[发明专利]一种用于催化氧化去除水中氨氮的活性滤料制备系统

说明书

技术领域

本发明属于饮用水处理技术领域，具体涉及一种可用于催化氧化去除水中氨氮的活性滤料制备系统。

背景技术

随着我国经济的高速发展和人口剧增，生活污水和工业废水排放增多，使饮用水源水受到不同程度的污染。调查结果表明，2013年十大流域的国控断面中，Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为19.3％和9.0％，与上年相比，水质无明显变化，主要污染指标有氨氮、化学需氧量、高锰酸盐指数和五日生化需氧量；同时，全国309个地级及以上城市的835个集中式饮用水源地取水达标率仅为97.3％，其中地表水水源地主要超标指标为总磷、锰和氨氮，地下水水源地主要超标指标为铁、锰和氨氮。由此可见，饮用水源水的氨氮污染已成为现阶段影响我国饮用水源水质主要污染因子。

若受污染的水源水不加处理或处理不当，将导致自来水厂出水中的氨氮含量偏高，会造成管网中亚硝化菌和硝化菌的繁殖生长，从而使管网中硝酸盐和亚硝酸盐的含量超标。硝酸盐过量会使婴儿患上高铁血红蛋白症，当饮用水中硝态氮(NO₃-N)含量高于10mg/L时就会使红血球不能带氧而导致婴儿窒息死亡；另外，硝酸盐和亚硝酸盐转化为亚硝胺后会产生“致癌、致突变、致畸”的物质。可见，水源水中较高浓度的氨氮对人体危害较大。

如何高效且低成本去除饮用水中氨氮一直是困扰众多水厂的难题，目前常见的氨氮处理方法主要有吸附去除法、折点加氯法和生物脱氮法等，但普遍存在建设投资大、运行成本高、处理效率偏低等问题，尤其是对现行绝大部分水厂的常规处理工艺的升级改造，由于条件限制而使得实施难度很大。

根据申请人的长期研究表明，滤料表面形成的Fe/Mn氧化物活性氧化膜具有催化氧化去除水中氨氮的能力，其原理认为是降低了反应活化能或反应所需的能量，其反应具有催化氧化速率高、转化率高、去除率稳定、环境影响小等优势。申请人已授权的专利“复合微污染水源水中Fe、Mn和氨氮协同去除工艺系统”(专利号：ZL201320699810.1)是一种合理有效地集成了传质充氧、自然氧化、化学氧化、截留过滤、物理化学吸附、接触催化/生物氧化等多种技术，可有效地协同去除复合微污染水源中的浊度、色度、Fe、Mn和氨氮的工艺系统。但是，该工艺系统仅适用于同时含有Fe、Mn和氨氮三种污染物的水原水，但针对单一氨氮污染的饮用水源并不能适用，主要是因为滤料不具备催化活性。有研究表明，天然的锰砂虽也具有去除Fe/Mn的功能，但难以去除氨氮，同时其机械强度低、去除效率低和使用成本高，不利于大规模应用。因此，需要研发出一种新的用于催化氧化去除水中氨氮的活性滤料制备系统，其制备的滤料直接具备高效去除水中氨氮的功能，以便用于受氨氮污染的饮用水净化处理。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种用于催化氧化去除水中氨氮的活性滤料制备系统，以实现活性滤料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，活化效率高、投资和运行成本低廉。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种用于催化氧化去除水中氨氮的活性滤料制备系统，其特征在于，该系统包括：

循环过滤系统，用于实现原水在制备主体中循环流动，促进主体内的滤料快速活化，提高活化效率；

Fe盐定量投加系统，用于向原水中定量投加Fe盐；

Mn盐定量投加系统，用于向原水中定量投加Mn盐；

可溶性无机盐定量投加系统，用于向原水中定量投加可溶性无机盐，使滤料表面生成具有催化活性的Fe/Mn氧化膜；

化学辅助氧化系统，用于在运行初期向原水中投加化学辅助氧化剂，快速氧化Fe和Mn离子，弥补自然氧化不足，提高氧化效率，使得滤料表面活性的Fe/Mn氧化膜快速形成；

气水反冲洗系统，用于定期对循环过滤系统的滤层进行气水反洗，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Fe/Mn氧化膜致密和结实。

Fe盐定量投加系统、Mn盐定量投加系统、可溶性无机盐定量投加系统、气水反冲洗系统和化学辅助氧化系统分别与循环过滤系统相连接。

所述的Fe/Mn盐、可溶性无机盐和化学氧化剂汇集到一根加药管道集中投加到循环过滤系统的循环管道上，利用循环过滤系统内安装的管道静态混合器进行混合。

根据本发明，进一步还具有以下技术特点：