一种基于生物净化滤柱的去除微污染水源水中有机物的方法与流程

本发明涉及去除微污染水源水中有机物的方法，属于饮用水处理领域。

背景技术：

水是人类生存和生产活动中不可缺少的资源。随着人口的迅速增长，经济的快速发展以及人们生活水平的不断提高，人类对水资源的需求量逐渐增多。然而随着工农业生产过程中，大量农药、化肥的使用，以及生活污水、工业“三废”等没有经过严格处理后排放，水源水中检测到的有机污染物日益增多，包括农药、化工原料、药物、个人护理品和内分泌干扰物等。其中，许多污染物的浓度虽然较低，但是难以生物降解，并且危害极大。卫生部2006年颁布的《生活饮用水卫生标准》中关于有机污染的毒理指标已经增加到了53项。如何高效去除微污染水源水中的微量有机污染物成为当前饮用水处理中的热点问题。

现有的采用生物法去除微污染水源水中的有机物的方法工艺流程简单、运行稳定、投资费用少、占地面积小，但是去除效果不够理想。

技术实现要素：

本发明是要解决现有的采用生物法去除微污染水源水中的有机物的方法的去除率低的技术问题，而提供一种基于生物净化滤柱的去除微污染水源水中有机物的方法。

本发明的基于生物净化滤柱的去除微污染水源水中有机物的方法，按以下步骤进行：

一、生物净化滤柱系统的搭建：生物净化滤柱系统由滤柱、第一水箱、第二水箱、第三水箱、第一水泵、第二水泵、第三水泵和混合器组成，滤柱内的下部为承托层，在承托层之上为滤料层，在滤柱1的上端设置溢流口，在滤柱的底部设置出水口，在滤柱的侧壁设置取样口；第一水箱与混合器之间的管路上设置第一水泵，第二水箱与混合器之间的管路上设置第二水泵，第三水箱与混合器之间的管路上设置第三水泵，混合器设置在滤柱顶部；

二、生物净化滤柱系统的启动：

a、将第一水箱内注入自来水、第二水箱注入接种异养菌的河水；通过第一水泵和第二水泵将自来水、接种异养菌的河水按体积比为(5～6)：1注入混合器中混合，混合后流入滤柱中，控制滤速为4～5m/h，最后从滤柱1底部的出水口排出；当出水中cod的去除率大于40％后，完成第一阶段的启动；

b、将第一水箱内注入自来水、第二水箱注入接种锰氧化菌的河水，第三水箱注入硫酸锰溶液，通过第一水泵、第二水泵和第三水泵将自来水、接种锰氧化菌的河水和硫酸锰溶液注入混合器中混合，其中混合液中硫酸锰溶液的浓度为0.5～0.6mg/l，混合液流入滤柱中，控制滤速为4～5m/h，最后从滤柱底部的出水口排出；当锰离子的去除率大于90％后，将混合液中硫酸锰溶液的浓度提高至1.0～1.1mg/l，再运行至锰离子的去除率大于90％后，再将混合液中硫酸锰溶液的浓度提高至1.8～2mg/l，再运行至锰离子的去除率大于90％，完成第二阶段的启动；

三、生物净化滤柱系统的运行：

通过第一水泵将第一水箱内的待处理的微污染水源水通入混合器，第二水泵和第三水泵停止工作，水流入到滤柱中，控制滤速为4～5m/h，最后从滤柱底部的出水口排出，完成微污染水源水的处理。

本发明的方法在生物净化滤柱中实现了生物锰氧化物对有机物的催化氧化，以及异养菌对有机物的生物氧化，从而提高了有机物的去除效果。采用生物净化滤柱去除水体中的锰时，水中的二价锰被滤料上的生物锰氧化物吸附、氧化成高价的生物锰氧化物。而该生物锰氧化物的颗粒粒径在纳米级别，具有较大的比表面积，是氧化能力很强的一种氧化性成分，它对微量有机物的迁移转化起到重要的作用。生物锰氧化物催化氧化有机物后其自身被还原成锰离子，产生的锰离子仍可以被锰氧化菌氧化至锰氧化物，从而可以对有机物进行持续有效的降解，而有机物的氧化产物也可以被微生物利用进行进一步的代谢降解。因此采用生物净化滤柱同步去除有机物、锰时，其滤料上会生成大量的生物锰氧化物，充分利用这些生物锰氧化物的催化氧化能力，并结合生物净化滤柱中微生物对有机物的生物氧化，将大幅提高微污染水源水中有机物的去除效果。

本发明去除微污染水源水中有机物时的去除效率高，实现了水源水中有机物的高效稳定去除，出水中的有机物明显低于国家饮用水标准，有利于实际工程应用。

附图说明

图1是本发明的生物净化滤柱系统的示意图；生物净化滤柱系统的搭建：生物净化滤柱系统由1为滤柱、2为第一水箱、3为第二水箱、4为第三水箱、5为第一水泵、6为第二水泵、7为第三水泵，8为混合器，9为流量计；1-1为承托层1-1，滤1-2为料层，1-3为溢流口，1-4为出水口，1-5为取样口；

图2是试验1中第一启动阶段的有机物的去除效果图；

图3是试验1中第二启动阶段的有机物的去除效果图

图4是试验1中第二启动阶段的锰的去除效果图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的基于生物净化滤柱的去除微污染水源水中有机物的方法，按以下步骤进行：

一、生物净化滤柱系统的搭建：生物净化滤柱系统由滤柱1、第一水箱2、第二水箱3、第三水箱4、第一水泵5、第二水泵6、第三水泵7和混合器8组成，滤柱1内的下部为承托层1-1，在承托层之上为滤料层1-2，在滤柱1的上端设置溢流口1-3，在滤柱1的底部设置出水口1-4，在滤柱1的侧壁设置取样口1-5；第一水箱2与混合器8之间的管路上设置第一水泵5，第二水箱3与混合器8之间的管路上设置第二水泵6，第三水箱4与混合器8之间的管路上设置第三水泵7，混合器8设置在滤柱1顶部；

二、生物净化滤柱系统的启动：

a、将第一水箱2内注入自来水、第二水箱3注入接种异养菌的河水；通过第一水泵5和第二水泵6将自来水、接种异养菌的河水按体积比为(5～6)：1注入混合器8中混合，混合后流入滤柱1中，控制滤速为4～5m/h，最后从滤柱1底部的出水口1-4排出；当出水中cod的去除率大于40％后，完成第一阶段的启动；

b、将第一水箱2内注入自来水、第二水箱3注入接种锰氧化菌的河水，第三水箱4注入硫酸锰溶液，通过第一水泵5、第二水泵6和第三水泵7将自来水、接种锰氧化菌的河水和硫酸锰溶液注入混合器8中混合，得到的混合液中硫酸锰的浓度为0.5～0.6mg/l，混合液流入滤柱1中，控制滤速为4～5m/h，最后从滤柱1底部的出水口1-4排出；当锰离子的去除率大于90％后，将混合液中硫酸锰的浓度提高至1.0～1.1mg/l，再运行至锰离子的去除率大于90％后，再将混合液中硫酸锰的浓度提高至1.8～2mg/l，再运行至锰离子的去除率大于90％，完成第二阶段的启动；

三、生物净化滤柱系统的运行：

将待处理的微污染水源水注入第一水箱2内通，通过第一水泵5将第一水箱2内的待处理的微污染水源水通入混合器，第二水泵6和第三水泵7停止工作，水流入到滤柱1中，控制滤速为4～5m/h，最后从滤柱1底部的出水口1-4排出，完成微污染水源水的处理。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中承托层1-1由石粒辅成，石粒粒径为30～50mm；其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤一中滤料层1-2为石英砂，石英砂粒径为10～20mm；其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤一中滤料层1-2厚度为1.5～2m；其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二中滤速为4.5m/h；其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤三中滤速为4.5m/h；其它与具体实施方式一至五之一相同。

用以下试验验证本发明的有益效果：

试验1：本试验的基于生物净化滤柱的去除微污染水源水中有机物的方法，按以下步骤进行：

一、生物净化滤柱系统的搭建：生物净化滤柱系统由滤柱1、第一水箱2、第二水箱3、第三水箱4、第一水泵5、第二水泵6、第三水泵7和混合器8组成，滤柱1内的下部为承托层1-1，承托层1-1由粒径为30～50mm的石粒辅成，在承托层之上为滤料层1-2，滤料层1-2为粒径为10～20mm的石英砂，其厚度为1.5m；在滤柱1的上端设置溢流口1-3，在滤柱1的底部设置出水口1-4，在滤柱1的侧壁设置取样口1-5；第一水箱2与混合器8之间的管路上设置第一水泵5，第二水箱3与混合器8之间的管路上设置第二水泵6，第三水箱4与混合器8之间的管路上设置第三水泵7，混合器8设置在滤柱1顶部；

二、生物净化滤柱系统的启动：

a、将第一水箱2内注入自来水、第二水箱3注入接种异养菌的河水；通过第一水泵5和第二水泵6将自来水、接种异养菌的河水按体积比为5：1注入混合器8中混合，混合后流入滤柱1中，控制滤速为4m/h，最后从滤柱1底部的出水口1-4排出；当出水中cod的去除率大于40％后，完成第一阶段的启动；在此过程中有机物的去除效果如图2所示；

b、将第一水箱2内注入自来水、第二水箱3注入接种锰氧化菌的河水，第三水箱4注入硫酸锰溶液，通过第一水泵5、第二水泵6和第三水泵7将自来水、接种锰氧化菌的河水和硫酸锰溶液注入混合器8中混合，得到的混合液中硫酸锰的浓度为0.5mg/l，混合液流入滤柱1中，控制滤速为4m/h，最后从滤柱1底部的出水口1-4排出；当锰离子的去除率大于90％后，将混合液中硫酸锰的浓度提高至1.0mg/l，再运行至锰离子的去除率大于90％后，再将混合液中硫酸锰的浓度提高至2mg/l，再运行至锰离子的去除率大于90％，完成第二阶段的启动；在此过程中有机物的去除效果如图3所示，锰的去除效果如图4所示。

三、生物净化滤柱系统的运行：

将待处理的微污染水源水注入第一水箱2内，再通过第一水泵5将第一水箱2内的待处理的微污染水源水通入混合器，其中微污染水源水的cod的浓度为5～8mg/l，第二水泵6和第三水泵7停止工作，水流入到滤柱1中，控制滤速为4m/h，最后从滤柱1底部的出水口1-4排出，出水中有机物的浓度逐步降到2.8mg/l～2.6mg/l，完成微污染水源水的处理。

对于微污染水源水，本试验的生物净化滤柱系统对于其中有机物的去除率为44％～67％。本试验的方法，实现了微污染水源水中的有机物的高效稳定去除。