CN112110613A - 一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法 - Google Patents

一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，属于微污染水体处理技术领域。本发明通过在NDMP吸附滤池之前设置NDMP生物滤池，并向NDMP生物滤池中加入一定量的磁性树脂和活性污泥，使树脂表面定植有合适水平的微生物，对微污染水体进行磁性树脂的吸附和微生物降解功能，提高对污染物的处理效果，减少树脂的再生步骤，实现更加高效、经济、简单的微污染水体处理。

Description

一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体 的方法
技术领域
本发明属于微污染水体处理技术领域，更具体地说，涉及一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法。
背景技术
微污染水体是指受到有机物、氨氮、磷、微生物、病毒等污染，其中一些指标不满足地表水环境质量标准(GB3828-2002)Ⅲ类标准的水体，其主要污染物为有机污染物，还有重金属离子、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等物质，种类较多，成分复杂。针对微污染水体中的有机物、氨氮、重金属等污染物，采用传统生物法具有成本低、工艺简单等优点，但难以将低浓度的污染物进一步去除，处理效果不明显；而采用传统吸附方法，则存在吸附效率有限、吸附饱和后需频繁再生、再生液易造成二次污染等问题。
经检索发现，公布号CN101746930A，公布日为2010年6月23日的中国发明专利申请公开了一种农药工业废水深度处理方法，该方法通过将喹硫磷农药的生产废水与磁性树脂连续动态吸附，并采用上流式悬浮床磁性树脂接触反应器作为吸附反应器，实现喹硫磷农药生化后残留的不可生化的难降解有机物有效分离，并且达到回用水排放指标。但该方法所采用的磁性树脂吸附饱和后，仍需要通过再生处理，使树脂上吸附的污染物进行解吸附，实现树脂的再生，且从树脂上解吸附下来的污染物需要进一步处理，容易造成二次污染。
此外，公布号CN102603120A，公布日为2012年7月25日的中国发明专利申请公开了处理低碳氮比污水的装置及方法，该发明的装置由生化处理单元、磁性阴离子交换树脂处理单元、接触过滤单元、消毒单元通过管道依次串联，该发明利用该装置，通过生化处理、离子交换、接触过滤、消毒排放等步骤有效处理低碳氮比污水，不仅总氮去除效果好，而且强化了有机物、悬浮物去除效果。但是，该发明的处理方法中明确提到仅利用磁性阴离子交换树脂的基本吸附效能，需要结合后续深度处理单元的运行参数优化，提高总氮去除效果，因此，该方法所用的磁性阴离子交换树脂仍存在吸附效率有限、吸附饱和后需频繁再生、再生液易造成二次污染等问题。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有微污染水体处理技术中存在低浓度污染物处理效果差、树脂吸附效率有限、需要频繁再生、易造成二次污染等问题，本发明提供一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法。本发明通过在NDMP吸附滤池之前设置NDMP生物滤池，并向NDMP生物滤池中加入一定量的磁性树脂和活性污泥，使树脂表面定植有合适水平的微生物，对微污染水体进行磁性树脂的吸附和微生物降解功能，提高对污染物的处理效果，减少树脂的再生步骤。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂(NDMP)处理微污染水体的方法，包括以下步骤：
S10、生物滤池处理：向生物滤池中加入磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂和活性污泥，而后通入空气，投加絮凝剂，并将微污染水体流入生物滤池中进行吸附和生物降解处理；
S20、吸附滤池处理：向吸附滤池中加入磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂，将经过步骤S10生物滤池处理后的微污染水体流入吸附滤池中进行吸附处理，得到处理后的出水。
优选地，本发明的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，还包括：
S30、树脂再生与再生液处理：将步骤S20中吸附饱和的磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂排入再生池中，向再生池中加入再生剂，对所述树脂进行再生处理，得到再生后的树脂和再生液；而后将再生后的树脂返回至步骤S20中重复利用，将再生液返回至步骤S10中进行生物降解。
优选地，步骤S10中，磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂的加入量为生物滤池有效容积的20％～30％。
优选地，步骤S10中，活性污泥的浓度为2～3g/L，溶解氧的浓度为2～4mg/L，絮凝剂的浓度为1～2mg/L，其中絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)溶液。
优选地，步骤S10中，控制生物滤池池内的pH为7.2～7.8。
优选地，通过外加磁场，将步骤S10中的磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂的沉降速率控制为60～80m/h。
优选地，步骤S20中，磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂的加入量为吸附滤池有效容积的70％～80％。
优选地，通过外加磁场，将步骤S20中的磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂的沉降速率控制为30～40m/h。
优选地，步骤S10和步骤S20中，磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂的反应停留时间之比为4：1。
优选地，再生剂为质量分数为3％～5％的氯化钠溶液和0.03％～0.05％的盐酸溶液。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，通过构建NDMP生物滤池，并向其中加入一定量的磁性树脂和活性污泥，使树脂表面定植有合适水平的微生物，对微污染水体进行磁性树脂的吸附和微生物降解功能，提高对污染物的处理效果，减少树脂的再生步骤；
(2)本发明的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，利用外加磁场控制树脂在不同滤池中的沉降速率，不仅提高污染物的去除效率，而且防止树脂流失；
(3)本发明的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，能够将吸附滤池中吸附饱和后的树脂的再生液返回至生物滤池，进行生物降解，实现污染物的降解而非转移，有效避免再生液难以处理，容易造成二次污染的问题。
附图说明
图1为本发明的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
如图1所示，本发明的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂(NDMP)处理微污染水体的方法，包括以下步骤：
S10、生物滤池处理：在NDMP生物滤池中加入NDMP树脂，投加量为该池体有效容积的20％～30％，加入好氧活性污泥，控制污泥浓度为2～3g/L，并通过曝气泵向该池体内通入空气，控制池体内溶解氧为2～4mg/L；向该池体内投加PAM溶液，使投加后池体内的PAM终浓度为1～2mg/L，控制该池体内pH为7.2～7.8，并通过外加磁场控制NDMP颗粒的沉降速率为60～80m/h；将微污染水体连续流入该池体中进行吸附和生物降解处理，并控制水体在NDMP生物滤池的停留时间为1d；
S20、吸附滤池处理：将经过步骤S10生物滤池处理后的微污染水体流入NDMP吸附滤池中进行吸附处理，向该池体内加入NDMP树脂，NDMP树脂投加量为该池体有效容积的70％～80％；通过外加磁场控制NDMP颗粒的沉降速率为30～40m/h，微污染水体在NDMP吸附滤池内的停留时间控制为6h；微污染水体从NDMP吸附滤池体底部流入，经吸附后从池体顶部排出，完成净化处理，得到处理后的出水；
需要说明的是，本发明的方法中，NDMP树脂生物滤池必须设置在吸附滤池之前，如果NDMP树脂生物滤池设置在吸附滤池之后，会导致前段吸附滤池中的树脂很快吸附饱和，需要频繁再生处理，而后段的生物滤池中的微生物得不到充足营养，生长受限，达不到较好的处理效果。因此，生物滤池应该设置在吸附滤池之前，以充分发挥NDMP树脂的吸附和生物降解功能。
另外，在步骤S10的生物滤池处理中，需要将树脂的沉降速率严格控制在60～80m/h范围内，如果树脂沉降过快，滤池内的树脂层则无法充分膨胀，导致反应接触面积小，反应速率下降；如果树脂沉降过慢，则会导致树脂容易随出水排出，导致流失率增加。
S30、树脂再生与再生液处理：将步骤S20 NDMP吸附滤池中吸附饱和的树脂排入NDMP再生池中，向再生池中加入质量分数为3％～5％的氯化钠溶液和0.03％～0.05％的盐酸溶液作为再生剂，对所述树脂进行再生处理，处理时间为10min，而后将再生后的NDMP树脂返回至步骤S20 NDMP吸附滤池中重复利用，被污染的再生液返回至步骤S10 NDMP生物滤池中进行生物降解。
实施例1
本实施例的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，包括以下步骤：
S10、生物滤池处理：在NDMP生物滤池中加入NDMP树脂，投加量为该池体有效容积的20％，加入好氧活性污泥，控制污泥浓度为2g/L，并通过曝气泵向该池体内通入空气，控制池体内溶解氧为2mg/L；向该池体内投加PAM溶液，使投加后池体内的PAM终浓度为1mg/L，控制该池体内pH为7.5，并通过外加磁场控制NDMP颗粒的沉降速率为60m/h；将微污染水体连续流入该池体中进行吸附和生物降解处理，并控制水体在NDMP生物滤池的停留时间为1d；
S20、吸附滤池处理：将经过步骤S10生物滤池处理后的微污染水体流入NDMP吸附滤池中进行吸附处理，向该池体内加入NDMP树脂，NDMP树脂投加量为该池体有效容积的80％；通过外加磁场控制NDMP颗粒的沉降速率为30m/h，微污染水体在NDMP吸附滤池内的停留时间控制为6h；微污染水体从NDMP吸附滤池体底部流入，经吸附后从池体顶部排出，完成净化处理，得到处理后的出水；
S30、树脂再生与再生液处理：将步骤S20 NDMP吸附滤池中吸附饱和的树脂排入NDMP再生池中，向再生池中加入质量分数为3％的氯化钠溶液和0.03％的盐酸溶液作为再生剂，对所述树脂进行再生处理，处理时间为10min，而后将再生后的NDMP树脂返回至步骤S20NDMP吸附滤池中重复利用，被污染的再生液返回至步骤S10 NDMP生物滤池中进行生物降解。
系统连续运行60d，经过NDMP生物滤池和NDMP吸附滤池处理后的水体，进水COD为45mg/L，氨氮为10mg/L；出水COD为12mg/L，氨氮为2.2mg/L。NDMP生物滤池中的NDMP树脂流失率为8.4％。
实施例2
S10、生物滤池处理：在NDMP生物滤池中加入NDMP树脂，投加量为该池体有效容积的30％，加入好氧活性污泥，控制污泥浓度为3g/L，并通过曝气泵向该池体内通入空气，控制池体内溶解氧为4mg/L；向该池体内投加PAM溶液，使投加后池体内的PAM终浓度为2mg/L，控制该池体内pH为7.8，并通过外加磁场控制NDMP颗粒的沉降速率为80m/h；将微污染水体连续流入该池体中进行吸附和生物降解处理，并控制水体在NDMP生物滤池的停留时间为1d；
S20、吸附滤池处理：将经过步骤S10生物滤池处理后的微污染水体流入NDMP吸附滤池中进行吸附处理，向该池体内加入NDMP树脂，NDMP树脂投加量为该池体有效容积的70％；通过外加磁场控制NDMP颗粒的沉降速率为30m/h，微污染水体在NDMP吸附滤池内的停留时间控制为6h；微污染水体从NDMP吸附滤池体底部流入，经吸附后从池体顶部排出，完成净化处理，得到处理后的出水；
S30、树脂再生与再生液处理：将步骤S20 NDMP吸附滤池中吸附饱和的树脂排入NDMP再生池中，向再生池中加入质量分数为5％的氯化钠溶液和0.05％的盐酸溶液作为再生剂，对所述树脂进行再生处理，处理时间为10min，而后将再生后的NDMP树脂返回至步骤S20NDMP吸附滤池中重复利用，被污染的再生液返回至步骤S10 NDMP生物滤池中进行生物降解。
系统连续运行60d，经过NDMP生物滤池和NDMP吸附滤池处理后的水体，进水COD为45mg/L，氨氮为10mg/L；出水COD为14mg/L，氨氮为2.5mg/L。NDMP生物滤池中的NDMP树脂流失率为7.5％。
对比例1
本对比例的基本内容同实施例1，不同之处在于：步骤S10的生物滤池处理中，在生物滤池中加入活性炭。本对比例的一种处理微污染水体的方法，具体包括以下步骤：
S10、生物滤池处理：在生物滤池中加入活性炭，投加量为该池体有效容积的20％，加入好氧活性污泥，控制污泥浓度为2g/L，并通过曝气泵向该池体内通入空气，控制池体内溶解氧为2mg/L；向该池体内投加PAM溶液，使投加后池体内PAM终浓度为1mg/L，控制该池体内pH为7.5；将微污染水体连续通入该池体中，并控制水体在活性炭生物滤池的停留时间为1d；
S20、吸附滤池处理：将经过步骤S10生物滤池处理后的微污染水体流入吸附滤池中进行吸附处理，向该池体内加入NDMP树脂，NDMP树脂投加量为该池体有效容积的80％；通过外加磁场控制NDMP颗粒的沉降速率为30m/h，微污染水体在NDMP吸附滤池内的停留时间控制为6h；微污染水体从NDMP吸附滤池体底部流入，经吸附后从池体顶部排出，完成净化处理，得到处理后的出水；
S30、树脂再生与再生液处理：将步骤S20 NDMP吸附滤池中吸附饱和的树脂排入NDMP再生池中，向再生池中加入质量分数为3％的氯化钠溶液和0.03％的盐酸溶液作为再生剂，对所述树脂进行再生处理，处理时间为10min，而后将再生后的NDMP树脂返回至步骤S20NDMP吸附滤池中重复利用，被污染的再生液返回至步骤S10活性炭生物滤池中进行生物降解。
系统连续运行60d，经过活性炭生物滤池和NDMP吸附滤池处理后的水体，进水COD为45mg/L，氨氮为10mg/L；出水COD为29mg/L，氨氮为6.1mg/L。活性炭生物滤池中的活性炭流失率为16.3％。
对比例2
本对比例的基本内容同实施例1，不同之处在于：步骤S10的生物滤池处理中，在生物滤池中加入甲基丙烯酸酯类大孔吸附树脂。本对比例的一种处理微污染水体的方法，具体包括以下步骤：
S10、生物滤池处理：在生物滤池中加入大孔吸附树脂，投加量为该池体有效容积的20％，加入好氧活性污泥，控制污泥浓度为2g/L，并通过曝气泵向该池体内通入空气，控制池体内溶解氧为2mg/L；向该池体内投加PAM溶液，使投加后池体内PAM终浓度为1mg/L，控制该池体内pH为7.5；将微污染水体连续通入该池体中，并控制水体在大孔吸附树脂生物滤池的停留时间为1d；
S20、吸附滤池处理：将经过步骤S10生物滤池处理后的微污染水体流入吸附滤池中进行吸附处理，向该池体内加入NDMP树脂，NDMP树脂投加量为该池体有效容积的80％；通过外加磁场控制NDMP颗粒的沉降速率为30m/h，微污染水体在NDMP吸附滤池内的停留时间控制为6h；微污染水体从NDMP吸附滤池体底部流入，经吸附后从池体顶部排出，完成净化处理，得到处理后的出水；
S30、树脂再生与再生液处理：将步骤S20 NDMP吸附滤池中吸附饱和的树脂排入NDMP再生池中，向再生池中加入质量分数为3％的氯化钠溶液和0.03％的盐酸溶液作为再生剂，对所述树脂进行再生处理，处理时间为10min，而后将再生后的NDMP树脂返回至步骤S20NDMP吸附滤池中重复利用，被污染的再生液返回至步骤S10大孔吸附树脂生物滤池中进行生物降解。
系统连续运行60d，经过大孔吸附树脂生物滤池和NDMP吸附滤池处理后的水体，进水COD为45mg/L，氨氮为10mg/L；出水COD为24mg/L，氨氮为4.9mg/L。大孔吸附树脂生物滤池中的大孔吸附树脂流失率为20.7％。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，所用的数据也只是本发明的实施方式之一，实际的数据组合并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出于该技术方案相似的实施方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，包括以下步骤：
S10、生物滤池处理：向生物滤池中加入磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂和活性污泥，而后通入空气，投加絮凝剂，并将微污染水体流入生物滤池中进行吸附和生物降解处理；
S20、吸附滤池处理：向吸附滤池中加入磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂，将经过步骤S10生物滤池处理后的微污染水体流入吸附滤池中进行吸附处理，得到处理后的出水。
2.根据权利要求1所述的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，还包括：
S30、树脂再生与再生液处理：将步骤S20中吸附饱和的磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂排入再生池中，向再生池中加入再生剂，对所述树脂进行再生处理，得到再生后的树脂和再生液；而后将再生后的树脂返回至步骤S20中重复利用，将再生液返回至步骤S10中进行生物降解。
3.根据权利要求1所述的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，其特征在于：步骤S10中，磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂的加入量为生物滤池有效容积的20％～30％。
4.根据权利要求1所述的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，其特征在于：步骤S10中，活性污泥的浓度为2～3g/L，溶解氧的浓度为2～4mg/L，絮凝剂的浓度为1～2mg/L，其中絮凝剂为聚丙烯酰胺。
5.根据权利要求1所述的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，其特征在于：步骤S10中，控制生物滤池池内的pH为7.2～7.8。
6.根据权利要求1所述的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，其特征在于：通过外加磁场，将步骤S10中的磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂的沉降速率控制为60～80m/h。
7.根据权利要求1所述的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，其特征在于：步骤S20中，磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂的加入量为吸附滤池有效容积的70％～80％。
8.根据权利要求1所述的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，其特征在于：通过外加磁场，将步骤S20中的磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂的沉降速率控制为30～40m/h。
9.根据权利要求1所述的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，其特征在于：步骤S10和步骤S20中，磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂的反应停留时间之比为4：1。
10.根据权利要求2所述的一种利用磁性丙烯酸系强碱阴离子交换树脂处理微污染水体的方法，其特征在于：再生剂为质量分数为3％～5％的氯化钠溶液和0.03％～0.05％的盐酸溶液。
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