脱氮过滤器及其脱氮方法 本发明涉及的是一种过滤器，尤其是一种利用生物技术的脱氮过滤器及其脱氮方法，属于环境保护中污水处理领域。
在现有技术中，利用水体中自然存在的微生物，让其在碎石等滤料上着床繁殖和作功，以其个体活动对污水进行处理，因而其体积负荷和有机物去除效率较低，尤其对脱氮等方面效果较差。为此，在一般的生物污水处理过程中，总要设置一个厌氧和缺氧过程，用来脱氮除磷。这样，处理时间自然就加长，投资成本大，操作工艺复杂，运行成本增高。生物活性污泥脱氮法、A/O法或称A2/O法。它包括硝化和反硝化二个反应过程，硝化是废水中的氨氮在好氧条件下通过好氧菌(亚硝酸菌和硝酸菌)的作用，被氧化成亚硝酸盐(NO2-)和硝本盐(NO3-)的反应过程。该种方法，首先要对废水进行6小时～8小时强烈曝气，才能完成硝化阶段；然后，再使废水处于5小时～6小时无氧状态，完成反硝化过程，整个污水处理时间过长。经对现有技术的检索，“生物脱氧系统的基本工艺流程”一文，摘自《废水中氮磷的处理》华师大出版社96年版，作者：徐亚同和“硝化—反硝化生物脱氮系统”一文，摘自《废水厌氧生物处理工程》中国环科出版社96年版，作者：张希衡，该两文结合污水处理工程中硝化、反硝化工艺去除氨氮，但都存在污水处理时间过长，工程费用较高的不足。
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种能高效降解污水中的氨氮和磷的脱氮过滤器及其脱氮方法。
本发明的技术方案如下：本发明的脱氮过滤器主要包括漏空承载的过滤器壳体，壳体内设置三层脱氮过滤介质，第一层为条状或片状燕麦秸杆和/或玉米秸杆，第二层为条状或片状椴木和/或粉木和/或木屑片，第三层为粒状或块状的焦炭和/或风化煤和/或褐煤和/或无烟煤；或者壳体内设置的三层脱氮介质分别以一定的比例混合渗和。上述结构形式一较适用于重污染区域，结构形式二较适用于轻污染区域。过滤器壳体内第一层和第二层的滤污机理为：由于这两层介质C/N比率较大(分别为200～250∶1和50～80∶1)，失调地C/N比，使得硝化菌处于极端的氮饥饿状态，增强了脱氮菌吞噬能力，加快了脱氮的速度。过滤器壳体内第三层煤和焦炭的滤污机理为：由于有抑制带电静电荷的功能，且含有丰富的腐植酸，为微生物着床创造了条件。对过滤介质进行预前处理，使材料的表面有酸化所形成的微孔，具有较大的比表面积(焦炭本身就具有较大比表面积)。其表面能生成一些官能团，如羧基≥COOH、羧基-OH、羰基≥C＝O等。因此它在水中进行较高效的吸附时，生成结合酶，特别有利于硝化菌的生长与繁殖，加速了有机物的分解(此时这些过滤介质即是固相酶的载体)。
本发明的脱氮方法在于：对选用的过滤介质煤和/或焦炭进行预前工艺处理，预前工艺处理包括：将煤和/或焦炭加工成2cm3～5cm3粒径左右的粒状和块状，用5％的硝酸溶液和8％的硫酸溶液混合液浸泡25小时～30小时，在酸液达到近中性程度时，用清水洗净、烤干，然后将这种经活性的焦炭块和煤块、煤粉置于40％湿度和不低于20℃温度的暗室内放6天～10天待用；利用椴木、杉木、木屑片、燕麦和玉米秸杆等材料具有C/N比率大的特点，选用C/N比率＞50的材料作为过滤介质，加速脱氮速度，并将这些材料加式成10cm～15cm条状物。
将脱氮过滤介质分层次或混合渗和设置到过滤器内，造成一种使原来就以噬氮的菌发生变异，在菌的生存条件(C/N比率)极大失调的情况下，大量原先的常规硝化菌因无法适应而死亡，仅有少量残存，这些残存的细菌，其遗传基因发生变异，变异后的细菌具有原硝化菌10倍～20倍的脱氮能力，大量制造这种变异菌，让它存活在这个特殊装置内，使之在合成自身的同时完成污水脱氮(使污水中的化学氮转化变为分子态氮释放)，极大地提高了脱氮的效率。另外由于硝化菌的胞外酶(细菌向外分泌的一种酶)充斥在酸化的微孔中(微孔为60～100，而胞外酶个体约为10)，每个微孔都形成了一个极小的厌氧过程或称脱氮过程。这样，水在推流过程中，表面接触较大的面积处于好氧状态；而材料的微孔中则处于厌氧脱氮过程。因此这个过程将原来的厌氧和好氧结合起来，大大缩短了脱氮处理的时间。
本发明具有实质性特点和显著的进步，现有技术由于需设置厌氧或缺氧段，再加上好氧段，因此水停留时间长达10小时以上，有时高达15小时，而本发明因具有降解氨氮和磷的特殊功效，可以把传统生物处理时间(缩短为6小时之内)、投资成本、营运消耗都大幅度减下来：另外，本发明具有取材方便，制作工艺简单，使用范围广等特点，本发明具有很高的实用价值。
以下将结合附图对本发明进一步描述：
图1本发明结构形式一示意图
图2本发明结构形式二示意图
如图1、图2所示，本发明的脱氮过滤器主要包括漏空承载的过滤器壳体1，壳体1内设置三层脱氮过滤介质，第一层为条状或片状燕麦秸杆和/或玉米秸杆2，第二层为条状或片状椴木和/或粉木和/或木屑片3，第三层为粒状或块状的焦炭和/或风化煤和/或褐煤和/或无烟煤4；或者壳体内设置的三层脱氮过滤介质2、3、4分别以一定的比例混合渗和。上述结构形式一较适用于重污染区域，结构形式二较适用于轻污染区域。过滤器壳体1内第一层2和第二层3的滤污机理为：由于这两层介质C/N比率较大(分别为200～250∶1和50～80∶1)，失调的C/N比，使得硝化菌处于极端的氮饥饿状态，增强了脱氮菌吞噬能力，加快了脱氮的速度。过滤器壳体1内第三层煤和焦炭4的滤污机理为：由于有抑制带电静电荷的功能，且含有丰富的腐植酸，为微生物着床创造了条件。对过滤介质4进行预前处理，使过滤介质4的表面有酸化所形成的微孔，具有较大的比表面积(焦炭本身就具有较大比表面积)。其表面能生成一些官能团，如羧基≥COOH、羧基-OH、羰基≥C＝O等。因此它在水中进行较高效的吸附时，生成结合酶，特别有利于硝化菌的生长与繁殖，加速了有机物的分解(此时这些过滤介质即是固相酶的载体)。
本发明的脱氮方法在于：对选用的过滤介质煤和/或焦炭4进行初加工，初加工包括：将煤和/或焦炭4加工成2cm3～5cm3左右的粒状和块状，用5％的硝酸溶液和8％的硫酸溶液混合液浸泡25小时～30小时，在酸液达到近中性程度时，用清水洗净、烤干，然后将这种活性经的焦炭块和煤块、煤粉置于40％湿度和不低于20℃温度的暗室内放6天～10天待用；对选用的利用椴木、杉木、木屑片3和燕麦和玉米秸杆2等材料也进行初加工，具有C/N比率大的特点，选用C/N比率＞50的过滤介质2、3，加速脱氮速度，并将这些材料加式成10cm～15cm条状物。
将脱氮过滤介质2、3、4分层次或混合渗和设置到过滤器壳体1内，造成一种使原来就以噬氮的菌发生变异，在菌的生存条件(C/N比率)极大失调的情况下，大量原先的常规硝化菌因无法适应而死亡，仅有少量残存，这些残存的细菌，其遗传基因发生变异，变异后的细菌具有原硝化菌10倍～20倍的脱氮能力，大量制造这种变异菌，让它存活在这个特殊装置内，使之在合成自身的同时完成污水脱氮(使污水中的化学氮转化变为分子态氮释放)，极大地提高了脱氮的效率。另外由于硝化菌的胞外酶(细菌向外分泌的一种酶)充斥在酸化的微孔中(微孔为60～100，而胞外酶个体约为10)，每个微孔都形成了一个极小的厌氧过程或称脱氮过程。这样，水在推流过程中，脱氮过滤介质2、3表面接触较大的面积处于好氧状态，而脱氮过滤介质5的微孔中则处于厌氧脱氮过程。把厌氧和好氧过程结合起来，大大缩短了脱氧处理的时间。
以下提供实例两则：
实例一：
利用本发明结构形式一的脱氮过滤器及其脱氮方法处理生活污水，污水水质：COD＝450mg/L、BOD＝250mg/L、NH3-N＝35mg/L、PH＝7。4小时后COD＝25mg/L、BOD＝8mg/L、NH3-N＝5mg/L、PH＝7
实例二：
利用本发明结构形式二的脱氮过滤器及其脱氮方法处理污水，污水水质为：COD＝180mg/L、BOD＝150mg/L、NH3-N＝15.8mg/L、T-P＝5mg/L、PH＝6.8。50kg/小时的过滤速度，过滤后结果是：COD＝3mg/L、BOD＝3mg/L、NH3-N＝0mg/L、总氮＝2mg/L、总磷＝0.1mg/L。