公布日：2023.05.05
申请日：2022.12.29
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/28(2023.01)I;C02F1/78(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/42(2023.01)N;C02F1/463(2023.01)N;
C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种以吸附增强为核心的废水多污染物协同去除调控方法，首先将生化处理后的废水流经臭氧预氧化系统，出水流入混凝沉淀系统，之后投加混凝剂进行混凝沉淀处理；将处理后的出水流入树脂吸附系统进行吸附处理；对使用过的树脂进行再生处理，并收集脱附液；收集的脱附液流入臭氧催化氧化系统，进行脱附液强化处置，出水流入电絮凝系统；处理后的出水进行回流。本发明通过树脂吸附增强臭氧催化氧化系统处理效果，并通过臭氧氧化处理增强树脂吸附效果，降低能耗，提高有机物深度去除能力，能够实现树脂再生液的自循环，简化工艺流程，缩短反应时间，降低成本。
权利要求书
1.一种以吸附增强为核心的废水多污染物协同去除调控方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤SI：首先将生化处理后的废水流经臭氧预氧化系统，出水流入混凝沉淀系统，之后投加混凝剂进行混凝沉淀处理，并排出混凝沉淀后的污泥；步骤S2：将步骤S1处理后的出水流入树脂吸附系统进行吸附处理；步骤S3：对步骤S2中使用过的树脂进行再生处理，并收集脱附液；步骤S4：步骤S3中收集的脱附液流入臭氧催化氧化系统，进行脱附液强化处置，出水流入电絮凝系统进一步处理；步骤S5：将步骤S4处理后的出水进行回流实现再利用或再处理，其中一部分用于配制再生剂，另一部分与步骤S1混凝沉淀处理后的出水混合后进一步进入树脂吸附系统通过增强吸附实现深度净化处理，经过回流之后的水体经树脂吸附系统处理后从出水排出；所述步骤S1-步骤S5按照先后顺序依次进行。
2.根据权利要求1所述的一种以吸附增强为核心的废水多污染物协同去除调控方法，其特征在于：步骤S1与步骤S4中，混凝沉淀处理中混凝剂为铝系、铁系、铝铁系无机混凝剂中的一种或几种，混凝剂投加量为20-80mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种以吸附增强为核心的废水多污染物协同去除调控方法，其特征在于：步骤S1中废水流经臭氧预氧化系统处理时，臭氧氧化接触时间为10-40min，臭氧初始通量为1-2mg/min；步骤S4中，收集的脱附液流入臭氧催化氧化系统，臭氧催化氧化接触时间为10～60min，臭氧初始通量为1～4mg/min。
4.根据权利要求1所述的一种以吸附增强为核心的废水多污染物协同去除调控方法，其特征在于：步骤S2中，所述树脂吸附系统中树脂包括除氨氮吸附树脂、离子交换树脂、磁性树脂、螯合树脂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种以吸附增强为核心的废水多污染物协同去除调控方法，其特征在于：步骤S2中，树脂吸附系统中废水流速为1～8BV/h。
6.根据权利要求1所述的一种以吸附增强为核心的废水多污染物协同去除调控方法，其特征在于：步骤S3中，通过再生剂对步骤S2使用过的树脂进行脱附再生。
7.根据权利要求1所述的一种以吸附增强为核心的废水多污染物协同去除调控方法，其特征在于：步骤S3中，树脂再生处理时再生剂采用2～15％NaCl和/或NaOH溶液，流速为1～6BV/h，再生液量为1.5～3BV。
8.根据权利要求1所述的一种以吸附增强为核心的废水多污染物协同去除调控方法，其特征在于：步骤S4，臭氧催化氧化系统中催化剂为铝系催化剂、铁系催化剂、生物炭催化剂及其负载型催化剂中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种以吸附增强为核心的废水多污染物协同去除调控方法，其特征在于：步骤S4，所述电絮凝系统中的电流密度为1～50mA/cm2之间，阴阳极间距为1～10cm之间，水力停留时间为1～20min。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的以吸附增强为核心的废水多污染物协同去除调控方法应用于有机废水深度降解处理。
发明内容
针对背景技术中提到的问题，本发明针对现在石化、焦化等行业废水的尾水处理难度大，传统的直接臭氧氧化处理方式成本过高，低浓度导致的氧化剂利用率低，而单一的吸附技术处理深度有限，且脱附液需单独处理，再生液循环处理流程复杂，成本高等问题，针对性提出一种以吸附增强为核心的废水深度净化多过程耦合调控方法，通过树脂吸附增强臭氧催化氧化系统处理效果，并通过臭氧氧化处理增强树脂吸附效果，降低能耗，充分发挥各工段的独特优势与协同作用，提高有机物深度去除能力，能够实现树脂再生液的自循环，简化工艺流程，减少占地，缩短反应时间，大大降低成本。本申请适于工业废水生化尾水的深度处理，有效发挥多过程耦合强化的优势，可实现多污染物协同去除，并同时实现了树脂脱附液的高效处置与循环利用、氧化剂的梯级利用、混凝剂的高效利用以及吸附剂的功能增强。本发明方法稳定性好、药耗量低，可大幅降低运行成本，应用推广前景广阔。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种以吸附增强为核心的废水多污染物协同去除调控方法，包括以下步骤：
步骤S1：首先将生化处理后的废水流经臭氧预氧化系统，出水流入混凝沉淀系统，之后投加混凝剂进行混凝沉淀处理，并排出混凝沉淀后的污泥；
步骤S2：将步骤S1处理后的出水流入树脂吸附系统进行吸附处理；
步骤S3：对步骤S2中使用过的树脂进行再生处理，并收集脱附液；
步骤S4：步骤S3中收集的脱附液流入臭氧催化氧化系统，进行脱附液强化处置，出水流入电絮凝系统，之后投加混凝剂再次进行混凝沉淀处理；
步骤S5：将步骤S4处理后的出水进行回流实现再利用或再处理，其中一部分用于配制再生剂，另一部分与步骤S1混凝沉淀处理后的出水混合后进一步进入树脂吸附系统通过增强吸附实现深度净化处理；经过一次的回流之后，水体经树脂吸附系统处理后从出水排出。
所述步骤S1-步骤S5按照先后顺序依次进行。
优选的是，步骤S1与步骤S4中，混凝沉淀处理中混凝剂为铝系、铁系、铝铁系无机混凝剂中的一种或几种，混凝剂投加量为20-80mg/L。混凝剂投加量为20-80mg/L范围内的任意值，如20mg/L，30mg/L，40mg/L，50mg/L，60mg/L，70mg/L，80mg/L。
上述任一方案中优选的是，步骤S1中废水流经臭氧预氧化系统处理时，臭氧氧化接触时间为10-40min，臭氧初始通量为1-2mg/min，臭氧氧化接触时间为10-40min范围内的任意值，如10min，20min，30min，40min，臭氧初始通量为1-2mg/min范围内的任意值，如1mg/min，2mg/min。步骤S4中，收集的脱附液流入臭氧催化氧化系统，臭氧催化氧化接触时间为10～60min，臭氧初始通量为1～4mg/min，臭氧氧化接触时间为10-60min范围内的任意值，如10min，20min，30min，40min，50min，60min；臭氧初始通量为1-4mg/min范围内的任意值，如1mg/min，2mg/min，3mg/min，4mg/min。
上述任一方案中优选的是，步骤S2中，所述树脂吸附系统中树脂包括除氨氮吸附树脂、离子交换树脂、磁性树脂、螯合树脂中的一种或几种。经过步骤S2处理后，多种污染物去除率同时获得有效提升，吸附出水得到深度净化。
上述任一方案中优选的是，步骤S2中，树脂吸附系统中废水流速为1～8BV/h，吸附体积为50～150BV。树脂吸附系统中废水流速为1～8BV/h范围内的任意值，如1BV/h，2BV/h，3BV/h，4BV/h，5BV/h，6BV/h，7BV/h，8BV/h。吸附体积为50～150BV范围内的任意值，如50BV，80BV，100BV，120BV，140BV，150BV。
上述任一方案中优选的是，步骤S3中，通过再生剂对步骤S2使用过的树脂进行脱附再生。通过再生剂对使用过的树脂进行脱附再生，脱附液排出后用清洗水将树脂清洗干净，准备下一批次待用，同时废水流经其他树脂，保证整体系统可连续运行。
上述任一方案中优选的是，步骤S3中，树脂再生处理时再生剂采用2～15％NaCl和/或NaOH溶液，流速为1～6BV/h。该步骤中再生剂可以采用2％NaCl和/或NaOH溶液，5％NaCl和/或NaOH溶液，6％NaCl和/或NaOH溶液，8％NaCl和/或NaOH溶液，10％NaCl和/或NaOH溶液，12％NaCl和/或NaOH溶液，15％NaCl和/或NaOH溶液；流速为1BV/h，2BV/h，3BV/h，4BV/h，5BV/h，6BV/h。步骤S3中，通过反洗脱附树脂材料表面和内部的有机物，流速为1～4BV/h，再生液量为1.5～3BV，反洗后的树脂通过大量的清洗水进行清洗，清洗水量为1.5～3BV，洗掉残存在树脂表面和内部的残留液，随后将冲洗水排空，准备下一次使用。
上述任一方案中优选的是，步骤S4，臭氧催化氧化系统中催化剂为铝系催化剂、铁系催化剂、生物炭催化剂及其负载型催化剂中的一种或几种。
上述任一方案中优选的是，步骤S4，所述电絮凝系统中的电流密度为1～50mA/cm2之间，阴阳极间距为1～10cm之间，水力停留时间为1～20min。电流密度为1～50mA/cm2范围内的任意值，如1mA/cm2，10mA/cm2，20mA/cm2，30mA/cm2，40mA/cm2，50mA/cm2；阴阳极间距可以为1cm，3cm，5cm，6cm。
上述任一方案中优选的是，步骤S4中，所述臭氧催化氧化系统，通过臭氧发生器所产生的臭氧以及臭氧催化氧化系统内的催化剂的进一步催化作用对步骤S3浓缩后的脱附液进行高效臭氧催化氧化处理，溢出的臭氧气体无需单独吸收液进行吸收处理直接进入步骤S1中的臭氧预氧化系统中对其进水进行臭氧氧化预处理，降解污染物的同时，所述树脂吸附系统出水作为臭氧吸收液，降低了工艺成本。
上述任一方案中优选的是，步骤S5中，将步骤S4处理后的出水进行回流实现再利用或再处理，其中20％用于配制再生剂，80％与步骤S1混凝沉淀处理后的出水混合后进一步进入树脂吸附系统通过增强吸附实现深度净化处理；经过一次的回流之后，水体经树脂吸附系统处理后从出水排出。
本发明还公开上述的以吸附增强为核心的废水多污染物协同去除调控方法应用于有机废水深度降解处理。
综上所述，本发明主要具有以下有益效果：
本申请公开一种以吸附增强为核心的废水多污染物协同去除调控方法，通过选取合适的树脂材料，在树脂吸附系统中利用树脂材料表面大量的活性位点与带电基团，一并吸附去除且富集尾水中的苯类或酚类化合物、有机酸等多类溶解性有机物，由于其具有吸附容量大，处理深度高，运营成本低，可再生重复使用等优点，在废水尾水深度处理方面显现出巨大的针对性技术耦合优势。而分离后产生的高浓度脱附液，具备更高的初始浓度，可以显著提高臭氧催化氧化的效率和臭氧利用率。过量未被利用的臭氧可以通过树脂吸附之前进行预氧化处理，进行有效再利用并吸收，大大降低成本，同时增强树脂吸附效果。脱附液经过臭氧催化氧化处理后，其混凝效果大幅增强，可经过混凝处理进一步实现脱附液的再生与循环利用，使得针对性的组合树脂吸附与臭氧催化氧化技术形成了良好的技术性耦合与经济性耦合优势。具体的：
(1)本申请先通过臭氧预氧化与混凝增强树脂吸附效果，树脂吸附去除尾水中大量溶解性有机物，并进行浓缩富集，脱附后形成高浓度脱附液，再对其进行臭氧催化氧化处理，可大大提高臭氧的利用效率。
(2)将溢出臭氧通入树脂吸附进水前端进行预处理，使其作为臭氧的吸收液的同时，对多余臭氧进行再次利用，分解溶解性有机物，增强后续树脂吸附效果，减少额外占地与设备投入，大大降低了成本，并提高了安全性。
(3)脱附液经过臭氧催化氧化处理后，其混凝沉淀处理能力大幅增强，构成了良好的耦合效果，经过混凝处理后，可适量补充再升剂，实现再生剂再生循环利用，能够实现树脂再生液的自循环，简化工艺流程，减少占地，体现出良好的技术耦合特性与经济性耦合优势。
(4)该方法可在弱碱性pH下对石化、焦化等废水生化尾水进行有效处理，不引入新的金属，不需要调节pH，可有效发挥多过程交互强化的优势，同时实现了树脂脱附液的高效处置与循环利用、氧化剂梯级利用、混凝剂高效利用以及吸附剂功能增强，从而大幅降低集成工艺成本，且本发明方法简单易操作，稳定性较好，应用前景非常广阔。
(5)采用钠盐溶液进行树脂的反洗再生，对设备要求低，操作简易安全；
(6)本发明反应过程简单，并且涉及的原料价廉易得，无危险昂贵的化学药品，安全性能高且绿色环保。
(7)本发明适于工业废水生化尾水的深度处理，有效发挥了多过程耦合强化的优势，可实现多污染物协同去除，并同时实现了树脂脱附液的高效处置与循环利用、氧化剂的梯级利用、混凝剂的高效利用以及吸附剂的功能增强。本发明方法稳定性好、药耗量低，可大幅降低运行成本，应用推广前景广阔。
（发明人：刘福强;荆世超;张为国;李杰;范俊;梁英;徐根华;李爱民）