CN106746190B - 饮用水多载体生物除氨氮除浊设备及其处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种饮用水多载体生物除氨氮除浊设备及其处理方法，包括依次连接的水温水质预警装置、水源湿地、澄清池、可控曝气生物培养池、可控曝气上向流滤池、砂滤池以及清水池，待处理原水通过泵与水源湿地连接或通过泵和第一超越管道与澄清池连接，泵与水源湿地之间设置有水温水质预警装置，水温水质预警装置实时监测水温水质的变化，将信号数据传回控制室；水源湿地通过泵与澄清池连接；澄清池通过管道依次与可控曝气生物培养池、可控曝气上向流滤池、砂滤池、清水池连通或通过第二超越管道直接与可控曝气上向流生物滤池相连通；水源湿地包括从前至后布置的植物根床区、生物塘区和混合填料区。本发明关键应对温度突降，氨氮浓度急剧上升的问题。

Description

饮用水多载体生物除氨氮除浊设备及其处理方法
技术领域
本发明涉及一种饮用水多载体生物除氨氮除浊设备及其处理方法，属于饮用水处理技术领域，特别涉及水温突降而氨氮浓度突升条件下采取的饮用水氨氮及浊度处理方法。
背景技术
随着工业化和城市化进程的加快，水源水质受到不同程度的污染，其中氨氮是一主要的污染物，杭嘉湖地区河网水体由于自净能力较弱，氨氮浓度远远超过0.5mg/L的生活饮用水卫生标准，甚至高达4-6mg/L；与此同时饮用水水质标准不断提高，《浙江省现代化水厂评价标准》(2013)要求出厂水浊度低于0.1NTU，远低于1NTU的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。
饮用水中氨氮的去除方法主要有空气吹脱法、离子交换等膜处理方法法、折点加氯和生物处理方法等，其中离子交换等膜处理方法成本高，折点加氯过程中由于氯投加量的加大易产生“三致”物质，生物处理法相对来说经济有效，是目前应用最广，最具有应用前景的方法。
但是生物处理方法一个最大的问题是受温度的影响较大，温度降低时，微生物的活性降低，氨氮去除效率下降。另一方面，对于杭嘉湖地区的河网水源水来说，其氨氮浓度又随季节发生变化，往往是在秋冬交际温度下降时，其水源水中氨氮浓度突然升高，使得本身随温度下降而降低的生物活性更是雪上加霜，根本来不及适应水温水质的突变，承受不了该冲击负荷，微生物的活性彻底崩溃，从而导致冬季低温条件下饮用水水厂的出水氨氮无法达标。本发明针对杭嘉湖地区的饮用水水厂提出了多载体生物除氨氮技术并辅以水质水温预警水源主动切换技术，可以在饮用水处理厂解决水温突降而氨氮浓度突升的难题。即通过水源的切换，强化培养微生物适应高浓度的氨氮原水，采取低温条件生物功能强化技术措施，以及系统运行优化措施，使得冬季低温条件下保证了饮用水处理系统中微生物的活性，保证出水氨氮稳定达标。对秋季两至三天内温度突然降至10℃以下，而氨氮浓度急剧升高1mg/L的水源水，仍能使出水小于0.5mg/L，并能在冬季低温期水温为10℃以下，氨氮浓度为2.0～4.0mg/L时，出水氨氮值稳定小于0.5mg/L的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)；同时，实现了出厂水浊度低于0.1NTU的《浙江省现代化水厂评价标准》(2013)。目前利用该技术的研究还未见报道。
发明内容
为了克服现有水处理技术存在的上述问题，特别是秋冬季温度突然降低同时氨氮浓度突升污染水源的技术难题，本发明提供一种饮用水多载体生物除氨氮除浊设备及其运行方法。该设备与传统水处理技术不同，构建多载体生物区，更为重要的是采用水源的主动切换技术以及配建可控曝气的生物培养池，使之满足处理要求。
本发明采用的技术方案是：
饮用水多载体生物除氨氮除浊设备，其特征在于：包括依次连接的水温水质预警装置、水源湿地、澄清池、可控曝气生物培养池、可控曝气上向流滤池、砂滤池以及清水池，待处理原水通过泵与所述的水源湿地连接或通过泵和第一超越管道与所述的澄清池连接，所述的泵与所述的水源湿地之间设置有所述的水温水质预警装置，所述的水温水质预警装置实时监测水温水质的变化，并将信号数据传回控制室；所述的水源湿地通过泵与澄清池连接；所述的澄清池通过管道依次与所述的可控曝气生物培养池、可控曝气上向流滤池、砂滤池、清水池连通或通过第二超越管道直接与所述的可控曝气上向流生物滤池相连通；
所述的水源湿地包括从前至后布置的植物根床区、生物塘区和混合填料区，待处理原水在三个区内的水力停留时间比为1：4：1，水源湿地总水力停留时间不小于6天。
还包括鼓风机，所述的鼓风机通过管道分别与可控曝气生物培养池和可控曝气上向流滤池相连接。
所述的可控曝气生物培养池内设置有盾式纤维组合填料，所述的可控曝气生物培养池底部设置中孔曝气头，通过管道与所述的鼓风机相连接，曝气方式可按需要设定；待处理原水的水力停留时间不大于5分钟，水力流态为上向流，其中中孔曝气头的孔径2～5mm。
所述的可控曝气上向流滤池的水力流态为上向流；内部由下向上设置有沸石和陶粒填料，沸石与陶粒填料的比例为1：1，总高度为1.2m；所述的可控曝气上向流滤池的下部设置有微孔曝气头，并且通过管道与鼓风机相连接，曝气方式可按需要设定，其中微孔曝气头的矩形孔长宽分别为0.2和2mm。
所述的砂滤池为下向流，所述的砂滤池的内部装填有粒径为0.5～1.0mm的级配石英砂。
所述的混合填料区是陶粒和活性炭体积比按1：1的混合。
所述的澄清池的入口处设置臭氧以及聚合铝投加。
所述的砂滤池的入口处设置聚合铝投加。
所述的清水池的入口处设置次氯酸钠投加。
一种采用上述所述的设备进行饮用水多载体生物除氨氮方法，其特征在于：所述的方法包括如下步骤：
1)在春季、冬季，待处理原水流经水源湿地、澄清池、可控曝气生物培养池、可控曝气上向流滤池、砂滤池，处理后进入清水池；其中可控曝气生物培养池可适度曝气，可控曝气上向流滤池不曝气；
2)在夏季，待处理原水流经水源湿地、澄清池、经超越管至可控曝气上向流滤池(不经过可控曝气生物培养池)、砂滤池，处理后进入清水池；其中可控曝气生物培养池不曝气，可控曝气上向流滤池可适度曝气；
3)在秋季，需分两种方式运行：(1)当水温水质联动预警系统显示温度大于15度，氨氮浓度低于0.5mg/L时，待处理原水流经水源湿地、澄清池、可控曝气生物培养池、可控曝气上向流滤池、砂滤池，处理后进入清水池，其中可控曝气生物培养池可适度曝气，可控曝气上向流滤池不曝气；(2)水温水质联动预警系统显示温度低于15度，氨氮浓度变化值超过0.5mg/L时，进行水源的主动切换，由氨氮浓度较低的水源湿地出水水源调整为氨氮浓度相对较高的河网水作为水源，待处理原水流经超越管直接至澄清池(不经过水源湿地)、可控曝气生物培养池、可控曝气上向流滤池、砂滤池，处理后进入清水池。其中可控曝气生物培养池可适度曝气，一方面培养硝化细菌，另一方面可将可控曝气生物培养池内的悬浮和脱落的微生物输送至后续可控曝气上向流滤池。可控曝气上向流滤池不曝气；当可控曝气上向流滤池氨氮去除率达到75％后，将水源重新切换为湿地出水切换流经水源湿地。
本发明的有益效果体现在：
1、陶粒、活性炭、纤维盾式组合填料、沸石、石英砂等多载体介质的填料为微生物的生长提供了适宜的生存环境，从系统上保证了微生物的生长所需环境；
2、可控可调的运行方式使得不需要借助外界条件得以培养所需微生物；可控曝气生物培养池一方面为可控曝气上向流滤池提供微生物接种，另一方面脱落的微生物直接成为控曝气上向流滤池内微生物的营养物；
3、与水温水质预警系统相配合，解决了温度突降，氨氮突升的生物处理难题；
4、出厂水氨氮浓度稳定低于0.5mg/L的生活饮用水卫生标准(GB5749-2012)，浊度更低于《浙江省现代化水厂评价标准》(2013)的0.1NTU。
5、具有运行可靠、调节使用方便、维护较方便、可实现自动化控制等特点。
附图说明
图1是本发明的技术工艺图(A代表的是用于引入待处理水源的入口)。
具体实施方式：
参照图1，饮用水多载体生物除氨氮除浊设备，包括依次连接的水温水质预警装置1、水源湿地2、澄清池4、可控曝气生物培养池5、可控曝气上向流滤池6、砂滤池7以及清水池8，待处理原水通过泵与所述的水源湿地2连接或通过泵和第一超越管道3与所述的澄清池4连接，所述的泵与所述的水源湿地2之间设置有所述的水温水质预警装置1，所述的水温水质预警装置1实时监测水温水质的变化，并将信号数据传回控制室；所述的水源湿地2通过泵与澄清池4连接；所述的澄清池4通过管道依次与所述的可控曝气生物培养池5、可控曝气上向流滤池6、砂滤池7、清水池8连通或通过第二超越管道10直接与所述的可控曝气上向流生物滤池6相连通；
所述的水源湿地2包括从前至后布置的植物根床区21、生物塘区22和混合填料区23，待处理原水在三个区内的水力停留时间比为1：4：1，水源湿地2总水力停留时间不小于6天。
还包括鼓风机9，所述的鼓风机9通过管道分别与可控曝气生物培养池5和可控曝气上向流滤池6相连接。
所述的可控曝气生物培养池5内设置有盾式纤维组合填料，所述的可控曝气生物培养池5底部设置中孔曝气头，通过管道与所述的鼓风机9相连接，曝气方式可按需要设定；待处理原水的水力停留时间不大于5分钟，水力流态为上向流。
所述的可控曝气上向流滤池6的水力流态为上向流；内部由下向上设置有沸石和陶粒填料，沸石与陶粒填料的比例为1：1，总高度为1.2m；所述的可控曝气上向流滤池6的下部设置微孔曝气头，并且通过管道与鼓风机9相连接，曝气方式可按需要设定。
所述的砂滤池7为下向流，所述的砂滤池7的内部装填有粒径为0.5～1.0mm的级配石英砂。
所述的混合填料区23是陶粒和活性炭体积比按1：1的混合。
所述的澄清池4的入口处设置臭氧口41以及第一聚合铝投加口42。
所述的砂滤池7的入口处设置第二聚合铝投加口71。
所述的清水池8的入口处设置次氯酸钠投加口81。
Figure BDA0001171967140000071
代表的是泵。
一种采用上述所述的设备进行饮用水多载体生物除氨氮方法，其特征在于：所述的方法包括如下步骤：
1)在春季、冬季，待处理原水流经水源湿地、澄清池、可控曝气生物培养池、可控曝气上向流滤池、砂滤池，处理后进入清水池；其中可控曝气生物培养池可适度曝气，可控曝气上向流滤池不曝气；
2)在夏季，待处理原水流经水源湿地、澄清池、经超越管至可控曝气上向流滤池(不经过可控曝气生物培养池)、砂滤池，处理后进入清水池；其中可控曝气生物培养池不曝气，可控曝气上向流滤池可适度曝气；
3)在秋季，需分两种方式运行：(1)当水温水质联动预警系统显示温度大于15度，氨氮浓度低于0.5mg/L时，待处理原水流经水源湿地、澄清池、可控曝气生物培养池、可控曝气上向流滤池、砂滤池，处理后进入清水池，其中可控曝气生物培养池可适度曝气，可控曝气上向流滤池不曝气；(2)水温水质联动预警系统显示温度低于15度，氨氮浓度变化值超过0.5mg/L时，进行水源的主动切换，由氨氮浓度较低的水源湿地出水水源调整为氨氮浓度相对较高的河网水作为水源，待处理原水流经超越管直接至澄清池(不经过水源湿地)、可控曝气生物培养池、可控曝气上向流滤池、砂滤池，处理后进入清水池。其中可控曝气生物培养池可适度曝气，一方面培养硝化细菌，另一方面可将可控曝气生物培养池内的悬浮和脱落的微生物输送至后续可控曝气上向流滤池。可控曝气上向流滤池不曝气；当可控曝气上向流滤池氨氮去除率达到75％后，将水源重新切换为湿地出水切换流经水源湿地。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.饮用水多载体生物除氨氮除浊设备，其特征在于：包括依次连接的水温水质预警装置、水源湿地、澄清池、可控曝气生物培养池、可控曝气上向流滤池、砂滤池以及清水池，待处理原水通过泵与所述的水源湿地连接或通过泵和第一超越管道与所述的澄清池连接，所述的泵与所述的水源湿地之间设置有所述的水温水质预警装置，所述的水温水质预警装置实时监测水温水质的变化，并将信号数据传回控制室；所述的水源湿地通过泵与澄清池连接；所述的澄清池通过管道依次与所述的可控曝气生物培养池、可控曝气上向流滤池、砂滤池、清水池连通或通过第二超越管道直接与所述的可控曝气上向流生物滤池相连通；
所述的水源湿地包括从前至后布置的植物根床区、生物塘区和混合填料区，待处理原水在三个区内的水力停留时间比为1：4：1，水源湿地总水力停留时间不小于6天；
采用所述的饮用水多载体生物除氨氮除浊设备进行饮用水多载体生物除氨氮方法，包括如下步骤：
1)在春季、冬季，待处理原水流经水源湿地、澄清池、可控曝气生物培养池、可控曝气上向流滤池、砂滤池，处理后进入清水池；其中可控曝气生物培养池适度曝气，可控曝气上向流滤池不曝气;
2)在夏季，待处理原水流经水源湿地、澄清池、经超越管至可控曝气上向流滤池、砂滤池，处理后进入清水池；其中可控曝气生物培养池不曝气，可控曝气上向流滤池适度曝气;
3)在秋季，需分两种方式运行：（1)当水温水质联动预警系统显示温度大于15度，氨氮浓度低于0.5mg/L时，待处理原水流经水源湿地、澄清池、可控曝气生物培养池、可控曝气上向流滤池、砂滤池，处理后进入清水池，其中可控曝气生物培养池适度曝气，可控曝气上向流滤池不曝气；(2)水温水质联动预警系统显示温度低于15度，氨氮浓度变化值超过0.5mg/L时，进行水源的主动切换，由氨氮浓度较低的水源湿地出水水源调整为氨氮浓度相对较高的河网水作为水源，待处理原水流经超越管直接至澄清池、可控曝气生物培养池、可控曝气上向流滤池、砂滤池，处理后进入清水池，其中可控曝气生物培养池适度曝气，一方面培养硝化细菌，另一方面将可控曝气生物培养池内的悬浮和脱落的微生物输送至后续可控曝气上向流滤池；可控曝气上向流滤池不曝气；当可控曝气上向流滤池氨氮去除率达到75%后，将水源重新切换为湿地出水切换流经水源湿地。
2.如权利要求1所述的饮用水多载体生物除氨氮除浊设备，其特征在于：还包括鼓风机，所述的鼓风机通过管道分别与可控曝气生物培养池和可控曝气上向流滤池相连接。
3.如权利要求2所述的饮用水多载体生物除氨氮除浊设备，其特征在于：所述的可控曝气生物培养池内设置有盾式纤维组合填料，所述的可控曝气生物培养池底部设置中孔曝气头通过管道与所述的鼓风机相连接，曝气方式可按需要设定；待处理原水的水力停留时间不大于5分钟，水力流态为上向流，其中中孔曝气头的孔径2~5 mm。
4.如权利要求3所述的饮用水多载体生物除氨氮除浊设备，其特征在于：所述的可控曝气上向流滤池的水力流态为上向流；内部由下向上设置有沸石和陶粒填料，沸石与陶粒填料的比例为1：1，总高度为1.2m；所述的可控曝气上向流滤池的下部设置有微孔曝气头，并且通过管道与鼓风机相连接，曝气方式按需要设定，其中微孔曝气头的矩形孔长、宽分别为0.2 mm和2mm。
5.如权利要求4所述的饮用水多载体生物除氨氮除浊设备，其特征在于：所述的砂滤池为下向流，所述的砂滤池的内部装填有粒径为0.5～1.0 mm的级配石英砂。
6.如权利要求5所述的饮用水多载体生物除氨氮除浊设备，其特征在于：所述的混合填料区是陶粒和活性炭体积比按1：1的混合。
7.如权利要求6所述的饮用水多载体生物除氨氮除浊设备，其特征在于：所述的澄清池的入口处设置臭氧口以及第一聚合铝投加口。
8.如权利要求7所述的饮用水多载体生物除氨氮除浊设备，其特征在于：所述的砂滤池的入口处设置第二聚合铝投加口。
9.如权利要求8所述的饮用水多载体生物除氨氮除浊设备，其特征在于：所述的清水池的入口处设置次氯酸钠投加口。
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