專(zhuān)利名稱(chēng)：提高氨氮去除能力的飲用水處理曝氣炭砂濾池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是提高氨氮去除能力的飲用水處理曝氣炭砂濾池，屬于飲用水處理中的過(guò)濾技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氨氮是我國(guó)地表水體的主要污染物之一，而我國(guó)絕大多數(shù)自來(lái)水廠(chǎng)采用的“混凝-沉淀-過(guò)濾-消毒”常規(guī)工藝對(duì)氨氮的去除作用非常有限，因此出廠(chǎng)水較難達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)對(duì)于氨氮出水小于0. 5mg/L的要求。生物氧化法是去除氨氮的最為經(jīng)濟(jì)有效的方法。通過(guò)硝化菌的硝化作用，氨氮可以被氧化成硝酸鹽氮。在常規(guī)工藝的基礎(chǔ)上增加生物預(yù)處理或者臭氧活性炭工藝，通過(guò)豐富的生物量和較為充足的氧氣，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氮的高效去除。但是目前對(duì)于我國(guó)大多數(shù)自來(lái)水廠(chǎng)而言，缺少擴(kuò)建生物預(yù)處理或者臭氧活性炭的場(chǎng)地，而常規(guī)工藝中只有過(guò)濾單元較易實(shí)現(xiàn)生物處理作用，因此快濾池的改造成為水廠(chǎng)應(yīng)對(duì)水源水氨氮污染的提標(biāo)改造的首選?；钚蕴勘砻娼Y(jié)構(gòu)粗糙，容納的微生物量比石英砂和無(wú)煙煤多3-8倍，是較好的微生物載體，且國(guó)內(nèi)外研究表明炭砂濾池作為快濾池，在保證對(duì)濁度去除的基礎(chǔ)上可有效去除氨氮， 因此將快濾池改造為炭砂濾池可以提高出廠(chǎng)水水質(zhì)。lmg/L氨氮的生物硝化反應(yīng)需要消耗4. 57mg/L的氧，但通常濾池進(jìn)水中的溶解氧僅有數(shù)mg/L，此氧量不能滿(mǎn)足較高濃度氨氮完全硝化的耗氧需求。例如，當(dāng)進(jìn)水氨氮大于 2mg/L時(shí)，常出現(xiàn)硝化反應(yīng)不完全的情況，造成濾池出水氨氮濃度仍較高，并含有亞硝酸鹽。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在常規(guī)水處理過(guò)程中實(shí)現(xiàn)高濃度氨氮去除的設(shè)備，解決多數(shù)水廠(chǎng)氨氮去除困難的問(wèn)題。本發(fā)明所述的提高氨氮去除能力的飲用水處理曝氣炭砂濾池，其特征在于，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)向炭砂濾池的炭層內(nèi)曝氣，解決僅靠進(jìn)水中的溶解氧不能滿(mǎn)足高氨氮硝化耗氧要求的難題，在該曝氣炭砂濾池內(nèi)，設(shè)有從下到上依次層疊的配水配氣系統(tǒng)、礫石層、石英砂層、 活性炭層、埋在所述活性炭層內(nèi)部的曝氣頭、與所述曝氣頭相通且伸出于所述活性炭層之上的曝氣立管、與所述曝氣立管垂直相通的曝氣橫管、與曝氣橫管垂直相通的曝氣干管，所述曝氣干管與設(shè)在曝氣炭砂濾池外的鼓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口相通，其中所述曝氣頭上方的活性炭層厚度至少400mm，該曝氣頭下方的所述活性炭層和石英砂層的厚度之和至少為800mm， 所述曝氣頭的氣源為空氣，氣水比控制在0. 1-0. 2之間。曝氣炭砂濾池的設(shè)計(jì)理念在于，通過(guò)在濾層中曝氣，可以滿(mǎn)足高氨氮進(jìn)水的硝化耗氧需求。直接曝空氣于硝化菌數(shù)量多活性強(qiáng)的濾料表層，提供氨氮硝化所需的氧，解決了僅靠進(jìn)水中的溶解氧不能滿(mǎn)足高氨氮硝化耗氧要求的難題。由于炭砂濾池的濾料層總的厚度較大，曝氣頭下方仍有一定厚度的濾層，可以保證對(duì)渾濁度的去除，即保證炭砂濾池作為快濾池對(duì)濁度去除的最基本作用。
本發(fā)明是提高氨氮去除能力的飲用水處理曝氣炭砂濾池，其優(yōu)點(diǎn)在于(1)通過(guò)曝氣充氧，解決了僅靠進(jìn)水中的溶解氧不能滿(mǎn)足高氨氮硝化耗氧需求的難題，可以應(yīng)對(duì)氨氮濃度大于ang/L的濾池進(jìn)水；(2)采用常規(guī)工藝的水廠(chǎng)無(wú)需增加新的構(gòu)筑物，只需要對(duì)原有快濾池改造即可；(3)在提高氨氮去除能力的同時(shí)，出水濁度略受影響，但完全滿(mǎn)足生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于濁度的要求；(4)曝氣的氧利用率高，所需氣水比低，曝氣電耗少；(5)降低快濾池出水氨氮濃度，且運(yùn)行穩(wěn)定，減少后續(xù)消毒過(guò)程中氨氮對(duì)消毒劑的消耗，有利于消毒效果的提高且減少消毒劑藥耗。


圖1曝氣炭砂濾池曝氣系統(tǒng)布置立面圖1-曝氣頭；2-曝氣立管；3-曝氣橫管； 4.-曝氣干管；5-鼓風(fēng)機(jī)；6-配水配氣室；7-長(zhǎng)柄濾頭；8-承托層；9-反沖洗排水槽。圖2曝氣炭砂濾池曝氣系統(tǒng)布置平面圖1-曝氣頭；2-曝氣立管；3-曝氣橫管； 4.-曝氣干管；5-鼓風(fēng)機(jī)。圖3不同氣水比條件下濾池對(duì)氨氮的去除負(fù)荷圖4曝氣不曝氣兩種條件下濾料層中氨氮濃度分布的對(duì)比
具體實(shí)施例方式在炭砂濾池的炭層內(nèi)部曝氣，曝氣橫管沿沖洗排水槽方向設(shè)置，固定在排水槽的兩側(cè)，按過(guò)濾面積均勻布置曝氣立管，并安裝曝氣頭。采用鼓風(fēng)機(jī)曝氣，氣源為空氣。濾池濾速不變，通過(guò)調(diào)整曝氣量來(lái)改變氣水比，曝氣量需要根據(jù)進(jìn)水的氨氮濃度確定。為了保證對(duì)濁度的去除，氣水比控制在0. 1-0. 2之間。曝氣頭上方的濾層厚度至少400mm，保證對(duì)氨氮的去除；曝氣頭下方的濾層厚度至少800mm，保證對(duì)濁度的去除。如果為新建濾池，可根據(jù)需要設(shè)計(jì)合適的濾層厚度；如果為已有濾池的改造，至少應(yīng)該保證1200mm的濾層厚度。曝氣系統(tǒng)布置的立面圖見(jiàn)圖1，平面圖見(jiàn)圖2。5t/h的炭砂濾池進(jìn)行配水實(shí)驗(yàn)。炭砂濾池的炭層厚度為1000mm，砂層厚度400mm， 曝氣深度為炭層表面下方600mm處，氣水比0. 1-0. 2之間，濾速8m/h，在濾池出水渾濁度低于0. 25NTU的情況下，可應(yīng)對(duì)3mg/L氨氮的進(jìn)水。不同氣水比條件下濾池對(duì)氨氮的去除負(fù)荷見(jiàn)附圖3，從圖中可以看出隨著氣水比的增加，氨氮去除負(fù)荷增加，當(dāng)氣水比大于0.2 以后對(duì)氨氮去除負(fù)荷的增加較為有限，因此氣水比應(yīng)根據(jù)進(jìn)水氨氮濃度控制在0. 1-0. 2之間。曝氣與不曝氣兩種條件的濾料層中氨氮的濃度分布見(jiàn)附圖4，其中曝氣的強(qiáng)度為氣水比 0. 14，可體現(xiàn)本發(fā)明對(duì)氨氮的去除能力的提高效果。
權(quán)利要求
1.提高氨氮去除能力的飲用水處理曝氣炭砂濾池，其特征在于，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)向炭砂濾池的炭層內(nèi)曝氣，解決僅靠進(jìn)水中的溶解氧不能滿(mǎn)足高氨氮硝化耗氧要求的難題，在該曝氣炭砂濾池內(nèi)，設(shè)有從下到上依次層疊的配水配氣系統(tǒng)、礫石層、石英砂層、活性炭層、埋在所述活性炭層內(nèi)部的曝氣頭、與所述曝氣頭相通且伸出于所述活性炭層之上的曝氣立管、 與所述曝氣立管垂直相通的曝氣橫管、與曝氣橫管垂直相通的曝氣干管，所述曝氣干管與設(shè)在曝氣炭砂濾池外的鼓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口相通，其中所述曝氣頭上方的活性炭層厚度至少 400mm，該曝氣頭下方的所述活性炭層和石英砂層的厚度之和至少為800mm，所述曝氣頭的氣源為空氣，氣水比控制在0. 1-0. 2之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高氨氮去除能力的飲用水處理曝氣炭砂濾池，其特征在于，活性炭層的厚度為1000mm，石英砂層的厚度為400mm，曝氣頭位于所述活性炭層表面下方600mm，氣水比為0. 14。
全文摘要
提高氨氮去除能力的飲用水處理曝氣炭砂濾池，屬于飲用水處理中的過(guò)濾技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于在炭砂濾池的濾層內(nèi)部鋪設(shè)曝氣頭，解決了僅靠進(jìn)水中的溶解氧不能滿(mǎn)足高氨氮硝化耗氧要求的難題。炭砂濾池的濾層由上部的顆粒活性炭濾層和下部的石英砂濾層構(gòu)成，該發(fā)明的曝氣頭設(shè)在上部的顆粒活性炭濾層中，曝氣頭上方的活性炭濾層厚度至少400mm，滿(mǎn)足對(duì)氨氮的去除要求，曝氣頭下方的活性炭濾層和石英砂濾層的總厚度至少800mm，保證對(duì)渾濁度去除的要求。曝氣頭通過(guò)曝氣管網(wǎng)與池外鼓風(fēng)機(jī)相通，曝氣的氣源為空氣，氣水比控制在0.1-0.2之間。該發(fā)明在保證對(duì)渾濁度去除的基礎(chǔ)上，提高了對(duì)氨氮的去除能力，適用于高氨氮源水的水廠(chǎng)過(guò)濾處理。
文檔編號(hào)C02F101/16GK102502952SQ20111034917
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者馮碩, 張曉健, 張炯, 楊至瑜, 董紅, 陳超 申請(qǐng)人:北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院, 清華大學(xué)