专利名称：一种生物除铁除锰滤池工艺的快速恢复方法
技术领域：
:本发明属于给水净化领域。具体涉及到受铁锰污染地下水的生物净化。
背景技术：
:随着人口及用水量的增加，地表水的供应已满足不了需要，人们不得不转向地下水资源的开发。据统计，世界人口的1/3(约有20亿人)依赖地下水的供给:在非洲的一些国家，如毛里塔尼亚，80%的用水需要依赖地下水，而在欧洲有些地区的居民用水甚至完全依赖于地下水。然而随着地下水的不断开发，其污染问题也已经在全世界许多地区发生。地下水铁锰含量超标就是目前世界各地都普遍存在着的现象，过量的铁锰对于人们的生活健康以及社会的工业生产都存在着严重的危害，因此地下水除铁除锰已然成为一个世界性的问题。在应运而生的多种地下水中铁锰的去除方法中，生物除铁除锰技术因其不需投加任何药剂，投资及运行费用低等优点，被认为是目前最经济、高效的除铁除锰方法，利用微生物进行地下水除铁除锰技术的研究也越来越受到人们的重视，已成为当前除铁除锰技术研究的主流。对于铁锰含量适中的地下水(铁<5mg/L，锰〈1.2mg/L)，采用生物除铁除锰技术可实现铁锰的同层深度去除。然而在生物滤层成熟的除铁、除锰滤池的运行过程中，水厂停池的现象时常会发生，并且当水厂进水流量较少的时候，为了减少设备运行费用也会关闭部分滤池，此外在滤池检修、设备故障等情况下也可能会闲置数周，若维修不及时停池时间可能会更长。这样，滤池内的微生物定会受到一定的影响，在反应器恢复运行后往往滤池出水水质波动，处理效果下降，若不改变反应器的运行条件，通过滤池内微生物活体的自适应能力，滤池的出水水质需要较长时间才能恢复稳定且达标。因此，寻找一种简单快速、经济有效的生物除铁除锰滤池恢复的方法对于实际工程应用尤为重要
发明内容
:本发明的目的在于为生物除铁除锰滤池工艺提供一种快速恢复的方法。本发明的技术方案是这样实现的:本发明所提供的一种快速恢复生物除铁除锰滤池的方法，是在常温条件下，以模拟实际含铁锰地下水的配水为进水，以下向流的生物滤池为试验装置，如图1所示。所述的生物滤池内部由石英砂滤料层和铺设于石英砂之下的鹅卵石承托层构成，石英砂滤料层厚度为100-150cm，滤料粒径为0.8-1.2_，鹅卵石承托层厚度为30_50cm。试验中主要通过降低滤速、调节反冲洗强度的方式，来实现生物除铁除锰滤池工艺的快速恢复。利用上述的生物除铁除锰滤池工艺的快速恢复的方法，其特征在于:I)所采用的下向流生物滤池为成熟除铁锰滤层的生物滤池，以模拟实际含铁锰地下水的配水为进水，以下向流的 生物滤池为试验装置；生物滤池内部由石英砂滤料层和铺设于石英砂之下的鹅卵石承托层构成，石英砂滤料层厚度为100-150cm，滤料粒径为0.8-1.2mm，鹅卵石承托层厚度为30-50cm ;进水跌水曝气在滤柱上方区域实现，以保证溶解氧为5-7mg/L，后经过过滤于底部出水；生物滤池正常运行时系统参数:采用模拟实际含铁锰地下水的配水为进水，控制进水总铁浓度为0.5-9.0mg/L,总锰浓度为0.3-1.5mg/L, DO为5.0-7.0mg/L，调节pH至中性；运行中，进水自滤柱上端经过跌水曝气后进入滤层，以4.0-6.0m/h的滤速、反冲洗周期24-36h、反冲洗强度12-15L/(m2 s)、反冲洗时间4_6min运行；试验期间，检测滤池出水铁锰浓度，出水水质符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，即出水铁浓度小于0.3mg/L，锰浓度小于0.lmg/L，对Fe2+去除率为96%_100%，Mn2+去除率为98%_100%。3)生物滤池停止运行3-6周后的恢复措施:首先以反冲洗强度为8-10L/(m2 s)，反冲洗时间为l_3min (反冲洗周期为36-48h)的参数对滤柱进行反冲洗，再通入与停运前水质基本相同的原水，将滤池滤速降为停运前滤速的40%-60%。之后依处理效果逐渐增大至停运前滤速，反冲洗参数在恢复期不变。期间，检测滤池出水铁锰浓度，当出水铁浓度小于
0.3mg/L，锰浓度小于0.lmg/L且稳定，表明生物除铁除锰滤池已恢复正常运行效果。本发明通过降低滤速、调节反冲洗强度的方式，在较短的时间内实现了生物除铁除锰滤池的恢复运行，为生物除铁除锰滤池在水厂的运行恢复提供了一种高效经济的方法。
:图1是本发明采用的生物除铁除锰滤池示意图。①进水泵取样口 ；③滤层取料口 ；⑤反冲洗水箱；⑥反冲洗水泵；⑦承托
层
图2是实例I采用本发明方法的反应器在恢复期及前后的进出水铁锰浓度、去除率及滤速的变化。图3是实例2采用本发明方法的反应器在恢复期及前后的进出水铁锰浓度、去除率及滤速的变化。
具体实施例方式以下结合具体实施方式
对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围并不局限于此。本发明采用的下向流生物滤池，进水口距离滤层有一段距离(0.5-1.0m),用来实现跌水曝气，这一过程产生的溶解氧量可以满足铁、锰离子氧化所需。跌水曝气与滤池的结合，简化了处理的流程，缩短了原水充氧后进入滤池的时间，从而避免Fe2+过早的氧化为Fe3+，铁更多的以Fe2+的形式进入滤层，使滤池保持良好的运行稳定性。本发明中恢复运行后将滤速降低为停运前的40%_60%，其思路在于:经过长期停运后的生物除铁除锰滤池，其微生物由于没有养料处于休眠甚至失活状态，活性较低，铁、锰氧化细菌对滤料的附着力下降，若在此时仍采用停运前的滤速，则水流的剪切力较大，会使得部分铁、锰细菌从滤料表层脱落，游离在系统之中，并随出水排出滤池，这样的微生物流失必然会对滤池的处理效果带来不利影响；此外，成熟的除铁除锰滤池其铁、锰的氧化去除是靠多种作用共同实现的，这种体系的特殊性使得生物除铁除锰滤池的生物膜极薄，因此在恢复运行时更应注意滤速的调控，尽量保证一定的水力停留时间，为铁、锰细菌的固着提供良好的环境。控制恢复期的滤速降低为停运前的40%-60%，后视效果而逐渐增加至原水平。本发明中在恢复开始时首先进行一次低强度短时间的反冲洗，旨在将滤池内死亡的微生物体、截留悬浮物排出体系，达到既能够释放过滤空间又不损害基层生物膜层的多重目的。反冲洗强度降低，时间缩短，周期变长的原因在于强度大且频繁的反冲洗会延缓滤层的恢复。因而在恢复期，应该适当对反冲洗强度进行调节，从而适应一定运行状态下的生物滤池，然而强度也不宜太弱，否则结果会适得其反，影响细菌的活性。控制恢复期反冲洗强度为8-10L/(m2 s)，反冲洗时间为l_3min，反冲洗周期为36_48h。实施例1:反应器采用有机玻璃柱加工而成的下向流生物滤池，内径200mm，总高度3000mm，内部由石英砂滤料层和铺设于石英砂之下的鹅卵石承托层构成，其中，石英砂滤料层厚度为130cm，滤料粒径为0.8-1.2mm,鹅卵石承托层厚度为40cm。滤层上部有30cm处设置溢流口，跌水高度0.9m。以模拟实际含铁锰地下水的配水为进水，总铁浓度为1.8-5.4mg/L,总锰浓度为
0.7-1.4mg/L, DO为5.2-7.8mg/L, pH为中性，滤速为4.0-4.9m/h，反冲洗周期36h，反冲洗强度IlL/(m2 s)，反冲洗时间4min。反应器在上述条件下运行9个月后，满水状态停止运行41天，恢复运行后，不改变任何运行参数运行两天后发现，出水铁达标，几乎未受任何影响，但出水猛由0.352mg/L降至0.176mg/L,仍未达标。第三天，先以8L/(m2 s)的反冲洗强度对滤柱进行反冲洗，反冲洗时间为2min，反冲洗周期增长至48h，随后将滤柱滤速降为m/h。第四天，出水锰即达标，去除率也达到了 90%，之后几天，逐渐将滤速提高至2m/h，出水锰始终小于0.lmg/L且稳定，说明生物滤池已完全恢复原有运行效果。实施例2: 仍采用实施例1中反应器进行，反应器运行至第14个月时满水状态停运27天，停运前，滤池的进水铁浓度为0.8-4.8mg/L,总锰浓度为0.5-0.8mg/L, DO为5.0-7.0mg/L, pH为中性，滤速为4.4-5.8m/h,反冲洗周期24h，反冲洗强度13L/(m2 s)，反冲洗时间5min。恢复运行后，首先以9L/(m2 s)的反冲洗强度冲洗3min，反冲洗周期延长至36h，同时将滤速降为2.38m/h。当天，出水锰即达标，去除率为100%，随后几天，逐渐将滤速提高至5.34m/h，出水锰始终小于0.lmg/L且稳定，说明生物滤池已完全恢复原有运行效果。与实施例1相比较也可看出，恢复运行时直接采用本发明方法更加快速高效。
权利要求
1.一种生物除铁除锰滤池工艺的快速恢复方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)所采用的下向流生物滤池为成熟除铁锰滤层的生物滤池，以模拟实际含铁锰地下水的配水为进水，以下向流的生物滤池为试验装置；生物滤池内部由石英砂滤料层和铺设于石英砂之下的鹅卵石承托层构成，石英砂滤料层厚度为100-150cm，滤料粒径为0.8-1.2mm，鹅卵石承托层厚度为30-50cm ;进水跌水曝气在滤柱上方区域实现，以保证溶解氧为5-7mg/L，后经过过滤于底部出水； 2)生物滤池正常运行时系统参数:采用模拟实际含铁锰地下水的配水为进水，控制进水总铁浓度为0.5-9.0mg/L,总锰浓度为0.3-1.5mg/L, DO为5.0-7.0mg/L,调节pH至中性；运行中，进水自滤柱上端经过跌水曝气后进入滤层，以4.0-6.0m/h的滤速、反冲洗周期24-36h、反冲洗强度12-15L/(m2 s)、反冲洗时间4_6min运行；试验期间，检测滤池出水铁锰浓度，出水铁浓度小于0.3mg/L,锰浓度小于0.lmg/L,对Fe2+去除率为96%_100%，Mn2+去除率为98%-100% ； 3)生物滤池停止运行3-6周后的恢复措施:首先以反冲洗强度为8-10L/(m2 s)，反冲洗时间为l_3min，反冲洗周期为36-48h的参数对滤柱进行反冲洗，再通入与停运前水质相同的原水，将滤池滤速降为停运前滤速的40%-60% ;之后依滤池处理效果逐渐增大至停运前滤速，反冲洗参数在恢复期不变；期间，检测滤池出水铁锰浓度，当出水铁浓度小于0.3mg/L，锰浓度小于0 .lmg/L且稳定，表明生物除铁除锰滤池已恢复正常运行时效果。
全文摘要
一种生物除铁除锰滤池工艺的快速恢复方法属于给水净化领域。所述的生物滤池内部由石英砂滤料层和铺设于石英砂之下的鹅卵石承托层构成。在一个出水情况良好且运行稳定的生物除铁除锰滤池停运3-6周后，其快速恢复的措施具体为首先以较弱的反冲洗强度，较短的反冲洗时间对滤池进行反冲洗，再通入与停运前水质基本相同的原水，将滤池滤速降为停运前滤速的40%-60%。之后依处理效果逐渐增大至停运前滤速，反冲洗参数在恢复期不变。期间，检测滤池出水铁锰浓度，当出水铁浓度小于0.3mg/L，锰浓度小于0.1mg/L且稳定，表明生物除铁除锰滤池已恢复正常运行效果。本发明在较短的时间内实现了生物除铁除锰滤池的恢复运行。
文档编号C02F3/02GK103204579SQ201310095469
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月23日 优先权日2013年3月23日
发明者李冬, 孙宇, 曾辉平, 蔡言安, 张翠丹, 吴青, 苏庆岭, 范丹, 张玉龙, 周元正, 门绚, 杨胤, 何永平, 张功良, 张 杰 申请人:北京工业大学