申請日2014.10.23
公開(公告)日2015.01.07
IPC分類號C02F9/04; C02F1/42; C02F3/28
摘要
本發明公開了一種樹脂脫除污水廠出水硝酸鹽氮及樹脂再生液處理的方法，通過多個離子交換樹脂罐交替串聯的方式，提高了單位體積樹脂的利用率，從而有效去除污水中的硝酸鹽氮，該工藝設備簡單易操作，可降低投資成本和運行成本。采用一種自制耐鹽反硝化反應器，通過控制溶解氧、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，對于整個污水廠處理工藝不會產生明顯影響。整個處理工藝及方法對環境不造成任何污染物的外排。
權利要求書
1.一種樹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：來水首先通過多介質過濾器，去除水質中絕大部分的懸浮物、膠體和顆粒物，出水水質懸浮物控制在10mg/L以下;
步驟2：出水直接進入離子交換樹脂罐，采用多個樹脂罐交替串聯的方式進行硝酸鹽氮的脫除。
2.根據權利要求1所述的樹脂脫污水廠出水硝酸鹽氮的方法，其特征在于：步驟2中所述的采用多個樹脂罐交替串聯的方式處理污水，其具體實現過程為：將3組樹脂罐串聯，污水首先通過1、2號樹脂罐，當2號樹脂罐出水達到標準的臨界值時，將污水的流路改為通過2、3號樹脂罐，此時的1號樹脂罐樹脂進行在線再生;當3號樹脂罐出水達到標準的臨界值時，將污水的流路改為通過3、1號樹脂罐，此時的2號樹脂罐樹脂進行在線再生;當1號樹脂罐出水達到標準的臨界值時，將污水的流路改為通過1、2號樹脂罐，此時的3號樹脂罐樹脂進行在線再生;后續過程依據前述過程循環進行。
3.根據權利要求2所述的樹脂脫污水廠出水硝酸鹽氮的方法，其特征在于：所述的樹脂進行在線再生，其具體實現過程是采用5%的食鹽水進行再生，之后用去離子水淋洗整個樹脂層。
4.根據權利要求3所述的樹脂脫污水廠出水硝酸鹽氮的方法，其特征在于：采用5%食鹽水再生樹脂的流速為4BV/h，再生時間為1.5~2h。
5.根據權利要求3所述的樹脂脫污水廠出水硝酸鹽氮的方法，其特征在于：采用5%食鹽水再生樹脂后用流速20BV/h的去離子水淋洗樹脂層1h。
6.一種樹脂脫污水廠出水硝酸鹽氮后的樹脂再生液處理的方法，其特征在于：首先培養馴化耐鹽反硝化反應器，將離子交換樹脂再生液輸送至已培養馴化好的耐鹽反硝化反應器中，同時投加相應比例的碳源，處理離子交換樹脂再生液，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.根據權利要求6所述的樹脂再生液處理的方法，其特征在于：所述的培養馴化耐鹽反硝化反應器，其具體過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器，同時加入硝酸鹽氮和碳源，其中碳源的BOD絕對量為進水再生液中硝酸鹽氮絕對量的4倍，控制溶解氧在0.1~0.5mg/L、pH至在6~8，進行反硝化細菌的富集培養;后續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器的硝酸鹽氮含量和含鹽量，直至系統硝酸鹽氮含量在600mg/L，含鹽量在2%左右。
8.根據權利要求6所述的樹脂再生液處理的方法，其特征在于：將離子交換樹脂再生液輸送至已培養馴化好的耐鹽反硝化反應器中，同時投加相應比例的碳源，控制溶解氧在0.1~0.5mg/L，反應20h后，出水的硝酸鹽氮可達到30mg/L以內。
說明書
一種樹脂脫污水廠出水硝酸鹽氮及樹脂再生液處理的方法
技術領域
本發明屬于水處理技術領域，涉及一種硝酸鹽氮處理方法，特別涉及一種樹脂脫除污水廠出水硝酸鹽氮及樹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的處理。
背景技術
生活污水和工業污水是當今社會不可避免產生的產物，為了達到資源的可持續化發展，保證這些污水排入至海洋、河流、湖泊等水體不產生污染，因此，需要將這些污水處理至無害化程度，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，部分常規工藝很難保證排放水中硝酸鹽氮完全達標。
水體中過量的硝酸鹽攝入人體后， 容易還原成亞硝酸鹽， 導致高鐵血紅蛋白癥， 三個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險。因此， 許多國家和國際組織都對飲用水中硝酸鹽的濃度設定了最高限值， 如歐盟和世界衛生組織(WHO)規定飲用水中的硝酸鹽氮含量不得超過 11.3 mg/L， 美國EPA 的限值為 10 mg/L， 我國《生活飲用水衛生標準》(GB 5749-2006) 規定硝酸鹽氮最高限值為 10 mg/L(水源受限地區為 20 mg/L)。
目前，硝酸鹽氮去除技術大體分為物理化學、化學、生物技術等。物理化學法主要有蒸餾、電滲析、反滲透、離子交換法等，由于存在處理費用比較高、 前處理要求高、 容易產生二次污染等問題 在應用上受到一定的限制;化學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、二價鐵 Fe2+等，由于反應條件的控制比較嚴格、副產物易造成二次污染等，使得化學法在應用中也受到一定的限制 ;利用反硝化菌將硝酸鹽降解為氮氣的生物過程，一般經歷由NO3-→NO2-→NO→N2O→N2 的過程，生物法的應用范圍有限、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的污水，飽和的離子交換樹脂一般用質量百分濃度為 3～5% 的氯化鈉水溶液進行再生。再生過程中產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。如果無法有效地解決離子交換樹脂再生廢液的處置難題，具有技術成熟、設備簡單、運行管理方便、硝酸鹽去除程度高和運行費用相對較低等特點的離子交換法就很難在我國污水脫硝酸鹽氮領域推廣及應用。
發明內容
本發明需要解決的第一個技術問題是常規離子交換樹脂吸附污水的利用率不高，提供一種有效利用離子交換樹脂吸附污水中的硝酸鹽氮，制定合理、經濟、且可行的處理工藝。
本發明需要解決的第二個技術問題是離子交換樹脂再生液較難處置，提供一種環保、方便、且經濟的離子交換樹脂再生液的處理方法。
本發明所采用的技術方案是：一種樹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：來水首先通過多介質過濾器，去除水質中絕大部分的懸浮物、膠體和顆粒物，出水水質懸浮物控制在10mg/L以下;可有效地防止離子交換樹脂罐的堵塞問題;
步驟2：出水直接進入離子交換樹脂罐，采用多個樹脂罐交替串聯的方式進行硝酸鹽氮的脫除;可大大提高樹脂的利用率，節約投資成本，降低運行費用。
作為優選，步驟2中所述的采用多個樹脂罐交替串聯的方式處理污水，其具體實現過程為：將3組樹脂罐串聯，污水首先通過1、2號樹脂罐，當2號樹脂罐出水達到標準的臨界值時，將污水的流路改為通過2、3號樹脂罐，此時的1號樹脂罐樹脂進行在線再生;當3號樹脂罐出水達到標準的臨界值時，將污水的流路改為通過3、1號樹脂罐，此時的2號樹脂罐樹脂進行在線再生;當1號樹脂罐出水達到標準的臨界值時，將污水的流路改為通過1、2號樹脂罐，此時的3號樹脂罐樹脂進行在線再生;后續過程依據前述過程循環進行。
作為優選，所述的樹脂進行在線再生，其具體實現過程是采用5%的食鹽水進行再生，之后用去離子水淋洗整個樹脂層。
作為優選，采用5%食鹽水再生樹脂的流速為4BV/h，再生時間為1.5~2h。
作為優選，采用5%食鹽水再生樹脂后用流速20BV/h的去離子水淋洗樹脂層1h。
一種樹脂脫污水廠出水硝酸鹽氮后的樹脂再生液處理的方法，其特征在于：首先培養馴化耐鹽反硝化反應器，將離子交換樹脂再生液(約15L)輸送至已培養馴化好的耐鹽反硝化反應器中，同時投加相應比例的碳源，處理離子交換樹脂再生液，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。
作為優選，所述的培養馴化耐鹽反硝化反應器，其具體過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器，同時加入硝酸鹽氮和碳源，其中碳源的BOD絕對量為進水再生液中硝酸鹽氮絕對量的4倍，控制溶解氧在0.1~0.5mg/L、pH至在6~8，進行反硝化細菌的富集培養;后續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器的硝酸鹽氮含量和含鹽量，直至系統硝酸鹽氮含量在600mg/L，含鹽量在2%左右。
作為優選，將離子交換樹脂再生液輸送至已培養馴化好的耐鹽反硝化反應器中，同時投加相應比例的碳源，控制溶解氧在0.1~0.5mg/L，反應20h后，出水的硝酸鹽氮可達到30mg/L以內。
本發明先采用多介質過濾器處理水質中懸浮物，再通過多個離子交換樹脂罐交替串聯的方式，提高了單位體積樹脂的利用率，從而有效去除污水中的硝酸鹽氮，該工藝設備簡單易操作，可降低投資成本和運行成本。采用專門馴化的UASB耐鹽反硝化反應器，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，整個處理過程不產生任何污染物質，且對原有污水處理工藝及體系無任何明顯影響。硝酸鹽氮反硝化轉化產物氮氣可以直接排放至大氣，整個處理工藝過程不造成任何污染物排放至環境中。整個處理工藝及方法對環境不造成任何污染物的外排。
具體實施方式
為了便于本領域普通技術人員理解和實施本發明，下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。
實施例1：
取武漢某生活污水處理廠A的現有出水作為實驗進水，常用水質指標如下表1：
表1 污水處理廠A出水指標
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
實驗步驟一：將專用除硝酸根樹脂制成三個內徑40mm，填充高度為400mm的樹脂柱，先將1、2號樹脂柱串聯，采用蠕動泵將污水輸送至樹脂柱頂部，在一定的動力下使污水自上而下的通過樹脂柱�？刂屏魉僭�40BV/h。
實驗步驟二：分析每次串聯的第二根樹脂的出水硝酸鹽氮濃度，當出水硝酸鹽氮濃度超過2mg/L時，認為第一根樹脂已完全吸附飽和，此時可切換為2、3號樹脂柱串聯，繼續進水。通過離子交換樹脂的出水水質指標為表2：
表2 流經樹脂出水指標
COD(mg/L) 氨氮(mg/L) 硝酸鹽氮(mg/L) 總磷(mg/L) 流經樹脂出水 18 0.21 2.0以內 0.41
實驗步驟三：與此同時，1號樹脂柱可采用5%食鹽水進行離子交換樹脂的再生。再生的操作同離子交換的過程基本一致，只需將進水改為5%的食鹽水即可，再生時的流速應改為4BV/h，再生時間為2h。再生后的樹脂柱需要用去離子水淋洗整個樹脂柱。整個再生液過程產生的廢水混合后統稱為離子交換樹脂的再生液。
實驗步驟四：離子交換樹脂再生液的處理。首先是培養耐鹽反硝化反應器：將城市污水處理廠的活性污泥加入至耐鹽反硝化反應器，同時加入濃度為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，進行反硝化細菌的富集培養。后續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器的硝酸鹽氮含量和含鹽量。直至系統硝酸鹽氮含量在600mg/L，含鹽量在2%左右。
實驗步驟五：將離子交換樹脂再生液(約15L)輸送至已培養馴化好的耐鹽反硝化反應器中，同時投加相應比例的碳源，控制溶解氧在0.1~0.5mg/L，反應20h后，出水的硝酸鹽氮可達到30mg/L以內。
將脫氮后的再生液直接回流至污水廠的厭氧或缺氧池，由于再生液量相對于整個污水廠水量來說微乎其微，其對整個污水進水不會產生明顯的變化。再生液可全部回流至污水處理系統，因此對環境不會造成二次污染。
該結果表明耐鹽反硝化反應器對高濃度硝酸鹽氮也可以有較快、較高的去除效果。硝酸鹽氮反硝化轉化產物氮氣可以直接排放至大氣，整個處理工藝過程不造成任何污染物排放至環境中。
實施例2：
取武漢某污水處理廠B的現有出水作為實驗進水，常用水質指標如下表3：
表 3 污水處理廠B出水指標
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
實驗步驟一：將專用除硝酸根樹脂制成三個內徑40mm，填充高度為400mm的樹脂柱，先將1、2號樹脂柱串聯，采用蠕動泵將污水輸送至樹脂柱頂部，在一定的動力下使污水自上而下的通過樹脂柱。控制流速在20BV/h。
實驗步驟二：分析每次串聯的第二根樹脂的出水硝酸鹽氮濃度，當出水硝酸鹽氮濃度超過2mg/L時，認為第一根樹脂已完全吸附飽和，此時可切換為2、3號樹脂柱串聯，繼續進水。通過離子交換樹脂的出水水質指標為表4：
表4 流經樹脂出水指標
COD(mg/L) 氨氮(mg/L) 硝酸鹽氮(mg/L) 總磷(mg/L) 流經樹脂出水 22 0.35 2.0以內 0.22
實驗步驟三：與此同時，1號樹脂柱可采用5%食鹽水進行離子交換樹脂的再生。再生的操作同離子交換的過程基本一致，只需將進水改為5%的食鹽水即可，再生時的流速應改為4BV/h，再生時間為1.5h。再生后的樹脂柱需要用去離子水淋洗整個樹脂柱。整個再生液過程產生的廢水混合后統稱為離子交換樹脂的再生液。
實驗步驟四：離子交換樹脂再生液的處理。該處理方法同實施例1的實驗步驟四和實驗步驟五。
應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現有技術。
