在所述生物滤池底端区域，距底部距离为3cm，曝气横截面积占底部总横截面积的30-60%。
所述的载体填充区装填的填料为由上到下依次为：悬浮球生物滤料、沸石滤料和颗粒活性炭滤料，填充体积比分别为5-10:1:1。
所选的悬浮球生物滤料，其外形为球型，直径为3-10cm，密度为0.98-0.99g/cm3，比表面积为8.5cm2/g，分布有多片翼片，在水中呈悬浮状态；沸石滤料为颗粒状，直径为2-4mm，颗粒孔径15-20nm、比表面积为10-15 m2/g，空隙率40-50%；活性炭滤料为颗粒状，直径为2-4mm，颗粒孔径2-5nm、填充密度0.45-0.55cm3/g，比表面积为290-300m2/g。
一种采用所述的生物滤池处理高藻高氨氮原水的复合生物滤池方法，
(1)以原水水质为进水基质，连续流运行，HRT为2-8h；载体为全新的或原位预挂膜的悬浮球生物滤料、沸石滤料和颗粒活性炭滤料组合滤料；
(2)供氧方式为机械曝气，气液比1-4:1，装置内DO浓度5-8 mg/L；
(3)每60天对生物滤池中载体及承托板进行反冲洗。
本发明的有益效果：高藻高氨氮原水由装置顶部进水，与悬浮球生物滤料充分接触，悬浮球生物滤料比表面积大，可附着生长大量的生物膜群落，能有效吸附悬浮生物膜，挂膜迅速，滤料表面覆有好氧硝化菌，可快速的生物降解原水中的氨氮。沸石滤料中有发达的孔隙、孔道并具有色散力和静电力对高氨氮水体具有很好的处理效果。活性炭和沸石滤料由于其丰富的颗粒孔隙，可有效地吸附悬浮球滤料脱落的生物膜以及进水中的藻类有机物及悬浮颗粒，降低出水的浊度、色度及生物量，同时活性炭和沸石滤料也为多功能菌群生长提供了良好的微环境。曝气生物滤池具有充氧效率高，曝气量少，能耗小的特征。但也存在易堵塞，需要经常反冲洗，反冲能耗过大，易产生大量反冲洗水等问题。通过三种滤料的级配组合，既保证了功能微生物有效持留，又可以有效解决传统滤池易堵塞、反冲成本高的问题。
附图说明
图1为处理高藻高氨氮原水的复合生物滤池的一种结构示意图；
主体单元从顶部到底部依次为溢流管1、进水单元2、取样口3、载体填充区4、出水单元5、曝气装置6，其中载体填充区域分级布设悬浮球生物滤料7、沸石滤料8、颗粒活性炭滤料9、承托层10。
实施例1
采用图1所示的复合生物滤池，所选取滤料为悬浮球生物滤料、沸石、活性炭组合滤料，进水为高藻高氨氮污染河水，藻类、TOC、氨氮等污染物浓度分别为108-109cell/mL，5mg/L，7mg/L，C/N比为1:1.4。采用机械曝气保持装置内DO浓度5mg/L，气液比为4:1。
经过60天的运行，成功实现复合生物滤池启动与稳定运行，氨氮、浊度、TOC去除率分别达到93%、82%、67%，出水氨氮、浊度等浓度分别低小于0.5mg/L、1NTU，满足GB5749-2006水质标准要求。
实施例2
采用图1所示的复合生物滤池，所选取滤料为悬浮球生物滤料、沸石、活性炭组合滤料，进水为高藻高氨氮污染河水，藻类、TOC、氨氮等污染物浓度分别为106-107cell/mL，5mg/L，7mg/L，C/N比为1:1.4。采用机械曝气保持装置内DO浓度5mg/L，气液比为4:1。
经过60天的运行，成功实现复合生物滤池启动与稳定运行，氨氮、浊度、TOC去除率分别达到98%、61%、55%，出水氨氮、浊度等浓度分别低小于0.5mg/L、1NTU，满足GB5749-2006水质标准要求。
实施例3（比较例）
采用图1所示的的曝气生物滤池，反应器有效体积为3L。所选取滤料沸石、活性炭组合滤料，进水为高藻高氨氮污染河水，藻类、TOC、氨氮等污染物浓度分别为106-107cell/mL，5mg/L，7mg/L，C/N比为1:1.4。采用机械曝气保持装置内DO浓度5mg/L，气液比为4:1。
经过60天的运行，成功实现复合生物滤池启动与稳定运行，氨氮、浊度、TOC去除率分别达到91%、48%、44%。未加入悬浮球生物滤料的复合生物滤池效果（实施例3）差于加入悬浮球生物滤料的复合生物滤池（实施例1、实施例2）。

Claims (1)

1.一种处理高藻高氨氮原水的复合生物滤池，其特征在于，所述复合生物滤池主体单元从顶部到底部依次为溢流管（1）、进水单元（2）、取样口（3）、载体填充区（4）、出水单元（5）、曝气装置（6），其中载体填充区（4）从上到下分级布设悬浮球生物滤料（7）、沸石滤料（8）、颗粒活性炭滤料（9）、承托层（10）；
所选的悬浮球生物滤料（7），其外形为球型，直径为3-10cm，密度为0.98-0.99g/cm3，比表面积为8.5cm2/g，分布有多片翼片，在水中呈悬浮状态；沸石滤料（8）为颗粒状，直径为2-4mm，颗粒孔径15-20nm、比表面积为10-15 m2/g，空隙率40-50%；活性炭滤料（9）为颗粒状，直径为2-4mm，颗粒孔径2-5nm、填充密度0.45-0.55cm3/g，比表面积为290-300m2/g；
主体呈圆柱体，高径比为5-10:1；承托层（10）的底部设有出水承托板（11），为有孔筛板，孔洞均匀分布于筛板之上，孔径大小为0.1-0.15cm，总孔洞面积S1占筛板总面积S2比为0.5-0.8:1；
所述的曝气装置（6）设置在所述生物滤池底端区域，距底部距离为3cm，曝气横截面积占底部总横截面积的30-60%；
所述的载体填充区（4）装填的填料为由上到下依次为：悬浮球生物滤料、沸石滤料和颗粒活性炭滤料，填充体积比分别为5-10:1:1。
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