申请日2017.04.28
公开(公告)日2017.06.30
IPC分类号C02F9/04; C01D3/04; C02F101/16
摘要
本发明涉及一种去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法。其目的是为了提供一种绿色资源化、稳定性好的去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法。本发明去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法包括，本发明的制备方法，包括以下步骤：树脂吸附过程;沸石吸附过程;饱和树脂再生过程;饱和沸石再生过程;脱附液资源化处理过程。本发明的去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法通过树脂对废水中硝态氮的选择性吸附，去除以硝态氮形式存在的总氮污染物;再通过沸石对废水中氨氮的选择性吸附，去除以氨氮形式存在的总氮污染物。本发明用于废水处理领域。
权利要求书
1.一种去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
A、树脂吸附过程：将待处理废水通入树脂反应器，调节水力负荷和吸附时间，使出水总氮浓度为20～40mg/L;
B、沸石吸附过程：将树脂反应器出水通入沸石反应器，调节水力负荷和吸附时间，使出水总氮浓度为10～15mg/L;
C、饱和树脂再生过程：将树脂反应器中吸附饱和的树脂排入树脂再生器，使用氯化钠溶液作为树脂再生剂，进行树脂再生，得到树脂脱附液;
D、饱和沸石再生过程：将沸石反应器中吸附饱和的沸石排入沸石再生器，使用沸石再生剂对进行沸石再生，得到沸石脱附液;
E、脱附液资源化处理过程：将步骤D所得沸石脱附液输入低温蒸发器，分离得到氯化钠;
F、循环过程：将再生后的树脂与沸石输入反应器，重复步骤A和步骤B，实现废水总氮污染物去除工艺的循环。
2.根据权利要求1所述的去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法，其特征在于：在步骤A中，所述树脂反应器中的树脂为中国专利申请公布号CN 105461846A、CN102430433A、CN 103497281A、CN 103435733A公开的树脂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法，其特征在于：在步骤A中，所述的水力负荷为3～6m3/(m2·h)，吸附时间为15～45min。
4.根据权利要求1所述的去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法，其特征在于：在步骤B中，所述沸石反应器中的沸石为中国专利申请公布号CN 102423684A、CN105885329A、CN 106076252A、CN 105948071A公开的沸石中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法，其特征在于：在步骤B中，所述的水力负荷为2～5m3/(m2·h)，吸附时间15～45min。
6.根据权利要求1所述的去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法，其特征在于：在步骤C中，所述的树脂再生剂氯化钠溶液的浓度为10wt%～26.7wt%，树脂再生剂与树脂的体积比为0.5～2.0：1。
7.根据权利要求1所述的去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法，其特征在于：在步骤D中，所述的沸石再生剂为步骤C中的树脂脱附液。
8.根据权利要求1所述的去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法，其特征在于：所述步骤E得到的氯化钠制成氯化钠溶液，用作步骤C的树脂再生剂。
9.根据权利要求1-8中任意一项权利要求所述的去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法，其特征在于：所述待处理废水的总氮浓度为50～100mg/L。
说明书
去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，特别是涉及一种去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法。
背景技术
近年来，由于过量的氮等一些植物性营养元素污染物质大量排入水体，水体的富营养化速度大大加快。目前常见的总氮去除工艺分为生物法和物理化学法，生物脱氮方法包括生化硝化反硝化技术、膜生物反应器(MBR)技术、移动床生物膜反应器(MBBR)技术等;物理化学脱氮方法包括折点加氯法、空气吹脱法等。
生化硝化反硝化技术是指硝化细菌将氨氮氧化成硝态氮，反硝化菌将硝态氮还原成氮气的过程。生化硝化反硝化技术是一种常见的总氮去除技术，WW Gao等人的研究及技术应用表明，该技术受温度的影响较大，季节性温度变化容易影响硝化反硝化工艺处理效果，当温度较低时，细菌活性下降很快，总氮去除效率大幅降低。MBR技术是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法Q Cui等人研究了MBR技术对废水中氮的去除，与许多传统的生物水处理工艺相比，MBR出水水质优质稳定，但其造价昂贵的膜产品与高能耗并不能被广泛接受，且运行过程中容易出现膜污染，给操作管理带来不便。MBBR则是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率。Hu You-Biao等人指出，MBBR技术容积负荷高，耐冲击性强，但同样无法在低温条件下实现总氮的高效去除。
折点加氯法脱氮是将氯气或次氯酸钠投入污水，将污水中NH4+-N氧化成N2的化学脱氮工艺。TA Pressley等人指出，折点加氯法操作简便，但只针对去除水体中的氨氮，且易对水体造成二次污染。空气吹脱法采用提高污水pH值、反复形成水滴和通入大量循环空气以增加气水接触的办法来促使氨从水中向大气转移。S Yetao等人的研究中指出，当水的pH值升高到11左右时，水中的氨氮几乎全部以NH3的形式存在，加以搅拌、曝气等物理作用可促使氨气从水中向大气转移。空气吹脱法只适用于高浓度氨氮废水的处理。
树脂与沸石吸附技术，是一种高选择性的吸附去除技术。树脂与沸石对废水中总氮的吸附与解吸，均为物化过程，受温度变化影响弱，可耐低温。同时该技术对进水水质要求低，不受其他物质干扰，且两种吸附剂再生过程中可以套用脱附液，实现脱附液资源化处理。
本发明基于树脂与沸石对废水中总氮的选择性吸附去除，套用脱附液再生，实现常规及低温条件下总氮污染物的绿色去除。
发明内容
本发明是为了解决现有废水总氮去除存在的技术欠缺、不抗低温、稳定性差等问题，而提供了一种去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法。本发明通过树脂对废水中硝态氮的选择性吸附，去除以硝态氮形式存在的总氮污染物;再通过沸石对废水中氨氮的选择性吸附，去除以氨氮形式存在的总氮污染物。饱和树脂再生所得的脱附液，套用作饱和沸石的再生剂，再生后的树脂和沸石循环利用;本发明中通过吸附剂的循环利用、再生剂的套用与绿色资源化处理，实现废水总氮的去除，有效解决了现有废水总氮去除存在的技术欠缺、不抗低温、稳定性差等问题。
本发明涉及一种去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法，所述方法包括以下步骤：
A、树脂吸附过程：将待处理废水通入树脂反应器，去除废水中以硝态氮形式存在的总氮，调节水力负荷和吸附时间，使出水总氮浓度为20～40mg/L;
B、沸石吸附过程：将树脂反应器出水通入沸石反应器，去除废水中以氨氮形式存在的总氮，进水总氮浓度为20～40mg/L，调节水力负荷和吸附时间，使出水总氮浓度为10～15mg/L;
C、饱和树脂再生过程：将树脂反应器中吸附饱和的树脂排入树脂再生器，使用氯化钠溶液作为树脂再生剂，进行树脂再生，得到树脂脱附液;
D、饱和沸石再生过程：将沸石反应器中吸附饱和的沸石排入沸石再生器，使用沸石再生剂对进行沸石再生，得到沸石脱附液;
E、脱附液资源化处理过程：将步骤D所得沸石脱附液输入低温蒸发器，进行资源化分离回收，得到氯化钠;
F、循环过程：将再生后的树脂与沸石输入反应器，重复步骤A和步骤B，实现废水总氮污染物去除工艺的循环。
优选地，在步骤A中，所述树脂反应器中的树脂为中国专利申请公布号CN105461846 A、CN 102430433 A、CN 103497281 A、CN 103435733 A公开的树脂中的一种或几种。
优选地，在步骤A中，所述的水力负荷为3～6m3/(m2·h)，吸附时间为15～45min。
优选地，在步骤B中，所述沸石反应器中的沸石为中国专利申请公布号CN102423684 A、CN 105885329 A、CN 106076252 A、CN 105948071 A公开的沸石中的一种或几种。
优选地，在步骤B中，所述的水力负荷为2～5m3/(m2·h)，吸附时间15～45min。
优选地，在步骤C中，所述的树脂再生剂氯化钠溶液的浓度为10wt%～26.7wt%，树脂再生剂与树脂的体积比为0.5～2.0：1。
优选地，在步骤D中，所述的沸石再生剂为步骤C中的树脂脱附液。
优选地，所述步骤E得到的氯化钠加水制得氯化钠溶液，用作步骤C的树脂再生剂。
优选地，所述待处理废水的总氮浓度为50～100mg/L。
本发明的难点在于：常规技术均无法在低温条件下有效去除废水中的总氮，单一的树脂或沸石吸附技术，也只能选择性地去除特定形式的氮污染物，且会产生较多待处理的脱附液。即使分别将其脱附液进行资源化处理，也不能实现高效利用，且经济性欠佳。这在很大程度上限制了吸附技术的应用。本发明的技术方案采用树脂与沸石吸附技术组合，利用树脂对废水中硝态氮的选择性吸附，去除以硝态氮形式存在的总氮污染物;利用沸石对废水中氨氮的选择性吸附，去除以氨氮形式存在的总氮污染物。本发明的方法可有效实现低温条件下废水中总氮污染物高效去除的同时，通过吸附剂再生脱附液的套用与资源化处理，集成废水中总氮污染物的脱附液套用吸附去除方法。
本发明去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法与现有技术不同之处在于：
(1)本发明的技术方案中树脂与沸石对废水中总氮的高选择性吸附，可实现低温条件下总氮的高效去除;
(2)本发明的技术方案中树脂与沸石再生过程中脱附液的套用，可最大程度上降低脱附液产量，同时通过资源化处理可实现整体绿色工艺;
(3)本发明的技术方案中再生后树脂与沸石的重新使用，可实现废水中总氮污染物去除的工艺循环。