專利名稱：超聲波協(xié)同生物吸附水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理方法，尤其是指一種超聲波協(xié)同生物吸附水處理方法，適用于遭受有機(jī)污染和富營(yíng)養(yǎng)化污染的地面水或地下水的凈化。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)的水源水普遍存在有機(jī)污染和氨氮污染，傳統(tǒng)的飲用水凈化工藝對(duì)此基本無能為力，其出水水質(zhì)無法滿足飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)我國(guó)受污染或微污染水源水，已經(jīng)研究、開發(fā)并推廣應(yīng)用了生物預(yù)處理凈化方法，即生物接觸氧化法或生物濾池法，在水源溫度高于15℃的條件下，采用這種方法對(duì)氨氮的去除率可達(dá)80-90％，對(duì)高錳酸鉀指數(shù)去除可達(dá)20-30％，而當(dāng)溫度低于15℃時(shí)，對(duì)氨氮的去除率僅為50％以下，高錳酸鉀指數(shù)去除為15％以下，采用這種方法，對(duì)水源水中難降解的污染物則基本無作用。近年來，國(guó)內(nèi)開始采用了一種稱作臭氧生物活性炭濾池法的水處理方法，這種方法的缺點(diǎn)是能耗大，活性炭需要周期性地更換，生產(chǎn)成本也相對(duì)較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述生物處理方法的不足，提供一種利用超聲波協(xié)同生物吸附原理對(duì)污染水源的水處理方法，它具有對(duì)難降解有機(jī)污染物和氨氮成分去除效率高、一次性設(shè)備投資少和運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低等特點(diǎn)。
為達(dá)到此目的所采取的技術(shù)方案是在反應(yīng)器中填入顆粒狀或粉末狀活性炭，在活性炭的表面和孔隙中附著有微生物，將受污染的水通入反應(yīng)器，在反應(yīng)器中通過水流和曝氣的作用，使活性炭呈流化狀態(tài)，用頻率為20-40kHz、功率為5-40W的超聲波輻射附著有微生物的活性炭，活性炭對(duì)水中的污染物進(jìn)行吸附，附著于活性炭的微生物對(duì)活性炭吸附的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化和分解，使活性炭的吸附性能不斷恢復(fù)，受污染的水形成凈化水后流出反應(yīng)器，在反應(yīng)器的出水口經(jīng)過濾裝置對(duì)活性炭和微生物過濾后形成飲用水。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、對(duì)有機(jī)物的去除效果好由于在曝氣和水的壓力作用下，反應(yīng)器中的活性炭呈懸浮運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，保證活性炭的吸附作用和微生物的氧化作用協(xié)同進(jìn)行、發(fā)揮充分，從而使得反應(yīng)器啟動(dòng)后可永遠(yuǎn)保持對(duì)有機(jī)物高效穩(wěn)定的去除效果，活性炭無需更換或物化再生，可永久使用，不存在堵塞問題。
2、在低溫下對(duì)難降解有機(jī)物的分解能力更強(qiáng)由于利用超聲波強(qiáng)化微生物和活性炭的活性，從而使微生物對(duì)難降解有機(jī)物的分解能力更強(qiáng)，且在低溫下也能保持較高的去除率。
3、經(jīng)濟(jì)實(shí)用本方法既可以使用顆粒狀活性炭，也可以使用粉末狀活性炭，粉末狀活性炭的價(jià)格相對(duì)較低。由于曝氣的作用，活性炭在反應(yīng)器中處于懸浮運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，傳質(zhì)效率高，由于微生物的代謝活動(dòng)使活性炭可以不斷地獲得再生，因此無需更換活性炭或進(jìn)行物化再生，可永久使用。為了不使粉末活性炭和微生物流失，需要對(duì)從反應(yīng)器流出的水進(jìn)行微濾膜過濾，當(dāng)使用顆粒狀活性炭時(shí)，其過濾方法既可以采用微濾膜過濾，也可以采用普通過濾池過濾，普通過濾池的過濾方法價(jià)格較低，微濾膜過濾方法出水水質(zhì)更好，可根據(jù)工程需要進(jìn)行選擇。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1流程圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1如圖1所示，在水溫為常溫條件下，將高錳酸鉀指數(shù)濃度＜12mg/l的受污染地表水由水泵提升至沉淀池中進(jìn)行混凝沉淀，并以FeCl3作為混凝劑，混凝沉淀后的出水在壓力作用下流入超聲波協(xié)同生物吸附反應(yīng)器，該反應(yīng)器的有效容積為11立方米，控制水量使污染水處理量為500立方米/小時(shí)，污染水在反應(yīng)器中的停留時(shí)間為30分鐘。在反應(yīng)器中填入1噸粉末狀活性炭，其粒度為200目，在活性炭的表面和孔隙中附著有微生物，用鼓風(fēng)機(jī)向安裝在反應(yīng)器中的多孔曝氣管鼓風(fēng)，對(duì)活性炭和水進(jìn)行曝氣，其曝氣量與進(jìn)水流量的比為8∶1。用液哨式超聲波發(fā)生器以25KHz的頻率和10W的功率輻射附著有微生物的活性炭，活性炭對(duì)水中的污染物進(jìn)行吸附，附著于活性炭的微生物對(duì)活性炭吸附的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化和分解，使活性炭的吸附性能不斷恢復(fù)，受污染的水形成凈化水后流出反應(yīng)器。在反應(yīng)器的出口處用孔徑為5微米的微濾膜對(duì)凈化水進(jìn)行過濾，以保證反應(yīng)器中的微生物和活性炭不流失。過濾后的凈化水流入消毒池，在消毒池中進(jìn)行加氯消毒處理，然后形成飲用水，飲用水中高錳酸鉀指數(shù)濃度＜2mg/l，對(duì)受污染水中高錳酸鉀指數(shù)的去除效率達(dá)60％以上，氨氮指數(shù)的去除效率達(dá)90％以上，即達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。水處理的現(xiàn)價(jià)成本為1.5元/立方米，其處理成本低，處理效果好。
實(shí)施例2如圖2所示，在水溫低于15℃的條件下，將高錳酸鉀指數(shù)濃度＜12mg/l的受污染地表水由水泵提升至沉淀池中進(jìn)行混凝沉淀，并以FeCl3作為混凝劑，混凝沉淀后的出水在壓力作用下流入超聲波協(xié)同生物吸附反應(yīng)器，該反應(yīng)器的有效容積為11立方米，控制水壓使污染水處理量為500立方米/小時(shí)，污染水在反應(yīng)器中的停留時(shí)間為30分鐘。在反應(yīng)器中填入1噸顆粒狀活性炭，其粒徑為3mm，在活性炭的表面和孔隙中附著有微生物，用空氣壓縮機(jī)向安裝在反應(yīng)器中的微孔曝氣頭鼓風(fēng)，對(duì)活性炭和水進(jìn)行曝氣，其曝氣量與進(jìn)水流量的比為10∶1。對(duì)應(yīng)于顆粒狀的活性炭，用插入反應(yīng)器的探針式超聲波發(fā)生器或置于反應(yīng)器底部的平板式超聲波發(fā)生器以35KHz的頻率和35W的功率直接輻射反應(yīng)器中的混合液，促進(jìn)附著于活性炭的微生物對(duì)活性炭吸附的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化和分解，使活性炭的吸附性能不斷恢復(fù)，使受污染的水形成凈化水流出反應(yīng)器，流出反應(yīng)器的凈化水流入過濾池進(jìn)行過濾，過濾池中填充有石英砂濾料和石子等過濾材料，過濾后的清水再流入消毒池，在消毒池中進(jìn)行加氯消毒處理，然后形成飲用水，飲用水中高錳酸鉀指數(shù)濃度＜2mg/l，對(duì)受污染水源中高錳酸鉀指數(shù)的去除效率達(dá)40％以上，氨氮指數(shù)的去除效率達(dá)85％以上，同樣達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。采用過濾池過濾時(shí)，水處理的現(xiàn)價(jià)成本為1.1元/立方米，其處理成本更低，處理效果好。
本方法的工作原理是反應(yīng)器中的活性炭在曝氣和水流的作用下，呈流化狀態(tài)，使得被處理的水與微生物和活性炭之間有較好的傳質(zhì)條件。在活性炭和微生物的協(xié)同作用下，不僅易生物降解的有機(jī)物可高效降解，一般生物方法難于生物降解的有機(jī)物也可以有效去除，微生物的代謝活動(dòng)使活性炭可以不斷地獲得再生，因此無需更換活性炭或進(jìn)行物化再生，可永久使用。用頻率為20-40kHz、功率為5-40w的超聲波輻射附著有微生物的活性炭，提高了微生物細(xì)胞壁的傳質(zhì)能力，增強(qiáng)了酶的活性，從而使微生物對(duì)難降解有機(jī)物的分解能力更強(qiáng)，且在低溫條件下也能保持較高的去除率，即使水溫低于15℃，對(duì)受污染水中的高錳酸鉀指數(shù)的去除率仍可達(dá)40％以上。本發(fā)明適用于水源受到污染的給水處理系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種超聲波協(xié)同生物吸附水處理方法，在反應(yīng)器中填充有活性炭，在活性炭的表面及孔隙中附著有微生物，將具有壓力的受污染水通入反應(yīng)器，其特征在于在曝氣條件下，活性炭呈流化狀態(tài)，用頻率為20-40kHz、功率為5-40W的超聲波輻射附著有微生物的活性炭，活性炭和微生物對(duì)水中的污染物進(jìn)行吸附和分解，受污染的水形成凈化水后流出反應(yīng)器，在反應(yīng)器的出水口經(jīng)過濾裝置對(duì)活性炭和微生物過濾后形成飲用水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波協(xié)同生物吸附水處理方法，其特征在于所述的曝氣條件是指曝氣量與進(jìn)水流量的比為8-10∶1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波協(xié)同生物吸附水處理方法，其特征在于所述的活性炭為顆粒狀，其粒徑為1.5-4.0mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波協(xié)同生物吸附水處理方法，其特征在于所述的活性炭為粉末狀，其粒度為100-325目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波協(xié)同生物吸附水處理方法，其特征在于所述的過濾裝置為微濾膜，微濾膜的孔徑為4-8微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波協(xié)同生物吸附水處理方法，其特征在于所述的過濾裝置為過濾池。過濾池中填充有石英砂濾料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波協(xié)同生物吸附水處理方法，其特征在于所述的超聲波可以由液哨式、探針式或平板式超聲波發(fā)生器所產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲波協(xié)同生物吸附水處理方法，在反應(yīng)器中填入顆粒狀或粉末狀活性炭，活性炭表面和孔隙中附著有微生物，通過水流和曝氣作用，使活性炭在反應(yīng)器中呈流化狀態(tài)，在對(duì)受污染的水進(jìn)行生物吸附作用的較好傳質(zhì)條件下，達(dá)到對(duì)可生物降解和難于生物降解有機(jī)物的高效去除效果。活性炭經(jīng)微生物的代謝活動(dòng)會(huì)不斷再生，不需更換。用頻率為20－40kHz、功率為5－40w的超聲波輻射附著有微生物的活性炭，提高微生物細(xì)胞壁的傳質(zhì)能力，增強(qiáng)酶的活性，使微生物對(duì)難降解有機(jī)物的分解能力更強(qiáng)，即使在水溫低于15℃時(shí)，對(duì)受污染水源水中高錳酸鉀指數(shù)的去除率仍達(dá)40％以上。將本發(fā)明方法應(yīng)用于出水水質(zhì)要求較高的給水處理系統(tǒng)時(shí)，其投資少，效率高，凈化效果好。
文檔編號(hào)C02F9/02GK1491909SQ02125710
公開日2004年4月28日 申請(qǐng)日期2002年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月13日
發(fā)明者劉紅, 劉 紅 申請(qǐng)人:北京師范大學(xué)