專利名稱：去除飲用水中污染物的生物濾池反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于水處理設備，特別涉及一種去除飲用水中污染物的生物濾池反應器。
背景技術：
近年來，鑒于水資源匱乏和水源污染的普遍性和嚴重性，飲用水深度處理技術 的研究和應用已呈現蓬勃發展的趨勢。同時，隨著居民環保意識的增強，生活水平的 不斷提高和健康條件的日益改善，飲用水水質標準必將愈來愈嚴格，在常規的絮凝、沉 淀、過濾、消毒凈水工藝難以滿足要求的情況下，深度處理設備在給水處理中的應用潛 力巨大，發展前景十分廣闊。我國的飲用水深度處理設備同世界先進水平尚有較大差 距。由于飲用水深度處理的各種設備都有其各自的各種優、缺點，應積極研究開發各種 飲用水深度處理設備，降低投資和運行成本，根據不同水源和出水水質要求，合理選擇 深度處理設備，更好的推進深度處理設備在給水處理工程上的應用。
發明內容本實用新型為了彌補現有技術的不足，提供了一種能將普通水加工成健康水的 去除飲用水中污染物的生物濾池反應器。本實用新型是通過如下技術方案實現的一種去除飲用水中污染物的生物濾池反應器，其特殊之處在于包括進水口、 出水口、濾柱以及濾柱內的填料層，所述填料層為活性炭和陶粒復合而成的濾層。本實用新型的去除飲用水中污染物的生物濾池反應器，其一種實現方式在于 所述填料層為上下緊密排列的活性炭層、陶粒層。本實用新型的去除飲用水中污染物的生物濾池反應器，其另一種實現方式在 于所述填料層為濾料活性炭和陶粒混合而組成的混合層。本實用新型的作用機理為1、活性炭吸附機理活性炭對污染物的吸附主要由兩種相互作用所決定。(1)物理相互作用包括尺寸排斥(Size Exclusion)和微孔效應。尺寸排斥決定了吸附質分子所能進 入的活性炭微孔，其效應是活性炭對吸附質分子有效吸附面積的函數，它由活性炭及目 標分子的相對“尺寸”分布決定。盡管尺寸排斥降低了活性炭對大分子有機物的吸附， 在其它因素相同時，微孔的吸附能要更大一些，因為微孔與吸附質分子的大小接近時， 會在吸附劑表面形成多個吸附點而形成表面作用力的疊加，這樣增加微孔有利于對小分 子有機物的吸附。活性炭大部分表面積存在于微孔中(< 2nm)，因此大分子污染物有可 能不能全部進入活性炭微孔中。已有研究表明活性炭會優先吸附腐殖酸的低分子部分。 但尺寸排斥并不能解釋所有現象，比如某活性炭對兩種大分子的腐殖酸的吸附容量比對小分子的富里酸的吸附容量大。(2)化學相互作用化學相互作用對大小分子均很重要。疏水性相互作用主要與吸附質和溶劑間的 相容性有關。一般來說，吸附質在水中的溶解度越小，吸附劑對其的吸附容量越大。除 非特性的色散力外，吸附質與活性炭表面(包括基平面電子、孤對電子和表面官能團)間 存在特殊的相互作用，這些表面基團可影響活性炭的表面極性及活性炭與溶劑間的相互 作用。對可離子化的吸附質來說，這種吸附機制還受到作為溶劑的水的性質的影響，例 如，靜電相互作用受pH值和離子強度的影響。2、陶粒的吸附機理陶粒去除污染物主要基于吸附特性，作用力為色散力及骨架陰離子和孔道中陽 離子所產生的靜電力。陶粒濾料表面和內部具有大量的孔隙，且孔隙結構復雜，因而孔 隙結構是陶粒吸附能力的決定因素。由于陶粒帶有金屬離子、不飽和電荷，其表面呈強 極性，對極性分子和不飽和分子有很強的親和力，對非極性分子中極化率大的分子也有 較高的選擇吸附優勢，如氨氮、氯仿、三氯乙烷、苯胺、苯醌及腐殖酸等。例如對極性 小分子有機物氯仿(CHCl3)的吸附能力，極性的陶粒濾料遠大于非極性的活性炭。另 外，陶粒表面可通過離子交換吸附、配合反應、共沉淀等作用去除水中重金屬離子等。 陶粒的吸附性能受很多因素影響，不同陶粒由于其結構特征不同，去除污染物能力和表 現出來的凈水效能也不同。3、周期反沖洗生物濾池反應器運行過程中，填料的機械截留與膜生物絮凝作用，使原水中的 懸浮物質及膠體顆粒不斷被截留在濾料的空隙中，濾料上生物膜的新陳代謝作用，引起 生物膜厚度的增加，當達到一定程度時，如果不及時進行反沖洗操作，會導致填料空隙 率減小和水流阻力的增大。這不僅增大了濾池的水頭損失，還可能使填料層局部出現溶 解氧供應不足，影響到生物氧化作用效果因此需要及時進行周期性的反沖洗。適宜的反 沖洗操作，雖然會造成生物量的部分損失，但有利于生物膜的更新，增強膜活性，盡管 生物量有所減少，但凈化效果基本不變。但是如果反沖洗的強度過大，就會對生物膜造 成嚴重的損害，從而使出水水質下降。所以，要維持反應器的高效、穩定的處理效果， 關鍵要把握好反沖洗周期以及控制好適宜的反沖洗強度。合適的反沖洗周期應根據水頭 損失和出水水質來選擇。反沖洗周期過長，使截留下的懸浮物沉降或粘附于填料生物膜 上，妨礙微生物與水中污染物、的傳質過程，降低生物膜的活性，導致生物處理效果的 下降，同時水頭損失大大增加，能耗增加。反沖洗周期太短，會減少產水量，增加沖洗 能耗，生物膜脫落加快，生物量減少，降低處理能力。本實用新型針對水中污染物的特性，根據飲用水深度處理的要求，從污染物極 性角度考慮，將極性無機吸附劑一多孔性軟陶粒與活性炭組成復合濾料，去除水中的污 染物。靜態吸附試驗研究結果表明在總投加量不變的基礎上確定復合濾料的最佳配比 為70%活性炭+30%陶粒；吸附劑最佳投加量為3g/L ；填料濾池的掛膜實驗表明該濾 料較易掛膜，經過14天的連續進水掛膜成功。掛膜成功后進行濾柱連續運行實驗結果表 明該深度處理工藝對CODmi和氨氮均有良好的去除效果。本實用新型對于CODmi的 去除率變化范圍為42% -72%,平均為58.4%。出水氨氮濃度在0.2mg/l以下，氨氮去除率穩定在90%左右。與傳統設備相比，CODmi去除率由40%左右提高到接近60%， 氨氮去除率由50%左右提高到90%。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
圖1為本實用新型的填料層為二層的結構示意圖；圖2為本實用新型的填料層為復合層的結構示意圖。圖中，1進水口，2出水口，3濾柱，4陶粒層，5活性炭層，6填料層。
具體實施方式
實施例1
圖1為本實用新型的一種具體實施例。該實施例的去除飲用水中污染物生物濾 池反應器，包括進水口 1、出水口 2、濾柱3以及濾柱3內的填料層6，填料層6為活性炭 和陶粒復合而成的濾層；填料層6為上下緊密排列的活性炭層5、陶粒層4。以下任何情 況都在本實用新型的保護范圍之內活性炭層5在上層、陶粒層4在下層，或者活性炭層 5在下層、陶粒層4在上層。實施例2 圖2為本實用新型的一種具體實施例。該實施例的去除飲用水中污染物生物濾 池反應器，包括進水口 1、出水口 2、濾柱3以及濾柱3內的填料層6，填料層6為活性炭 和陶粒復合而成的濾層；所述填料層6為濾料活性炭和陶粒混合而組成的混合層。為了形成生物活性濾池，在把濾料裝填入濾柱后，首先進行濾料的掛膜。掛膜 期間濾柱24h連續進水連續出水，為了使生物膜盡快形成，試驗采用原水直接通過濾柱 過濾而不通臭氧氧化的工藝。同時采用了較長的接觸時間，20 30min。為了使進水中 的溶解氧保持4 6mg/L，當原水的溶解氧含量低時，在進入活性炭濾柱前對原水進行 少量空氣曝氣。由于原水中氨氮濃度比較低，后期采用人工投加氨的方式，在濾柱提升 泵前加氨，經提升泵混和進入濾柱，使得濾柱進水氨氮濃度提高到0.77mg/L左右，有利 于濾柱的掛膜。
權利要求1.一種去除飲用水中污染物的生物濾池反應器，其特征在于包括進水口(1)、出水 口(2)、濾柱(3)以及濾柱(3)內的填料層(6)，所述填料層(6)為活性炭層和陶粒層復 合而成的濾層。
2.根據權利要求1所述的去除飲用水中污染物的生物濾池反應器，其特征在于所 述填料層(6)為上下緊密排列的活性炭層(5)、陶粒層(4)。
專利摘要本實用新型公開了一種去除飲用水中污染物的生物濾池反應器。該去除飲用水中污染物的生物濾池反應器，其特殊之處在于包括進水口、出水口、濾柱以及濾柱內的填料層，所述填料層為活性炭和陶粒復合而成的濾層；所述填料層為上下緊密排列的活性炭層、陶粒層；或所述填料層為濾料活性炭和陶粒混合而組成的混合層。本實用新型根據飲用水深度處理的要求，將極性無機吸附劑—多孔性軟陶粒與活性炭組成復合濾料，去除水中的污染物。本實用新型對于CODMn的去除率變化范圍為42％-72％，平均為58.4％。出水氨氮濃度在0.2mg/l以下，氨氮去除率穩定在90％左右。與傳統設備相比，CODMn去除率由40％左右提高到接近60％，氨氮去除率由50％左右提高到90％。
文檔編號B01D24/16GK201801397SQ201020110008
公開日2011年4月20日 申請日期2010年2月9日 優先權日2010年2月9日
發明者徐一凡 申請人:徐一凡