CN203946952U - 一种吸附-生物再生处理湖泊氮磷的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种吸附-生物再生处理湖泊氮磷的装置，包括离子交换柱，离子交换柱的底部有承托层，离子交换柱里装填有滤料，离子交换柱壁上靠近底部位置有出水管，离子交换柱的底部连接有反冲洗水管，反冲洗水管上装有阀门。脱氮除磷过程如下：将排污口下端2-3cm处设一个离子交换柱，将火山灰滤料铺设在离子交换柱中，污水从顶部进入，从底部出水。定期冲洗可以快速实现生物再生。本实用新型利用吸附和生物处理自然耦合，具有处理量大、操作简单、能耗低、运行成本低、处理效果好，且不会产生二次污染。

Description

一种吸附-生物再生处理湖泊氮磷的装置

技术领域

    本实用新型涉及一种吸附-生物再生处理湖泊氮磷的装置，属于污水处理领域。 

背景技术

水体中存在氮磷化合物，影响生态环境，是引起水体富营养化的最重要的因素。氮磷进入水体后，在促进水体生物正常生长、维持水体生态平衡方面发挥了无可替代的作用，但水体中氮磷过快、过度增长，使水里的含磷量增高，能作为生物的营养物质而诱发“富营养化”，使得浮游生物和淡水藻类大量繁殖，水的含氧量下降，水质恶化浑浊，鱼虾难以生存，大量生长的受污染的淡水藻类又产生大量的藻类毒素，这些藻类毒素又是致癌物质，如蓝绿藻类，就有明显的促肝癌作用，造成水生生态系统的紊乱，危机鱼类及其他水生生物的生存。 

湖泊具有水量大，分布广等特点，这些特点决定了处理受污染湖泊中的氨氮和磷，不可能像生活污水那样采用传统的水处理工艺和设备进行集中处理，这给湖泊污染治理带来了很大的难度。 

实用新型内容 

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种吸附-生物再生处理湖泊氮磷的装置。该装置采用火山灰滤料经煅烧活化和改性处理后作为人工渗滤床填料，现快速脱氮除磷及生物再生。

本实用新型提出的吸附-生物再生处理湖泊氮磷的装置，包括离子交换柱，离子交换柱的底部有承托层，离子交换柱里装填有滤料，离子交换柱壁上靠近底部位置有出水管，离子交换柱的底部连接有反冲洗水管，反冲洗水管上装有阀门。 

滤料是火山灰。 

滤料的粒径为2-4mm。 

本实用新型使用过程中， 

火山灰滤料煅烧活化：850℃下煅烧2个小时，冷却至常温后在铁盐溶液中浸泡40分钟。

将活化后的火山灰滤料放入湖泊排污口下端2-3cm处的离子交换柱中，污水从顶部进水，从底部出水，为降流式吸附方式。离子交换柱底部有承托层，滤料选用经煅烧活化后的2-4mm粒径的火山灰滤料。 

离子交换柱底端设有反冲洗，每隔半个月用湖水进行一次反冲洗。反冲洗的目的是在较短的反冲洗时间内，使滤料得到清洗，快速恢复其除污能力，定期冲洗可以快速实现生物再生。 

在上述技术方案中，利用吸附和生物处理自然耦合，在火山灰滤料表面生物膜形成后，生物膜不但在吸收降解污水中的氮、磷化合物，同时也吸收降解已吸附于滤料的氮、磷化合物，经过定期的反冲洗，提高滤料的再生速度。滤料吸附能力恢复后，其氨氮吸附能力恢复率可达到83.49%、磷酸盐吸附能力恢复率可达到79.18%。 

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点： 

（1）处理后的火山灰滤料吸附饱和后，经过较短的反冲洗时间内，使滤料得到清洗，快速实现生物再生。

（2）具有处理量大、操作简单、能耗低、运行成本低、处理效果好，且不会产生二次污染，为受污染湖泊脱氮除磷处理提供一种新工艺、新思路，具有很强的实用价值。 

附图说明

图1为本实用新型实验室小试工艺流程图。 

图2为本实用新型结构示意图。1—反冲洗水管、2—阀门、3—出水管、4—承托层、5—离子交换柱、6—排污管、7—滤料。 

具体实施方式

如图2所示，一种吸附-生物再生处理湖泊氮磷的装置，包括离子交换柱5，离子交换柱5的底部有承托层4，离子交换柱5里装填有滤料7，离子交换柱壁上靠近底部位置有出水管3，离子交换柱的底部连接有反冲洗水管1，反冲洗水管1上装有阀门2。 

下面结合实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明： 

实施例1

在如图1所示的装置中，进行实验室小试研究，试验采用的反应器为有机玻璃加工而成的离子交换柱，反应器从顶部进水，底部出水，为降流式吸附方式，试验设置5支装有复合吸附过滤材料的相同滤柱，滤柱直径为30mm，高度为80cm。装填滤料高度为40cm。取5份适量原水进行预曝气，由于实测处理原水中溶解氧浓度为4.13mg/L，因此控制试验进水中溶解氧的含量分别为1.0~2.0mg/L、2.0~3.0mg/L、3.0~4.0mg/L、4.0~5.0mg/L、5.0~6.0mg/L。将预曝气处理过的原水用恒流泵抽取通入滤柱中，用量筒测定溶液的滤速为0.25m/h，保证接触时间为0.8h。每隔10min用烧杯接流出溶液，测量出水水质的氨氮与总磷浓度，比较不同溶解氧对去除效率的影响。

结果表明在试验运行初期，处理出水的氨氮和磷的去除率差别很小，这是由于此阶段生物膜还没有挂起，主要是滤料的吸附性能起作用，因此，此阶段溶解氧浓度对氮磷化合物的处理效率基本没有影响。到4~5d以后，在溶解氧浓度为1.0~2.0mg/L时，滤料对氮磷的去除效率较其他溶解氧浓度较高条件下的去除效率低，而溶解氧为2.0~3.0mg/L；3.0~4.0mg/L；4.0~5.0mg/L；5.0~6.0mg/L时，试验对氮磷去除率则相差不大。这是由于水体中溶解量的增加，更适宜滤料表面生物膜的生长，并且在后期生物膜变厚以后，由于氧的传质作用，传递到表层生物膜中的溶解氧也会增加，使得生物膜外层好氧层增加，使得生物膜中的硝化菌更加活跃，硝化反应更加强烈，在生物除氮工艺中，处理效果好不好更多的取决于硝化反应，因此，溶解氧增加会使生物膜得处理效果增强。水中溶解氧大于3.0mg/L以后，滤料对氮磷处理效果相差不大，是由于生物膜实际需氧量一定，超过实际需氧量不断增加水中溶解氧，基本没有更多的作用，并且增加能耗。 

实施例2 

在如图1所示的装置中进行实验室小试研究，试验采用的反应器为有机玻璃加工而成的离子交换柱，反应器从顶部进水，底部出水，为降流式吸附方式，试验设置了3支装有火山灰过滤材料的相同滤柱，滤柱直径为30mm，高度为80cm。滤料填充高度为40cm。用恒流泵抽取试验原水通入滤柱中，用量筒测定溶液的滤速为0.5m/h，保证接触时间为0.8h，分别运行5d、10d、15d之后进行反冲洗。分别测定反冲洗后的复合滤料的氨氮和磷静态吸附量，计算经生物再生后，滤料氨氮和磷吸附能力的恢复率，即滤料再生后的吸附量与新鲜滤料的吸附量之比。

实验表明，运行了5天的离子交换柱没有形成生物膜，而基本达到吸附饱和状态，所以恢复率很低。运行了10天的离子交换柱，生物膜以基本形成，在生物膜形成过程中，生物膜不但在吸收降解污水中的氮、磷化合物，同时也在吸收降解已吸附于火山灰过滤材料的氮、磷化合物，随着生物膜的增厚，在生物膜内部形成厌氧环境，生物膜内外同时实现硝化反硝化脱氮作用，使滤料得到再生。运行15天的离子交换柱，其吸收的氮磷被生物膜降解，滤料吸附能力得到恢复，其氨氮吸附能力恢复率可达到86.32%、磷酸盐吸附能力恢复率可达到84.77%。 

实施例3 

在湖北省武汉市东湖实施本实用新型，将排污口下端2-3cm处设一个离子交换柱，将经煅烧活化的火山灰吸附滤料铺设在离子交换柱中，污水从顶部进入，从底部出水，出水的另一侧设有反冲洗，反冲洗的目的是在较短的反冲洗时间内，使滤料得到清洗，恢复其除污能力，定期冲洗可以快速实现生物再生。

在运行初期，煅烧活化后的滤料对氮磷的去处除了拦截、沉淀和颗粒粘附等作用，主要是滤料对氮磷化合物的吸附作用，对氨氮的去除率最高可达到95%，对磷的最高去除率为87%。运行3-4天时，生物膜还没有形成，故去除率降到10%左右。直至4-5天时，生物膜开始形成，氮磷的去除率开始迅速上升直至10天左右到达稳定，判断此时生物膜已经成熟。其氨氮的去除率基本稳定在62%-64%，磷的去除率基本稳定在53%-55%。在生物膜形成过程中，生物膜不但在吸收降解污水中的氮、磷化合物，同时也在吸收降解已吸附于吸附过滤材料的氮、磷化合物，随着生物膜的增厚，在生物膜内部形成厌氧环境，生物膜内外同时实现硝化反硝化脱氮作用，使滤料得到再生。运行15天的离子交换柱，其吸收的氮磷被生物膜降解，滤料吸附能力得到恢复，其氨氮吸附能力恢复率可达到83.49%、磷酸盐吸附能力恢复率可达到79.18%。 

Claims (3)

1.一种吸附-生物再生处理湖泊氮磷的装置，其特征在于，包括离子交换柱，离子交换柱的底部有承托层，离子交换柱里装填有滤料，离子交换柱壁上靠近底部位置有出水管，离子交换柱的底部连接有反冲洗水管，反冲洗水管上装有阀门。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，滤料是火山灰。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，滤料的粒径为2-4mm。