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1、(10)申请公布号 CN 102923918 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102923918 A *CN102923918A* (21)申请号 201210481385.9 (22)申请日 2012.11.23 C02F 9/14(2006.01) C02F 101/16(2006.01) (71)申请人 佛山市水业集团有限公司 地址 528000 广东省佛山市禅城区同济西路 16 号供水大厦 申请人 清华大学深圳研究生院 (72)发明人 吴启龙 张锡辉 叶挺进 苏锡波 汪文华 黄明珠 付宛宜 罗旺兴 黄禹坤 李彦君 (74)专利代理机构 广州粤高专利商标代理有限 公司。
2、 44102 代理人 倪小敏 (54) 发明名称 一种去除饮用水中高浓度氨氮的方法及其装 置 (57) 摘要 本发明公开了一种去除水中高浓度氨氮的方 法及其装置。该方法包括如下步骤 ：（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。该 装置包括生物滤池装置 （32） 、 填料层 （13） 、 进水 口 （33） 、 出水口 （34） 、 与反冲洗进气管 （3） 连接的 空气反冲洗泵 （2） 和与反冲洗进水管 （5） 连接的 水反冲洗泵 （4） ， 其特征在于还包括活菌投加器 （3。
3、0） 和碱液投加器 （31） 。该方法能快速响应， 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。 本发明方法， 既可以在现有水厂 工艺的基础上进行改造， 也可以通过增加本发明 整套的装置实现。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种去除饮用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 ； （。
4、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。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 步骤 （2） 所述的投加硝化细菌包括水面投 加、 水中投加和填料层和水界面投加中的一种或多种。 3. 根据权利要求 2 所述的方法， 其特征在于， 所述投加为直接投加、 管道投加和生物载 体投加中的一种或几种。 4. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 步骤 （3） 中的碱液投加使得投加碱液后生 物滤池装置中水的 PH 值为 59。 5. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 步骤 （3） 中所述的碱液投加是指在生物滤 池装置的上部、 中。
5、部和底部中的一个或多个地点， 通过管道投加和 / 或直接投加的方式进 行。 6. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述碱液的 pH 为 7 至 14。 7. 一种去除饮用水中高浓度氨氮的装置， 其特征在于， 包括 ： 生物滤池装置 （32） ， 其包括填料层 （13） 、 进水口 （33） 、 出水口 （34） ； 反冲洗进气管 （3） 及与其连接的空气反冲洗泵 （2） ； 反冲洗进水管 （5） 及与其连接的水反冲洗泵 （4） ； 以及 用于向水中投加硝化细菌的活菌投加器 （30） 和用于向水中投加碱液的碱液投加器 （31） 。 8. 根据权利要求 7 所述的装置， 其特征在于，。
6、 所述的填料层 （13） 中的填料为石英砂、 活 性炭、 无烟煤、 活性无烟煤和轻质弹性填料中的一种或几种。 9. 根据权利要求 7 所述的装置， 其特征在于， 所述的活菌投加器 （30） 包括活菌储存瓶 （7） 、 活菌投加泵 （8） 、 活菌投加管 （9） 和在活菌投加管 （9） 上设置的活菌投加口 （14） ； 其中 活菌投加口 （14） 为一个或多个， 位于进水口 （33） 和填料层 （13） 之间。 10. 根据权利要求 ,7 所述的装置， 其特征在于， 所述的碱液投加器 （31） 包括碱液储存 罐 （6） 、 碱液投加泵 （10） 、 碱液投加管 （11） 和设置在碱液投加管 （1。
7、1） 上的碱液投加口 （12） ； 其中碱液投加口 （12） 为一个或多个， 位于填料层 （13） 的上部、 中部和底部。 权 利 要 求 书 CN 102923918 A 2 1/4 页 3 一种去除饮用水中高浓度氨氮的方法及其装置 0001 技术领域 0002 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 0003 随着部分地区原水水质恶化， 原水氨氮有时高达 48mg/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 48mg/L， 直接导致出厂水氨氮严重超标。随着 2012。
8、 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。 0004 生物氧化法主要包括 ： 物预处理、 强化过滤、 生物深度处理等。 0005 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、 CO。
9、D 等有机、 无机污染物进行初步 去除。 0006 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。 0007 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。 0008 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。
10、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。 0009 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 48mg/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，。
11、 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， 说 明 书 CN 102923918 A 3 2/4 页 4 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 0010 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。
12、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。 0011 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。 0012 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。 0013 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。
13、体投加的一种 或几种。 0014 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 59。所述的碱液的 PH 值为 714。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。 0015 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 6.58.5。 0016 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。
14、个或多个， 其投加方式为管道投加和 / 或直接投加。 0017 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。 0018 当硝化细菌的含量不足时， 面对高浓度的氨氮污染， 生物滤池不足以去除水中高 浓度 NH4+-N 及由 NH4+-N 生成的 NO2-N。需要滤池中的微生物增长到一定数量， 才能实现氨 氮的完全转化。而硝化细菌的代时长达 10 小时。硝化菌很难短时间内通过自然挂膜的方 式满足去除高浓度NH4+-N和NO2-N的菌种要求， 需要通过投放自培养的硝化菌等方式实现。 0019 同时， 硝化菌对生存环境要求严格， 尤其。
15、 PH 影响显著。硝化菌的适宜 PH 范围 6.58.5， PH 下降会抑制硝化菌的生长繁殖， 从而导致去除高浓度氨氮时的响应时间过长。 当去除高浓度氨氮 （例如 6-8mg/L） 时， 因为硝化作用过程 (NH4+ + O2 - NO3- + H+) 产 生 H+， 导致出水不断酸化， 滤池 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。 0020 因为 PH 的不断下降， 使滤池 （柱） 存在高低效段 （PH 介于 6.58.5 之间为高效段， 其余为低效段） ， 从而降低滤池 （柱） 中硝化作用效率。本发明采用的中段投碱工艺， 适时地 调。
16、节滤池 （柱） 中的 PH， 使其维持在 6.5-8.5 之间， 提高了滤柱利用率， 使滤池 （柱） 保持运行 在高效段。 0021 一种去除水中高浓度氨氮的装置， 包括生物滤池装置 （具有填料层、 进水口、 出水 口） 、 反冲洗进气管及所连接的空气反冲洗泵和反冲洗进水管及所连接的水反冲洗泵， 还包 说 明 书 CN 102923918 A 4 3/4 页 5 括活菌投加器和碱液投加器。 0022 作为一种优选方案 ： 所述的填料层的填料为石英砂、 活性炭、 无烟煤、 活性无烟煤 和轻质弹性填料中的一种或几种。 0023 作为一种优选方案 ： 在所述的填料内投加高效活菌。 0024 所述的活。
17、菌投加器包括活菌储存瓶、 活菌投加泵、 活菌投加管和在活菌投加管上 设置的活菌投加口 ； 其中活菌投加口为一个或多个， 位于进水口和填料层之间。 0025 所述的碱液投加器包括碱液储存罐、 碱液投加泵、 碱液投加管和设置在碱液投加 管上的碱液投加口 ； 其中碱液投加口为一个或多个， 位于填料层的上部、 中部和底部。 0026 所述的填料层， 填充石英砂、 无烟煤、 活性无烟煤、 活性炭和轻质弹性填料中的一 种或多种。 0027 所述填料层中的厚度为 11.5 米， 过滤速度 812m/h。 0028 所述的反冲洗进气管在过滤过程中， 同时可以作为滤池曝气管使用。 0029 据进水中要去除的目标。
18、氨氮含量， 将高效活菌储存瓶中浓度为 1031010个 /ml 的 高效活菌， 投加到生物滤池装置。 0030 根据出水氨氮的去除效果及 PH 的变化情况， 向生物滤池装置的填料层中投加 PH 为 714 的碱液， 调节滤料层中 PH 值。 0031 本发明方法， 既可以在现有水厂工艺的基础上进行改造， 也可以通过增加本发明 整套的装置实现。 0032 本发明的有益效果 ： 本发明采用的投放自培养菌等方式和中段投碱的联合工艺， 对突发性的高浓度氨氮污染能实现快速响应， 并使滤池 （柱） 保持在高效段运行， 缩短响应 时间， 提高滤柱利用率。 本发明能对突发性高浓度的氨氮污染有很好的去除效果。 。
19、当突发污 染的原水氨氮浓度为 4mg/ L 时， 正常过滤情况下， 滤后水 30 分钟内氨氮就能达到国标要 求， 亚硝酸盐也能满足国标要求， 保证出水的安全性。因为生物滤池的快速响应， 保证了出 水的安全性以及水厂的正常运行， 避免了水厂停产造成的经济损失以及不良的社会效应。 附图说明 0033 图 1 ： 一种去除水中高浓度氨氮装置示意图。 具体实施方式 0034 以下结合具体实施例来进一步解释本发明， 但实施例对本发明不做任何形式的限 定。 0035 实施例 1 对含一定浓度溶解氧的原水或者待滤水泵入进水管 35， 进水经进水口 33， 进入生物填 料装置 32。根据进水氨氮浓度， 活菌投。
20、加泵 8， 将活菌储存瓶 7 中的高效活菌， 通过活菌投 加管 9 和活菌投加口 14， 将活菌投加到生物滤池装置 32 中， 与进水混合。经过混合和自由 扩散后， 含高效活菌的进水进入到填料层 13 中， 填料层 13 对水中的高效活菌进行吸附， 吸 附在填料层上的高效活菌通过分解氨氮进行生长繁殖， 实现氨氮的去除。 0036 同时， 通过碱液投加器 31， 将碱液投加到填料层 13 中， 中和氨氮去除过程中生成 的酸， 调节填料层的 PH 值， 为硝化细菌提供适宜的生存和繁殖环境。去除氨氮的滤后水从 说 明 书 CN 102923918 A 5 4/4 页 6 生物滤池装置 32 的出水口。
21、 34， 通过出水管 36 流出。当出水浊度超标或者水头损失大于设 定值时， 停止装置的过滤运行， 进行反冲洗。通过空气反冲洗泵 2 和水反冲洗泵 4 先进行气 水联合反冲洗， 然后进行水反冲洗， 将填料层中累计的浊度颗粒和老化的生物膜冲洗出来， 恢复滤池的过滤功能。 0037 实施例 2 在滤速 8m/h 的工况下进行测试， 突发性进水氨氮浓度分别为 4.16mg/L， 经过生物滤 池装置过滤 30min 后， 出水氨氮浓度为 0.30mg/L。 0038 实施例 3 在滤速 8m/h 的工况下进行测试， 突发性进水氨氮浓度分别为 5.0mg/L， 经过生物滤池 装置过滤 2h 后， 出水氨氮浓度为 0.46mg/L。 0039 实施例 4 在滤速 8m/h 的工况下进行测试， 突发性进水氨氮浓度分别为 6.01mg/L， 经过生物滤 池装置过滤 6h 后， 出水氨氮浓度为 0.48mg/L。 说 明 书 CN 102923918 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102923918 A 7 。