本发明专利技术提供了一种双向流进水催化氧化同步去除水中氨氮、铁和锰的工艺，采用双向流进水催化氧化滤柱，该工艺包括：第一，原水中污染物浓度分别为：氨氮浓度为0.5～3.0mg/L，铁浓度为0.3～3.0mg/L,锰浓度为0.1～3.0mg/L；第二，双向流进水催化氧化滤柱中的过滤速率为4.0～12.0m/h；第三，催化氧化反应前后上滤料层和下滤料层中的溶解氧浓度始终大于2.0mg/L。本发明专利技术的工艺充分利用进水中的溶解氧，无需额外补氧，确保每层滤料最大程度发挥催化氧化作用。本发明专利技术的工艺采用双向流进水，中层集水出水，单位时间处理水量大，在无需外部设备额外供氧的情况下，各级滤层能够充分利用进水中携带的溶解氧，发挥催化氧化能力，同步催化氧化高效去除水中的氨氮、铁、锰。锰。锰。
【技术实现步骤摘要】
双向流进水催化氧化同步去除水中氨氮、铁和锰的工艺
[0001]本专利技术属于饮用水处理
，涉及除水中氨氮、铁和锰，具体涉及一种双向流进水催化氧化同步去除水中氨氮、铁和锰的工艺。
技术介绍
[0002]氨氮可以指示水中可能的细菌、动物粪便等污染。不同类型的地表水水源，无论是河流、湖泊还是水库水水体，氨氮成为其中的主要污染物之一。我国水源水中氨氮的污染严重程度为河流>湖泊>水库>地下水，且地表水氨氮污染浓度变化范围大，且呈季节性变化，有研究表明，我国有40％的地表水水质，因为有机物污染和氨氮污染，而无法满足国家饮用水水源水质标准。
[0003]作为饮用水源，氨氮浓度超标会影响自来水厂氯消毒效果，使得氯消毒效果下降，消毒剂用量增加，并可能引起消毒副产物的增加，进一步增加饮用水水质的安全风险。当饮用水中铁浓度高于0.5mg/L时，水体会产生明显嗅味与颜色，影响感官；长期摄入过量的锰，可能导致消化系统与骨骼疾病。锰中毒可导致神经系统缺陷，严重时会对神经系统造成永久性损害。国家卫生部颁布的《生活饮用水卫生标准》(GB5749
‑
2006)中规定，生活饮用水中氨氮应小于0.5mg/L，铁浓度应小于0.3mg/L，锰浓度应小于0.1mg/L。
[0004]对于水源中氨氮、铁、锰同步去除的方法主要包括两种：接触催化氧化以及生物氧化。在接触催化氧化工艺中，氨氮的去除是先被氧化成亚硝态氮，再被氧化成硝态氮，最后生成的硝态氮从滤料表面脱落去除，即为滤料表面的复合氧化膜对氨氮的催化氧化过程；对铁去除起主导作用的是活性氧化膜的自催化作用；而除锰过程分为两个阶段：先是原水中的锰离子先吸附在活性氧化膜上，然后通过锰氧化物的催化作用被氧化，一部分被去除，另一部分转化为新的活性氧化膜成分，实现自催化的过程，如式(1)和式(2)所示。
[0005]MnO2·
xH2O+Mn
2+
＝MnO2·
MnO
·
(x－1)H2O+2H
+
ꢀꢀꢀ
式(1)；
[0006]MnO2·
MnO
·
(x－1)H2O+1/2O2+H2O＝2MnO2·
xH2O
ꢀꢀꢀ
式(2)；
[0007]接触催化氧化同步去除氨氮、铁、锰的过程中，溶解氧(DO)是主要的限制因素。传统的接触催化氧化滤柱中，滤层前0～40cm部分溶解氧消耗迅速，如图4(a)所示，滤柱中下层已无充足的溶解氧，导致催化氧化系统中部和下部不能提供足充足的溶解氧进行催化氧化反应，降低了滤层中下层的利用率以及对氨氮、铁、锰的去除效果。
[0008]氧化氨氮、铁、锰所需的DO浓度可根据氧化还原反应的电子得失计算：理论上将1mg/L NH
4+
‑
N氧化为NO3‑
‑
N需消耗4.57mg/L溶解氧，氧化1mg/L的Mn
2+
需消耗0.29mg/L溶解氧，氧化1mg/L的Fe
2+
需消耗0.14mg/L溶解氧。
[0009]O2＝4.57NH
4+
‑
N+0.29Mn
2+
+0.14Fe
2+
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(3)；
[0010]由理论计算公式式(2)可知，溶解氧浓度是滤层接触催化氧化过程的主要限制因子。饮用水进水溶解氧浓度范围一般为6.0～10.0mg/L，所以当进水中氨氮、铁、锰浓度较高时，滤层中溶解氧不足，滤层利用率不足，导致催化氧化过程不完全，出水氨氮、铁、锰不达标，而下层催化氧化滤料又没有充分发挥作用。
[0011]已有技术在滤层中下部增设曝气装置，进行逆向流充氧，从而保证滤层中有充足的溶解氧用于催化氧化过程，但增加额外充氧设备提高了水处理成本和设备的复杂性，仅对高浓度氨氮原水有明显优势，对于1.0
‑
3.0mg/L氨氮的原水不具有明显优势，且单位时间内处理水量有限。如何保障饮用水源中氨氮、铁、锰的经济高效去除，不需要额外补氧，并降低催化氧化过程中的成本、提高水处理效率已成为饮用水处理领域所面临的难题之一。
技术实现思路
[0012]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种双向流进水催化氧化同步去除水中氨氮、铁和锰的工艺，以解决现有技术中的工艺对氨氮、铁和锰的处理效果有待进一步提升的技术问题。
[0013]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0014]一种双向流进水催化氧化同步去除水中氨氮、铁和锰的工艺，该工艺采用双向流进水催化氧化同步去除水中氨氮、铁和锰的装置，所述的双向流进水催化氧化同步去除水中氨氮、铁和锰的装置包括双向流进水催化氧化滤柱，所述的双向流进水催化氧化滤柱包括柱壳体，柱壳体的顶端设置有顶板，柱壳体的底端设置有底板，柱壳体内设置有上托板和下托板，所述的上托板和下托板上分别安装有布水布气器；
[0015]所述的顶板和上托板之间的柱壳体内从上至下依次为上布水区、上滤料层和上承托层；所述的底板和下托板之间的柱壳体内为下布水区，所述的下托板和上托板之间的柱壳体内从下至上依次为下承托层、下滤料层和中层集水区；
[0016]还包括原水池，原水池与带有进水泵的进水干管的一端相连，进水干管的另一端分别与上进水管的一端和下进水管的一端相连，上进水管的另一端通过布水器与上布水区相连，下进水管的另一端与下布水区相连；
[0017]还包括设置在中层集水区的中层给排水单元，中层给排水单元与带有滤后出水阀的排水管相连；
[0018]该工艺包括：
[0019]第一，原水中污染物浓度分别为：氨氮浓度为0.5～3.0mg/L，铁浓度为0.3～3.0mg/L,锰浓度为0.1～3.0mg/L；
[0020]第二，双向流进水催化氧化滤柱中的过滤速率为4.0～12.0m/h；
[0021]第三，催化氧化反应前后上滤料层和下滤料层中的溶解氧浓度始终大于2.0mg/L。
[0022]本专利技术还具有如下技术特征：
[0023]该工艺的过滤周期为1～5d。
[0024]所述的上滤料层和下滤料层均采用石英砂的表面负载催化氧化铁锰复合滤膜的催化氧化活性滤料；滤层总厚度为80cm～160cm；上滤料层的厚度为滤层总厚度的1/3～1/2，下滤料层的厚度为滤层厚度的1/2～2/3。
[0025]所述的上承托层和下承托层的材料均采用砾石，自上而下分别采用2～4mm、4～8mm和8～16mm三种粒径级配各50mm。
[0026]所述的中层给排水单元包括一对集水干管，一对集水干管之间设置有多个穿孔集水管；所述的集水干管与排水管相连。
[0027]所述的进水泵下游的进水干管上还设置有进水总阀和止回阀。
[0028]所述的上进水管上还设置有上进水流量计和上进水阀；所述的下进水管上还设置有下进水本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双向流进水催化氧化同步去除水中氨氮、铁和锰的工艺，其特征在于，该工艺采用双向流进水催化氧化同步去除水中氨氮、铁和锰的装置，所述的双向流进水催化氧化同步去除水中氨氮、铁和锰的装置包括双向流进水催化氧化滤柱(1)，所述的双向流进水催化氧化滤柱(1)包括柱壳体(101)，柱壳体(101)的顶端设置有顶板(102)，柱壳体(101)的底端设置有底板(103)，柱壳体(101)内设置有上托板(104)和下托板(105)，所述的上托板(104)和下托板(105)上分别安装有布水布气器(106)；所述的顶板(102)和上托板(104)之间的柱壳体(101)内从上至下依次为上布水区(107)、上滤料层(108)和上承托层(109)；所述的底板(103)和下托板(105)之间的柱壳体(101)内为下布水区(110)，所述的下托板(105)和上托板(104)之间的柱壳体(101)内从下至上依次为下承托层(111)、下滤料层(112)和中层集水区(113)；还包括原水池(2)，原水池(2)与带有进水泵(4)的进水干管(3)的一端相连，进水干管(3)的另一端分别与上进水管(5)的一端和下进水管(6)的一端相连，上进水管(5)的另一端通过布水器(7)与上布水区(107)相连，下进水管(6)的另一端与下布水区(110)相连；还包括设置在中层集水区(113)的中层给排水单元(8)，中层给排水单元(8)与带有滤后出水阀(10)的排水管(9)相连；该工艺包括：第一，原水中污染物浓度分别为：氨氮浓度为0.5～3.0mg/L，铁浓度为0.3～3.0mg/L,锰浓度为0.1～3.0mg/L；第二，双向流进水催化氧化滤柱(1)中的过滤速率为4.0～12.0m/h；第三，催化氧化反应前后上滤料层(108)和下滤料层(112)中的溶解氧浓度始终大于2.0mg/L。2.如权利要求1所述的双向流进水催化氧化同步去除水中氨氮、铁和锰的工艺，其特征在于，该工艺的过滤周期为1～5d。3.如权利要求1所述的双向流进水催化氧化同步去除水中氨氮、铁和锰的工艺，其特征在于，所述的上滤料层(108)和下滤料层(102)均采用石英砂的表面负载催化氧化铁锰复合滤膜的催化氧化活性滤料；滤层总厚度为80cm～160cm；上滤料层(108)的厚度为滤层总厚度的1/3～1/2，下滤料层(112)的厚度为滤层厚度的1/2～2/3。4.如权利要求1所述的双向流进...
【专利技术属性】
技术研发人员：文刚，张杰，黄廷林，李凯，胡瑞柱，程亚，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。