CN110627180B - 粉末树脂重构形成絮体树脂去除水中硝酸盐的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉末树脂重构形成絮体树脂去除水中硝酸盐的方法，包括以下步骤：检测水中硝酸盐含量；若硝酸盐含量超标，则在向絮凝池投加混凝剂的同时投加粉末树脂，以使所述混凝剂与粉末树脂重构形成树脂絮体；在沉淀池中，将树脂絮体吸附水中的硝酸盐，达到吸附饱和后沉淀至池底从而从水中去除，不需要增加任何设备，在发生突发性硝酸盐超标的时候，利用原有水厂的处理设备，通过投加粉末状树脂和增加水厂混凝剂投加量即可实现去除硝酸盐，满足出水水质要求。

Description

粉末树脂重构形成絮体树脂去除水中硝酸盐的方法

技术领域

本发明主要涉及水处理领域，具体是粉末树脂重构形成絮体树脂去除水中硝酸盐的方法。

背景技术

近年来，随着人民生活水平的不断提高，用水安全尤其是饮用水的卫生安全问题越来越受到广泛的关注，中小型水厂特别是一些采用传统工艺的小型水厂，由于经济因素普遍采用常规的水处理工艺，常规的水处理工艺基本没有去除硝酸盐的能力，而硝酸盐超标仅仅通常季节性的，往往是季节性的，一年中发生的天数在十几天且具有突发性的特点，如山东地区，下级雨水充沛时，外界水源会进入水库内，由于水源地污染问题，可能造成进入水厂水中的硝酸盐浓度超过10 mg/L，当水中硝酸盐含量超过10 mg/L时，会导致人体发生地方性甲状腺肿，甚至还会对人体的心血管系统有害。

对于季节性的短暂硝酸盐超标，如果采用常规方法，为去除硝酸盐有两种方式：一是增加设备，二是添加吸附材料。对于添加吸附材料一方面要解决吸附效率问题，另一方面要解决二次污染问题，因此为水质安全多采用不与水反应的颗粒吸附物质，颗粒度多在粒径在毫米级，为了方便后期通过沉淀去除密度需要大于水，导致颗粒很快就会沉到池底，在没有达到其饱和吸附容量就会从沉淀池作为沉淀物被去除，很难发挥不吸附作用。

对于增加设备，一年只有十几天工作时间导致设备的利用率低，并且日常还得维护设备，且需要更多的占地，对中小型水厂经济成本的压力比较大，因此常规处理方法作为应对突发污染的应急处理措施是不适宜的，推广难度较大，而且由于时间短暂导致监管机构监管难度也比较大，强制安装除硝酸设备，不符合时代趋势，而且仅仅强制安装，不监管设备维护，长时间闲置同样会对水体造成二次污染。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种粉末树脂重构形成絮体树脂去除水中硝酸盐的方法，采用将粉末状树脂，利用混凝剂的絮凝作用，对粉末树脂的结构进行重构形成树脂絮体，对突发性硝酸盐超标一经发现，立即投加，能够快速产生效果，不需要改进现有的水处理工艺，也不需要增加会改进任何工艺设备，树脂絮体通过自然沉淀的方式沉至沉淀池池底，既达到去除硝酸盐的目的，又不会在水中增加任何物质，是一种非常理想的硝酸盐超标突发事件的应急处理方法。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种粉末树脂重构形成絮体树脂去除水中硝酸盐的方法，检测水中硝酸盐含量；

若硝酸盐含量超标，则在向絮凝池投加混凝剂的同时投加粉末树脂，利用混凝剂对树脂的结构进行重构，形成树脂絮体；

在沉淀池中，将树脂絮体沉淀至池底，然后去除树脂絮体。

根据沉淀池沉淀速度改变混凝剂投加量，形成沉淀速度不同的树脂絮体，保证絮体状树脂在沉到池底排出前，有足够的停留时间达到其吸附饱和量。

进一步的，所述粉末树脂为含有碱性基团的阴离子型树脂。

进一步的，所述碱性基团包括但不限于：—N（CH₃）₃OH、—NH₂、—NH₂。

进一步的，所述利用混凝剂对树脂的结构的重构方式为吸附电中和/或吸附架桥。

进一步的，所述粉末树脂的粒径为50-100微米。

进一步的，所述树脂絮体沉淀至池底的时间不小于80min。

进一步的，向絮凝池投加混凝剂的同时投加粉末树脂之前，将粉末树脂与混凝剂在水溶液中混合。

进一步的，所述混凝剂为铁盐混凝剂和/或铝盐混凝剂。

进一步的，所述树脂絮体的密度大于水的密度。

对比与现有技术，本发明有益效果在于：

1、本发明是应对突发性硝酸盐超标，该方法最大优势是能够快速产生效果，不需要改进现有的水处理工艺，也不需要增加会改进任何工艺设备，树脂絮体通过自然沉淀的方式沉至沉淀池池底，既达到去除硝酸盐的目的，又不会在水中增加任何物质，是一种非常理想的硝酸盐超标突发事件的应急处理方法，在发生突发性硝酸盐超标的时候，利用原有水厂的处理设备，通过投加粉末状树脂和增加水厂混凝剂投加量即可实现去除硝酸盐，满足出水水质要求。

2、本发明形成树脂絮体，利用水厂现有处理设备，在投加混凝剂的同时投加粉末树脂，形成的树脂絮体结构比较松散，密度要远远小于常规树脂颗粒。树脂絮体和常规球状树脂颗粒一样，可以通过离子交换，去除水中的硝酸根离子，使水中硝酸盐可以满足饮用水卫生标准要求。

3、本发明水溶液中的阴离子（NO₃ ^-等）与树脂粉末中阴离子碱性基团（季胺基[-N（CH₃）₃OH]、胺基（—NH₂）或亚胺基（—NH₂）等，在水中易生成OH^-离子）上的OH^-进行交换，水中阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH^-交换到水中，而H⁺与OH^-相结合生成水，从而达到去除硝酸盐的目的。

附图说明

附图1是本发明的工艺流程图。

附图2为实施例1的树脂吸附硝酸盐平衡曲线。

附图3为实施例2中，当水中硝酸盐浓度为50 mg/L时，粉末树脂投加量与硝酸盐残留量示意图。

附图4为出水浊度检测结果示意图。

具体实施方式

结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1：

一种粉末树脂重构形成絮体树脂去除水中硝酸盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：检测水中硝酸盐含量；

步骤2：若硝酸盐含量超标，则在向絮凝池投加混凝剂的同时投加粉末树脂，以使所述混凝剂与粉末树脂重构形成树脂絮体，所述粉末树脂的粒径为50-100微米，所述混凝剂为铁盐混凝剂和/或铝盐混凝剂；作为可选方案，向絮凝池投加混凝剂的同时投加粉末树脂之前，将粉末树脂与混凝剂在水溶液中混合，有利于粉末树脂与混凝剂能够完全重构形成树脂絮体，防止存在未被重构的粉末树脂残留水中。

所述粉末树脂为含有碱性基团的阴离子型树脂，所述碱性基团包括但不限于：—N（CH₃）₃OH、—NH₂、—NH₂，所述利用混凝剂对树脂的结构的重构方式为吸附电中和/或吸附架桥，使树脂粉末之间相互结合，形成树脂絮体，所述树脂絮体的密度大于水的密度但小于树脂颗粒的密度（树脂絮体的密度是可以通过粉末树脂添加量控制的），形成树脂絮体虽没有改善树脂的吸附能力，但同等质量的树脂絮体相比较树脂颗粒，增加与水的解除面积，同时可以通过控制树脂混凝剂与粉末树脂的混合比例控制树脂絮体的沉降速度，保证絮体状树脂在沉到池底排出前，有足够的停留时间达到其吸附饱和量，发挥最大效率，使得排出沉淀池的絮体状树脂均为已经达到吸附饱和的树脂；投加的混凝剂本身就是水处理材料，不具有二次污染问题，粉末状树脂絮体在达到吸附饱和后，沉淀到沉淀池底部被去除，对水质没有任何影响。

步骤3：在沉淀池中，将树脂絮体沉淀至池底所述树脂絮体沉淀至池底的时间不小于80min，优选的，控制树脂絮体在沉淀池停留时间大约在2-3小时，能够保证树脂达到最大吸附量，发挥最大作用。

水溶液中的阴离子(NO₃ ^-等)与树脂粉末中阴离子碱性基团（含有季胺基[-N（CH₃）₃OH]、胺基（—NH₂）或亚胺基（—NH₂）等，在水中易生成OH^-离子）上的OH^-进行交换，水中阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH^-交换到水中，而H⁺与OH^-相结合生成水，从而达到去除硝酸盐的目的，粉末树脂吸附能力为18-18.5mg/g。

然后去除树脂絮体，这种方法是应急处理方法，不是常规处理方法，同时本方法不能用树脂颗粒加搅拌的方式替代，一是颗粒加搅拌的方式需要设置专门的装置进行搅拌，增加了设备，另一个更重要的原因就是如果采用树脂颗粒，由于树脂颗粒比重比水大，且颗粒粒径在毫米级，及时增加搅拌设备也会很快就会沉到池底，在没有达到其饱和吸附容量之前就会从沉淀池作为沉淀物被去除，根本发挥不了其吸附作用。

目前，基本所有的水厂都采用混凝沉淀过滤作为基本工艺，混凝+沉淀+过滤是水厂处理水的基本工艺，不存在无法实施的问题，利用水厂原有的混凝剂投加装置既可以完成粉末树脂和混凝剂的投加，絮凝池和沉淀池不存在衔接问题，絮凝池后续就是沉淀池（（沉到底部就可以被沉淀池的吸泥机吸出而去除），一般通过穿孔墙连接，絮凝池、沉淀池两者都是水厂处理基本设备单元。

实施例2：

一种粉末树脂重构形成絮体树脂去除水中硝酸盐的方法，包括以下步骤：检测水中硝酸盐含量；

若硝酸盐含量超标，则在向絮凝池投加混凝剂的同时投加粉末树脂，以使所述混凝剂与粉末树脂重构形成树脂絮体，所述粉末树脂的粒径为50-100微米，所述粉末树脂为含有碱性基团的阴离子型树脂，所述碱性基团包括但不限于：—N（CH₃）₃OH、—NH₂、—NH₂，所述利用混凝剂对树脂的结构的重构方式为吸附电中和/或吸附架桥，作为优选，向絮凝池投加混凝剂的同时投加粉末树脂之前，将粉末树脂与混凝剂在水溶液中混合，具体的可直接利用原有水厂的絮凝剂投加装置的投料管道进行混合后送入絮凝池；粉末状树脂的投加量根据硝酸盐超标量确定，由于各地水质不同，实际工作中水厂操作人员可以根据烧杯试验提前得出需要添加的树脂粉末添加量（烧杯试验是标准试验，标准号是CECS130:200，按照标准的试验方法和流程，水厂专业人员可以完成实现），烧杯试验作为参考，因为进入沉淀池的水平流速度很慢，对沉速的影响很小，在工程中不影响处理效果，如图3所示，当水中硝酸盐浓度在50 mg/L时，投加粉末树脂量为3 mg/L左右，就可以保证出水硝酸盐浓度小于10mg/L，满足国家标准，最佳投加浓度为5 mg/L。

进入沉淀池后，在沉淀池中将树脂絮体沉淀至池底，然后去除树脂絮体，如果少量没有被混凝剂重构的粉末树脂，在沉淀池后续构筑物滤池中可以被去除，滤池是现有有水厂必须的现有设备，如图4所示，实验中将沉淀出水并经过构筑物滤池过滤后的浊度进行了12次实验，原水浊度为没经处理之前水的浊度，其出水浊度均降至10 mg/L以下，完全符合《生活饮用水卫生标准》指标，不存在粉末树脂残留现象。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能。

Claims (6)

1.粉末树脂重构形成絮体树脂去除水中硝酸盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测水中硝酸盐含量；

若硝酸盐含量超标，则在向絮凝池投加混凝剂的同时投加粉末树脂，以使所述混凝剂与粉末树脂重构形成树脂絮体，所述粉末树脂的粒径为50-100微米，所述树脂絮体的密度大于水的密度 ；

在沉淀池中，将树脂絮体沉淀至池底，然后去除树脂絮体，其中树脂絮体沉淀至池底的时间不小于80min。

2.根据权利要求1所述的粉末树脂重构形成絮体树脂去除水中硝酸盐的方法，其特征在于，所述粉末树脂为含有碱性基团的阴离子型树脂。

3.根据权利要求2所述的粉末树脂重构形成絮体树脂去除水中硝酸盐的方法，其特征在于，所述碱性基团包括但不限于：—N（CH₃）₃OH、—NH₂、—NH₂。

4.根据权利要求1所述的粉末树脂重构形成絮体树脂去除水中硝酸盐的方法，其特征在于，利用混凝剂对粉末树脂的结构重构方式为吸附电中和和/或吸附架桥。

5.根据权利要求1所述的粉末树脂重构形成絮体树脂去除水中硝酸盐的方法，其特征在于，向絮凝池投加混凝剂的同时投加粉末树脂之前，将粉末树脂与混凝剂在水溶液中混合。

6.根据权利要求1所述的粉末树脂重构形成絮体树脂去除水中硝酸盐的方法，其特征在于，所述混凝剂为铁盐混凝剂和/或铝盐混凝剂。

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