[发明专利]一种强化滤池去除饮用水中氨氮的反应器及其方法

说明书

技术领域

本发明属于饮用水净化领域，特别涉及一种以砂滤池为基础强化滤池去除饮用水中氨氮的反应器，以及利用该反应器进行去除饮用水中氨氮的方法。

背景技术

随着我国社会经济快速发展，污染物排放量逐年增加，水环境污染问题凸显。我国小城镇多以中小型河流、湖库等地表水作为饮用水源，受城镇工业废水、农村生活污水、生活垃圾、畜禽养殖废物随意排放及农药化肥面源污染等影响，城乡饮用水源地多存在持续性或季节性的不同程度的氨氮超标问题，且有加剧之势，严重威胁群众饮用水安全和生命健康，保障饮用水安全已成为我国待解决的重大社会问题。国家最新饮用水标准（GB5749-2006）于2012年强制执行，因此，如何确保出厂水中氨氮达标是许多水厂面临的问题。

然而，饮用水净化的常规处理工艺，即混凝、沉淀、过滤与消毒工艺，对氨氮几乎没有去除能力。出水中的氨氮一方面消耗氯消毒剂，大大增加了需氯量，使水产生臭味，并增加了消毒副产物生成量及致突性，一旦氨氮转化为亚硝酸氮，对人体有毒害作用；另一方面，由于氨氮会引起管网中自养菌的大量繁殖，将造成水质恶化与管网腐蚀。

应用于饮用水中除氨氮的方法总的来说还是可以分为物理法、物理化学法和生物处理三大类。其中，生物处理就是利用微生物的代谢作用即硝化反硝化作用将水中氨氮氧化成亚硝酸盐或硝酸盐而除去，生物氧化法除氨效率高，且能同时去除多种污染物，成本低，受到广泛的欢迎，也是给水处理中除氨氮的发展趋势。在常规工艺基础上增设生物滤池，利用微生物硝化作用强化氨氮去除，但是，生物滤池水头损失较大、占地面积较大，在水厂改造中难以实现；生物预处理能够有效去除水中氨氮，但需在常规处理工艺前端增设预处理构筑物，增加了占地面积，增大一次性建设投资，不利于推广应用；臭氧/活性炭、臭氧/生物活性炭的饮用水深度处理工艺能够较好地解决有机物、氨氮等污染问题，但投资与运行成本均较高，许多水厂难以承受。

针对饮用水中存在的氨氮问题以及实际应用角度，本发明考虑直接在水厂饮用水净化的常规工艺基础上进行改造，在普通砂滤池上方悬挂生物填料，以促进生物的附着生长，形成稳定的生物膜，通过生物的硝化反硝化作用将水中氨氮去除，同时也能有效去除水中有机物。

发明内容

本发明的目的之一是在饮用水净化的常规工艺基础上，经简单对设备改造后，从而提供一种强化滤池有效去除饮用水中氨氮的反应器。

本发明的目的之二是以微生物降解作用为基础，利用目的一的强化滤池有效去除饮用水中氨氮的反应器，从而提供一种性能高效、经济可行、运行维护简单，且在工程改造中易于实施的去除饮用水中氨氮的方法。

本发明的技术原理是以净化饮用水的砂滤池为基础，在砂滤池的上方悬挂用于生物挂膜的生物填料，并由此形成生物硝化作用区，在生物硝化作用区的下方设置曝气系统。利用生物填料表面生长的微生物膜的强化硝化作用去除水中的氨氮，并去除部分小分子有机物；曝气系统向水中和生物硝化作用区提供生物所需的充分的溶解氧；通过砂滤作用将悬浮颗粒物、微生物膜等截留，确保微生物安全性，避免二次污染。本发明的去除饮用水中氨氮的反应器可用于受氨氮污染水源的饮用水的净化处理，也可应用于城市污水和再生水中氨氮的去除。

为了实现上述目的，本发明的强化滤池去除饮用水中氨氮的反应器是在砂滤池原有的进水区、配水区、承托层、出水区均不作改动的情况下；增设生物硝化作用区和曝气系统；反冲洗系统可以保持砂滤池原有的反冲洗系统不动，也可以将反冲洗系统中的反冲洗出水管设置在砂滤池中滤料层上方所挂生物填料的中间略偏下处；砂滤池的滤料层可采用砂滤池原有的填料，也可更换为其它滤料；更换滤料时，滤料可选自石英砂、无烟煤、颗粒活性炭中的一种或几种。

本发明的强化滤池去除饮用水中氨氮的反应器包括砂滤池原有的进水区、砂滤池原有的配水区、砂滤池原有的过滤区、砂滤池原有的承托层、砂滤池原有的出水区，及反冲洗系统、增设的生物硝化作用区和增设的曝气系统。

一包括砂滤池原有的进水区、砂滤池原有的配水区、砂滤池原有的过滤区、砂滤池原有的承托层、砂滤池原有的出水区的容器构成所述的反应器，在构成所述的反应器的容器的上部的砂滤池原有的进水区处设置有开有多个孔的进水管；位于所述的进水管上部的所述的容器的顶端安装有穿孔支架或穿孔板。

所述的增设的生物硝化作用区位于砂滤池原有的过滤区的上方，且在所述的砂滤池原有的进水区的下方，由用于生物挂膜的生物填料构成，在所述的生物填料的下方安装有通过空气管路与所述的增设的曝气系统的空气压缩机7相连通的曝气头。