CN1807278A - 多阶生物反应器去除蓝藻及其毒素的预处理工艺 - Google Patents

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朱光灿
乐林生
鲍士荣
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Abstract

多阶生物反应器去除蓝藻及其毒素的预处理工艺，是一种对含有藻及藻毒素的富营养化原水的预处理技术。首先构建具有推流流态特征的多阶生物反应器，然后，将含藻类及藻毒素的富营养化原水经泵提升进入多阶生物反应器，并根据原水水质调整总水力停留时间1.0～2.0小时和气水比，通过填料上附着生长的微生物群体的新陈代谢、生物絮凝、吸附、附着作用和原、后生动物的捕食等作用机理，实现对水中藻类、藻毒素、氨氮、有机污染物和颗粒物等的去除，可节省常规工艺的加药、加氯量，减轻后续处理单元的负荷，避免了由预氯化引起的卤代有机物的生成，提高出厂水的卫生安全性。本发明广泛适用于以富营养化水源水为原水的饮用水处理。

Description

多阶生物反应器去除蓝藻及其毒素的预处理工艺
                            技术领域
本发明是一种含藻富营养化水源水预处理技术。具体是采用多阶生物接触氧化反应器去除富营养化水中蓝藻及其毒素，属于饮用水处理技术领域。
                            背景技术
富营养化湖泊和水库中蓝绿藻(Blue-green algae，简称蓝藻)生长引起的水质恶化已成为全球关注的问题。富营养化水中的多种蓝藻能产生具有环状七肽的毒素，属毒性极强的肝毒素和神经毒素，如微囊藻毒素Microcystin-LR就是一种强烈的肝脏肿瘤促进剂。我国淡水湖泊、水库富营养化问题严重，又都是重要的饮用水源，迄今已发现60多种微囊藻毒素。传统自来水厂处理工艺已被证实无法去除藻毒素，部分城市的饮用水中也检测出含有微囊藻毒素。目前水厂普遍采用的预氯化除藻工艺可导致藻毒素从藻细胞内释放，增加了饮用水的不安全性。藻类与微囊藻毒素可被微生物降解，但是针对微污染原水采用的生物接触氧化工艺对藻类及藻毒素的去除效率不高，因此，需要一种有效、安全而简单的技术去除富营养化原水中的藻类及藻毒素。
                            发明内容
本发明的目的在于公开一种工艺简单、能有效去除富营养化原水中蓝藻及其毒素的饮用水预处理方法。
为了达到上述目的，本发明针对富营养化原水中藻类可被生物接触氧化反应器中填料上富集的好氧微生物和微小动物捕食分解，蓝藻毒素可被生物降解的特点，经过863计划和对生物反应器的长期研究，将单阶生物接触氧化反应器串联组合成多阶反应器，作为饮用水预处理工艺，由于其流态十分接近于推流反应器，在总停留时间相同的条件下，藻类与蓝藻毒素去除效果远高于单阶反应器，并且能同时有效地去除浊度、氨氮、亚硝酸盐氮、叶绿素-a、可生物降解有机物及氧化铁、锰等污染物质。上述技术可将富营养化原水中蓝藻毒素含量降至饮用水水质标准的限值以下，并且改善了水的混凝沉淀性能，减轻了常规处理和后续深度处理过程的负荷。
具体方法是：首先，在水厂常规净水工艺前构建具有推流流态特征的多阶生物反应器，然后，将含藻类及藻毒素的富营养化原水经泵提升进入多阶生物反应器，并根据原水水质调整总水力停留时间1.0～2.0小时和气水比，多阶生物反应器出水的藻类、蓝藻毒素、浊度、氨氮、亚硝酸盐氮被有效去除，有机物及铁、锰等污染物质可被生物降解和氧化，满足后续处理要求。
反应器内设置高比表面积的填料，作为微生物的富集载体，反应器底部设曝气装置，提供微生物所需的溶解氧。原水经泵提升后，依次进入各阶生物接触氧化反应器，进行预处理，然后进入后续处理工艺。在多阶生物反应器中，藻类通过填料的截留，被微生物、微小动物分解而去除；低浓度细胞外溶解性微囊藻毒素主要通过异养微生物的分解作用被降解，细胞内微囊藻毒素在藻细胞破碎时释放出来，然后在微生物的作用下降解。同时，借助于微生物群体的新陈代谢活动，氨氮、亚硝酸盐氮、叶绿素-a、可生物降解有机物等也被有效去除，减少了水中“三致”物前体物的含量，改善出水水质，也减轻了细菌在配水管网中重新滋生的可能性。
多阶生物反应器由2～5个生物接触氧化预处理反应器组成，优选3～4个，各阶反应器高程逐级降低，相邻两阶的高差为20～30公分。
根据原水水质的不同调整气水比是：第一阶反应器气水比可取1～1.5∶1，第二阶气水比取0.5∶1，第三阶气水比取0～0.5∶1。
本发明具有下述优点：
1.本发明采用生物预处理的方法去除富营养化原水中的藻类与藻毒素，与化学氧化工艺相比，无需投加化学药剂，运行成本低。并且用生物预处理代替常规的预氯化除藻工艺，不仅起到了与预氯化作用相同的效果，而且避免了由预氯化引起的卤代有机物的生成，这对降低水的致突变性，控制三卤甲烷物质的生成是十分有利的。
2.采用多阶生物反应器，与单阶反应器相比，其流态接近于推流反应器，具有更高的藻类与藻毒素去除效果，而且进水水质变化对处理效果的影响较小。
3.阶式生物反应器用于含藻毒素富营养化原水的预处理，可将微囊藻毒素去除至饮用水水质标准规定的浓度限值以下，并且能同时有效去除浊度、氨氮、亚硝酸盐氮、藻类、可生物降解有机物及氧化铁、锰等污染物质，可节省常规工艺的加药、加氯量，减轻滤池工作负荷，提高出厂水的卫生安全性。
4.由于本发明的生物预处理反应器中的填料上附着生长所形成的生物膜，通过微生物群体的新陈代谢、生物絮凝、吸附、附着作用和原、后生动物的捕食等作用机理，实现对水中藻类、藻毒素、氨氮、有机污染物和颗粒物等的去除。
                            附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图
图2为本发明的生物预处理反应器结构示意图
图中标号说明：
1-进水管；2-进气管；3-出水管；4-填料；5-曝气器。
                           具体实施方式
实施例1
请参阅图1和图2。
在水厂常规净水工艺前构建多阶生物接触氧化反应器，本例采用3阶生物接触氧化反应器，相邻两级的高差为20～30公分，反应器内设置惰性填料4，作为微生物的富集载体，各阶反应器的容积及填料体积相等，总高1.0m，填料高0.8m。反应器底部布设曝气装置5，提供微生物所需的溶解氧。上部设有进水管1，下部设出水管2和进气管3，从上部进水，下部出水，气水逆流。总水力停留时间(HRT)为2小时，第一阶反应器气水比取1.0∶1，第二阶气水比取0.5∶1，第三阶气水比取0.5∶1。原水经泵提升后，依次进入各级生物接触氧化反应池，进行预处理，然后进入后续处理工艺。多阶生物反应器中，藻类通过填料的截留，被微生物、微小动物分解而去除；低浓度细胞外溶解性微囊藻毒素主要通过异养微生物的生物氧化作用被降解，细胞内微囊藻毒素在藻细胞破碎时释放出来，然后在微生物的作用下降解。同时，通过微生物群体的新陈代谢、生物絮凝、吸附、附着作用和原、后生动物的捕食等作用，原水中氨氮、亚硝酸盐氮、叶绿素-a、可生物降解有机物等也被有效去除，减少了水中“三致”物前体物的含量，改善出水水质，也减轻了细菌在配水管网中重新滋生的可能性。其效果见表1、表2。
表13阶生物反应器对富营养化原水常规指标的预处理效果
                  (水温25℃，HRT＝2h)
  项目   浊度(NTU)   氨氮(mg/L)   CODMn(mg/L)   NO2--N(mg/L)   Chl-a(mg/L) TP(mg/L)   藻类(个/L)
  原水   25   2.014   6.73   0.303   0.087   0.36   7.57×107
  阶一 4.61 0.142 5.80 0.010 0.026 0.11 8.75×106
  阶二 3.11 0.128 5.63 2.00E-03 0.021 0.10 9.48×106
  阶三 2.29 0.114 5.38 1.64E-03 0.017 0.10 6.10×106
  去除率 90.8％ 94.3％ 20.1％ 99.5％ 80.5％ 72.2％ 91.9％
表2 3阶生物反应器对富营养化原水蓝藻及微囊藻毒素的预处理效果
                    (水温25℃，HRT＝2h)
项目   蓝藻生物量(mg/L)   微囊藻生物量(mg/L)   细胞外MC-RR(μg/L)   细胞外MC-LR(μg/L)   总MC-RR(μg/L)   总MC-LR(μg/L)
  原水   2.775   2.739   0.526   2.443   0.952   3.295
  阶一   2.472   2.444   0.415   1.912   0.553   2.025
  阶二   0.115   0.110   0.279   0.773   0.291   1.416
  阶三   0.023   0.021   0.096   0.325   0.186   0.938
  去除率   99.2％   99.2％   81.7％   86.7％   80.1％   71.5％

Claims (3)

1.多阶生物反应器去除蓝藻及其毒素的预处理工艺，其特征在于：首先，在水厂常规净水工艺前构建具有推流流态特征的多阶生物反应器，然后，将含藻类及藻毒素的富营养化原水经泵提升进入多阶生物反应器，并根据原水水质调整总水力停留时间1.0～2.0小时和气水比，多阶生物反应器出水的藻类、蓝藻毒素、浊度、氨氮、亚硝酸盐氮被有效去除，有机物及铁、锰等污染物质可被生物降解和氧化，满足后续处理要求。
2.根据权利要求书1所述的多阶生物反应器去除蓝藻及其毒素的预处理工艺，其特征在于：所构建具有推流流态特征的多阶生物反应器，是将形状规格以及内部设置的填料和曝气装置完全相同的，能提供生物富集的载体及氧化有机污染物和氨氮所需的氧气的2～5个生物接触氧化反应器串联在一起，优选3～4个，各阶反应器高程逐级降低，相邻两阶的高差为20～30公分。
3.根据权利要求书1所述的多阶生物反应器去除蓝藻及其毒素的预处理工艺，其特征在于：所述的根据原水水质的不同调整气水比是第一阶反应器气水比取1～1.5∶1，第二阶气水比取0.5∶1，第三阶气水比取0～0.5∶1。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106673303A (zh) * 2016-12-20 2017-05-17 天津膜天膜科技股份有限公司 一种多效节能的生物接触氧化工艺
CN110407399A (zh) * 2019-04-29 2019-11-05 南京南化建设有限公司 一种浅层富水处理方法

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