[发明专利]提高氨氮去除能力的饮用水处理曝气炭砂滤池

说明书

技术领域

本发明是提高氨氮去除能力的饮用水处理曝气炭砂滤池，属于饮用水处理中的过滤技术领域。

背景技术

氨氮是我国地表水体的主要污染物之一，而我国绝大多数自来水厂采用的“混凝-沉淀-过滤-消毒”常规工艺对氨氮的去除作用非常有限，因此出厂水较难达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)对于氨氮出水小于0.5mg/L的要求。

生物氧化法是去除氨氮的最为经济有效的方法。通过硝化菌的硝化作用，氨氮可以被氧化成硝酸盐氮。在常规工艺的基础上增加生物预处理或者臭氧活性炭工艺，通过丰富的生物量和较为充足的氧气，可以实现对氨氮的高效去除。但是目前对于我国大多数自来水厂而言，缺少扩建生物预处理或者臭氧活性炭的场地，而常规工艺中只有过滤单元较易实现生物处理作用，因此快滤池的改造成为水厂应对水源水氨氮污染的提标改造的首选。活性炭表面结构粗糙，容纳的微生物量比石英砂和无烟煤多3-8倍，是较好的微生物载体，且国内外研究表明炭砂滤池作为快滤池，在保证对浊度去除的基础上可有效去除氨氮，因此将快滤池改造为炭砂滤池可以提高出厂水水质。

1mg/L氨氮的生物硝化反应需要消耗4.57mg/L的氧，但通常滤池进水中的溶解氧仅有数mg/L，此氧量不能满足较高浓度氨氮完全硝化的耗氧需求。例如，当进水氨氮大于2mg/L时，常出现硝化反应不完全的情况，造成滤池出水氨氮浓度仍较高，并含有亚硝酸盐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在常规水处理过程中实现高浓度氨氮去除的设备，解决多数水厂氨氮去除困难的问题。

本发明所述的提高氨氮去除能力的饮用水处理曝气炭砂滤池，其特征在于，通过鼓风机向炭砂滤池的炭层内曝气，解决仅靠进水中的溶解氧不能满足高氨氮硝化耗氧要求的难题，在该曝气炭砂滤池内，设有从下到上依次层叠的配水配气系统、砾石层、石英砂层、活性炭层、埋在所述活性炭层内部的曝气头、与所述曝气头相通且伸出于所述活性炭层之上的曝气立管、与所述曝气立管垂直相通的曝气横管、与曝气横管垂直相通的曝气干管，所述曝气干管与设在曝气炭砂滤池外的鼓风机的出风口相通，其中：所述曝气头上方的活性炭层厚度至少400mm，该曝气头下方的所述活性炭层和石英砂层的厚度之和至少为800mm，所述曝气头的气源为空气，气水比控制在0.1-0.2之间。

曝气炭砂滤池的设计理念在于，通过在滤层中曝气，可以满足高氨氮进水的硝化耗氧需求。直接曝空气于硝化菌数量多活性强的滤料表层，提供氨氮硝化所需的氧，解决了仅靠进水中的溶解氧不能满足高氨氮硝化耗氧要求的难题。由于炭砂滤池的滤料层总的厚度较大，曝气头下方仍有一定厚度的滤层，可以保证对浑浊度的去除，即保证炭砂滤池作为快滤池对浊度去除的最基本作用。

本发明是提高氨氮去除能力的饮用水处理曝气炭砂滤池，其优点在于：

(1)通过曝气充氧，解决了仅靠进水中的溶解氧不能满足高氨氮硝化耗氧需求的难题，可以应对氨氮浓度大于2mg/L的滤池进水；

(2)采用常规工艺的水厂无需增加新的构筑物，只需要对原有快滤池改造即可；

(3)在提高氨氮去除能力的同时，出水浊度略受影响，但完全满足生活饮用水卫生标准对于浊度的要求；

(4)曝气的氧利用率高，所需气水比低，曝气电耗少；

(5)降低快滤池出水氨氮浓度，且运行稳定，减少后续消毒过程中氨氮对消毒剂的消耗，有利于消毒效果的提高且减少消毒剂药耗。

附图说明

图1曝气炭砂滤池曝气系统布置立面图：1-曝气头；2-曝气立管；3-曝气横管；4.-曝气干管；5-鼓风机；6-配水配气室；7-长柄滤头；8-承托层；9-反冲洗排水槽。

图2曝气炭砂滤池曝气系统布置平面图：1-曝气头；2-曝气立管；3-曝气横管；4.-曝气干管；5-鼓风机。

图3不同气水比条件下滤池对氨氮的去除负荷

图4曝气不曝气两种条件下滤料层中氨氮浓度分布的对比

具体实施方式

在炭砂滤池的炭层内部曝气，曝气横管沿冲洗排水槽方向设置，固定在排水槽的两侧，按过滤面积均匀布置曝气立管，并安装曝气头。采用鼓风机曝气，气源为空气。滤池滤速不变，通过调整曝气量来改变气水比，曝气量需要根据进水的氨氮浓度确定。为了保证对浊度的去除，气水比控制在0.1-0.2之间。

曝气头上方的滤层厚度至少400mm，保证对氨氮的去除；曝气头下方的滤层厚度至少800mm，保证对浊度的去除。如果为新建滤池，可根据需要设计合适的滤层厚度；如果为已有滤池的改造，至少应该保证1200mm的滤层厚度。