基于两级生物滤柱的同步去除地下水中污染物的装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921409392.1 (22)申请日 2019.08.28 (73)专利权人 西昌学院 地址 615000 四川省凉山彝族自治州西昌 市马坪坝 (72)发明人 能子礼超杨红王雪梅 海来伍加姜英张万明胡金朝 (74)专利代理机构 哈尔滨市文洋专利代理事务 所(普通合伙) 23210 代理人 王艳萍 (51)Int.Cl. C02F 3/30(2006.01) C02F 103/06(2006.01) C02F 101/16(2006.01) C02F 101/20(2006。

2、.01) (54)实用新型名称 一种基于两级生物滤柱的同步去除地下水 中污染物的装置 (57)摘要 一种基于两级生物滤柱的同步去除地下水 中污染物的装置， 它涉及地下水处理装置。 它是 要解决现有的利用生物法难以实现地下水中氨 氮、 硝氮、 铁、 锰同步去除的技术问题。 本装置包 括原水箱、 原水水泵、 一级生物滤柱、 二级生物滤 柱、 曝气泵、 出水水箱、 回流水泵； 原水箱经原水 水泵与一级生物滤柱相连， 一级生物滤柱与二级 生物滤柱相连； 二级生物滤柱的二级出水口连接 出水水箱， 出水水箱经回流水泵与一级生物滤柱 的一级进水口相连。 利用该装置处理后的地下水 出水中氨氮、 硝氮、 铁、 。

3、锰的浓度低于国家饮用水 标准， 可用于实际水处理工程。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 210620385 U 2020.05.26 CN 210620385 U 1.一种基于两级生物滤柱的同步去除地下水中污染物的装置， 其特征在于该装置包括 原水箱(1)、 原水水泵(2)、 一级生物滤柱(3)、 二级生物滤柱(4)、 曝气泵(5)、 出水水箱(6)、 回流水泵(7)； 其中一级生物滤柱(3)的底部设置一级进水口(3-1)， 顶部设置一级出水口(3-2)， 柱内 填充滤料， 底部为一级承托层(3-3)， 一级承托层之上为锰砂滤料(3-4)； 二级生物滤柱(4)的顶部设置二级进水口(。

4、4-1)， 底部设置出二级出水口(4-2)， 柱内填 充滤料， 底部为二级承托层(4-3)， 二级承托层之上为石英砂滤料(4-4)； 原水箱(1)经原水水泵(2)与一级生物滤柱(3)的底部的一级进水口相连接； 一级生物滤柱(3)的顶部的一级出水口(3-2)与二级生物滤柱(4)顶部的二级进水口 (4-1)相连接； 二级生物滤柱(4)底部的二级出水口(4-2)与出水水箱(6)相连接； 曝气泵(5)的曝气头5-1设置在二级生物滤柱(4)的二级承托层(4-3)下面； 出水水箱(6)经回流水泵(7)与一级生物滤柱(3)的底部的一级进水口相连接。 2.根据权利要求1所述的一种基于两级生物滤柱的同步去除地下。

5、水中污染物的装置， 其特征在于所述的锰砂滤料厚度为22.5m。 3.根据权利要求1或2所述的一种基于两级生物滤柱的同步去除地下水中污染物的装 置， 其特征在于所述的锰砂的粒径为23mm。 4.根据权利要求1或2所述的一种基于两级生物滤柱的同步去除地下水中污染物的装 置， 其特征在于所述的石英砂滤料的厚度为22.5m。 5.根据权利要求1或2所述的一种基于两级生物滤柱的同步去除地下水中污染物的装 置， 其特征在于所述的石英砂的粒径为23mm。 6.根据权利要求1或2所述的一种基于两级生物滤柱的同步去除地下水中污染物的装 置， 其特征在于一级生物滤柱(3)的顶部设置一级出水取样口(3-5)。 7.。

6、根据权利要求1或2所述的一种基于两级生物滤柱的同步去除地下水中污染物的装 置， 其特征在于二级生物滤柱底部设置二级出水取样口(4-5)。 权利要求书 1/1 页 2 CN 210620385 U 2 一种基于两级生物滤柱的同步去除地下水中污染物的装置 技术领域 0001 本实用新型涉及地下水处理装置。 背景技术 0002 地下水澄清透明， 是重要的饮用水源和工业水源。 然而地下水在地下径流的过程 中， 由于物理作用、 化学作用以及生物作用溶解了不同浓度的铁、 锰、 氨氮、 硝氮等物质， 影 响了地下水的使用价值。 同时近年来， 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、。

7、 工业 “三废” 等没有经过严格处理后排放， 地下水中氨氮、 硝氮有升高的趋势。 如 何高效去除地下水中的氨氮、 硝氮、 铁、 锰等污染物成为当前饮用水处理中的热点问题。 0003 生物滤柱具有流程简单、 投资费用少、 占地面积小的优点， 因此现阶段， 通常采用 生物滤柱去除地下水中的铁、 锰、 氨氮， 并取得了很好的去除效果， 但该技术只能够将氨氮 转化为硝氮， 不能同时去除硝氮。 而硝氮的去除通常采用化学法， 需要投加药剂， 运行成本 高， 同时会产生化学污泥。 本实用新型将解决现有技术难以实现氨氮、 硝氮、 铁、 锰同步去除 的问题。 实用新型内容 0004 本实用新型是要解决现有的利用。

8、生物法难以实现地下水中氨氮、 硝氮、 铁、 锰同步 去除的技术问题， 而提供一种基于两级生物滤柱的同步去除地下水中污染物的装置。 0005 本实用新型的基于两级生物滤柱的同步去除地下水中污染物的装置， 包括原水 箱、 原水水泵、 一级生物滤柱、 二级生物滤柱、 曝气泵、 出水水箱、 回流水泵； 0006 其中一级生物滤柱的底部设置一级进水口， 顶部设置一级出水口， 柱内填充滤料， 底部为一级承托层， 一级承托层之上为锰砂滤料； 0007 二级生物滤柱4的顶部设置二级进水口， 底部设置二级出水口， 柱内填充滤料， 底 部为二级承托层， 二级承托层之上为石英砂滤料； 0008 原水箱经原水水泵与一。

9、级生物滤柱的底部的一级进水口相连接； 0009 一级生物滤柱的顶部的一级出水口与二级生物滤柱顶部的二级进水口相连接； 0010 二级生物滤柱底部的二级出水口与出水水箱相连接； 0011 曝气泵的曝气头设置在二级生物滤柱的二级承托层下面； 0012 出水水箱经回流水泵与一级生物滤柱的底部的一级进水口相连接； 0013 本实用新型的基于两级生物滤柱的同步去除地下水中污染物的装置的使用方法 如下： 0014 一、 启动： 将含铁、 锰、 氨氮的地下水处理厂的填料接种到一级生物滤柱和二级生 物滤柱中， 将原水箱中的待处理的地下水经原水水泵通入到一级生物滤柱中， 经过滤料层， 从顶部的一级出水口流出， 。

10、再进入到二级生物滤柱内， 再经二级生物滤柱底部的二级出水 口流入到出水水箱中； 通过曝气泵向二级生物滤柱内曝气； 出水水箱中水以回流比为 200300回流至一级生物滤柱的一级进水口； 两级生物滤柱的滤速均为22.5m/h， 出 说明书 1/4 页 3 CN 210620385 U 3 水稳定后； 0015 二、 运行： 将待处理的地下水通入两级生物滤柱系统中， 通过曝气泵向二级生物滤 柱内曝气； 在水温为2025、 滤速为33.5m/h、 回流比为200300的条件下处理， 完 成地下水中氨氮、 硝氮、 铁和锰的同步去除。 0016 本实用新型采用两级生物滤柱同步去除地下水中的氨氮、 硝氮、 。

11、铁、 锰时， 一级滤 柱为缺氧区， 二级滤柱为好氧区。 在一级滤柱中， 反硝化细菌利用进水中还原性物质(如有 机物、 铁、 锰等)将回流的二级出水的硝氮还原为氮气， 同时有机物、 铁、 锰的被氧化成二氧 化碳、 三价铁氢氧化物、 高价锰氧化物。 氨氮在二级生物滤柱中被硝化菌氧化成硝氮。 本实 用新型与现有生物法去除地下水中的氨氮、 铁、 锰， 化学法去除硝氮相比， 有如下优点： 0017 1)在两级生物滤柱中实现了氨氮、 硝氮、 铁、 锰的同步去除。 0018 2)利用原水中的还原性物质， 如有机物、 铁、 锰将氨氮氧化后的硝氮还原， 减少了 曝气量， 降低了能耗、 运行成本。 0019 本实。

12、用新型有效解决了现有的利用生物法难以实现地下水中氨氮、 硝氮、 铁、 锰同 步去除的技术问题， 实现了地下水中氨氮、 硝氮、 铁、 锰的同步高效稳定去除， 出水中氨氮的 浓度低于0.1mg/L、 硝氮的浓度低于0.7mg/L、 铁的浓度低于0.12mg/L、 锰的浓度低于 0.05mg/L， 均明显低于国家饮用水标准， 有利于实际工程应用。 附图说明 0020 图1是本实用新型中两级生物滤柱系统的示意图； 图中1为原水箱、 2为原水水泵、 3 为一级生物滤柱、 4为二级生物滤柱、 5为曝气泵、 6为出水水箱、 7为回流水泵； 0021 图2是一级生物滤柱3的结构示意图； 其中， 3-1为一级进。

13、水口， 3-2为一级出水口， 3-3 为一级承托层， 3-4为锰砂滤料， 3-5为一级出水取样口； 0022 图3是二级生物滤柱4的结构示意图； 其中， 4-1为二级进水口， 4-2为二级出水口， 4-3为二级承托层， 4-4为石英砂滤料， 4-5为二级出水取样口； 5-1为曝气头； 0023 图4是实施例1中两级生物滤柱系统去除氨氮、 硝氮的运行效果图。 0024 图5是实施例1中两级生物滤柱系统去除铁的运行效果图。 0025 图6是实施例1中两级生物滤柱系统去除锰的运行效果图。 具体实施方式 0026 具体实施方式一： 本实施方式的基于两级生物滤柱的同步去除地下水中氨氮、 硝 氮、 铁、 。

14、锰的装置， 包括原水箱1、 原水水泵2、 一级生物滤柱3、 二级生物滤柱4、 曝气泵5、 出水 水箱6、 回流水泵7； 0027 其中一级生物滤柱3的底部设置一级进水口3-1， 顶部设置一级出水口3-2， 柱内填 充滤料， 底部为一级承托层3-3， 一级承托层之上为锰砂滤料3-4； 0028 二级生物滤柱4的顶部设置二级进水口4-1， 底部设置二级出水口4-2， 柱内填充滤 料， 底部为二级承托层4-3， 二级承托层之上为石英砂滤料4-4； 0029 原水箱1经原水水泵2与一级生物滤柱3的底部的一级进水口相连接； 0030 一级生物滤柱3的顶部的一级出水口3-2与二级生物滤柱4顶部的二级进水口。

15、4-1 相连接； 说明书 2/4 页 4 CN 210620385 U 4 0031 二级生物滤柱4底部的二级出水口4-2与出水水箱6相连接； 0032 曝气泵5的曝气头5-1设置在二级生物滤柱4的二级承托层4-3下面； 0033 出水水箱6经回流水泵7与一级生物滤柱3的底部的一级进水口相连接； 0034 具体实施方式二： 本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的锰砂滤料厚度为 22.5m。 其它与具体实施方式一相同。 0035 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锰砂的粒径为2 3mm。 其它与具体实施方式一或二相同。 0036 具体实施方式四： 本实施方式与具体实施方式。

16、一至三之一不同的是石英砂滤料的 厚度为22.5m。 其它与具体实施方式一至三之一相同。 0037 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所述的石英砂 的粒径为23mm。 其它与具体实施方式一至四之一相同。 0038 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一级生物滤柱 3的顶部设置一级出水取样口3-5。 其它与具体实施方式一至五之一相同。 0039 具体实施方式七： 本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是二级生物滤柱 底部设置二级出水取样口4-5。 其它与具体实施方式一至六之一相同。 0040 用下面的实施例验证本实用新型的有益效果： 0041 实。

17、施例1： 本实施例1的基于两级生物滤柱的同步去除地下水中氨氮、 硝氮、 铁、 锰 的装置， 由原水箱1、 原水水泵2、 一级生物滤柱3、 二级生物滤柱4、 曝气泵5、 出水水箱6、 回流 水泵7组成； 0042 其中一级生物滤柱3的底部设置一级进水口3-1， 顶部设置一级出水口3-2， 柱内填 充滤料， 底部为一级承托层3-3， 一级承托层之上为锰砂滤料3-4， 锰砂滤料厚度为2m， 锰砂 的粒径为23mm； 一级生物滤柱3的顶部还设置一级出水取样口3-5； 0043 二级生物滤柱4的顶部设置二级进水口4-1， 底部设置二级出水口4-2， 柱内填充滤 料， 底部为二级承托层4-3， 二级承托层。

18、之上为石英砂滤料4-4， 石英砂滤料的厚度为2m， 石 英砂的粒径为23mm； 二级生物滤柱的底部还设置二级出水取样口4-5； 0044 原水箱1经原水水泵2与一级生物滤柱3的底部的一级进水口3-1相连接； 0045 一级生物滤柱3的顶部的一级出水口3-1与二级生物滤柱4顶部的二级进水口4-1 相连接； 0046 二级生物滤柱4底部的二级出水口4-2与出水水箱6相连接； 0047 曝气泵5的曝气头5-1设置在二级生物滤柱4的二级承托层4-3下面； 0048 出水水箱6经回流水泵7与一级生物滤柱3的底部的一级进水口3-1相连接； 0049 利用本实施例1的装置同步去除地下水中氨氮、 硝氮、 铁、。

19、 锰的方法， 按以下步骤进 行： 0050 一、 启动： 将含铁、 锰、 氨氮的地下水处理厂的填料接种到一级生物滤柱3和二级生 物滤柱4中， 将原水箱1中的待处理的地下水经原水水泵2通入到一级生物滤柱3中， 经过滤 料层， 从顶部的一级出水口3-2流出， 再进入到二级生物滤柱内， 再经二级生物滤柱底部的 二级出水口4-2流入到出水水箱6中； 通过曝气泵5向二级生物滤柱内曝气， 二级生物滤柱内 的溶解氧含量为0.6mg/L； 出水水箱6中水以回流比为200回流至一级生物滤柱3的一级进 水口3-1； 两级生物滤柱的滤速均为2m/h， 48天后， 出水中氨氮的浓度低于0.1mg/L、 硝氮的 说明书。

20、 3/4 页 5 CN 210620385 U 5 浓度低于0.7mg/L、 铁的浓度低于0.12mg/L、 锰的的浓度低于 0.05mg/L， 出水稳定， 启动成 功； 启动成功后， 锰砂滤料3-4上负载反硝化细菌， 石英砂滤料4-4上负载硝化菌。 0051 二、 运行： 将待处理的地下水通入两级生物滤柱系统中， 通过曝气泵5向二级生物 滤柱内曝气， 使二级生物滤柱内的溶解氧含量为0.7mg/L； 在水温为2025、 滤速为3m/h、 回流比为200的条件下处理， 完成地下水中氨氮、 硝氮、 铁和锰的同步去除； 当一级生物滤 柱3运行3天后， 从一级生物滤柱3下部的一级进水口3-1通入水进行。

21、反冲洗5min； 当二级生 物滤柱4运行7天后， 从二级生物滤柱4下部的二级出水口4-1通入水进行反冲洗5min。 0052 本实施例处理的地下水， 进水中氨氮、 铁、 锰的浓度分别为2.93.2mg/L、 5.9 7.5mg/L、 1.92.4mg/L。 启动和运行过程中， 在一级生物滤柱3顶部取样作为一级出水， 在 二级生物滤柱底部取样作为二级出水， 监测进水、 一级出水和二级出水的氨氮、 硝氮、 铁、 锰。 0053 氨氮、 硝氮随时间变化曲线如图4所示， 从图4可以看出， 滤速3m/h时， 稳定运行阶 段出水氨氮浓度均低于0.1mg/L、 平均浓度为0.031mg/L， 去除率为98.。

22、97。 出水硝氮浓度 均低于0.7mg/L、 平均浓度为0.55mg/L。 0054 铁随时间变化曲线如图5所示， 从图5可以看出， 滤速3m/h时， 稳定运行阶段出水总 铁浓度均低于0.12mg/L、 平均浓度为0.087mg/L， 去除率为98.67。 0055 锰随时间变化曲线如图6所示， 从图6可以看出， 滤速3m/h时， 稳定运行阶段出水锰 浓度均低于0.05mg/L、 平均浓度为0.029mg/L， 去除率为98.69。 0056 本实施例在稳定运行阶段， 出水中的氨氮、 硝氮、 铁、 锰分别降到了0.1mg/L、 0.7mg/L、 0.12mg/L、 0.05mg/L以下。 氨氮、 铁、 锰的去除率分别达到98.97、 98.67、 98.69， 认为实现了氨氮、 硝氮、 铁、 锰的高效同步稳定去除。 说明书 4/4 页 6 CN 210620385 U 6 图1 说明书附图 1/4 页 7 CN 210620385 U 7 图2 说明书附图 2/4 页 8 CN 210620385 U 8 图3 图4 说明书附图 3/4 页 9 CN 210620385 U 9 图5 图6 说明书附图 4/4 页 10 CN 210620385 U 10 。