CN210875365U - 用于催化氧化去除水中铁、锰和氨氮的活性滤料制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于催化氧化去除水中铁、锰和氨氮的活性滤料制备系统，该系统包括挂膜水箱、静态混合器、药剂投加系统、制备主体系统、正向低流速挂膜循环回路、正向高流速挂膜循环回路和逆向低流速挂膜循环回路；本实用新型提供了一种普通石英砂滤料快速活化的系统，既实现了活性滤料的快速形成，又可作为一种新型滤料应用于除氨氮和铁锰的工艺中，解决常规工艺氨氮、铁锰难以同时去除的问题。整个系统挂膜用水循环利用，减少挂膜用水量，减少药剂投加量，大大节约制备成本。采用不同制备方式，正向低流速/正向高流速/逆向低流速三种过滤模式，制备速度快，制备充分，制备效果好。

Description

用于催化氧化去除水中铁、锰和氨氮的活性滤料制备系统

技术领域

本实用新型属于饮用水处理领域，涉及活性滤料，具体涉及一种用于催化氧化去除水中铁、锰和氨氮的活性滤料制备系统。

背景技术

随着我国工农业的快速发展和人口剧增，工业废水和城市污水排放量不断增加，导致江、河、湖泊以及水库等饮用水源污染加重。尤其是近年来全国各地饮用水源铁、锰和氨氮等污染的频繁出现，严重威胁到城市饮用水的水质安全。这些受污染的水源水进入水厂后造成水处理难度加大、制水成本提高，并且常规的饮用水处理工艺很难保证处理后的水质达标。因此饮用水中的铁、锰和氨氮的协同去除已成为当前我国饮用水安全保障面临的重要问题。

研究表明，当铁浓度高于0.5mg/L时，水体会产生明显的嗅味与颜色，影响感官；水中溶解态的Mn氧化成MnO₂时，会成管道结垢甚至堵塞，并且锰的过多摄入会导致严重神经系统及骨骼疾病；氨氮在水处理过程中与氯消毒剂反应生成消毒副产物，危害人体健康，同时降低消毒效率。人体摄入过量的氨氮会被氧化为亚硝氮和硝氮，进而产生致癌物质亚硝胺，亦可导致高铁血红蛋白症。

目前针对铁、锰和氨氮的单一污染物处理技术已经相对成熟，但关于协同去除铁、锰和氨氮的处理工艺报道较少。当前水中铁锰的去除主要采用化学氧化法，具体将水中低价态铁锰离子氧化为高价态后，再通过滤层过滤实现分离。目前饮用水中氨氮的去除多采用吸附法、折点加氯法以及生物脱氮法等。其中吸附法在使用时面临因吸附容量限制导致的吸附剂频繁再生、解吸液的处理以及废弃吸附剂的处置等问题；折点加氯法最常用于水厂氨氮的去除，但是由于氨氮的氧化需要消耗大量的氯，加氯量的增大导致水中消毒副产物浓度增加，增加致癌风险；生物接触氧化法或曝气生物滤池等生物脱氮法常用作在常规处理工艺前增设的生物预处理工艺，虽对自来水中氨氮的去除率可达80％，但其对铁锰只有不足50％的去除效果，且由于工艺流程长、受温度影响大、运行周期长、运行费用高、管理难度大等缺点，使其难以推广实施。

综上，现有技术在应用时多面临技术成本高、适用性不强等问题，亟待开发经济、高效、且能实现铁、锰和氨氮协同去除的新技术。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供本实用新型提供一种用于催化氧化去除水中铁、锰和氨氮的活性滤料制备系统，可直接应用于高负荷氨氮及铁、锰原水的净化处理，并且达到工艺简单、投资节省、成本低廉及运行管理方便的目的。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种用于催化氧化去除水中铁、锰和氨氮的活性滤料制备系统，该系统包括挂膜水箱、管道静态混合器、药剂投加系统、制备主体系统、正向低流速挂膜循环回路、正向高流速挂膜循环回路和逆向低流速挂膜循环回路；

所述的挂膜水箱依次与第一阀门和第二阀门相连；

所述的管道静态混合器的进口连接有药剂投加系统；

所述的制备主体系统包括制备主体，制备主体内的下部设置有布水/配气装置，布水/配气装置上设置有承托层，承托层上设置有滤料层；所述的制备主体外部竖向设置有正向水管，正向水管的顶端在高于滤料层的位置与制备主体相连通，正向水管的底端与正向三通接头的第一端相连；所述的制备主体外部底部设置有逆向四通接头，逆向四通接头的第一端与制备主体的底部相连；

所述的正向低流速挂膜循环回路包括依次相连的第一管路、药剂投加系统、管道静态混合器、第二管路、制备主体系统和第三管路形成的闭合回路；

所述的正向高流速挂膜循环回路包括依次相连的第四管路、药剂投加系统、管道静态混合器、第二管路、制备主体系统和第五管路形成的闭合回路；

所述的逆向低流速挂膜循环回路包括依次相连的第一管路、药剂投加系统、管道静态混合器、第六管路、制备主体系统和第七管路形成的闭合回路；

所述的第一管路包括依次相连的第三阀门、第一水泵、第四阀门和第一流量计；第三阀门与第二阀门相连，第一流量计与管道静态混合器的进口相连；

所述的第二管路包括第五阀门；第五阀门的一端与管道静态混合器的出口相连，第五阀门的另一端与正向三通接头的第二端相连；

所述的第三管路包括第七阀门，第七阀门的一端与逆向四通接头的第二端相连，第七阀门的另一端连接在第二阀门与第三阀门之间的管道上；

所述的第四管路包括依次相连的第十阀门、第二水泵、第九阀门和第二流量计；第十阀门连接在第一阀门和第二阀门之间的管道上，第二流量计与管道静态混合器的进口相连；

所述的第五管路包括第十二阀门，第十二阀门的一端与逆向四通接头的第三端相连，第十二阀门的另一端连接在第一阀门和第二阀门之间的管道上；

所述的第六管路包括第六阀门，第六阀门的一端与管道静态混合器的出口相连，第六阀门的另一端与逆向四通接头的第二端相连；

所述的第七管路包括第八阀门，第八阀门的一端与正向三通接头的第一端相连，第八阀门的另一端连接在第二阀门与第三阀门之间的管道上。

本实用新型还具有如下技术特征：

所述药剂投加系统由Fe盐定量投加系统、Mn盐定量投加系统和化学辅助氧化系统组成。

还包括气/水反冲洗系统，所述的气/水反冲洗系统包括反冲洗清水箱、鼓风机和反冲洗废水箱，所述的反冲洗清水箱通过第十一阀门与第二水泵相连，所述的鼓风机依次通过第十五阀门、第三流量计与制备主体内的布水/ 配气装置相连，所述的反冲洗废水箱的顶部通过第十三阀门与正向三通接头的第三端口相连。

所述的反冲洗废水箱的上部依次通过第十七阀门和第三水泵与挂膜水箱上部相连。

所述的逆向四通接头的第四端还连接有用于制备主体排水的第十四阀门；所述的挂膜水箱底部设置有用于排空的第十六阀门；所述的反冲洗清水箱底部设置有用于排空的第十九阀门，所述的反冲洗废水箱底部设置有用于排出污泥的第十八阀门。

本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：

(Ⅰ)本实用新型提供了一种普通石英砂滤料快速活化的系统，既实现了活性滤料的快速形成，又可作为一种新型滤料应用于除氨氮和铁锰的工艺中，解决常规工艺氨氮、铁锰难以同时去除的问题。

(Ⅱ)整个系统挂膜用水循环利用，减少挂膜用水量，减少药剂投加量，大大节约制备成本。

(Ⅲ)采用不同制备方式，正向低流速/正向高流速/逆向低流速三种过滤模式，制备速度快，制备充分，制备效果好。

(Ⅳ)反冲洗废水上清液回用至挂膜用水水箱，无废水排放。

(Ⅴ)采用活性石英砂滤料，其机械强度高、成本低廉，具备催化氧化高效去除水中氨氮、并同步去除铁锰的功能，可直接应用于高负荷氨氮及铁锰原水的净化处理。不仅适用于需具备氨氮去除功能的新建水厂，而且易于实现现有水厂滤池的快速升级改造。

(Ⅵ)采用的滤料仅为普通石英砂，具有成本低廉、来源广泛、易于保存等优点。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是系统连续运行过程中的氨氮去除效果图。

图中各个标号的含义为：1-挂膜水箱，2-管道静态混合器，3-药剂投加系统，4-制备主体系统，5-正向低流速挂膜循环回路，6-正向高流速挂膜循环回路，7-逆向低流速挂膜循环回路，8-正向三通接头，9-逆向四通接头， 10-第一水泵，11-第一流量计，12-第二水泵，13-第二流量计，14-气/水反冲洗系统，15-第三流量计，16-第三水泵，17-柔性接头，18-止回阀；

001-第一阀门，002-第二阀门，003-第三阀门，004-第四阀门，005-第五阀门，006-第六阀门，007-第七阀门，008-第八阀门，009-第九阀门，010- 第十阀门，011-第十一阀门，012-第十二阀门，013-第十三阀门，014-第十四阀门，015-第十五阀门，016-第十六阀门，017-第十七阀门，018-第十八阀门，019-第十九阀门；

051-第一管路，052-第二管路，053-第三管路，054-第四管路，055-第五管路，056-第六管路，057-第七管路；

401-制备主体，402-正向水管；

1401-反冲洗清水箱，1402-鼓风机，1403-反冲洗废水箱。

以下结合实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

本实用新型的技术构思是：将普通石英砂滤料置于系统的制备主体内，利用药剂投加系统向制备主体进水中投加一定量低价态的Fe盐、Mn 盐，在制备期间利用化学辅助氧化系统将低价态铁锰进行快速化学氧化，通过氧化作用形成的新生态铁锰复合氧化物附着在石英砂滤料表面，从而在石英砂滤料表面形成致密结实的活性滤膜，实现催化氧化去除氨氮、Fe 和Mn的活性石英砂滤料的制备。化学辅助氧化主要是为了弥补初期自然氧化的不足，保证活化效率。为保证石英砂滤料表面活性滤膜的致密性，利用气水反冲洗系统定期对滤层进行反洗，剥落石英砂滤料表面老化松散的氧化膜，具体操作根据水头损失来控制反冲洗。

本实用新型提供了普通滤料快速活化的系统，原料具有成本低廉、来源广泛、易于保持等优点；在石英砂中投加一定量低价态铁盐和锰盐的原水经化学辅助氧化剂作用后形成铁锰复合氧化物，在滤料表面形成活性氧化膜，使普通石英砂滤料完成活化；制备的活性滤料机械强度高、成本低廉，具备催化氧化高效去除水中氨氮并同步去除铁锰的功能，可直接应用于高负荷氨氮铁锰原水的净化处理。既实现了活性滤料的快速制备，又可作为一种新型滤料应用于除氨氮和铁锰的工艺中，拓展了滤池去除氨氮的功能，解决常规工艺氨氮、铁锰难以同时去除的难题。不仅适用于新建水厂，且易于实现现有水厂滤池的快速升级改造。为弥补系统运行初期空气自然氧化的不足，投加化学辅助氧化剂，实现铁锰快速氧化，提高活化速率。

本实用新型中，制备主体系统4、正向低流速挂膜循环回路5、正向高流速挂膜循环回路6和逆向低流速挂膜循环回路7用于实现挂膜原水在制备主体中循环流动，促进制备主体401内的滤料快速活化，提高活化效率。

本实用新型中，药剂投加系统3用于向原水中定量投加Fe盐、Mn盐以及化学辅助氧化剂，投加化学辅助氧化剂，是为了弥补自然氧化不足，使滤料表面快速生成具有催化活性的Fe-Mn氧化膜。

本实用新型中，气/水反冲洗系统14用于定期对循环挂膜系统的滤层进行气水反冲洗，剥落滤层中的滤料表面老化松散的活性Fe/Mn氧化膜，保证滤料表面活性的Fe/Mn氧化膜致密和结实。

本实用新型中，所述药剂投加系统3由Fe盐定量投加系统、Mn盐定量投加系统和化学辅助氧化系统组成。Fe盐定量投加系统、Mn盐定量投加系统和化学辅助氧化系统引用专利号为ZL201510338034.6，授权公告号为：CN 105000722 B，专利名称为一种用于催化氧化去除水中氨氮的活性滤料制备系统中的Fe盐定量投加系统、Mn盐定量投加系统和化学辅助氧化系统。

本实用新型中，布水/配气装置、承托层和滤料层均采用本领域常规的布水/配气装置、承托层和滤料层。

本实用新型中，所述制备主体401采用钢制混凝土、钢板或不锈钢板制作。

本实用新型中，所述布水/集水装置采用穿孔管、滤砖或滤头形式。

本实用新型中，所述滤料层采用石英砂滤料，厚度为0.8m～1.6m；所述承托层厚度和级配均与普通快滤池相同。

本实用新型中，制备主体的滤速为根据运行工况进行调整，低速：3m/h～5m/h，高速：10m/h～20m/h；所述制备主体的过滤模式分为两种：正向流和逆向流；制备主体的反冲洗周期为2d～4d，反冲洗根据水头损失进行控制。

本实用新型中，活性石英砂滤料计划制备成熟周期为1～4个月，具体由实际过滤运行参数决定。

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

实施例1：

遵从上述技术方案，如图1所示，本实施例给出一种用于催化氧化去除水中铁、锰和氨氮的活性滤料制备系统，该系统包括挂膜水箱1、管道静态混合器2、药剂投加系统3、制备主体系统4、正向低流速挂膜循环回路5、正向高流速挂膜循环回路6和逆向低流速挂膜循环回路7；

挂膜水箱1依次与第一阀门001和第二阀门002相连；

管道静态混合器2的进口连接有药剂投加系统3；

制备主体系统4包括制备主体401，制备主体内401的下部设置有布水/ 配气装置，布水/配气装置上设置有承托层，承托层上设置有滤料层；制备主体401外部竖向设置有正向水管402，正向水管402的顶端在高于滤料层的位置与制备主体401相连通，正向水管402的底端与正向三通接头8的第一端相连；制备主体401外部底部设置有逆向四通接头9，逆向四通接头9的第一端与制备主体401的底部相连；

正向低流速挂膜循环回路5包括依次相连的第一管路051、药剂投加系统 3、管道静态混合器2、第二管路052、制备主体系统4和第三管路053形成的闭合回路；

正向高流速挂膜循环回路6包括依次相连的第四管路054、药剂投加系统 3、管道静态混合器2、第二管路052、制备主体系统4和第五管路055形成的闭合回路；

逆向低流速挂膜循环回路7包括依次相连的第一管路051、药剂投加系统 3、管道静态混合器2、第六管路056、制备主体系统4和第七管路057形成的闭合回路；

第一管路051包括依次相连的第三阀门003、第一水泵10、第四阀门004 和第一流量计11；第三阀门003与第二阀门002相连，第一流量计11与管道静态混合器2的进口相连；

第二管路052包括第五阀门005；第五阀门005的一端与管道静态混合器2 的出口相连，第五阀门005的另一端与正向三通接头8的第二端相连；

第三管路053包括第七阀门007，第七阀门007的一端与逆向四通接头9 的第二端相连，第七阀门007的另一端连接在第二阀门002与第三阀门003之间的管道上；

第四管路054包括依次相连的第十阀门010、第二水泵12、第九阀门009 和第二流量计13；第十阀门010连接在第一阀门001和第二阀门002之间的管道上，第二流量计13与管道静态混合器2的进口相连；

第五管路055包括第十二阀门012，第十二阀门012的一端与逆向四通接头9的第三端相连，第十二阀门012的另一端连接在第一阀门001和第二阀门 002之间的管道上；

第六管路056包括第六阀门006，第六阀门006的一端与管道静态混合器2 的出口相连，第六阀门006的另一端与逆向四通接头9的第二端相连；

第七管路057包括第八阀门008，第八阀门008的一端与正向三通接头8 的第一端相连，第八阀门008的另一端连接在第二阀门002与第三阀门003之间的管道上。

作为本实施例的一种具体方案，还包括气/水反冲洗系统14，气/水反冲洗系统14包括反冲洗清水箱1401、鼓风机1402和反冲洗废水箱1403，反冲洗清水箱1401通过第十一阀门011与第二水泵12相连，鼓风机1402依次通过第十五阀门015、第三流量计15与制备主体401内的布水/配气装置相连，反冲洗废水箱1403的顶部通过第十三阀门013与正向三通接头8的第三端口相连。

作为本实施例的一种优选方案，反冲洗废水箱1403的上部依次通过第十七阀门017和第三水泵16与挂膜水箱1上部相连。

作为本实施例的一种优选方案，逆向四通接头9的第四端还连接有用于制备主体401排水的第十四阀门014；挂膜水箱1底部设置有用于排空的第十六阀门016；反冲洗清水箱1401底部设置有用于排空的第十九阀门019，反冲洗废水箱1403底部设置有用于排出污泥的第十八阀门018。

作为本实施例的一种优选方案，第一管路051和第二管路052中分别设置有柔性接头17和止回阀18。

阀门安装在循环管道上，主要用于流量调节与系统启停切换。

制备主体401根据滤速和过滤方式，采用三种不同模式，分别为正向低速挂膜，正向高速挂膜，逆向低速挂膜；其中正向低速挂膜采用向下流的方式从上往下挂膜，滤速为3～5m/h，在制备前期采用。正向高速挂膜滤速为 10～20m/h，在制备中期采用。考虑到滤层厚度高，下层滤料有可能难以形成氧化膜，故在制备后期采用逆向低速挂膜，采用向上流的方式，滤速3～ 5m/h。

具体的，本实用新型的系统的工作过程如下所述：

正常制备：

制备主体401进行启动时，用第一水泵10从挂膜水箱1中抽水将制备主体401充满，水经过的阀门依次是第一阀门001→第二阀门002→第三阀门003→第四阀门004→第五阀门005，这五个阀门处于开启状态，其余阀门均处于关闭状态。专门配制的挂膜用水原水经循环的第一水泵10加压后，流经第一流量计11、然后与铁盐、锰盐以及化学辅助氧化剂在管道的管道静态混合器2中进行混合，形成的出水经第五阀门005和正向三通接头8 输送至正向水管402，水流自上而下流经制备主体401的滤料层，与滤料层充分接触反应，铁锰复合氧化物在滤料层表面形成具备催化氧化功能的活性滤膜。投加的Fe盐、Mn盐、和化学氧化剂汇集后集中投加到管道静态混合器2的前端，利用管道静态混合器2实现药剂与原水的快速充分混合。

制备主体401正常运行时，采用如下三种模式：

正向低速挂膜：

正向低速挂膜的水流在正向低流速挂膜循环回路5中循环流动，具体而言：此时制备主体401水已经注满，采用第一水泵10循环挂膜，水经过的阀门依次是第七阀门007→第三阀门003→第四阀门004→第五阀门005，这四个阀门处于开启状态，其它阀门均处于关闭状态。经过第七阀门007流出的过滤器出水经循环的第一水泵10加压后，流经第一流量计11、然后与铁盐、锰盐以及化学辅助氧化剂在管道静态混合器2中进行混合，形成的出水经第五阀门005和正向三通接头8输送至正向水管402，水流自上而下流经制备主体1的滤料层，与滤料层充分接触反应，铁锰复合氧化物在滤料层a表面形成具备催化氧化功能的活性滤膜。制备主体401出水经逆向四通接头9 收集后经第七阀门007输送到第一水泵10重新进行加压循环。在此过程中保持滤速为3～5m/h。

正向高速挂膜：

正向高速挂膜的水流在正向高流速挂膜循环回路6中循环流动，具体而言：此时制备主体401水已经注满，采用第二水泵12循环挂膜，水流依次经过的阀门是第十二阀门012→第十阀门010→第九阀门009→第五阀门005，这四个阀门处于开启状态，其它阀门均处于关闭状态。经过第十二阀门012 流出的过滤器出水经第二水泵12加压后，流经第二流量计13、然后与铁盐、锰盐以及化学辅助氧化剂在管道静态混合器2中进行混合，形成的出水经第五阀门005和正向三通接头8输送至正向水管402，水流自上而下流经制备主体1的滤料层，与滤料层充分接触反应，铁锰复合氧化物在滤料层a表面形成具备催化氧化功能的活性滤膜。制备主体401出水经逆向四通接头9 收集后经第十二阀门012输送到第二水泵12重新进行加压循环。在此过程中保持滤速为10～20m/h。

逆向低速挂膜：

逆向低速挂膜的水流在逆向低流速挂膜循环回路7中循环流动，具体而言：此时制备主体401水已经注满，采用第一水泵10循环挂膜，水流依次经过阀门是第八阀门008→第三阀门003→第四阀门004→第六阀门006，这四个阀门处于开启状态，其它阀门均处于关闭状态。经过第八阀门008流出的过滤器出水经第一水泵10加压后，流经第一流量计10、然后与铁盐、锰盐以及化学辅助氧化剂在管道静态混合器2中进行混合，形成的出水经第六阀门006 和逆向四通接头9输送至制备主体401底部，经过制备主体401底部的布水/ 配气装置布水，水流自下而上流经滤料层，与滤料层充分接触反应，铁锰复合氧化物在滤料层表面形成具备催化氧化功能的活性滤膜。制备主体401出水经正向水管402和正向三通接头8收集后经过第八阀门008输送到第一水泵 10重新进行加压循环。在此过程中保持滤速为3～5m/h。

反冲洗：

制备主体401进行反冲洗工作时，药剂投加系统3停止工作，第十一阀门011、第九阀门009、第六阀门006、第十三阀门013和第十五阀门015处于开启状态，其余阀门均处于关闭状态。

水冲时，打开第十一阀门011、第九阀门009、第六阀门006和第十三阀门013，反冲洗清水箱1401中的反洗水经第二水泵12加压后经过制备主体401 底部的布水/配气装置布水，而后对滤料层进行水反冲洗，利用第二流量计 13和第九阀门009对反洗强度精确控制。

气冲时，第十五阀门015打开，反洗气经鼓风机1402加压后经过制备主体401底部的布水/配气装置配气后进入滤料层进行气反冲洗，利用第三流量计15和第十五阀门015对反洗强度精确控制。

气水联合冲时，第十一阀门011、第九阀门009、第六阀门006、第十三阀门013和第十五阀门015打开，对滤料层进行气水联合反冲洗，利用流量计和阀门可调节反冲洗气水比例。

反冲洗废水经第十三阀门013进入反冲洗废水箱1403，通过静置沉淀进行固液分离，铁锰氧化物沉淀到底部，上部的清水通过第三水泵16抽回到挂膜水箱1进行下次挂膜回用，污泥经过第八阀门018排放掉进行处理。

反冲洗结束以后，制备主体401里面存留的反冲洗水，继续用于挂膜。由于反冲洗水不能全部回用，所以会定期向挂膜水箱1补充少量挂膜水。

本实用新型提供了一种用于催化氧化去除水中铁、锰和氨氮的活性滤料制备系统，所采用的原料仅为普通的石英砂滤料，原料具有成本低廉、来源广泛、易于保存等优点；投加一定量低价态铁盐和锰盐的原水经化学辅助氧化作用后形成铁锰复合氧化物，在石英砂滤料表面形成活性氧化膜，使普通石英砂滤料完成活化；制备的活性滤料机械强度高、成本低廉，具备催化氧化高效去除水中氨氮、并同步去除铁锰的功能，可直接应用于高负荷氨氮及铁锰原水的净化处理。既实现了活性滤料的快速制备，又可作为一种新型滤料应用于除氨氮工艺中，解决常规工艺氨氮，铁，锰难以同时去除的难题。不仅适用于需具备氨氮去除功能的新建水厂，而且易于实现现有水厂滤池的快速升级改造。为弥补系统运行时期空气自然氧化的不足，投加一定量的化学氧化剂，实现铁锰快速氧化，提高活化速率。

下面通过一个具体的实例来进一步说明本实用新型的有益效果和工程应用。

应用例：

对上述用于催化氧化去除水中氨氮的活性滤料制备系统进行了中试试验，中试的原水采用专门配制的挂膜用水。设计滤速:低速5m/h，高速15 m/h，采用正向低速—正向高速—逆向低速的步骤进行制备。滤柱的滤料层采用均质石英砂滤料，当量粒径为1.20m，不均匀系数K80＝1.38，滤料厚度2.5m；Fe盐投加浓度为1.5mg/L，Mn盐投加浓度为2mg/L；辅助氧化剂采用高锰酸钾，投加浓度为4.7mg/L。挂膜过程中始终保持水中1mg/L的氨氮，挂膜过程中定时监测挂膜设备进出水的氨氮和硝氮浓度，经过20天后，挂膜设备出水氨氮始终稳定保持在0.3mg/L以下，这说明成熟(活性) 滤料己制备完成，停止中试系统工作，此时石英砂滤料表面生成了致密结实的活性滤膜。数天后重新启动该中试系统，停止投加Fe盐、Mn盐和辅助氧化剂，向原水中连续投加1.5～2.0mg/L的氨氮进行氨氮去除试验，系统连续运行35天，其出水水质完全满足《生活饮用水卫生标准>>(GB 5749-2006)的要求(详见图2)。

本实用新型中整个中试试验系统挂膜用水循环利用，减少了挂膜用水量，大大减少了药剂投加量；采用正向低速—正向高速—逆向低速三种不同的挂膜方式使得制备速度快，挂膜效率高，生成的活性氧化物致密且稳定；反冲洗废水上清液再次回用挂膜，无废水排放。与专利201510338034. 6相比，本实用新型大约可减少45％的Fe盐、Mn盐和辅助氧化剂投加量，且制备时间由原来的40天减少至20天。由此可见，本实用新型真正实现了减少制备成本，缩短制备时间，提高制备效率的突破性进步。

尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体技术方案进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于催化氧化去除水中铁、锰和氨氮的活性滤料制备系统，其特征在于，该系统包括挂膜水箱(1)、管道静态混合器(2)、药剂投加系统(3)、制备主体系统(4)、正向低流速挂膜循环回路(5)、正向高流速挂膜循环回路(6)和逆向低流速挂膜循环回路(7)；

所述的挂膜水箱(1)依次与第一阀门(001)和第二阀门(002)相连；

所述的管道静态混合器(2)的进口连接有药剂投加系统(3)；

所述的制备主体系统(4)包括制备主体(401)，制备主体内(401)的下部设置有布水/配气装置，布水/配气装置上设置有承托层，承托层上设置有滤料层；所述的制备主体(401)外部竖向设置有正向水管(402)，正向水管(402)的顶端在高于滤料层的位置与制备主体(401)相连通，正向水管(402)的底端与正向三通接头(8)的第一端相连；所述的制备主体(401)外部底部设置有逆向四通接头(9)，逆向四通接头(9)的第一端与制备主体(401)的底部相连；

所述的正向低流速挂膜循环回路(5)包括依次相连的第一管路(051)、药剂投加系统(3)、管道静态混合器(2)、第二管路(052)、制备主体系统(4)和第三管路(053)形成的闭合回路；

所述的正向高流速挂膜循环回路(6)包括依次相连的第四管路(054)、药剂投加系统(3)、管道静态混合器(2)、第二管路(052)、制备主体系统(4)和第五管路(055)形成的闭合回路；

所述的逆向低流速挂膜循环回路(7)包括依次相连的第一管路(051)、药剂投加系统(3)、管道静态混合器(2)、第六管路(056)、制备主体系统(4)和第七管路(057)形成的闭合回路；

所述的第一管路(051)包括依次相连的第三阀门(003)、第一水泵(10)、第四阀门(004)和第一流量计(11)；第三阀门(003)与第二阀门(002)相连，第一流量计(11)与管道静态混合器(2)的进口相连；

所述的第二管路(052)包括第五阀门(005)；第五阀门(005)的一端与管道静态混合器(2)的出口相连，第五阀门(005)的另一端与正向三通接头(8)的第二端相连；

所述的第三管路(053)包括第七阀门(007)，第七阀门(007)的一端与逆向四通接头(9)的第二端相连，第七阀门(007)的另一端连接在第二阀门(002)与第三阀门(003)之间的管道上；

所述的第四管路(054)包括依次相连的第十阀门(010)、第二水泵(12)、第九阀门(009)和第二流量计(13)；第十阀门(010)连接在第一阀门(001)和第二阀门(002)之间的管道上，第二流量计(13)与管道静态混合器(2)的进口相连；

所述的第五管路(055)包括第十二阀门(012)，第十二阀门(012)的一端与逆向四通接头(9)的第三端相连，第十二阀门(012)的另一端连接在第一阀门(001)和第二阀门(002)之间的管道上；

所述的第六管路(056)包括第六阀门(006)，第六阀门(006)的一端与管道静态混合器(2)的出口相连，第六阀门(006)的另一端与逆向四通接头(9)的第二端相连；

所述的第七管路(057)包括第八阀门(008)，第八阀门(008)的一端与正向三通接头(8)的第一端相连，第八阀门(008)的另一端连接在第二阀门(002)与第三阀门(003)之间的管道上。

2.如权利要求1所述的用于催化氧化去除水中铁、锰和氨氮的活性滤料制备系统，其特征在于，所述药剂投加系统(3)由Fe盐定量投加系统、Mn盐定量投加系统和化学辅助氧化系统组成。

3.如权利要求1所述的用于催化氧化去除水中铁、锰和氨氮的活性滤料制备系统，其特征在于，还包括气/水反冲洗系统(14)，所述的气/水反冲洗系统(14)包括反冲洗清水箱(1401)、鼓风机(1402)和反冲洗废水箱(1403)，所述的反冲洗清水箱(1401)通过第十一阀门(011)与第二水泵(12)相连，所述的鼓风机(1402)依次通过第十五阀门(015)、第三流量计(15)与制备主体(401)内的布水/配气装置相连，所述的反冲洗废水箱(1403)的顶部通过第十三阀门(013)与正向三通接头(8)的第三端口相连。

4.如权利要求3所述的用于催化氧化去除水中铁、锰和氨氮的活性滤料制备系统，其特征在于，所述的反冲洗废水箱(1403)的上部依次通过第十七阀门(017)和第三水泵(16)与挂膜水箱(1)上部相连。

5.如权利要求3所述的用于催化氧化去除水中铁、锰和氨氮的活性滤料制备系统，其特征在于，所述的逆向四通接头(9)的第四端还连接有用于制备主体(401)排水的第十四阀门(014)；所述的挂膜水箱(1)底部设置有用于排空的第十六阀门(016)；所述的反冲洗清水箱(1401)底部设置有用于排空的第十九阀门(019)，所述的反冲洗废水箱(1403)底部设置有用于排出污泥的第十八阀门(018)。

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