申請(qǐng)日2014.10.23
公開(kāi)(公告)日2015.01.07
IPC分類號(hào)C02F9/04; C02F1/42; C02F3/28
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種樹(shù)脂脫除污水廠出水硝酸鹽氮及樹(shù)脂再生液處理的方法，通過(guò)多個(gè)離子交換樹(shù)脂罐交替串聯(lián)的方式，提高了單位體積樹(shù)脂的利用率，從而有效去除污水中的硝酸鹽氮，該工藝設(shè)備簡(jiǎn)單易操作，可降低投資成本和運(yùn)行成本。采用一種自制耐鹽反硝化反應(yīng)器，通過(guò)控制溶解氧、pH值和投加適量的碳源，可有效地去除再生液中的硝酸鹽氮，處理后的再生液回流至污水廠的厭氧或缺氧池，由于再生液量小，對(duì)于整個(gè)污水廠處理工藝不會(huì)產(chǎn)生明顯影響。整個(gè)處理工藝及方法對(duì)環(huán)境不造成任何污染物的外排。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種樹(shù)脂脫污水廠出水硝酸鹽氮的方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1：來(lái)水首先通過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器，去除水質(zhì)中絕大部分的懸浮物、膠體和顆粒物，出水水質(zhì)懸浮物控制在10mg/L以下;
步驟2：出水直接進(jìn)入離子交換樹(shù)脂罐，采用多個(gè)樹(shù)脂罐交替串聯(lián)的方式進(jìn)行硝酸鹽氮的脫除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹(shù)脂脫污水廠出水硝酸鹽氮的方法，其特征在于：步驟2中所述的采用多個(gè)樹(shù)脂罐交替串聯(lián)的方式處理污水，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：將3組樹(shù)脂罐串聯(lián)，污水首先通過(guò)1、2號(hào)樹(shù)脂罐，當(dāng)2號(hào)樹(shù)脂罐出水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的臨界值時(shí)，將污水的流路改為通過(guò)2、3號(hào)樹(shù)脂罐，此時(shí)的1號(hào)樹(shù)脂罐樹(shù)脂進(jìn)行在線再生;當(dāng)3號(hào)樹(shù)脂罐出水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的臨界值時(shí)，將污水的流路改為通過(guò)3、1號(hào)樹(shù)脂罐，此時(shí)的2號(hào)樹(shù)脂罐樹(shù)脂進(jìn)行在線再生;當(dāng)1號(hào)樹(shù)脂罐出水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的臨界值時(shí)，將污水的流路改為通過(guò)1、2號(hào)樹(shù)脂罐，此時(shí)的3號(hào)樹(shù)脂罐樹(shù)脂進(jìn)行在線再生;后續(xù)過(guò)程依據(jù)前述過(guò)程循環(huán)進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的樹(shù)脂脫污水廠出水硝酸鹽氮的方法，其特征在于：所述的樹(shù)脂進(jìn)行在線再生，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程是采用5%的食鹽水進(jìn)行再生，之后用去離子水淋洗整個(gè)樹(shù)脂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的樹(shù)脂脫污水廠出水硝酸鹽氮的方法，其特征在于：采用5%食鹽水再生樹(shù)脂的流速為4BV/h，再生時(shí)間為1.5~2h。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的樹(shù)脂脫污水廠出水硝酸鹽氮的方法，其特征在于：采用5%食鹽水再生樹(shù)脂后用流速20BV/h的去離子水淋洗樹(shù)脂層1h。
6.一種樹(shù)脂脫污水廠出水硝酸鹽氮后的樹(shù)脂再生液處理的方法，其特征在于：首先培養(yǎng)馴化耐鹽反硝化反應(yīng)器，將離子交換樹(shù)脂再生液輸送至已培養(yǎng)馴化好的耐鹽反硝化反應(yīng)器中，同時(shí)投加相應(yīng)比例的碳源，處理離子交換樹(shù)脂再生液，反硝化處理后的再生液直接回流至污水廠的厭氧或缺氧池。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的樹(shù)脂再生液處理的方法，其特征在于：所述的培養(yǎng)馴化耐鹽反硝化反應(yīng)器，其具體過(guò)程是將城市污水處理廠的活性污泥加入至耐鹽反硝化反應(yīng)器，同時(shí)加入硝酸鹽氮和碳源，其中碳源的BOD絕對(duì)量為進(jìn)水再生液中硝酸鹽氮絕對(duì)量的4倍，控制溶解氧在0.1~0.5mg/L、pH至在6~8，進(jìn)行反硝化細(xì)菌的富集培養(yǎng);后續(xù)逐步提高硝酸鉀和氯化鈉投加量，從而提高耐鹽反硝化反應(yīng)器的硝酸鹽氮含量和含鹽量，直至系統(tǒng)硝酸鹽氮含量在600mg/L，含鹽量在2%左右。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的樹(shù)脂再生液處理的方法，其特征在于：將離子交換樹(shù)脂再生液輸送至已培養(yǎng)馴化好的耐鹽反硝化反應(yīng)器中，同時(shí)投加相應(yīng)比例的碳源，控制溶解氧在0.1~0.5mg/L，反應(yīng)20h后，出水的硝酸鹽氮可達(dá)到30mg/L以內(nèi)。
說(shuō)明書(shū)
一種樹(shù)脂脫污水廠出水硝酸鹽氮及樹(shù)脂再生液處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種硝酸鹽氮處理方法，特別涉及一種樹(shù)脂脫除污水廠出水硝酸鹽氮及樹(shù)脂再生液處理的方法，適用于污水處理廠尾端排放水硝酸鹽氮超標(biāo)的處理。
背景技術(shù)
生活污水和工業(yè)污水是當(dāng)今社會(huì)不可避免產(chǎn)生的產(chǎn)物，為了達(dá)到資源的可持續(xù)化發(fā)展，保證這些污水排入至海洋、河流、湖泊等水體不產(chǎn)生污染，因此，需要將這些污水處理至無(wú)害化程度，方可將其排入至海洋、河流、湖泊等水體，有些污水處理后甚至要求直接排入飲用水源。而可排放污水中硝酸鹽氮的含量要求較低，部分常規(guī)工藝很難保證排放水中硝酸鹽氮完全達(dá)標(biāo)。
水體中過(guò)量的硝酸鹽攝入人體后， 容易還原成亞硝酸鹽， 導(dǎo)致高鐵血紅蛋白癥， 三個(gè)月以下的嬰兒受此危害最大;此外，亞硝酸鹽還有使人體致癌的風(fēng)險(xiǎn)。因此， 許多國(guó)家和國(guó)際組織都對(duì)飲用水中硝酸鹽的濃度設(shè)定了最高限值， 如歐盟和世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定飲用水中的硝酸鹽氮含量不得超過(guò) 11.3 mg/L， 美國(guó)EPA 的限值為 10 mg/L， 我國(guó)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006) 規(guī)定硝酸鹽氮最高限值為 10 mg/L(水源受限地區(qū)為 20 mg/L)。
目前，硝酸鹽氮去除技術(shù)大體分為物理化學(xué)、化學(xué)、生物技術(shù)等。物理化學(xué)法主要有蒸餾、電滲析、反滲透、離子交換法等，由于存在處理費(fèi)用比較高、 前處理要求高、 容易產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題 在應(yīng)用上受到一定的限制;化學(xué)法是利用一定的還原劑還原水中的硝酸鹽從而去除硝酸鹽，目前研究較多的還原劑有金屬 Fe0、二價(jià)鐵 Fe2+等，由于反應(yīng)條件的控制比較嚴(yán)格、副產(chǎn)物易造成二次污染等，使得化學(xué)法在應(yīng)用中也受到一定的限制 ;利用反硝化菌將硝酸鹽降解為氮?dú)獾纳镞^(guò)程，一般經(jīng)歷由NO3-→NO2-→NO→N2O→N2 的過(guò)程，生物法的應(yīng)用范圍有限、條件較難控制且存在二次污染。
采用離子交換法處理硝酸鹽氮超標(biāo)的污水，飽和的離子交換樹(shù)脂一般用質(zhì)量百分濃度為 3～5% 的氯化鈉水溶液進(jìn)行再生。再生過(guò)程中產(chǎn)生的再生廢液因含有較高濃度的氯化鈉和硝酸根，不能直接排放，但又很難處置。如果無(wú)法有效地解決離子交換樹(shù)脂再生廢液的處置難題，具有技術(shù)成熟、設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行管理方便、硝酸鹽去除程度高和運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低等特點(diǎn)的離子交換法就很難在我國(guó)污水脫硝酸鹽氮領(lǐng)域推廣及應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是常規(guī)離子交換樹(shù)脂吸附污水的利用率不高，提供一種有效利用離子交換樹(shù)脂吸附污水中的硝酸鹽氮，制定合理、經(jīng)濟(jì)、且可行的處理工藝。
本發(fā)明需要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是離子交換樹(shù)脂再生液較難處置，提供一種環(huán)保、方便、且經(jīng)濟(jì)的離子交換樹(shù)脂再生液的處理方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種樹(shù)脂脫污水廠出水硝酸鹽氮的方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1：來(lái)水首先通過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器，去除水質(zhì)中絕大部分的懸浮物、膠體和顆粒物，出水水質(zhì)懸浮物控制在10mg/L以下;可有效地防止離子交換樹(shù)脂罐的堵塞問(wèn)題;
步驟2：出水直接進(jìn)入離子交換樹(shù)脂罐，采用多個(gè)樹(shù)脂罐交替串聯(lián)的方式進(jìn)行硝酸鹽氮的脫除;可大大提高樹(shù)脂的利用率，節(jié)約投資成本，降低運(yùn)行費(fèi)用。
作為優(yōu)選，步驟2中所述的采用多個(gè)樹(shù)脂罐交替串聯(lián)的方式處理污水，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：將3組樹(shù)脂罐串聯(lián)，污水首先通過(guò)1、2號(hào)樹(shù)脂罐，當(dāng)2號(hào)樹(shù)脂罐出水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的臨界值時(shí)，將污水的流路改為通過(guò)2、3號(hào)樹(shù)脂罐，此時(shí)的1號(hào)樹(shù)脂罐樹(shù)脂進(jìn)行在線再生;當(dāng)3號(hào)樹(shù)脂罐出水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的臨界值時(shí)，將污水的流路改為通過(guò)3、1號(hào)樹(shù)脂罐，此時(shí)的2號(hào)樹(shù)脂罐樹(shù)脂進(jìn)行在線再生;當(dāng)1號(hào)樹(shù)脂罐出水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的臨界值時(shí)，將污水的流路改為通過(guò)1、2號(hào)樹(shù)脂罐，此時(shí)的3號(hào)樹(shù)脂罐樹(shù)脂進(jìn)行在線再生;后續(xù)過(guò)程依據(jù)前述過(guò)程循環(huán)進(jìn)行。
作為優(yōu)選，所述的樹(shù)脂進(jìn)行在線再生，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程是采用5%的食鹽水進(jìn)行再生，之后用去離子水淋洗整個(gè)樹(shù)脂層。
作為優(yōu)選，采用5%食鹽水再生樹(shù)脂的流速為4BV/h，再生時(shí)間為1.5~2h。
作為優(yōu)選，采用5%食鹽水再生樹(shù)脂后用流速20BV/h的去離子水淋洗樹(shù)脂層1h。
一種樹(shù)脂脫污水廠出水硝酸鹽氮后的樹(shù)脂再生液處理的方法，其特征在于：首先培養(yǎng)馴化耐鹽反硝化反應(yīng)器，將離子交換樹(shù)脂再生液(約15L)輸送至已培養(yǎng)馴化好的耐鹽反硝化反應(yīng)器中，同時(shí)投加相應(yīng)比例的碳源，處理離子交換樹(shù)脂再生液，反硝化處理后的再生液直接回流至污水廠的厭氧或缺氧池。
作為優(yōu)選，所述的培養(yǎng)馴化耐鹽反硝化反應(yīng)器，其具體過(guò)程是將城市污水處理廠的活性污泥加入至耐鹽反硝化反應(yīng)器，同時(shí)加入硝酸鹽氮和碳源，其中碳源的BOD絕對(duì)量為進(jìn)水再生液中硝酸鹽氮絕對(duì)量的4倍，控制溶解氧在0.1~0.5mg/L、pH至在6~8，進(jìn)行反硝化細(xì)菌的富集培養(yǎng);后續(xù)逐步提高硝酸鉀和氯化鈉投加量，從而提高耐鹽反硝化反應(yīng)器的硝酸鹽氮含量和含鹽量，直至系統(tǒng)硝酸鹽氮含量在600mg/L，含鹽量在2%左右。
作為優(yōu)選，將離子交換樹(shù)脂再生液輸送至已培養(yǎng)馴化好的耐鹽反硝化反應(yīng)器中，同時(shí)投加相應(yīng)比例的碳源，控制溶解氧在0.1~0.5mg/L，反應(yīng)20h后，出水的硝酸鹽氮可達(dá)到30mg/L以內(nèi)。
本發(fā)明先采用多介質(zhì)過(guò)濾器處理水質(zhì)中懸浮物，再通過(guò)多個(gè)離子交換樹(shù)脂罐交替串聯(lián)的方式，提高了單位體積樹(shù)脂的利用率，從而有效去除污水中的硝酸鹽氮，該工藝設(shè)備簡(jiǎn)單易操作，可降低投資成本和運(yùn)行成本。采用專門(mén)馴化的UASB耐鹽反硝化反應(yīng)器，有效地去除了再生液中的硝酸鹽氮，處理后的再生液回流至污水廠的厭氧或缺氧池，整個(gè)處理過(guò)程不產(chǎn)生任何污染物質(zhì)，且對(duì)原有污水處理工藝及體系無(wú)任何明顯影響。硝酸鹽氮反硝化轉(zhuǎn)化產(chǎn)物氮?dú)饪梢灾苯优欧胖链髿�，整個(gè)處理工藝過(guò)程不造成任何污染物排放至環(huán)境中。整個(gè)處理工藝及方法對(duì)環(huán)境不造成任何污染物的外排。
具體實(shí)施方式
為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實(shí)施例1：
取武漢某生活污水處理廠A的現(xiàn)有出水作為實(shí)驗(yàn)進(jìn)水，常用水質(zhì)指標(biāo)如下表1：
表1 污水處理廠A出水指標(biāo)
COD(mg/L) 氨氮(mg/L) 硝酸鹽氮(mg/L) 總磷(mg/L) A污水廠出水 30 0.28 10.4 0.60
實(shí)驗(yàn)步驟一：將專用除硝酸根樹(shù)脂制成三個(gè)內(nèi)徑40mm，填充高度為400mm的樹(shù)脂柱，先將1、2號(hào)樹(shù)脂柱串聯(lián)，采用蠕動(dòng)泵將污水輸送至樹(shù)脂柱頂部，在一定的動(dòng)力下使污水自上而下的通過(guò)樹(shù)脂柱�？刂屏魉僭�40BV/h。
實(shí)驗(yàn)步驟二：分析每次串聯(lián)的第二根樹(shù)脂的出水硝酸鹽氮濃度，當(dāng)出水硝酸鹽氮濃度超過(guò)2mg/L時(shí)，認(rèn)為第一根樹(shù)脂已完全吸附飽和，此時(shí)可切換為2、3號(hào)樹(shù)脂柱串聯(lián)，繼續(xù)進(jìn)水。通過(guò)離子交換樹(shù)脂的出水水質(zhì)指標(biāo)為表2：
表2 流經(jīng)樹(shù)脂出水指標(biāo)
COD(mg/L) 氨氮(mg/L) 硝酸鹽氮(mg/L) 總磷(mg/L) 流經(jīng)樹(shù)脂出水 18 0.21 2.0以內(nèi) 0.41
實(shí)驗(yàn)步驟三：與此同時(shí)，1號(hào)樹(shù)脂柱可采用5%食鹽水進(jìn)行離子交換樹(shù)脂的再生。再生的操作同離子交換的過(guò)程基本一致，只需將進(jìn)水改為5%的食鹽水即可，再生時(shí)的流速應(yīng)改為4BV/h，再生時(shí)間為2h。再生后的樹(shù)脂柱需要用去離子水淋洗整個(gè)樹(shù)脂柱。整個(gè)再生液過(guò)程產(chǎn)生的廢水混合后統(tǒng)稱為離子交換樹(shù)脂的再生液。
實(shí)驗(yàn)步驟四：離子交換樹(shù)脂再生液的處理。首先是培養(yǎng)耐鹽反硝化反應(yīng)器：將城市污水處理廠的活性污泥加入至耐鹽反硝化反應(yīng)器，同時(shí)加入濃度為100mg/L的硝酸鹽氮和400mg/L的BOD，控制溶解氧在0.1~0.5mg/L、pH至在6~8，進(jìn)行反硝化細(xì)菌的富集培養(yǎng)。后續(xù)將逐步提高硝酸鉀和氯化鈉投加量，從而提高耐鹽反硝化反應(yīng)器的硝酸鹽氮含量和含鹽量。直至系統(tǒng)硝酸鹽氮含量在600mg/L，含鹽量在2%左右。
實(shí)驗(yàn)步驟五：將離子交換樹(shù)脂再生液(約15L)輸送至已培養(yǎng)馴化好的耐鹽反硝化反應(yīng)器中，同時(shí)投加相應(yīng)比例的碳源，控制溶解氧在0.1~0.5mg/L，反應(yīng)20h后，出水的硝酸鹽氮可達(dá)到30mg/L以內(nèi)。
將脫氮后的再生液直接回流至污水廠的厭氧或缺氧池，由于再生液量相對(duì)于整個(gè)污水廠水量來(lái)說(shuō)微乎其微，其對(duì)整個(gè)污水進(jìn)水不會(huì)產(chǎn)生明顯的變化。再生液可全部回流至污水處理系統(tǒng)，因此對(duì)環(huán)境不會(huì)造成二次污染。
該結(jié)果表明耐鹽反硝化反應(yīng)器對(duì)高濃度硝酸鹽氮也可以有較快、較高的去除效果。硝酸鹽氮反硝化轉(zhuǎn)化產(chǎn)物氮?dú)饪梢灾苯优欧胖链髿�，整個(gè)處理工藝過(guò)程不造成任何污染物排放至環(huán)境中。
實(shí)施例2：
取武漢某污水處理廠B的現(xiàn)有出水作為實(shí)驗(yàn)進(jìn)水，常用水質(zhì)指標(biāo)如下表3：
表 3 污水處理廠B出水指標(biāo)
COD(mg/L) 氨氮(mg/L) 硝酸鹽氮(mg/L) 總磷(mg/L) A污水廠出水 36 0.50 17.9 0.37
實(shí)驗(yàn)步驟一：將專用除硝酸根樹(shù)脂制成三個(gè)內(nèi)徑40mm，填充高度為400mm的樹(shù)脂柱，先將1、2號(hào)樹(shù)脂柱串聯(lián)，采用蠕動(dòng)泵將污水輸送至樹(shù)脂柱頂部，在一定的動(dòng)力下使污水自上而下的通過(guò)樹(shù)脂柱�？刂屏魉僭�20BV/h。
實(shí)驗(yàn)步驟二：分析每次串聯(lián)的第二根樹(shù)脂的出水硝酸鹽氮濃度，當(dāng)出水硝酸鹽氮濃度超過(guò)2mg/L時(shí)，認(rèn)為第一根樹(shù)脂已完全吸附飽和，此時(shí)可切換為2、3號(hào)樹(shù)脂柱串聯(lián)，繼續(xù)進(jìn)水。通過(guò)離子交換樹(shù)脂的出水水質(zhì)指標(biāo)為表4：
表4 流經(jīng)樹(shù)脂出水指標(biāo)
COD(mg/L) 氨氮(mg/L) 硝酸鹽氮(mg/L) 總磷(mg/L) 流經(jīng)樹(shù)脂出水 22 0.35 2.0以內(nèi) 0.22
實(shí)驗(yàn)步驟三：與此同時(shí)，1號(hào)樹(shù)脂柱可采用5%食鹽水進(jìn)行離子交換樹(shù)脂的再生。再生的操作同離子交換的過(guò)程基本一致，只需將進(jìn)水改為5%的食鹽水即可，再生時(shí)的流速應(yīng)改為4BV/h，再生時(shí)間為1.5h。再生后的樹(shù)脂柱需要用去離子水淋洗整個(gè)樹(shù)脂柱。整個(gè)再生液過(guò)程產(chǎn)生的廢水混合后統(tǒng)稱為離子交換樹(shù)脂的再生液。
實(shí)驗(yàn)步驟四：離子交換樹(shù)脂再生液的處理。該處理方法同實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)步驟四和實(shí)驗(yàn)步驟五。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書(shū)未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。
