申请日2001.10.30
公开(公告)日2003.05.07
IPC分类号C02F9/04; C02F9/02
摘要
本发明涉及一种污水用于冷却系统补充水的处理方法，属于工业废水处理再利用技术领域。本发明主要解决了现有技术中废水处理再利用技术的经济性问题，本发明方法通过对工业污水处理场经二级生化处理后的排放废水进行高效纤维、活性碳纤维、高效脱铵剂组成的三段过滤处理，使净化水水质稳定地保持在悬浮物<10mg/L、微生物和臭味性物质完全消除、COD<20mg/L、氨氮<3mg/L，回用作循环冷却水系统的补充水，废水的回收率可达85%以上。本发明方法处理流程简单、运行费用低、水回收率高，同时达到减少工业生产用水和减少污水排放的目的。
摘要附图
权利要求书
1、一种污水用于冷却系统补充水的处理方法，其特征在于包括纤维过滤 器、活性碳纤维过滤器、脱铵剂过滤器三段组成，其中脱铵剂为Na+型强酸性 阳离子交换树脂，脱铵剂饱和后采用含有Na+的碱性溶液进行再生。
2、按照权利要求1所述的污水用于冷却系统补充水的方法，其特征在于 所述的第一段纤维过滤器由固定多孔板、纤维束、活动多孔板、布气板组成， 过滤时过滤器的操作压力为0.2-0.6MPa、过滤速度20-50m/h、废水在床层中的 停留时间为5～10分钟;清洗时清洗水压力0.2-0.6MPa、清洗水流速20-30m/h、 清洗用空气压力0.5-0.6MPa、清洗用空气强度0.04-0.06m3/m2.s、过程清洗水耗 为废水处理量的2%-5%。
3、按照权利要求1所述的污水用于冷却系统补充水的方法，其特征在于所 述的第二段过滤器装填一种以纤维素、酚醛树脂、聚乙烯醇、人造丝、煤焦油 沥青或废棉纱为原料，经碳化和活化制成的活性炭纤维，过滤器由活性碳纤维、 布水板、支撑筛板和空气系统、过热水蒸汽系统组成，再生方式为过热水蒸汽、 空气或热空气和洗涤水交替再生。
4、按照权利要求3所述的污水用于冷却系统补充水的方法，其特征在于所 述的第二段过滤器过滤操作条件为操作压力0.0-0.6MPa、过滤速度20-50m/h、 废水在床层中的停留时间为5～10分钟;再生时操作条件为清洗水压力0.1- 0.6MPa、清洗水流速5-20m/h、空气温度常温-80℃、压力0.2-0.6MPa、强度 0.04-0.06m3/m2.s、过热蒸汽温度200-250℃、压力0.3-0.6MPa、强度0.04- 0.06m3/m2.s。
5、按照权利要求4所述的污水用于冷却系统补充水的方法，其特征在于所 述的再生为蒸汽和空气再生与洗涤水再生交替进行，通蒸汽和空气的时间为 5～30分钟，通洗涤水的时间为1～5分钟，过程进行1～5次。
6、按照权利要求1所述的污水用于冷却系统补充水的方法，其特征在于所 述的第三段过滤器装填的Na+型强酸性阳离子交换树脂具有如下性质：以苯乙 烯-二乙烯苯共聚物为基体，以磺酸基为功能基，总交换容量大于>2.0eq/L， 铵根离子交换容量为30～40mg/g，吸附交换速度为15-25m/h，废水在床层中的 停留时间为15～30分钟。
7、按照权利要求1所述的污水用于冷却系统补充水的方法，其特征在于所 述的脱铵剂使用5%-10%的强碱溶液进行再生，再生液进行气提，气提液循环 使用。
8、按照权利要求1所述的污水用于冷却系统补充水的方法，其特征在于所 述的脱铵剂使用10%-饱和溶液的中性钠盐溶液再生，并用强碱调节再生液pH 至12以上，循环液循环使用。
9、按照权利要求1所述的污水用于冷却系统补充水的方法，其特征在于所 述的脱铵剂使用10%-饱和的磷酸氢二钠、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠盐 溶液进行再生，并用强碱将pH值调节至11以上，向再生液中加入镁盐，调节 溶液的pH值为8.5-9.5，形成MgNH4P04复合沉淀，然后回收MgNH4PO4复合 肥。
10、按照权利要求7、8或9所述的污水用于冷却系统补充水的方法，其特 征在于所述的再生速度为2～5m/h.m3脱铵剂。
说明书
污水用于冷却系统补充水的处理方法
1、技术领域
本发明涉及一种废水适度净化处理后回用的方法，特别是废水适度净化处 理后用于循环冷却水系统补充水的处理方法，具体地说是对工业污水处理场经 二级生化处理后的排放废水进行适度净化处理，使其达到循环冷却水系统补充 水的水质要求，回用于循环冷却水系统，全部或部分替代工业新鲜水做循环冷 却水系统的补充水。本发明方法属于废水处理再利用技术领域。
2、背景技术
工业生产过程的用水量是巨大的，已大约占目前水总用量的20%以上，并 随着工业的迅猛发展，工业用水的份额还将继续增大。由于水资源的日渐短缺， 节水特别是在工业生产过程中的节水已成为一项重要的任务。通过对工业生产 过程的用水分析表明，循环冷却水系统的补充用新鲜水量占有很大的份额，如 根据近期对我国石化炼油厂的用水调查，循环冷却水系统的补充水约占炼油厂 总新鲜水用量的20%-40%，因此减少循环冷却水系统的补充水对减少工业用 水具有重要的意义。而工业污水适度净化处理回用既能降低污水排放量，同时 又节省新鲜水用量，是一举两得的有效措施。工业污水回收用于补充水的基本 要求为COD<20mg/L，NH3-N<3mg/L，悬浮物<10mg/L。
多年来，工业污水适度净化处理回用，特别是净化处理后回用做循环冷却 水系统的补充水路线一直被许多研究者所重视。如对工业污水处理场二级生化 排水通过沉降、过滤、活性炭吸附水中COD等适度处理回用技术研究等。然 而活性炭吸附存在着以下缺点：1、比表面积和孔容小，对有机物吸附容量低。 2、孔径分布宽，大孔(>50nm)、中孔(2.0-50nm)、和微孔(<2.0nm)并存， 吸附过程中有机物需要依次穿过大孔、中孔和微孔，吸附扩散阻力大，吸、脱 附速度慢。3、对低浓度有机物吸附性能差。4、表面不均匀、柔性差，应用中 易出现粉化、装填松动产生的沟槽和沉降等问题;5、吸附饱和再生困难，由 于表面特性决定了活性炭的再生需要540-940℃的高温，每一次再生损失率高 达7%-10%，使处理费用增加。
对于氨氮含量较低、氨/铵值低的污水处理场出水，一般采用采用离子交换 方法进行处理，如US4695387、US4344851等提出了用天然或合成沸石选择性 吸附交换处理低浓度含铵废水，在合适的pH条件下，铵离子被优先吸附在沸 石上，吸附饱和后用含一定浓度的Na+盐对沸石再生，再生液再进行空气汽提 处理。然而这种方法的缺点是：天然沸石铵离子吸附容量低;合成沸石尽管有 着较高的吸附容量，但存在再生方面的问题：由于沸石典型的硅铝结构，用强 碱再生容易破坏沸石的结构，使运行周期缩短，因此再生过程中必须降低再生 液的碱度或用中性Na+盐再生，使得再生液耗量较大，废水中的铵无法得到高 度浓缩，给后面再生液的空气汽提处理带来难度。US4477355提出一种阳离子 型沸石树脂和一种含季铵功能团型强碱性阴离子交换树脂分别吸附交换生活废 水中的铵和磷酸根离子的方法，吸附饱和后分别用一定浓度的中性Na+盐使树 脂得到再生，将两种再生液混合后，加入一定浓度的镁盐溶液，形成MgNH4PO4 复合物沉淀，做为复合化肥使用。然而这种方法用于工业污水二级生化处理排 水中铵的处理上存在以下缺点：1、二级生化处理排水中总P含量很低，需要 外加大量磷酸根;2、用于吸附交换铵离子的沸石树脂不能在高碱度再生液下 再生，再生液不仅消耗量大，而且铵离子无法得到高浓度浓缩，为MgNH4PO4 复合肥的制备带来技术和经济性问题。
3、发明内容
本发明所要解决的问题为如何将工业废水经过简单、经济地处理后再利 用。本发明的目的在于提供一种经济性好、流程简单的将工业污水处理场二级 生化处理排水净化处理为循环冷却水补充水的方法。
本发明所提出的处理方法主要由纤维、活性碳纤维、脱铵剂组成的三段过 滤器组成，其中第三段过滤器使用的脱铵剂为Na+型强酸性阳离子交换树脂， 脱铵剂饱和后采用含有Na+的碱性溶液进行再生。
本发明方案可以达到如下有效效果：
1、可以将工业污水处理场二级生化处理排水有效净化，达到循环水补充水 的水质要求，水回收率高，可达85%以上，有效节省了水资源，同时减少了污 水排放量，具有良好环境效益。
2、方案简单，流程短，投资低，运行费用低，具有良好的经济性。
3、使用的高效活性炭纤维具有单一态的微孔结构、巨大的比表面积和多种 官能团，具有物理吸附、化学吸附以及物理和化学吸附的作用，使有机物吸附 能在高效、高容量、高速度下进行，使该工艺更具实用性。
4、选用Na+型强酸性阳离子交换树脂为脱铵剂，其吸附容量和选择性高， 即使废水中同时存在较高浓度的其它杂质，如Ca2+、Mg2+、和Na+等情况下，对 铵根离子的吸附交换性能仍不产生明显影响，同时铵根离子的吸、脱附交换能 在较高的速度下进行，这是使本工艺得以实现的基本保障。
5、脱铵剂的再生溶液为具有一定碱性的含钠离子溶液，其中的钠离子起 到离子交换再生作用，同时其中含有的氢氧根离子使交换后的铵离子变为氨分 子，降低再生液中的铵离子浓度，有利于提高再生速度，另外氢氧根离子也可 以直接与脱铵剂上吸附的铵离子变为氨分子进入再生液中，因此再生的速度进 一步提高。使用这种具有特色的脱铵剂的再生方法，一方面保证污水净化工艺 的顺利进行，另外还可以回收其中可利用的资源，不对环境产生二次污染，再 生液耗量低，进一步处理的费用低。