一种针对地表水或城市景观水的净化处理系统与工艺技术方案

一种针对地表水或城市景观水的净化处理系统和工艺，系统包括还原反应单元与吸附过滤单元；还原反应单元包括pH调节区和还原反应区；pH调节区连接进水并调节进水pH至碱性，还原反应区装填有零价铝金属填料或含零价铝的颗粒填料，使调节pH后的进水的硝酸根在还原反应区被还原为氨气及氮气；吸附过滤单元包括麦饭石滤层吸附区和沸石滤层吸附区；出还原反应区的处理水自上向下依次进入麦饭石滤层吸附区和沸石滤层吸附区；麦饭石滤层吸附区装填有麦饭石滤料，沸石滤层吸附区装填有沸石滤料；本发明专利技术通过低维护调节溶液pH的方法来实现对Al0及其产物形态功能的有效控制，从而在降低工艺维护难度的同时，提升Al0在脱氮除磷方面的使用效能。的使用效能。的使用效能。

【技术实现步骤摘要】
一种针对地表水或城市景观水的净化处理系统与工艺


[0001]本专利技术属于地表水净化处理
，涉及自然河湖、城市人工水体的处理，在某些条件下也可用于小区或校园生活污水的深度脱氮除磷处理，为一种针对地表水或城市景观水的净化处理系统与工艺。

技术介绍

[0002]近年来，天然河湖以及城市内湖的水质变差和富营养化问题日趋严重。氮磷污染物都是加快水体富营养化趋势的关键因子。常规生物脱氮除磷工艺，在运用于天然河湖或城市水体的脱氮除磷处理时，会受到诸多限制。另外，小区或校园污水处理站的生物处理工艺，由于分散式生活污水的低碳比特点，常规生物法对水中硝态氮(硝酸盐)的去除效果难以满足达标排放的要求。零价铁(Fe0)因其具有良好的还原性能和释放Fe
2+
的特性，在污水脱氮除磷方面已有广泛应用。其中，Fe0脱氮主要通过还原反应来完成，而Fe0除磷则主要通过Fe
3+
对磷酸根的共沉淀作用以及Fe氢氧化物的吸附作用来完成。零价铝(Al0)的氧化还原电位比Fe0，理论上也可以有效还原水中的硝酸根。然而，由于Fe0或Al0表面容易生成Fe氢氧化物或Al氢氧化物薄膜(即“钝化”现象)，会阻止零价金属与硝酸根之间的反应进行。酸化处理可以溶解Fe0或Al0表面的钝化膜，但这会导致Fe
3+
或Al
3+
释放到水中，可能会产生金属离子超标的风险。而且，为了保障出水pH达标，后续还需投加碱液来中和溶液pH，增加了工艺操作的难度。因此，酸化零价铁或零价铝在脱氮除磷方面的应用还存在较多的限制。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种针对地表水或城市景观水的净化处理系统与工艺，考虑到Al0的强还原性和Al(OH)3为两性氢氧化物的特征，通过低维护调节溶液pH的方法来实现对Al0及其产物形态功能的有效控制，从而在降低工艺维护难度的同时，提升Al0在脱氮除磷方面的使用效能。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种针对地表水或城市景观水的净化处理系统，包括还原反应单元与吸附过滤单元；
[0006]所述还原反应单元包括pH调节区和还原反应区；所述pH调节区连接进水并调节进水的pH至碱性，所述还原反应区装填有零价铝金属填料或含零价铝的颗粒填料，使调节pH后的进水的硝酸根在所述还原反应区被还原为氨气及氮气；
[0007]所述吸附过滤单元包括麦饭石滤层吸附区和沸石滤层吸附区；出所述还原反应区的处理水自上向下依次进入所述麦饭石滤层吸附区和沸石滤层吸附区；所述麦饭石滤层吸附区装填有麦饭石滤料，所述沸石滤层吸附区装填有沸石滤料；所述处理水中的H2AlO3–
与麦饭石表面释放的Al
3+
发生反应生成氢氧化铝絮体，并中和处理水的pH，所述氢氧化铝絮体吸附处理水中的磷酸根并被截留在麦饭石滤层吸附区；所述沸石滤层吸附区通过离子交换作用去除水中残留的氨氮，且沸石表面释放的Al
3+
与水中残留的H2AlO3–
发生反应生成氢氧
化铝絮体，以进一步吸附处理水中的磷酸根。
[0008]优选地，所述pH调节区包括进水池和pH调节药剂装置，进水池顶部布置有格网，进水经格网过滤后进入进水池，进水池的出水口在底部侧面，通过竖向隔板进行S形的流动，从还原反应区的底部进入还原反应区。
[0009]优选地，所述还原反应区的出水接蓄水缓冲区，所述蓄水缓冲区顶部设置出水堰，所述蓄水缓冲区的出水经所述出水堰接布水器，所述布水器设置于所述麦饭石滤层吸附区的正上方。
[0010]优选地，所述沸石滤层吸附区下方设置砾石承托层，所述砾石承托层底部连接底部集水管和反冲洗系统，所述底部集水管用于将最终的处理水排出，所述反冲洗系统用于对吸附过滤单元的各层进行冲洗。
[0011]本专利技术还提供了一种针对地表水或城市景观水的净化处理工艺，包括如下步骤：
[0012]步骤1，调节进水的pH至碱性；
[0013]步骤2，将pH调节后的进水送入装填有零价铝金属填料或含零价铝的颗粒填料的还原反应区，水中的硝酸根被Al0还原为氨气及氮气，其中氮气和一部分氨气释放到空中，另一部分氨气溶解并以氨氮的形式残留于水中；
[0014]步骤3，还原反应后的水自上而下流入麦饭石滤层吸附区和沸石滤层吸附区，水中的H2AlO3–
与麦饭石表面释放的Al
3+
发生反应生成氢氧化铝絮体，并中和处理水的pH，所述氢氧化铝絮体吸附处理水中的磷酸根并被截留在麦饭石滤层吸附区；所述沸石滤层吸附区通过离子交换作用去除水中残留的氨氮，且沸石表面释放的Al
3+
与水中残留的H2AlO3–
发生反应生成氢氧化铝絮体，以进一步吸附处理水中的磷酸根；
[0015]步骤4，将经过沸石滤层吸附区处理之后的水外排。
[0016]优选地，所述步骤1中，调节进水的pH至9～10，在不外加任何药剂调节pH的情况下，所述步骤2中，出还原反应区时pH为8.5～9，出沸石滤层吸附区时pH为6～8。
[0017]优选地，所述步骤3中，随工艺运行，麦饭石滤层吸附区的麦饭石滤料和沸石滤层吸附区的沸石滤料表面逐渐负载一层含铝氧化物或铝氢氧化物的活性滤膜，该活性滤膜通过表面络合作用吸附去除水中残留的磷酸根。
[0018]优选地，在工艺运行中，利用反冲洗系统对麦饭石滤层吸附区和沸石滤层吸附区进行反冲洗。
[0019]与现有技术相比，本专利技术在前端填装零价金属填料的还原反应区可以将水中硝态氮转化为氮气(逸出水面)和氨氮，然后在后端填装麦饭石和沸石的吸附过滤区通过吸附以及微絮凝
‑
过滤作用来去除水中的氨氮和磷酸根，以实现对水体的深度脱氮除磷处理。本专利技术基于Al0和矿物复合填料的“还原
‑
吸附过滤”工艺，可以为水体中硝酸根和磷酸根的深度去除提供一种高效的新方法。在针对具体水体的处理中可以灵活配置，如可以在景观湖或河道边上以旁路循环的方式来实现对水体的原位处理。
附图说明
[0020]图1是本专利技术系统结构示意图(主视图)。
[0021]图2是本专利技术系统结构示意图(俯视图)。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。
[0023]如图1和图2所示，本专利技术为一种针对地表水或城市景观水的净化处理系统，主要包括还原反应单元与吸附过滤单元。
[0024]其中，还原反应单元包括pH调节区7和还原反应区3。pH调节区7直接连接进水并调节进水的pH至碱性，还原反应区3装填有零价铝金属填料或含零价铝的颗粒填料，主要作用是使调节pH后的进水的硝酸根在还原反应区被还原为氨气及氮气。其填料的粒径及组合方式可以根据具体条件做多样的组合。当采用复合填料时，其填充可以采用组合方式，两种或几种填料的比例及其粒径选择根据具体情况可以灵活配置。还原反应区3可以通过合理控制酸碱度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对地表水或城市景观水的净化处理系统，其特征在于，包括还原反应单元与吸附过滤单元；所述还原反应单元包括pH调节区和还原反应区；所述pH调节区连接进水并调节进水的pH至碱性，所述还原反应区装填有零价铝金属填料或含零价铝的颗粒填料，使调节pH后的进水的硝酸根在所述还原反应区被还原为氨气及氮气；所述吸附过滤单元包括麦饭石滤层吸附区和沸石滤层吸附区；出所述还原反应区的处理水自上向下依次进入所述麦饭石滤层吸附区和沸石滤层吸附区；所述麦饭石滤层吸附区装填有麦饭石滤料，所述沸石滤层吸附区装填有沸石滤料；所述处理水中的H2AlO3–
与麦饭石表面释放的Al
3+
发生反应生成氢氧化铝絮体，并中和处理水的pH，所述氢氧化铝絮体吸附处理水中的磷酸根并被截留在麦饭石滤层吸附区；所述沸石滤层吸附区通过离子交换作用去除水中残留的氨氮，且沸石表面释放的Al
3+
与水中残留的H2AlO3–
发生反应生成氢氧化铝絮体，以进一步吸附处理水中的磷酸根。2.根据权利要求1所述针对地表水或城市景观水的净化处理系统，其特征在于，所述pH调节区包括进水池和pH调节药剂装置，进水池顶部布置有格网，进水经格网过滤后进入进水池，进水池的出水口在底部侧面，通过竖向隔板进行S形的流动，从还原反应区的底部进入还原反应区。3.根据权利要求1所述针对地表水或城市景观水的净化处理系统，其特征在于，所述还原反应区的出水接蓄水缓冲区，所述蓄水缓冲区顶部设置出水堰，所述蓄水缓冲区的出水经所述出水堰接布水器，所述布水器设置于所述麦饭石滤层吸附区的正上方。4.根据权利要求1所述针对地表水或城市景观水的净化处理系统，其特征在于，所述沸石滤层吸附区下方设置砾石承托层，所述砾石承托层底部连接底部集水管和反冲洗系统，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鹍，刘婷，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：