CN110642411A - 一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法和系统 - Google Patents

一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法和系统。所述系统包括进水泵、柠檬酸改性活性炭药剂加药系统、柠檬酸改性活性炭药剂、一体式沉淀池、一级提升泵、一体式加盖密封反应池、平衡缓冲液加药系统、4‑羟乙基哌嗪乙磺酸有机溶液、改性还原铁粉加药系统、改性还原铁粉、排水泵。经过本发明所述去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法和系统处理后，所述阳离子树脂再生废pH为7～8，总有机碳为3～9mg/L，硝态氮为9～18mg/L。

Description

一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法和 系统
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法和系统。
背景技术
钢铁工业是一个高能耗、高资源、高污染的产业，其水资源消耗巨大，约占全国工业用水量的14％。
2005年7月国家发改委出台了《钢铁产业发展政策》，对钢铁工业发展循环经济、节约能源和资源、走可持续发展道路提出了更高的目标和更具体的要求，在全球资源紧缺的情况下，低能耗、低污染、低排放成为社会发展的需要。
我国钢铁企业的单位耗用水量仍高于国外先进钢铁企业的水平，近一步降低钢铁企业吨钢耗用新水量，提高钢铁企业水的循环利用率，加强钢铁企业废水的综合处理与回用是我国钢铁企业实现可持续发展的关键之一。
离子交换是一种化学分离技术，在钢铁领域水的软化和脱盐等方面广泛应用。离子交换树脂的再生是离子交换应用技术中极为重要的一环.由于交换反应是可逆的，再生过程受交换平衡限制，使再生剂的实际消耗量高于理论量,而且再生剂中占有很大质量分数的离子及脱附的离子没有得到利用。树脂再生废水中有机污染物和硝态氮高，再生废水的直接(或中和)排放将造成较严重的水体污染和资源浪费。
到目前为止，还没有针对阳离子树脂再生废水的处理工艺和方法。本发明的目的就是根据阳离子树脂再生废水水质水量情况，开发出经济、高效的达标排放及回用的技术方案，减少环境污染，积极应对日益严格的环境保护法规。
发明内容
本发明提供了一种完整的去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法和系统。所述的阳离子树脂指生产纯水(脱盐水)过程中的阳离子树脂。本发明系统解决了阳离子树脂再生废水的污染问题，经过本方法处理后，阳离子再生废水能够达标排放也能够回用于生产。因此本发明属于钢铁绿色环保生产工艺系统。
本发明的技术方案如下：
一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法，其特征在于，包括如下步骤：
所述阳离子树脂再生废水水质特征：pH为7～8，总有机碳为17～26mg/L，硝态氮为45～68mg/L；
所述阳离子树脂再生废水进入一体式沉淀池，由柠檬酸改性活性炭药剂加药系统加入柠檬酸改性活性炭药剂到一体式沉淀池，柠檬酸改性活性炭药剂的投加量为55～135mg/L；
所述柠檬酸改性活性炭药剂由以下步骤制备而成：1)活性炭的筛选：选择果壳颗粒活性炭，粒径为0.6～1.5mm；总孔容积为0.7～1.3cm3/g，比表面积为1050～2380cm2/g，密度为1.7～2.1g/cm3；2)活性炭改性：将活性炭按固液比1：3～7的比例浸泡在质量百分比浓度在2.4～5.7％的柠檬酸中形成活性炭柠檬酸溶液，然后在活性炭柠檬酸溶液加入4～11mg/L的3-氯丙基-三甲氧基硅烷和2～4.8mg/L的N-十二烷基肌氨酸钠，形成活性炭-柠檬酸有机溶液，将活性炭柠檬酸有机溶液在40KHZ的超声波震荡槽中超声190～350min，取出活性炭，用清水洗涤至中性，将清洗后的活性炭在烘箱中130℃干燥180～240min，冷却至室温，得到柠檬酸改性果壳活性炭；
随后和药剂混合后的阳离子树脂再生废水进入一体式加盖密封斜板沉淀池，所述一体式加盖密封斜板沉淀池分为四个区域，分别为搅拌混合Ⅰ区域、搅拌混合Ⅱ区域、曝气反应区和斜板沉淀区，一体式加盖密封斜板沉淀池全部加盖密封；搅拌混合Ⅰ区域、搅拌混合Ⅱ区域和曝气反应区底部通入氮气，用氮气曝气，氮气的通入量为200～3000g/h；
4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液通过平衡缓冲加药系统打入搅拌混合Ⅰ区域，4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液的投加量为0.6～2.7mg/L；改性还原铁粉通过改性还原铁粉加药系统加入搅拌混合Ⅱ区域，改性还原铁粉的投加量为345～895mg/L；
最后，所述阳离子树脂再生废水直接达标排放，也可送入废水回用工艺段进行回用资源化处理。
进一步，所述改性还原铁粉由如下方法制备而成：1)筛选还原铁粉：还原铁粉粒径范围为0.7～4.7mm，密度为2.1～2.6g/cm3，堆积密度为1.4～1.9g/cm3；2)按还原铁粉：铝粉：锌粉：乙醛酸壳聚糖为80～100：3～5：2～4：1的比例混合，在球磨机上研磨15～25min，过100目筛制备生成改性还原铁粉。
进一步，所述改性还原铁粉在搅拌混合Ⅱ区域的停留时间为8～15min，搅拌混合Ⅱ区域的搅拌速度为95～125转/分钟。
进一步，所述阳离子树脂再生废水和改性还原铁粉在搅拌混合Ⅱ区域混合后进入曝气反应区，曝气反应区的停留时间为8～10小时。
进一步，所述阳离子树脂再生废水进入斜板沉淀区，停留时间为35～45min，阳离子树脂再生废水中的改性还原铁粉在斜板沉淀区沉淀。
进一步，所述柠檬酸改性活性炭总孔容积为0.9～1.6cm3/g，比表面积为1780～3520cm2/g。
根据本发明所述一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法，所述一体式沉淀池分为两部分，前部为搅拌池，后部为沉淀池；所述阳离子树脂再生废水和柠檬酸改性活性炭药剂在搅拌池中充分混合，搅拌池的搅拌速度为45～55转/分钟，停留时间为160～330s；随后和药剂混合后的阳离子树脂再生废水进入沉淀池，在沉淀池中的停留时间为37～62min。
根据本发明所述一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法，所述平衡缓冲加药系统由加药罐、自控系统和加药泵构成；8.2～8.9mol/L的4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液放置在加药系统的加药罐中，由自控系统控制加药量和加药泵的开启及整个加药过程。
根据本发明所述一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法，所述阳离子树脂再生废水和4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液在一体式加盖密封斜板沉淀池搅拌混合Ⅰ区域的停留时间为2～4min，搅拌混合Ⅰ区域的搅拌速度为35～55转/分钟。
本发明还提供一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的系统，包括：进水泵1，所述进水泵1连接一体式沉淀池4，在所述一体式沉淀池4的上方设置柠檬酸改性活性炭药剂加药系统2，所述一体式沉淀池4包括搅拌池4-1和沉淀池4-2，所述一体式沉淀池4与一体式加盖密封反应池6连接，一体式加盖密封反应池6再与排水泵11连接，在所述一体式沉淀池4与一体式加盖密封反应池6之间设置一级提升泵5，所述一体式加盖密封反应池6依次包括搅拌混合Ⅰ区域6-1、搅拌混合Ⅱ区域6-2、曝气反应区6-3和斜板沉淀区6-4，在所述搅拌混合Ⅰ区域6-1的上方设置平衡缓冲液加药系统7，在所述搅拌混合Ⅱ区域6-2上设置改性还原铁粉加药系统9。
发明详述：
一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的系统，包括进水泵、柠檬酸改性活性炭药剂加药系统、柠檬酸改性活性炭药剂、一体式沉淀池、一级提升泵、一体式加盖密封反应池、平衡缓冲液加药系统、4-羟乙基哌嗪乙磺酸有机溶液、改性还原铁粉加药系统、改性还原铁粉、排水泵。
所述阳离子树脂再生废水水质特征：pH为7～8，总有机碳为17～26mg/L，硝态氮为45～68mg/L。
所述阳离子树脂再生废水通过进水泵打入一体式沉淀池。
所述柠檬酸改性活性炭药剂加药系统由加药罐、自控系统和加药泵构成。柠檬酸改性活性炭药剂放置在加药系统的加药罐中，由自控系统控制加药量和加药泵的开启及整个加药过程。加药泵将柠檬酸改性活性炭药剂打入一体式沉淀池。柠檬酸改性活性炭药剂的投加量为55～135mg/L。
所述柠檬酸改性活性炭药剂根据阳离子树脂再生废水的水质情况制备而成。所述脱硬除柠檬酸改性活性炭药剂制备过程如下：1)活性炭的筛选：选择果壳颗粒活性炭，粒径为0.6～1.5mm；总孔容积为0.7～1.3cm3/g，比表面积为1050～2380cm2/g，密度为1.7～2.1g/cm3。2)活性炭改性：将活性炭按固液比1：3～7的比例浸泡在浓度在2.4～5.7％(质量百分比)的柠檬酸中形成活性炭柠檬酸溶液，然后在活性炭柠檬酸溶液加入4～11mg/L的3-氯丙基-三甲氧基硅烷和2～4.8mg/L的N-十二烷基肌氨酸钠，形成活性炭-柠檬酸有机溶液，将活性炭柠檬酸有机溶液在40KHZ的超声波震荡槽中超声190～350min，取出活性炭，用清水洗涤至中性，将清洗后的活性炭在烘箱中130℃干燥180～240min，冷却至室温，得到柠檬酸改性果壳活性炭。所述柠檬酸改性活性炭总孔容积为0.9～1.6cm3/g，比表面积为1780～3520cm2/g，增加了吸附有机物污染物的能力。
一体式沉淀池分为两部分，前部为搅拌池，后部为沉淀池。所述阳离子树脂再生废水和柠檬酸改性活性炭药剂在搅拌池中充分混合。搅拌池的搅拌速度为45～55转/分钟，停留时间为160～330s。随后和药剂混合后的阳离子树脂再生废水进入沉淀池，在沉淀池中的停留时间为37～62min。经过一体式沉淀池后，阳离子树脂再生废水的pH为7～8，总有机碳为6～11mg/L，硝态氮为43～65mg/L。当阳离子树脂再生废水总有机碳低于11mg/L时，水中有机污染物干扰后续反硝化脱氮过程中电子转移的能力大大降低。
所述阳离子树脂再生废水通过提升泵进入一体式加盖密封斜板沉淀池。一体式加盖密封反应池分为四个区域，分别为搅拌混合Ⅰ区域、搅拌混合Ⅱ区域、曝气反应区和斜板沉淀区，一体式加盖密封斜板沉淀池全部加盖密封；搅拌混合Ⅰ区域、搅拌混合Ⅱ区域和曝气反应区底部通入氮气，用氮气曝气，氮气的通入量为200～3000g/h；斜板沉淀区底部没有氮气曝气。通入氮气后确保一体式加盖密封斜板沉淀池处于无氧环境，阳离子树脂再生废水中溶解氧为0～0.3mg/L。
平衡缓冲加药系统由加药罐、自控系统和加药泵构成。8.2～8.9mol/L的4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液放置在加药系统的加药罐中，由自控系统控制加药量和加药泵的开启及整个加药过程。加药泵将4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液打入搅拌混合Ⅰ区域。4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液的投加量为0.6～2.7mg/L。加入4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液的主要功能是确保后续硝态氮还原过程中阳离子树脂再生废水pH值保持稳定。
所述阳离子树脂再生废水和4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液在一体式加盖密封斜板沉淀池搅拌混合Ⅰ区域的停留时间为2～4min，搅拌混合Ⅰ区域的搅拌速度为35～55转/分钟。
然后所述阳离子树脂再生废水进入加盖密封斜板沉淀池搅拌混合Ⅱ区域。改性还原铁粉通过改性还原铁粉加药系统加入搅拌混合Ⅱ区域。阳离子树脂再生废水和改性还原铁粉在搅拌混合Ⅱ区域充分混合。改性还原铁粉的投加量为345～895mg/L，搅拌混合Ⅱ区域的停留时间为8～15min，搅拌混合Ⅱ区域的搅拌速度为95～125转/分钟。
所述改性还原铁粉加药系统加药系统由加药罐、自控系统和固样喷射器构成。改性还原铁粉通过加药系统的固样喷射器打入搅拌混合Ⅱ区域，改性还原铁粉的加入量由自控系统控制。
本发明的改性还原铁粉针对阳离子树脂再生废水的水质特征制备而成。制备的方法：1)筛选还原铁粉：还原铁粉粒径范围为0.7～4.7mm，密度为2.1～2.6g/cm3，堆积密度为1.4～1.9g/cm3；2)按还原铁粉：铝粉：锌粉：乙醛酸壳聚糖为80～100：3～5：2～4：1的比例混合，在球磨机上研磨15～25min，过100目筛制备生成改性还原铁粉。制备生成的改性还原铁粉可高效的将阳离子树脂再生废水中的硝态氮还原成氮气。
所述阳离子树脂再生废水和改性还原铁粉在搅拌混合Ⅱ区域混合后进入曝气反应区，曝气反应区的停留时间为8～10小时。
然后，所述阳离子树脂再生废水进入斜板沉淀区，停留时间为35～45min，阳离子树脂再生废水中的改性还原铁粉在斜板沉淀区沉淀。
最后，所述阳离子树脂再生废水可以通过排水泵直接达标排放，也可通过排水泵送入废水回用工艺段进行回用资源化处理。
经过本发明的工艺处理后，所述阳离子树脂再生废pH为7～8，总有机碳为3～9mg/L，硝态氮为9～18mg/L。
本发明有益的技术效果：
本发明提供了一种完整的去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法和系统。所述的阳离子树脂指生产纯水(脱盐水)过程中的阳离子树脂。本发明系统解决了阳离子树脂再生废水的污染问题，经过本方法处理后，阳离子再生废水能够达标排放也能够回用于生产，属于钢铁绿色环保生产工艺系统。
在本发明中经过一体式沉淀池后，阳离子树脂再生废水的pH为7～8，总有机碳为6～11mg/L，硝态氮为43～65mg/L。当阳离子树脂再生废水总有机碳低于11mg/L时，水中有机污染物干扰后续反硝化脱氮过程中电子转移的能力大大降低。本发明自行制备的改性还原铁粉可高效的将阳离子树脂再生废水中的硝态氮还原成氮气。经过本发明的工艺处理后，所述阳离子树脂再生废pH为7～8，总有机碳为3～9mg/L，硝态氮为9～18mg/L。
附图说明
图1：一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的系统，包括进水泵1、柠檬酸改性活性炭药剂加药系统2、柠檬酸改性活性炭药剂3、一体式沉淀池4(搅拌池4-1，沉淀池4-2)、一级提升泵5、一体式加盖密封反应池6(搅拌混合Ⅰ区域6-1、搅拌混合Ⅱ区域6-2、曝气反应区6-3、斜板沉淀区6-4)、平衡缓冲液加药系统7、4-羟乙基哌嗪乙磺酸有机溶液8、改性还原铁粉加药系统9、改性还原铁粉10、排水泵11。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述，本领域技术人员应当理解，所述实施例仅用于示例，而不对本发明构成任何限制。
实施例1：
一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的系统，包括进水泵、柠檬酸改性活性炭药剂加药系统、柠檬酸改性活性炭药剂、一体式沉淀池、一级提升泵、一体式加盖密封反应池、平衡缓冲液加药系统、4-羟乙基哌嗪乙磺酸有机溶液、改性还原铁粉加药系统、改性还原铁粉、排水泵。
所述阳离子树脂再生废水水质特征：pH为7.4，总有机碳为23mg/L，硝态氮为61mg/L。
所述阳离子树脂再生废水通过进水泵打入一体式沉淀池。
所述柠檬酸改性活性炭药剂加药系统由加药罐、自控系统和加药泵构成。柠檬酸改性活性炭药剂放置在加药系统的加药罐中，由自控系统控制加药量和加药泵的开启及整个加药过程。加药泵将柠檬酸改性活性炭药剂打入一体式沉淀池。柠檬酸改性活性炭药剂的投加量为125mg/L。
所述柠檬酸改性活性炭药剂根据阳离子树脂再生废水的水质情况制备而成。所述脱硬除柠檬酸改性活性炭药剂制备过程如下：1)活性炭的筛选：选择果壳颗粒活性炭，粒径为1.1mm；总孔容积为1.2cm3/g，比表面积为2480cm2/g，密度为1.9g/cm3。2)活性炭改性：将活性炭按固液比1：6的比例浸泡在浓度在4.5％(质量百分比)的柠檬酸中形成活性炭柠檬酸溶液，然后在活性炭柠檬酸溶液加入8mg/L的3-氯丙基-三甲氧基硅烷和3.8mg/L的N-十二烷基肌氨酸钠，形成活性炭-柠檬酸有机溶液，将活性炭柠檬酸有机溶液在40KHZ的超声波震荡槽中超声320min，取出活性炭，用清水洗涤至中性，将清洗后的活性炭在烘箱中130℃干燥220min，冷却至室温，得到柠檬酸改性果壳活性炭。所述柠檬酸改性活性炭总孔容积为1.3cm3/g，比表面积为2950cm2/g，增加了吸附有机物污染物的能力。
一体式沉淀池分为两部分，前部为搅拌池，后部为沉淀池。所述阳离子树脂再生废水和柠檬酸改性活性炭药剂在搅拌池中充分混合。搅拌池的搅拌速度为55转/分钟，停留时间为300s。随后和药剂混合后的阳离子树脂再生废水进入沉淀池，在沉淀池中的停留时间为52min。经过一体式沉淀池后，阳离子树脂再生废水的pH为7.5，总有机碳为11mg/L，硝态氮为59mg/L。
所述阳离子树脂再生废水通过提升泵进入一体式加盖密封斜板沉淀池。一体式加盖密封反应池分为四个区域，分别为搅拌混合Ⅰ区域、搅拌混合Ⅱ区域、曝气反应区和斜板沉淀区，一体式加盖密封斜板沉淀池全部加盖密封；搅拌混合Ⅰ区域、搅拌混合Ⅱ区域和曝气反应区底部通入氮气，用氮气曝气，氮气的通入量为2800g/h；斜板沉淀区底部没有氮气曝气。通入氮气后确保一体式加盖密封斜板沉淀池处于无氧环境，阳离子树脂再生废水中溶解氧为0.2mg/L。
平衡缓冲加药系统由加药罐、自控系统和加药泵构成。8.7mol/L的4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液放置在加药系统的加药罐中，由自控系统控制加药量和加药泵的开启及整个加药过程。加药泵将4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液打入搅拌混合Ⅰ区域。4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液的投加量为2.3mg/L。加入4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液的主要功能是确保后续硝态氮还原过程中阳离子树脂再生废水pH值保持稳定。
所述阳离子树脂再生废水和4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液在一体式加盖密封斜板沉淀池搅拌混合Ⅰ区域的停留时间为3min，搅拌混合Ⅰ区域的搅拌速度为55转/分钟。
然后所述阳离子树脂再生废水进入加盖密封斜板沉淀池搅拌混合Ⅱ区域。改性还原铁粉通过改性还原铁粉加药系统加入搅拌混合Ⅱ区域。阳离子树脂再生废水和改性还原铁粉在搅拌混合Ⅱ区域充分混合。改性还原铁粉的投加量为780mg/L，搅拌混合Ⅱ区域的停留时间为14min，搅拌混合Ⅱ区域的搅拌速度为115转/分钟。
所述改性还原铁粉加药系统加药系统由加药罐、自控系统和固样喷射器构成。改性还原铁粉通过加药系统的固样喷射器打入搅拌混合Ⅱ区域，改性还原铁粉的加入量由自控系统控制。
本发明的改性还原铁粉针对阳离子树脂再生废水的水质特征制备而成。制备的方法：1)筛选还原铁粉：还原铁粉粒径范围为3.2mm，密度为2.4g/cm3，堆积密度为1.7g/cm3；2)按还原铁粉：铝粉：锌粉：乙醛酸壳聚糖为100：5：3：1的比例混合，在球磨机上研磨25min，过100目筛制备生成改性还原铁粉。制备生成的改性还原铁粉可高效的将阳离子树脂再生废水中的硝态氮还原成氮气。
所述阳离子树脂再生废水和改性还原铁粉在搅拌混合Ⅱ区域混合后进入曝气反应区，曝气反应区的停留时间为9小时。
然后，所述阳离子树脂再生废水进入斜板沉淀区，停留时间为40min，阳离子树脂再生废水中的改性还原铁粉在斜板沉淀区沉淀。
最后，所述阳离子树脂再生废水可以通过排水泵直接达标排放，也可通过排水泵送入废水回用工艺段进行回用资源化处理。
经过本发明的工艺处理后，所述阳离子树脂再生废pH为7.3，总有机碳为7mg/L，硝态氮为16mg/L。
实施例2：
一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的系统，包括进水泵、柠檬酸改性活性炭药剂加药系统、柠檬酸改性活性炭药剂、一体式沉淀池、一级提升泵、一体式加盖密封反应池、平衡缓冲液加药系统、4-羟乙基哌嗪乙磺酸有机溶液、改性还原铁粉加药系统、改性还原铁粉、排水泵。
所述阳离子树脂再生废水水质特征：pH为7.8，总有机碳为22mg/L，硝态氮为51mg/L。
所述阳离子树脂再生废水通过进水泵打入一体式沉淀池。
所述柠檬酸改性活性炭药剂加药系统由加药罐、自控系统和加药泵构成。柠檬酸改性活性炭药剂放置在加药系统的加药罐中，由自控系统控制加药量和加药泵的开启及整个加药过程。加药泵将柠檬酸改性活性炭药剂打入一体式沉淀池。柠檬酸改性活性炭药剂的投加量为87mg/L。
所述柠檬酸改性活性炭药剂根据阳离子树脂再生废水的水质情况制备而成。所述脱硬除柠檬酸改性活性炭药剂制备过程如下：1)活性炭的筛选：选择果壳颗粒活性炭，粒径为1.5mm；总孔容积为0.7cm3/g，比表面积为1290cm2/g，密度为2.0g/cm3。2)活性炭改性：将活性炭按固液比1：7的比例浸泡在浓度在2.9％(质量百分比)的柠檬酸中形成活性炭柠檬酸溶液，然后在活性炭柠檬酸溶液加入5mg/L的3-氯丙基-三甲氧基硅烷和4.5mg/L的N-十二烷基肌氨酸钠，形成活性炭-柠檬酸有机溶液，将活性炭柠檬酸有机溶液在40KHZ的超声波震荡槽中超声350min，取出活性炭，用清水洗涤至中性，将清洗后的活性炭在烘箱中130℃干燥240min，冷却至室温，得到柠檬酸改性果壳活性炭。所述柠檬酸改性活性炭总孔容积为0.9cm3/g，比表面积为2010cm2/g，增加了吸附有机物污染物的能力。
一体式沉淀池分为两部分，前部为搅拌池，后部为沉淀池。所述阳离子树脂再生废水和柠檬酸改性活性炭药剂在搅拌池中充分混合。搅拌池的搅拌速度为55转/分钟，停留时间为160s。随后和药剂混合后的阳离子树脂再生废水进入沉淀池，在沉淀池中的停留时间为42min。经过一体式沉淀池后，阳离子树脂再生废水的pH为7.5，总有机碳为8mg/L，硝态氮为50mg/L。当阳离子树脂再生废水总有机碳低于11mg/L时，水中有机污染物干扰后续反硝化脱氮过程中电子转移的能力大大降低。
所述阳离子树脂再生废水通过提升泵进入一体式加盖密封斜板沉淀池。一体式加盖密封反应池分为四个区域，分别为搅拌混合Ⅰ区域、搅拌混合Ⅱ区域、曝气反应区和斜板沉淀区，一体式加盖密封斜板沉淀池全部加盖密封；搅拌混合Ⅰ区域、搅拌混合Ⅱ区域和曝气反应区底部通入氮气，用氮气曝气，氮气的通入量为1900g/h；斜板沉淀区底部没有氮气曝气。通入氮气后确保一体式加盖密封斜板沉淀池处于无氧环境，阳离子树脂再生废水中溶解氧为0.3mg/L。
平衡缓冲加药系统由加药罐、自控系统和加药泵构成。8.3mol/L的4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液放置在加药系统的加药罐中，由自控系统控制加药量和加药泵的开启及整个加药过程。加药泵将4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液打入搅拌混合Ⅰ区域。4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液的投加量为0.9mg/L。加入4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液的主要功能是确保后续硝态氮还原过程中阳离子树脂再生废水pH值保持稳定。
所述阳离子树脂再生废水和4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液在一体式加盖密封斜板沉淀池搅拌混合Ⅰ区域的停留时间为2min，搅拌混合Ⅰ区域的搅拌速度为35转/分钟。
然后所述阳离子树脂再生废水进入加盖密封斜板沉淀池搅拌混合Ⅱ区域。改性还原铁粉通过改性还原铁粉加药系统加入搅拌混合Ⅱ区域。阳离子树脂再生废水和改性还原铁粉在搅拌混合Ⅱ区域充分混合。改性还原铁粉的投加量为560mg/L，搅拌混合Ⅱ区域的停留时间为13min，搅拌混合Ⅱ区域的搅拌速度为105转/分钟。
所述改性还原铁粉加药系统加药系统由加药罐、自控系统和固样喷射器构成。改性还原铁粉通过加药系统的固样喷射器打入搅拌混合Ⅱ区域，改性还原铁粉的加入量由自控系统控制。
本发明的改性还原铁粉针对阳离子树脂再生废水的水质特征制备而成。制备的方法：1)筛选还原铁粉：还原铁粉粒径范围为3.6mm，密度为2.4g/cm3，堆积密度为1.7g/cm3；2)按还原铁粉：铝粉：锌粉：乙醛酸壳聚糖为90：3：3：1的比例混合，在球磨机上研磨15min，过100目筛制备生成改性还原铁粉。制备生成的改性还原铁粉可高效的将阳离子树脂再生废水中的硝态氮还原成氮气。
所述阳离子树脂再生废水和改性还原铁粉在搅拌混合Ⅱ区域混合后进入曝气反应区，曝气反应区的停留时间为8小时。
然后，所述阳离子树脂再生废水进入斜板沉淀区，停留时间为35min，阳离子树脂再生废水中的改性还原铁粉在斜板沉淀区沉淀。
最后，所述阳离子树脂再生废水可以通过排水泵直接达标排放，也可通过排水泵送入废水回用工艺段进行回用资源化处理。
经过本发明的工艺处理后，所述阳离子树脂再生废pH为7.4，总有机碳为5mg/L，硝态氮为12mg/L。
综上所述，本发明首次提出了完整的阳离子树脂再生废水处理技术方案，系统解决了阳离子树脂再生废水污染环境的问题，因此本发明属于钢铁绿色环保生产工艺系统。。
当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变形都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法，其特征在于，包括如下步骤：
所述阳离子树脂再生废水水质特征：pH为7～8，总有机碳为17～26mg/L，硝态氮为45～68mg/L；
所述阳离子树脂再生废水进入一体式沉淀池，由柠檬酸改性活性炭药剂加药系统加入柠檬酸改性活性炭药剂到一体式沉淀池，柠檬酸改性活性炭药剂的投加量为55～135mg/L；
所述柠檬酸改性活性炭药剂由以下步骤制备而成：1)活性炭的筛选：选择果壳颗粒活性炭，粒径为0.6～1.5mm；总孔容积为0.7～1.3cm3/g，比表面积为1050～2380cm2/g，密度为1.7～2.1g/cm3；2)活性炭改性：将活性炭按固液比1：3～7的比例浸泡在质量百分比浓度在2.4～5.7％的柠檬酸中形成活性炭柠檬酸溶液，然后在活性炭柠檬酸溶液加入4～11mg/L的3-氯丙基-三甲氧基硅烷和2～4.8mg/L的N-十二烷基肌氨酸钠，形成活性炭-柠檬酸有机溶液，将活性炭柠檬酸有机溶液在40KHZ的超声波震荡槽中超声190～350min，取出活性炭，用清水洗涤至中性，将清洗后的活性炭在烘箱中130℃干燥180～240min，冷却至室温，得到柠檬酸改性果壳活性炭；
随后和药剂混合后的阳离子树脂再生废水进入一体式加盖密封斜板沉淀池，所述一体式加盖密封斜板沉淀池分为四个区域，分别为搅拌混合Ⅰ区域、搅拌混合Ⅱ区域、曝气反应区和斜板沉淀区，一体式加盖密封斜板沉淀池全部加盖密封；搅拌混合Ⅰ区域、搅拌混合Ⅱ区域和曝气反应区底部通入氮气，用氮气曝气，氮气的通入量为200～3000g/h；
4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液通过平衡缓冲加药系统打入搅拌混合Ⅰ区域，4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液的投加量为0.6～2.7mg/L；改性还原铁粉通过改性还原铁粉加药系统加入搅拌混合Ⅱ区域，改性还原铁粉的投加量为345～895mg/L；
最后，所述阳离子树脂再生废水直接达标排放，也可送入废水回用工艺段进行回用资源化处理。
2.根据权利要求1所述一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法，其特征在于，所述改性还原铁粉由如下方法制备而成：1)筛选还原铁粉：还原铁粉粒径范围为0.7～4.7mm，密度为2.1～2.6g/cm3，堆积密度为1.4～1.9g/cm3；2)按还原铁粉：铝粉：锌粉：乙醛酸壳聚糖为80～100：3～5：2～4：1的比例混合，在球磨机上研磨15～25min，过100目筛制备生成改性还原铁粉。
3.根据权利要求1所述一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法，其特征在于，所述改性还原铁粉在搅拌混合Ⅱ区域的停留时间为8～15min，搅拌混合Ⅱ区域的搅拌速度为95～125转/分钟。
4.根据权利要求1所述一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法，其特征在于，所述阳离子树脂再生废水和改性还原铁粉在搅拌混合Ⅱ区域混合后进入曝气反应区，曝气反应区的停留时间为8～10小时。
5.根据权利要求1所述一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法，其特征在于，所述阳离子树脂再生废水进入斜板沉淀区，停留时间为35～45min，阳离子树脂再生废水中的改性还原铁粉在斜板沉淀区沉淀。
6.根据权利要求1所述一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法，其特征在于，所述柠檬酸改性活性炭总孔容积为0.9～1.6cm3/g，比表面积为1780～3520cm2/g。
7.根据权利要求1所述一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法，其特征在于，所述一体式沉淀池分为两部分，前部为搅拌池，后部为沉淀池；所述阳离子树脂再生废水和柠檬酸改性活性炭药剂在搅拌池中充分混合，搅拌池的搅拌速度为45～55转/分钟，停留时间为160～330s；随后和药剂混合后的阳离子树脂再生废水进入沉淀池，在沉淀池中的停留时间为37～62min。
8.根据权利要求1所述一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法，其特征在于，所述平衡缓冲加药系统由加药罐、自控系统和加药泵构成；8.2～8.9mol/L的4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液放置在加药系统的加药罐中，由自控系统控制加药量和加药泵的开启及整个加药过程。
9.根据权利要求1所述一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的方法，其特征在于，所述阳离子树脂再生废水和4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液在一体式加盖密封斜板沉淀池搅拌混合Ⅰ区域的停留时间为2～4min，搅拌混合Ⅰ区域的搅拌速度为35～55转/分钟。
10.一种去除阳离子树脂再生废水中总有机碳和硝态氮的系统，其特征在于，包括：进水泵(1)，所述进水泵(1)连接一体式沉淀池(4)，在所述一体式沉淀池(4)的上方设置柠檬酸改性活性炭药剂加药系统(2)，所述一体式沉淀池(4)包括搅拌池(4-1)和沉淀池(4-2)，所述一体式沉淀池(4)与一体式加盖密封反应池(6)连接，一体式加盖密封反应池(6)再与排水泵(11)连接，在所述一体式沉淀池(4)与一体式加盖密封反应池(6)之间设置一级提升泵(5)，所述一体式加盖密封反应池(6)依次包括搅拌混合Ⅰ区域(6-1)、搅拌混合Ⅱ区域(6-2)、曝气反应区(6-3)和斜板沉淀区(6-4)，在所述搅拌混合Ⅰ区域(6-1)的上方设置平衡缓冲液加药系统(7)，在所述搅拌混合Ⅱ区域(6-2)上设置改性还原铁粉加药系统(9)。
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