专利名称：去除饮用水中污染物的生物滤池反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水处理设备，特别涉及一种去除饮用水中污染物的生物滤池反应器。
背景技术：
近年来，鉴于水资源匮乏和水源污染的普遍性和严重性，饮用水深度处理技术 的研究和应用已呈现蓬勃发展的趋势。同时，随着居民环保意识的增强，生活水平的 不断提高和健康条件的日益改善，饮用水水质标准必将愈来愈严格，在常规的絮凝、沉 淀、过滤、消毒净水工艺难以满足要求的情况下，深度处理设备在给水处理中的应用潜 力巨大，发展前景十分广阔。我国的饮用水深度处理设备同世界先进水平尚有较大差 距。由于饮用水深度处理的各种设备都有其各自的各种优、缺点，应积极研究开发各种 饮用水深度处理设备，降低投资和运行成本，根据不同水源和出水水质要求，合理选择 深度处理设备，更好的推进深度处理设备在给水处理工程上的应用。
发明内容本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种能将普通水加工成健康水的 去除饮用水中污染物的生物滤池反应器。本实用新型是通过如下技术方案实现的一种去除饮用水中污染物的生物滤池反应器，其特殊之处在于包括进水口、 出水口、滤柱以及滤柱内的填料层，所述填料层为活性炭和陶粒复合而成的滤层。本实用新型的去除饮用水中污染物的生物滤池反应器，其一种实现方式在于 所述填料层为上下紧密排列的活性炭层、陶粒层。本实用新型的去除饮用水中污染物的生物滤池反应器，其另一种实现方式在 于所述填料层为滤料活性炭和陶粒混合而组成的混合层。本实用新型的作用机理为1、活性炭吸附机理活性炭对污染物的吸附主要由两种相互作用所决定。(1)物理相互作用包括尺寸排斥(Size Exclusion)和微孔效应。尺寸排斥决定了吸附质分子所能进 入的活性炭微孔，其效应是活性炭对吸附质分子有效吸附面积的函数，它由活性炭及目 标分子的相对“尺寸”分布决定。尽管尺寸排斥降低了活性炭对大分子有机物的吸附， 在其它因素相同时，微孔的吸附能要更大一些，因为微孔与吸附质分子的大小接近时， 会在吸附剂表面形成多个吸附点而形成表面作用力的叠加，这样增加微孔有利于对小分 子有机物的吸附。活性炭大部分表面积存在于微孔中(< 2nm)，因此大分子污染物有可 能不能全部进入活性炭微孔中。已有研究表明活性炭会优先吸附腐殖酸的低分子部分。 但尺寸排斥并不能解释所有现象，比如某活性炭对两种大分子的腐殖酸的吸附容量比对小分子的富里酸的吸附容量大。(2)化学相互作用化学相互作用对大小分子均很重要。疏水性相互作用主要与吸附质和溶剂间的 相容性有关。一般来说，吸附质在水中的溶解度越小，吸附剂对其的吸附容量越大。除 非特性的色散力外，吸附质与活性炭表面(包括基平面电子、孤对电子和表面官能团)间 存在特殊的相互作用，这些表面基团可影响活性炭的表面极性及活性炭与溶剂间的相互 作用。对可离子化的吸附质来说，这种吸附机制还受到作为溶剂的水的性质的影响，例 如，静电相互作用受pH值和离子强度的影响。2、陶粒的吸附机理陶粒去除污染物主要基于吸附特性，作用力为色散力及骨架阴离子和孔道中阳 离子所产生的静电力。陶粒滤料表面和内部具有大量的孔隙，且孔隙结构复杂，因而孔 隙结构是陶粒吸附能力的决定因素。由于陶粒带有金属离子、不饱和电荷，其表面呈强 极性，对极性分子和不饱和分子有很强的亲和力，对非极性分子中极化率大的分子也有 较高的选择吸附优势，如氨氮、氯仿、三氯乙烷、苯胺、苯醌及腐殖酸等。例如对极性 小分子有机物氯仿(CHCl3)的吸附能力，极性的陶粒滤料远大于非极性的活性炭。另 外，陶粒表面可通过离子交换吸附、配合反应、共沉淀等作用去除水中重金属离子等。 陶粒的吸附性能受很多因素影响，不同陶粒由于其结构特征不同，去除污染物能力和表 现出来的净水效能也不同。3、周期反冲洗生物滤池反应器运行过程中，填料的机械截留与膜生物絮凝作用，使原水中的 悬浮物质及胶体颗粒不断被截留在滤料的空隙中，滤料上生物膜的新陈代谢作用，引起 生物膜厚度的增加，当达到一定程度时，如果不及时进行反冲洗操作，会导致填料空隙 率减小和水流阻力的增大。这不仅增大了滤池的水头损失，还可能使填料层局部出现溶 解氧供应不足，影响到生物氧化作用效果因此需要及时进行周期性的反冲洗。适宜的反 冲洗操作，虽然会造成生物量的部分损失，但有利于生物膜的更新，增强膜活性，尽管 生物量有所减少，但净化效果基本不变。但是如果反冲洗的强度过大，就会对生物膜造 成严重的损害，从而使出水水质下降。所以，要维持反应器的高效、稳定的处理效果， 关键要把握好反冲洗周期以及控制好适宜的反冲洗强度。合适的反冲洗周期应根据水头 损失和出水水质来选择。反冲洗周期过长，使截留下的悬浮物沉降或粘附于填料生物膜 上，妨碍微生物与水中污染物、的传质过程，降低生物膜的活性，导致生物处理效果的 下降，同时水头损失大大增加，能耗增加。反冲洗周期太短，会减少产水量，增加冲洗 能耗，生物膜脱落加快，生物量减少，降低处理能力。本实用新型针对水中污染物的特性，根据饮用水深度处理的要求，从污染物极 性角度考虑，将极性无机吸附剂一多孔性软陶粒与活性炭组成复合滤料，去除水中的污 染物。静态吸附试验研究结果表明在总投加量不变的基础上确定复合滤料的最佳配比 为70%活性炭+30%陶粒；吸附剂最佳投加量为3g/L ；填料滤池的挂膜实验表明该滤 料较易挂膜，经过14天的连续进水挂膜成功。挂膜成功后进行滤柱连续运行实验结果表 明该深度处理工艺对CODmi和氨氮均有良好的去除效果。本实用新型对于CODmi的 去除率变化范围为42% -72%,平均为58.4%。出水氨氮浓度在0.2mg/l以下，氨氮去除率稳定在90%左右。与传统设备相比，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%。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型的填料层为二层的结构示意图；图2为本实用新型的填料层为复合层的结构示意图。图中，1进水口，2出水口，3滤柱，4陶粒层，5活性炭层，6填料层。
具体实施方式
实施例1
图1为本实用新型的一种具体实施例。该实施例的去除饮用水中污染物生物滤 池反应器，包括进水口 1、出水口 2、滤柱3以及滤柱3内的填料层6，填料层6为活性炭 和陶粒复合而成的滤层；填料层6为上下紧密排列的活性炭层5、陶粒层4。以下任何情 况都在本实用新型的保护范围之内活性炭层5在上层、陶粒层4在下层，或者活性炭层 5在下层、陶粒层4在上层。实施例2 图2为本实用新型的一种具体实施例。该实施例的去除饮用水中污染物生物滤 池反应器，包括进水口 1、出水口 2、滤柱3以及滤柱3内的填料层6，填料层6为活性炭 和陶粒复合而成的滤层；所述填料层6为滤料活性炭和陶粒混合而组成的混合层。为了形成生物活性滤池，在把滤料装填入滤柱后，首先进行滤料的挂膜。挂膜 期间滤柱24h连续进水连续出水，为了使生物膜尽快形成，试验采用原水直接通过滤柱 过滤而不通臭氧氧化的工艺。同时采用了较长的接触时间，20 30min。为了使进水中 的溶解氧保持4 6mg/L，当原水的溶解氧含量低时，在进入活性炭滤柱前对原水进行 少量空气曝气。由于原水中氨氮浓度比较低，后期采用人工投加氨的方式，在滤柱提升 泵前加氨，经提升泵混和进入滤柱，使得滤柱进水氨氮浓度提高到0.77mg/L左右，有利 于滤柱的挂膜。
权利要求1.一种去除饮用水中污染物的生物滤池反应器，其特征在于包括进水口(1)、出水 口(2)、滤柱(3)以及滤柱(3)内的填料层(6)，所述填料层(6)为活性炭层和陶粒层复 合而成的滤层。
2.根据权利要求1所述的去除饮用水中污染物的生物滤池反应器，其特征在于所 述填料层(6)为上下紧密排列的活性炭层(5)、陶粒层(4)。
专利摘要本实用新型公开了一种去除饮用水中污染物的生物滤池反应器。该去除饮用水中污染物的生物滤池反应器，其特殊之处在于包括进水口、出水口、滤柱以及滤柱内的填料层，所述填料层为活性炭和陶粒复合而成的滤层；所述填料层为上下紧密排列的活性炭层、陶粒层；或所述填料层为滤料活性炭和陶粒混合而组成的混合层。本实用新型根据饮用水深度处理的要求，将极性无机吸附剂—多孔性软陶粒与活性炭组成复合滤料，去除水中的污染物。本实用新型对于CODMn的去除率变化范围为42％-72％，平均为58.4％。出水氨氮浓度在0.2mg/l以下，氨氮去除率稳定在90％左右。与传统设备相比，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％。
文档编号B01D24/16GK201801397SQ201020110008
公开日2011年4月20日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者徐一凡 申请人:徐一凡