[发明专利]一种低密度沸石曝气生物滤池填料及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种水处理中使用的微生物载体及其制备方法，具体地说是一种低密度沸石曝气生物滤池填料及其制备方法。

二、背景技术

我国是世界13个水资源不足的国家之一，人均淡水资源占有量不到世界平均水平的1/4，且时空分布不均，在中国600多座城市中，333座城市存在不同程度的缺水，108座城市严重缺水。同时，我国也是水资源浪费最严重的国家之一，污水回用率不足5％。因此，开辟再生水这种非传统水源，实现污水资源化，对保障城市安全供水具有重要的战略意义。但经济性和安全性是实现污水回用的前提，再生水的应用还存在造成不同程度的城市景观用水腐化、工业设备管道系统腐蚀等问题。目前，再生水安全问题已成为制约我国二级排水资源化的主要问题。其中，由于再生水中氨氮引起的安全问题最为突出。如何高效、稳定地去除二级排水中的氨氮达到再生水回用水质标准是一个难题，已成为国内外学者共同关注的问题。

传统的废水脱氮方法中，吹脱法、化学氧化法、络合沉淀法和活性污泥法生物硝化反硝化技术均不适用于低浓度氨氮的去除。目前，研究较多的是采用生物膜法、离子交换法和反渗透膜分离法。虽然反渗透法能获得优质的出水，但其投资和运行成本太高，难以广泛采用。生物膜法适用于低浓度废水的处理，但其处理效率有限，并且随进水水质的波动和季节的变化，出水水质难以达到安全回用要求。生物膜法即使实现了氨氮完全硝化，但很难实现完全的反硝化，仍然造成水体富营养化。离子交换法，尤其是沸石床过滤吸附，可以高效、稳定地去除水中低浓度的氨氮，采用沸石吸附去除二级排水中剩余的氨氮在技术上已被证明是可行的，但目前采用NaCl溶液等再生吸附饱和的沸石，产生的含氨NaCl溶液难以处理，再生液处理成本高、难度大，从而使沸石吸附法制水成本难有竞争力。目前，也有使用颗粒沸石曝气生物滤池处理氨氮，但是沸石对氨氮吸附速率与生物硝化速率相差很大。吸附和硝化再生很难速率同步，并且颗粒沸石曝气生物滤池硝化比较完全，反硝化不完全，作为富营养化成分的氮素并没有有效去除，仅仅是状态的转化，仍然不能满足景观用水的要求。

曝气生物滤池(BAF，Biological Aerated Filter)也叫淹没式曝气生物滤池(SBAF，Submerged Biological Aerated Filter)。国外从20世纪初开始进行研究，于80年代末基本成型，后不断改进，并开发出多种形式。在开发过程中，充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，集曝气、高滤速、截留悬浮物、定期反冲洗等特点于一体。其工艺原理为，在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着生物膜，滤池内部曝气，污水流经时，利用滤料上高浓度生物膜的强氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程；同时，因污水流经时，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水带出，此为截留作用；运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为反冲洗过程。BAF的主要优点是：(1)占地面积小，基建投资省。曝气生物滤池之后不设二次沉淀池，此外，由于采用的滤料粒径较小，比表面积大，生物量高，再加上反冲洗可有效更新生物膜，保持生物膜的高活性，这样就可在短的时间内对污水进行快速净化。曝气生物滤池水力负荷、容积负荷大大高于传统污水处理工艺，停留时间短，因此所需生物处理面积和体积都很小，节约了占地和投资。(2)出水水质高。在BAF中，由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很低，一般不超过10mg/L；因周期性的反冲洗，生物膜得以有效更新，表现为生物膜较薄(一般为110μm左右)，活性很高。高活性的生物膜可吸附、截留一些难降解的物质。(3)氧的传输效率很高，曝气量小，供氧动力消耗低。因填料粒径很小，气泡在上升过程中，不断被切割成小气泡，加大了气液接触面积，提高了氧气的利用率；气泡在上升过程中，受到了填料的阻力，延长了停留时间，同样有利于氧气的传质。(4)抗冲击负荷能力强，耐低温。(5)易挂膜，启动快。本世纪初，对BAF有了进一步的研究，通过控制进水负荷和溶解氧浓度，在单一BAF中实现除C和同步硝化、反硝化，使BAF的应用更加有效、简便。BAF良好的出水水质和操作稳定性，使其在污水回用领域的应用已成为国内外学者的研究热点。但是如何降低BAF填料的密度和生产成本，提高，从而提高处理效率，是BAF技术未来研究的方向之一。

三、发明内容

本发明是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种颗粒孔隙率高、微生物负载量大、制备方法简单、成本低的低密度沸石曝气生物滤池填料及其制备方法。