[发明专利]一种去除饮用水中高浓度氨氮的方法及其装置

说明书

 

技术领域

本发明属于饮用水处理技术，特别涉及一种去除水中高浓度氨氮的方法及其装置。

背景技术

随着部分地区原水水质恶化，原水氨氮有时高达4~8mg/L。由于水源保护力度不足，部分养殖场设置于取水口上游，或偶尔遇到养殖等污水、污泥偷排，导致原水氨氮突然升高至4~8mg/L，直接导致出厂水氨氮严重超标。随着 2012年7月1日，新国标的全面实施，要求出厂水氨氮浓度低于0.5mg/L，这对使用上述水源的水厂及水厂现用的工艺提出了严峻的挑战。现在常用的解决方法主要有：生物氧化法、曝气法、折点加氯法、沸石过滤法等，其中生物氧化法是利用微生物的吸附降解作用将氨氮转化为亚硝酸盐及硝酸盐的过程。因为其能耗低，对污染物去除效率高等优点，在实际生产中使用较多。

生物氧化法主要包括：物预处理、强化过滤、生物深度处理等。

生物预处理是指在常规的物化处理工艺之前增加生物预处理工艺，利用微生物群体的新陈代谢作用对水源水中的氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、COD等有机、无机污染物进行初步去除。

强化过滤，通过更换滤料、更改反冲洗方式等，保证滤池对浊度去除效果的同时，使滤池具有去除水中氨氮、亚硝酸盐氮和有机物的能力。研究表明，通过生物强化的过滤工艺能有效去除 TOC、氨氮、浊度等。

生物深度处理，现阶段使用较多的主要是生物活性炭工艺，通过活性炭的吸附、降解作用去除水中有机物、氨氮等污染物。

生物氧化工艺对氨氮去除效果好，生物量丰富，较常规工艺及被替代的砂滤工艺，能有效去除氨氮、水溶性有机物等部分溶解性污染物。但对于现阶段常遇到的高氨氮原水及突发高氨氮污染，生物氧化去除效果不理想，当氨氮浓度高于 3mg/L时，出水亚硝酸盐氮浓度大幅度上升，严重影响饮用水的安全性。

另外，当遇到突发高浓度氨氮污染，如氨氮浓度为4mg/L以上时，生物氧化工艺响应时间较长，无法快速响应致使出水长时间超出国标限值。生物氧化工艺主要依靠微生物的氧化作用，当微生物含量不足时，硝化作用会被抑制。需要提高微生物的含量才能使出水逐渐达标。而生物的生长需要一定的周期及环境条件。面对突发污染需要较长一段时间调节生物量。当去除高浓度氨氮（例如4~8mg/L）时，因为硝化作用过程（NH 4⁺+O₂ --- NO₃^- +H⁺）产生H⁺，导致出水不断酸化，滤柱PH一直下降。当去除高浓度氨氮（例如7mg/L）时，出水PH甚至下降到4.5。滤柱中硝化菌作用受到抑制，严重影响硝化效果，延长响应时间。生物量的不足以及生物 PH 环境的不适宜导致突发高氨氮污染时，生物过滤来不及响应，出水氨氮长时间超标。而且，在长期运行过程中，由于PH的下降，会导致滤柱利用效率不高，从去除高浓度氨氮角度考虑，需要提高滤柱的利用效率。

发明内容

为了克服现有技术中的上述步骤，本发明所要解决的首要问题在于提供一种能快速响应，并有效去除水中高浓度氨氮的方法，有效解决水源水受到突发性的高浓度氨氮污染，实现快速响应，使出水迅速达标。

本发明所要解决的另一技术问题在于去除饮用水中高浓度氨氮的装置。

本发明所要解决的上述问题通过以下技术方案予以实现：

一种去除水中高浓度氨氮的方法，包括如下步骤：（1）提供生物滤池装置，所述生物滤池包括进水口、出水口和填料层；（2）向待经过生物滤池装置的水中投加硝化细菌；（3）将碱液投加到生物滤池装置中。

作为一种优选方案：所述的投加硝化细菌，其投加点为水面投加、水中投加和滤料层和水界面投加的一个或多个；其投加方式为直接投加、管道投加和生物载体投加的一种或几种。

作为一种优选方案：步骤（3）所述的碱液，其投加量为投加碱液后使生物滤池中水的PH值为5~9。所述的碱液的PH值为7~14。可选用的碱液包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾和碳酸钙溶液中的一种或多种，所用的碱液应与酸性物质快速反应，使投加后水中PH迅速升高至适合所述硝化细菌生存及代谢的水平。

作为一种最优选方案：步骤（3）所述的碱液，其投加量为投加碱液后使生物滤池中水的PH值为6.5~8.5。

作为一种优选方案：所述的投加碱液，其投加点为生物滤池的上部、中部和底部的一个或多个，其投加方式为管道投加和/或直接投加。

本发明所述的高浓度氨氮，是指水中的氨氮浓度高于3mg/L，例如4mg/L、7mg/L、8 mg/L。