CN103880222B

CN103880222B - 一种混凝-离子交换-混凝循环回流处理二级出水的方法

Info

Publication number: CN103880222B
Application number: CN201410149103.4A
Authority: CN
Inventors: 双陈冬; 李海波; 李爱民; 周庆; 周伟伟; 王骏
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2034-04-14
Also published as: CN103880222A

Abstract

本发明公开了一种混凝-离子交换-混凝循环回流处理二级出水的方法，属于水处理技术领域。其通过混凝-离子交换-混凝处理工艺能够有效提高出水水质，增加混凝单元中的絮体粒径大小、沉降速度，降低了混凝剂用量；同时，能够延长树脂使用寿命。该工艺运行稳定，能够有效应对水质波动，增加处理水量，降低运行成本。

Description

一种混凝-离子交换-混凝循环回流处理二级出水的方法

技术领域

本发明涉及一种混凝-离子交换-混凝循环回流处理二级出水的方法，具体的说，二级出水经过混凝处理后，全部与离子交换树脂发生反应；离子交换树脂处理后的出水按一定回流比回流至混凝单元，形成混凝-离子交换-混凝的组合工艺的方法。

背景技术

随着人口增加、经济发展，资源性缺水问题日趋凸显。废水回用不仅能够缓解用水需求，同时能有效去除污染物，避免环境污染。因此，废水回用是一种解决资源性缺水的重要战略方案。通常，废水经生化系统处理后，其出水中有机物可生化性差，组分复杂，常常含一些难溶性物质、中间产物、微生物产物。这些物质结构复杂，彼此间具有较强的交互作用，难以通过单一的方法有效去除。混凝是一种有效的水处理方法，它能通过混凝剂的电中和、捕集、吸附等作用，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮体，然后沉降分离将其去除。通常，混凝对大分子蛋白类、腐殖酸类物质去除效果明显。中国专利公开号CN102633337A和中国专利公开号CN102531130A就指出混凝可用于污水中有机物的去除。而实际应用中，混凝药剂使用量大、形成絮体粒径较小、其沉降速率较慢，而且污染物容易再稳，出水浊度增加，造成了运行压力。

离子交换树脂能够去除电荷性污染物质，增加混凝絮体间的接触机会，从而增大絮体粒径，加快沉降。因此，离子交换树脂可以作为预处理方法增强混凝。但是，在实际再生过程中，离子交换树脂常常无法彻底再生，导致树脂交换容量快速下降，限制了其广泛应用。为了减轻树脂污染，需不断提高树脂再生频率，不但再生药剂的使用量激增，而且增加了的脱附液体积。一些研究通过优化再生液配置、重新设计再生反应器，在一定程度内提高了树脂再生效率。如Beril等人在2006年189卷第1-3期《Desalination》的303-307页中指出，添加2%氢氧化钠能提高树脂再生效率；US20020132866专利公开了一种添加适量二氧化氯和季铵型表面活性剂的再生液，用于提高树脂再生效果。CA2148876A1专利公开了一种提高树脂再生效率的电化学再生反应器。但是，仍然有一些污染物与树脂的结合作用非常顽固难以被去除。这些物质大多是大分子的复合物或积聚物，具有一些复杂的功能基团，通过孔道堵塞、疏水作用、π-π作用污染树脂。如A.L.Wilson在1959年9卷第7期《JournalofAppliedChemistry》的352-359页中指出：离子交换树脂再生过程中，部分腐质酸难以脱附，造成树脂污染；需要控制进水中腐质酸的浓度以减轻其污染。发表于WaterResearch的研究表明（2012年，第46卷第14期，4417-4426页）：树脂处理大分子染料时，其再生去除效果下降速率更快。Kowalska,I.在2012年34卷第2期《OchronaSrodowiska》的39-42页中指出：树脂易被表面活性剂污染，因此需对比不同结构树脂，选择抗污染较优的树脂。为了降低此类污染，需要采取适当预处理，同时尽量缩短树脂与污染物的接触时间。混凝能够有效去除大分子物质，可做为树脂的预处理工艺。CN102649609A专利公开了一种混凝过滤方法来提高水质，但是效果不明显。

综上所述，在目前缺乏高效经济的废水处理技术的背景下，混凝和离子交换两种经典的水处理方法都有其局限。现有技术人员的设计思路一般都是通过增加混凝剂用量、延长混凝时间或者研发新型离子交换树脂方面来进行改进，但是在新的混凝剂和离子交换树脂研发出来之前，这些途径都增大了处理成本。如何降低离子交换树脂的污染，有效提高其再生效率，延长其使用寿命，成为离子交换树脂进一步推广应用的关键。若能同时减少树脂和混凝药剂的使用量、提高水处理效果与稳定性，则可进一步降低水处理的运行成本。

发明内容

1、要解决的问题

针对目前缺乏经济高效的水处理方法的现状，围绕混凝和离子交换水处理工艺的改进，本发明提供一种混凝-离子交换-混凝循环回流处理二级出水的方法。该方法中，混凝能够有效去除大分子物质，降低离子交换树脂的污染，延长其使用寿命；同时，离子交换树脂能有效去除电荷性较强的有机物，通过将离子交换出水回流至混凝单元，能够强化混凝工艺，使絮体的产生速率和沉降速率得以提高，有效提高整体水处理的效果和效率，降低混凝剂用量和树脂污染。通过两种工艺循环使用，能够大幅提高水处理系统的稳定性，降低其运行成本。

2、技术方案

一种混凝-离子交换-混凝循环回流处理二级出水的方法，其步骤为，将二级出水经过混凝单元进行混凝处理，然后再全部与离子交换树脂发生反应；离子交换树脂处理后的出水按20%～500%的回流比将其回流至混凝单元，形成混凝-离子交换-混凝的处理工艺。

优选地，所述的离子交换树脂为苯乙烯系阴离子交换树脂、丙烯酸系阴离子交换树脂、苯乙烯系阳离子交换树脂、丙烯酸系阴离子交换树脂、苯乙烯系阴阳两性离子交换树脂、丙烯酸系阴阳两性离子交换树脂、阴离子型环氧树脂、阳离子型环氧树脂、饱和聚酯树脂、不饱和聚酯树脂、及酚醛系、乙烯吡啶系、脲醛系的阳离子型、阴离子型、阴阳两性、螯合型、吸附型的树脂中的一种或任意几种。其中，优选表1所示的商业离子交换树脂。

优选地，所述的混凝单元使用的混凝剂为氯化铁、氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸镁、氯化亚铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁，聚合硫酸铝、明矾、水解聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、淀粉、动物胶、树胶、甲壳素、微生物絮凝剂、含氨基有机聚合物、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡烯盐、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁中的一种或任意几种。

优选地，所述的离子交换树脂的进水需调节pH为5～8，且使用的阳离子交换树脂为钠型，阴离子交换树脂为氯型。

优选地，所述的离子交换树脂的进水pH调节采用盐酸和氢氧化钠。

优选地，所述的二级出水是指采用生物化学反应处理后的出水，即污水经过微生物降解处理后的出水。

优选地，所述的微生物包含厌氧微生物、兼氧微生物、好氧微生物中的一种或多种。

优选地，所述的二级出水中同时包含大分子、中等分子、和小分子污染物，其中大分子污染物是指分子量为8kDa～100kDa，中等分子污染物是指分子量为1kDa～8kDa，小分子污染物是指分子量为0.1kDa～1kDa。

本发明在回流比控制在20%～500%条件下，混凝剂用量比未回流处理工艺的混凝剂用量相应减少了10%～90%，混凝所产生的絮体有效粒径增大0.1～2倍，絮体沉降速率相应提高0.2～4倍。

采用本发明的方法后，离子交换树脂的使用寿命比未回流至混凝处理单元的离子交换树脂的使用寿命延长了6-90个月。离子交换树脂的使用寿命延长的原因是：该工艺减少了混凝单元出水中的浊度物质对树脂的污染。对二级出水色度的去除率为60%～99%、COD_Cr的去除率为40%～95%、BOD₅的去除率为30%～95%。对二级出水电导率的去除率为40%～90%、浊度的去除率60%～100%。其中，混凝-离子交换-混凝的处理的出水，全部进入离子交换单元处理，形成混凝-离子交换-混凝-离子交换的处理工艺，其对COD_Cr的去除率比混凝-离子交换-混凝处理工艺对二级出水COD_Cr的去除率提高5%-50%。

该工艺的反应机理为：混凝单元首先去除二级出水中的大分子污染物；其出水经离子交换树脂处理后，进一步去除了带电荷的污染物；此时，剩余污染物的疏水性增强，污染物分子间相互团聚，又形成了大分子污染物；这些大分子污染物回流至混凝单元后，可被混凝去除，而且由于这些污染物的疏水性增强，混凝过程中会形成更大的絮体，可提高絮凝效果。本发明减少混凝剂用量能避免污染物的再稳现象，从而提高混凝剂效率，降低出水浊度。

本发明有机的将混凝和树脂两者结合、循环使用、互为预处理，同时发挥混凝降低离子交换树脂污染，离子交换树脂降低混凝剂用量的方法，即二级出水经混凝和离子交换单元处理后回流至混凝单元的方法，这是从未有文献进行报道的。通过合理设置回流比，优化操作方式，投加适当量的混凝剂和树脂是该方法的关键技术，取得了意想不到的效果，不但效果好了，成本反而降低了。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明有如下有益效果。

（1）本发明提供了一种混凝-离子交换-混凝循环回流处理二级出水的方法，通过混凝-离子交换-混凝处理工艺能够有效提高出水水质，增加混凝单元中的絮体粒径大小、沉降速度，降低了混凝剂用量，同时，能够有效的延长树脂使用寿命；

（2）本发明提供的混凝-离子交换-混凝处理工艺中的混凝单元、离子交换树脂单元均为常规水处理单元，技术成熟，易改进，且此工艺的设计简便、适应于各种规模的水处理应用；

（3）本发明提供的混凝-离子交换-混凝处理工艺运行稳定，能够有效应对水质波动，增加处理水量，降低运行成本。

附图说明

图1为本发明实施例中混凝-离子交换-混凝处理工艺的进出水流程图；

图2为本发明实施例中混凝-离子交换-混凝-离子交换处理工艺的进出水流程图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明进一步地进行描述。为了表达方便，实施例中用了大量的表格数据，其中表1为国内树脂与国外树脂种类牌号对照表；表2-表7为混凝-离子交换-混凝工艺与其他工艺的处理出水水质对比；表8-表11为混凝-离子交换-混凝-离子交换工艺与其他工艺的处理出水水质对比。

实施例1

如图1中混凝-离子交换-混凝处理工艺的进出水流程图所示：采用厌氧、缺氧、好氧微生物联用的二级生化处理系统，其出水进入混凝单元，按照每克COD_Cr投加0.06g聚合氯化铝，100rpm搅拌2min后，降低搅拌速度至25rpm，继续搅拌35min后停止，待絮体沉降90min后，将其全部处理出水排放入阴离子交换树脂单元；混凝出水与D201阴离子交换树脂（见表1）发生反应；离子交换树脂单元处理后的废水按50%的回流比回流至混凝单元，按照每克COD_Cr投加0.06g聚合氯化铝，100rpm搅拌2min后，降低搅拌速度至25rpm，继续搅拌35min后停止，待絮体沉降90min后，将其全部处理出水排放至其他工艺段，如膜工艺。该混凝-离子交换-混凝工艺的出水水质如表2所示。此工艺对二级出水的色度去除率为90%、COD_Cr去除率为79%、BOD₅去除率为65%、电导率去除率为67%、浊度去除率98%；其絮体有效粒径为0.9cm，絮凝沉降速率为1m/h。D201阴离子交换树脂使用60个月后，色度去除率下降10%，COD_Cr去除率下降12%。

经对比，离子交换树脂处理出水，不回流至混凝再处理（即采用混凝-离子交换工艺处理），为了达到相同出水水质，其聚合氯化铝的用量为每克COD_Cr投加0.21g聚合氯化铝；其絮体有效粒径为0.7cm，絮凝沉降速率为0.7m/h。D201阴离子交换树脂使用15个月后，色度去除率下降30%，COD_Cr去除率下降20%。

因此，混凝-离子交换-混凝的处理工艺与混凝-离子交换工艺相比，其混凝剂用量相应减少了43%；混凝所产生的絮体有效粒径增大0.28倍，絮体沉降速率相应提高0.42倍。离子交换树脂的使用寿命延长了45个月。

实施例2

如图1中混凝-离子交换-混凝处理工艺的进出水流程图所示：采用缺氧、缺氧、好氧微生物联用的二级生化处理系统，其出水进入混凝单元，按照配比每克COD_Cr投加0.05g聚合氯化铁、0.004g/gCOD_Cr聚丙烯酰胺（此处表示每克COD_Cr投加0.004g聚丙烯酰胺，下同），以120rpm的转速搅拌3min后，降低搅拌速度至30rpm，继续搅拌40min后停止，待絮体沉降60min后，将其全部处理出水排放入阴离子交换树脂单元；混凝出水与D213阴离子交换树脂（见表1）发生反应；离子交换树脂单元处理后的废水按70%的回流比回流至混凝单元，按照前述相同混凝条件进行处理，将其全部处理出水排放。此工艺对二级出水的色度去除率为91%、COD_Cr去除率为78%、BOD₅去除率为69%、电导率去除率为77%、浊度去除率96%；其絮体有效粒径为1.3cm，絮凝沉降速率为1.1m/h。D213阴离子交换树脂使用98个月后，色度去除率下降15%，COD_Cr去除率下降10%。该混凝-离子交换-混凝工艺和其他工艺处理出水水质如表3所示。

经对比，离子交换树脂处理出水，不回流至混凝再处理（即采用混凝-离子交换工艺处理），为了达到相同出水水质，其聚合氯化铁用量为0.19g/gCOD_Cr、聚丙烯酰胺用量为0.010g/gCOD_C；其絮体有效粒径为0.9cm，絮凝沉降速率为0.8m/h。D213阴离子交换树脂使用8个月后，色度去除率下降25%，COD_Cr去除率下降16%。

因此，混凝-离子交换-混凝的处理工艺与混凝-离子交换工艺相比，其混凝剂用量相应减少了46%；混凝所产生的絮体有效粒径增大0.62倍，絮体沉降速率相应提高0.37倍。离子交换树脂的使用寿命延长了90个月。

实施例3

如图1中混凝-离子交换-混凝处理工艺的进出水流程图所示：采用缺氧、好氧微生物联用的二级生化处理系统，其出水进入混凝单元，按照0.15g/gCOD_Cr投加聚合硫酸铝铁，110rpm搅拌2min后，降低搅拌速度至21rpm，继续搅拌30min后停止，待絮体沉降80min后，将其全部处理出水排放入阴离子交换树脂单元；混凝出水与D320阴离子交换树脂（见表1）发生反应；离子交换树脂单元处理后的废水按95%的回流比回流至混凝单元，按照前述相同混凝条件进行处理，将其全部处理出水排放。此工艺对色度去除率为86%、COD_Cr去除率为68%、BOD₅去除率为56%、电导率去除率为72%、浊度去除率94%；其絮体有效粒径为0.8cm，絮凝沉降速率为0.9m/h。D320阴离子交换树脂使用29个月后，色度去除率下降5%，COD_Cr去除率下降10%。该混凝-离子交换-混凝工艺和其他工艺处理出水水质如表4所示。

经对比，离子交换树脂处理出水，不回流至混凝再处理（即采用混凝-离子交换工艺处理），为了达到相同出水水质，其聚合硫酸铝铁的用量为0.91g/gCOD_Cr；其絮体有效粒径为0.6cm，絮凝沉降速率为0.7m/h。D320阴离子交换树脂使用7个月后，色度去除率下降29%，COD_Cr去除率下降42%。

因此，混凝-离子交换-混凝的处理工艺与混凝-离子交换工艺相比，其混凝剂用量相应减少了67%；混凝所产生的絮体有效粒径增大0.33倍，絮体沉降速率相应提高0.28倍。离子交换树脂的使用寿命延长了22个月。

实施例4

如图1中混凝-离子交换-混凝处理工艺的进出水流程图所示：采用厌氧、好氧、好氧微生物联用的二级生化处理系统，其出水进入混凝单元，按照0.12g/gCOD_Cr投加淀粉絮凝剂，100rpm搅拌2min后，降低搅拌速度至32rpm，继续搅拌40min后停止，待絮体沉降40min后，将其全部处理出水排放入阴离子交换树脂单元；混凝出水与IRA410阴离子交换树脂和DA201-D吸附树脂（见表1）的共混树脂发生反应；离子交换树脂单元处理后的废水按450%的回流比回流至混凝单元，按照前述相同混凝条件进行处理，将其全部处理出水排放。此工艺对色度去除率为96%、COD_Cr去除率为88%、BOD₅去除率为86%、电导率去除率为82%、浊度去除率99%；其絮体有效粒径为2.1cm，絮凝沉降速率为1.6m/h。IRA410和DA201-D共混树脂使用25个月后，色度去除率下降3%，COD_Cr去除率下降5%。该混凝-离子交换-混凝工艺和其他工艺处理出水水质如表5所示。

经对比，离子交换树脂处理出水，不回流至混凝再处理（即采用混凝-离子交换工艺处理），为了达到相同出水水质，其淀粉絮凝剂的用量为0.31g/gCOD_Cr；其絮体有效粒径为1.6cm，絮凝沉降速率为0.9m/h。IRA410和DA201-D共混树脂使用12个月后，色度去除率下降35%，COD_Cr去除率下降49%。

因此，混凝-离子交换-混凝的处理工艺与混凝-离子交换工艺相比，其混凝剂用量相应减少了22%；混凝所产生的絮体有效粒径增大0.31倍，絮体沉降速率相应提高0.77倍。离子交换树脂的使用寿命延长了13个月。

实施例5

如图1中混凝-离子交换-混凝处理工艺的进出水流程图所示：采用好氧微生物的二级生化处理系统，其出水进入混凝单元，按照0.08g/gCOD_Cr投加明矾，100rpm搅拌2min后，降低搅拌速度至20rpm，继续搅拌30min后停止，待絮体沉降100min后，将其全部处理出水排放入阴离子交换树脂单元；混凝出水与D001阳离子交换树脂和SIR-500螯合树脂（见表1）的共混树脂发生反应；离子交换树脂单元处理后的废水按200%的回流比回流至混凝单元，按照前述相同混凝条件进行处理，将其全部处理出水排放。此工艺对色度去除率为69%、COD_Cr去除率为48%、BOD₅去除率为36%、电导率去除率为53%、浊度去除率89%；其絮体有效粒径为1.5cm，絮凝沉降速率为1.2m/h。D001和SIR-500共混树脂使用70个月后，色度去除率下降6%，COD_Cr去除率下降12%。该混凝-离子交换-混凝工艺和其他工艺处理出水水质如表6所示。

经对比，离子交换树脂处理出水，不回流至混凝再处理（即采用混凝-离子交换工艺处理），为了达到相同出水水质，其明矾的用量为0.46g/gCOD_Cr；其絮体有效粒径为1.1cm，絮凝沉降速率为0.9m/h。IRA410和DA201-D共混树脂使用14个月后，色度去除率下降32%，COD_Cr去除率下降29%。

因此，混凝-离子交换-混凝的处理工艺与混凝-离子交换工艺相比，其混凝剂用量相应减少了65%；混凝所产生的絮体有效粒径增大0.36倍，絮体沉降速率相应提高0.33倍。离子交换树脂的使用寿命延长了56个月。

实施例6

如图1中混凝-离子交换-混凝处理工艺的进出水流程图所示：采用厌氧、好氧、厌氧、好氧微生物联用的二级生化处理系统，其出水进入混凝单元，按照配比同时投加0.12g/gCOD_Cr聚合硫酸铁、0.006g/gCOD_Cr甲壳素，130rpm搅拌3min后，降低搅拌速度至45rpm，继续搅拌35min后停止，待絮体沉降50min后，将其全部处理出水排放入阴离子交换树脂单元；混凝出水与D296阴离子交换树脂和XAD-7吸附树脂（见表1）的共混树脂发生反应；离子交换树脂单元处理后的废水按370%的回流比回流至混凝单元，按照前述相同混凝条件进行处理，将其全部处理出水排放。此工艺对色度去除率为96%、COD_Cr去除率为65%、BOD₅去除率为49%、电导率去除率为57%、浊度去除率98%；其絮体有效粒径为3.1cm，絮凝沉降速率为2.9m/h。D296和XAD-7共混树脂使用36个月后，色度去除率下降12%，COD_Cr去除率下降10%。该混凝-离子交换-混凝工艺和其他工艺处理出水水质如表7所示。

经对比，离子交换树脂处理出水，不回流至混凝再处理（即采用混凝-离子交换工艺处理），为了达到相同出水水质，其聚合硫酸铁用量为0.59g/gCOD_Cr、甲壳素用量为0.020g/gCOD_C；其絮体有效粒径为1.7cm，絮凝沉降速率为1.6m/h。D296和XAD-7共混树脂使用12个月后，色度去除率下降20%，COD_Cr去除率下降18%。

因此，混凝-离子交换-混凝的处理工艺与混凝-离子交换工艺相比，其混凝剂用量相应减少了58%；混凝所产生的絮体有效粒径增大0.82倍，絮体沉降速率相应提高0.91倍。离子交换树脂的使用寿命延长了24个月。

实施例7

如图2中混凝-离子交换-混凝-离子交换处理工艺的进出水流程图所示：采用厌氧、缺氧、好氧微生物联用的二级生化处理系统，其出水进入混凝单元，按照实施例1所示混凝条件，经混凝处理后，将其全部处理出水排放入阴离子交换树脂单元；混凝出水与D313阴离子交换树脂（见表1）发生反应；离子交换树脂单元处理后的废水按160%的回流比回流至混凝单元，按照前述相同混凝条件进行处理，将其全部处理出水排放入离子交换树脂单元，与D313阴离子交换树脂再次接触反应，反应后的出水排放。此工艺对色度去除率为96%、COD_Cr去除率为82%、BOD₅去除率为75%、电导率去除率为77%、浊度去除率97%；其絮体有效粒径为1.3cm，絮凝沉降速率为1.2m/h。D313阴离子交换树脂使用19个月后，色度去除率下降10%，COD_Cr去除率下降15%。该混凝-离子交换-混凝-离子交换处理工艺和其他工艺处理出水水质如表8所示。

经对比，离子交换树脂处理出水，不回流至混凝再处理（即采用混凝-离子交换工艺处理），为了达到相同出水水质，其聚合氯化铝的用量为0.21g/gCOD_Cr；其絮体有效粒径为0.7cm，絮凝沉降速率为0.7m/h。D313阴离子交换树脂使用5个月后，色度去除率下降26%，COD_Cr去除率下降32%。

因此，混凝-离子交换-混凝的处理工艺与混凝-离子交换工艺相比，其混凝剂用量相应减少了43%；混凝所产生的絮体有效粒径增大0.85倍，絮体沉降速率相应提高0.71倍。离子交换树脂的使用寿命延长了14个月。

实施例8

如图2中混凝-离子交换-混凝-离子交换处理工艺的进出水流程图所示：采用缺氧、好氧微生物联用的二级生化处理系统，其出水进入混凝单元，按照实施例2所示混凝条件，经混凝处理后，将其全部处理出水排放入阴离子交换树脂单元；混凝出水与MN500吸附树脂（见表1）发生反应；离子交换树脂单元处理后的废水按310%的回流比回流至混凝单元，按照前述相同混凝条件进行处理，将其全部处理出水排放入离子交换树脂单元，与MN500阴离子交换树脂再次接触反应，反应后的出水排放。此工艺对色度去除率为85%、COD_Cr去除率为69%、BOD₅去除率为42%、电导率去除率为57%、浊度去除率90%；其絮体有效粒径为2.3cm，絮凝沉降速率为1.9m/h。MN500阴离子交换树脂使用17个月后，色度去除率下降8%，COD_Cr去除率下降10%。该混凝-离子交换-混凝-离子交换处理工艺和其他工艺处理出水水质如表9所示。

经对比，离子交换树脂处理出水，不回流至混凝再处理（即采用混凝-离子交换工艺处理），为了达到相同出水水质，其聚合氯化铁用量为0.19g/gCOD_Cr、聚丙烯酰胺用量为0.010g/gCOD_C；其絮体有效粒径为0.9cm，絮凝沉降速率为0.8m/h。MN500阴离子交换树脂使用5个月后，色度去除率下降15%，COD_Cr去除率下降18%。

因此，混凝-离子交换-混凝的处理工艺与混凝-离子交换工艺相比，其混凝剂用量相应减少了46%；混凝所产生的絮体有效粒径增大1.5倍，絮体沉降速率相应提高1.3倍。离子交换树脂的使用寿命延长了12个月。

实施例9

如图2中混凝-离子交换-混凝-离子交换处理工艺的进出水流程图所示：采用厌氧、好氧微生物联用的二级生化处理系统，其出水进入混凝单元，按照实施例3所示混凝条件，经混凝处理后，将其全部处理出水排放入阴离子交换树脂单元；混凝出水与SBG-1阴离子交换树脂、MK51螯合树脂（见表1）的共混树脂发生反应；离子交换树脂单元处理后的废水按95%的回流比回流至混凝单元，按照前述相同混凝条件进行处理，将其全部处理出水排放入离子交换树脂单元，与SBG-1和MK51共混树脂再次接触反应，反应后的出水排放。此工艺对色度去除率为90%、COD_Cr去除率为65%、BOD₅去除率为52%、电导率去除率为77%、浊度去除率98%；其絮体有效粒径为1.3cm，絮凝沉降速率为1.1m/h。SBG-1和MK51共混树脂使用35个月后，色度去除率下降15%，COD_Cr去除率下降19%。该混凝-离子交换-混凝-离子交换处理工艺和其他工艺处理出水水质如表10所示。

经对比，离子交换树脂处理出水，不回流至混凝再处理（即采用混凝-离子交换工艺处理），为了达到相同出水水质，其聚合硫酸铝铁的用量为0.91g/gCOD_Cr；其絮体有效粒径为0.8cm，絮凝沉降速率为0.8m/h。SBG-1和MK51共混树脂使用16个月后，色度去除率下降19%，COD_Cr去除率下降26%。

因此，混凝-离子交换-混凝的处理工艺与混凝-离子交换工艺相比，其混凝剂用量相应减少了67%；混凝所产生的絮体有效粒径增大0.75倍，絮体沉降速率相应提高0.37倍。离子交换树脂的使用寿命延长了19个月。

实施例10

如图2中混凝-离子交换-混凝-离子交换处理工艺的进出水流程图所示：采用缺氧、好氧、缺氧、好氧微生物联用的二级生化处理系统，其出水进入混凝单元，按照实施例4所示混凝条件，经混凝处理后，将其全部处理出水排放入阴离子交换树脂单元；混凝出水与WA21阴离子交换树脂、HP21吸附树脂、MK51螯合树脂（见表1）的共混树脂发生反应；离子交换树脂单元处理后的废水按155%的回流比回流至混凝单元，按照前述相同混凝条件进行处理，将其全部处理出水排放入离子交换树脂单元，与WA21、HP21、MK51共混树脂再次接触反应，反应后的出水排放。此工艺对色度去除率为97%、COD_Cr去除率为85%、BOD₅去除率为76%、电导率去除率为80%、浊度去除率99%；其絮体有效粒径为2.5cm，絮凝沉降速率为1.9m/h。WA21、HP21、MK51共混树脂使用60个月后，色度去除率下降10%，COD_Cr去除率下降15%。该混凝-离子交换-混凝-离子交换处理工艺和其他工艺处理出水水质如表11所示。

经对比，离子交换树脂处理出水，不回流至混凝再处理（即采用混凝-离子交换工艺处理），为了达到相同出水水质，其淀粉絮凝剂的用量为0.31g/gCOD_Cr；其絮体有效粒径为1.8cm，絮凝沉降速率为1.2m/h。WA21、HP21、MK51共混树脂使用23个月后，色度去除率下降22%，COD_Cr去除率下降23%。

因此，混凝-离子交换-混凝的处理工艺与混凝-离子交换工艺相比，其混凝剂用量相应减少了22%；混凝所产生的絮体有效粒径增大1.16倍，絮体沉降速率相应提高0.58倍。离子交换树脂的使用寿命延长了37个月。

本领域技术人员根据前面的实施例以及反应原理即可得出离子交换树脂为苯乙烯系阴离子交换树脂、丙烯酸系阴离子交换树脂、苯乙烯系阳离子交换树脂、丙烯酸系阴离子交换树脂、苯乙烯系阴阳两性离子交换树脂、丙烯酸系阴阳两性离子交换树脂、阴离子型环氧树脂、阳离子型环氧树脂、饱和聚酯树脂、不饱和聚酯树脂、及酚醛系、乙烯吡啶系、脲醛系的阳离子型、阴离子型、阴阳两性、螯合型、吸附型的树脂中的一种或任意几种都可以，本申请文件不再穷举。

本领域技术人员根据前面的实施例以及反应原理也可得出混凝单元使用的混凝剂为氯化铁、氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸镁、氯化亚铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁，聚合硫酸铝、明矾、水解聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、淀粉、动物胶、树胶、甲壳素、微生物絮凝剂、含氨基有机聚合物、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡烯盐、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁中的一种或任意几种都可以，本申请文件也不再穷举。

表1.国内树脂与国外树脂种类牌号对照表

表2.混凝-离子交换-混凝工艺与其他工艺的处理出水水质对比

表3.混凝-离子交换-混凝工艺与其他工艺的处理出水水质对比

表4.混凝-离子交换-混凝工艺与其他工艺的处理出水水质对比

表5.混凝-离子交换-混凝工艺与其他工艺的处理出水水质对比

表6.混凝-离子交换-混凝工艺与其他工艺的处理出水水质对比

表7.混凝-离子交换-混凝工艺与其他工艺的处理出水水质对比

表8.混凝-离子交换-混凝-离子交换工艺与其他工艺的处理出水水质对比

表9.混凝-离子交换-混凝-离子交换工艺与其他工艺的处理出水水质对比

表10.混凝-离子交换-混凝-离子交换工艺与其他工艺的处理出水水质对比

表11.混凝-离子交换-混凝-离子交换工艺与其他工艺的处理出水水质对比

Claims

1.一种混凝-离子交换-混凝循环回流处理二级出水的方法，其步骤为，将二级出水经过混凝单元进行混凝处理，然后再全部与离子交换树脂发生反应；离子交换树脂处理后的出水按20％～500％的回流比将其回流至混凝单元，其中，所述的离子交换树脂为苯乙烯系阴离子交换树脂、丙烯酸系阴离子交换树脂、苯乙烯系阳离子交换树脂、丙烯酸系阴离子交换树脂、苯乙烯系阴阳两性离子交换树脂、丙烯酸系阴阳两性离子交换树脂、阴离子型环氧树脂、阳离子型环氧树脂、饱和聚酯树脂、不饱和聚酯树脂、及酚醛系、乙烯吡啶系、脲醛系的阳离子型、阴离子型、阴阳两性、螯合型、吸附型的树脂中的一种或任意几种。

2.根据权利要求1所述的一种混凝-离子交换-混凝循环回流处理二级出水的方法，其特征在于，所述的混凝单元使用的混凝剂为氯化铁、氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸镁、氯化亚铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁，聚合硫酸铝、明矾、水解聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、淀粉、动物胶、树胶、甲壳素、微生物絮凝剂、含氨基有机聚合物、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡烯盐、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁中的一种或任意几种。

3.根据权利要求1所述的一种混凝-离子交换-混凝循环回流处理二级出水的方法，其特征在于，所述的离子交换树脂的进水需调节pH为5～8，且使用的阳离子交换树脂为钠型，阴离子交换树脂为氯型。

4.根据权利要求3所述的一种混凝-离子交换-混凝循环回流处理二级出水的方法，其特征在于，所述的离子交换树脂的进水pH调节采用盐酸和氢氧化钠。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种混凝-离子交换-混凝循环回流处理二级出水的方法，其特征在于，所述的二级出水是指采用生物化学反应处理后的出水，即污水经过微生物降解处理后的出水。

6.根据权利要求5所述的一种混凝-离子交换-混凝循环回流处理二级出水的方法，其特征在于，所述的微生物包含厌氧微生物、兼氧微生物、好氧微生物中的一种或多种。

7.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种混凝-离子交换-混凝循环回流处理二级出水的方法，其特征在于，所述的二级出水中同时包含大分子、中等分子、和小分子污染物，其中大分子污染物是指分子量为8kDa～100kDa，中等分子污染物是指分子量为1kDa～8kDa，小分子污染物是指分子量为0.1kDa～1kDa。