CN115367964A - 一种基于生物-阴离子交换树脂体系的废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于生物－阴离子交换树脂体系的废水处理方法，其主要步骤为：废水经一级处理后，再经生化厌氧/缺氧后通入含有树脂的第一接触池，在第一接触池中与树脂快速接触，然后通入后续好氧生化处理工段中，再经二沉池沉淀后，通入含有树脂的第二接触池，在第二接触池中处理后达标排放。第一接触池中树脂与第二接触池中的树脂以一定比例循环，树脂在第一接触池中通过离子交换与/或吸附作用富集少量有机酸，并在第二接触池中被与树脂耦合的微生物利用，使其进一步去除难生化降解的有机污染物。本发明工艺简单，可在原有生化工艺基础上提升难降解污染物的去除效果，可用于处理城市生活污水、工业废水、垃圾渗滤液等废水。

Description

一种基于生物-阴离子交换树脂体系的废水处理方法
技术领域
本发明属于废水深度处理技术领域，更具体地说，涉及一种基于生物-树脂体系的废水深度处理的方法。
背景技术
研究表面，废水中含有很多难以生化降解的物质，通过传统的氧化沟、A/O和A/A/O工艺难以去除，经生化出水的排放进入了环境，具有生态安全风险，威胁饮用水安全。一般物化技术深度处理效果好，但成本较生化技术高，且引起二次污染的风险较大。而生化技术在深度处理中难以应用的问题在于二级出水中缺乏碳源，且污泥沉降需要极大占地，故三级生化处理较难实施。如专利号为CN201910124200.0的专利公开了一种垃圾渗滤液的深度处理方法，使用了A/O、MBR和同位硝化反硝化多种生化工艺组合，且添加了由矿化垃圾、陶粒和废弃铁屑制成的GY-3型填料，实现了垃圾渗滤液的净化排放，但需添加甲醇作为营养物质以维持工艺运行；专利号为CN201210086816.1的专利公开了一种使用曝气生物流化床深度处理线路板废水的方法，使用了聚氨酯作为生物载体，解决了常规混合废水可生化性差，生化菌难以培养的问题；公布号为CN202111282025.1的专利公开了一种污水深度处理的方法和系统，在两级反应器中构建异养反硝化和硫自养反硝化体系，能够对污水进行深度脱氮且减少难降解有机物的含量，但需向进水中投加15～25 mg/L的碳源。上述生化技术普遍需要外加碳源来维持处理效果，大大提高了处理成本。
阴离子交换树脂具有吸附水中有机酸的能力，其吸附速度快且具有一定的选择性，但在使用过程中会产生大量脱附液，难以处理处置。针对这一实际问题，有研究者使用树脂进行生物固定化/挂膜生长，既发挥树脂的吸附作用，也发挥生物的降解作用，树脂吸附的有机酸为生物生长代谢提供碳源，整个体系在实现净水的同时避免了树脂脱附及大量脱附液的产生。为此，将生物与阴离子交换树脂进行有机结合，能够有效地对废水进行深度处理。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种将生物与阴离子交换树脂进行有机结合，能够有效地对废水进行深度处理的基于生物－阴离子交换树脂体系的废水处理方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于生物-阴离子交换树脂体系的废水处理方法，其步骤如下：
步骤一、废水经一级处理后进入生化厌氧/缺氧池进行处理；
步骤二、上述经过生化厌氧/缺氧处理后的出水通入含有树脂的第一接触池，在第一接触池中与树脂进行接触，然后通入到达好氧池中，经好氧段处理；
步骤三、上述经过好氧段处理后的废水，再经二沉池沉淀后，通入含有树脂的第二接触池，在第二接触池中经生物-树脂耦合体系处理后排放；
上述第一接触池中的树脂为第二接触池中的树脂回流而来，第一接触池中的树脂同时也向第二接触池流动，第一接触池中的树脂总体维持占总树脂用量的5%～40%。
上述步骤一中，所述第一接触池的水力停留时间为2～35分钟。
上述步骤二中，所述第二接触池中的生物-树脂耦合体系是指颗粒表面具有微生物的阴离子交换树脂。
上述步骤一中，第一接触池中的树脂来自于第二接触池中的树脂的回流，树脂回流比为5%～40%；该回流树脂通过离子交换与/或吸附作用富集水中1～20%的可生物降解有机碳。
上述步骤二和步骤三中，第一接触池和第二接触池中的总树脂用量为20～100t/(104t污水/d)，每运行20～200天后，取总树脂量的5%～30%的树脂与再生液混合进行化学再生，将再生后树脂使用清水清洗后通入第一接触池中循环使用。
所述再生液成分为：质量比为8%～25%的氯化钠，或质量比为0.5%～10%的氢氧化钠，或以上两种溶液的的混合水溶液。
上述所提及的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或磁性离子交换树脂，以及专利号为ZL201010017687.1所公开的磁性丙烯酸系强碱阴离子交换微球树脂、ZL200910264445.X所公开的磁性苯乙烯系强碱阴离子交换微球树脂、ZL201110005053.9所公开的磁性超高交联吸附树脂、ZL201110327637.8所公开的选择性去除硝态氮的磁性微球树脂、ZL201110426866.5所公开的高比表面积磁性微球树脂、ZL201310106265.5所公开的磁性胺基修饰超高交联树脂、ZL201310374104.4所公开的亲水性高比表面积磁性树脂、ZL201310264731.2所公开的高比表面积磁性阴离子交换树脂、ZL201711364158.7所公开的磁性高分子吸附材料、ZL201810029914.9所公开的亲水性磁性苯乙烯系强碱阴离子交换微球树脂、ZL201711147966.8所公开的高机械强度磁性强碱阴离子交换树脂。
本发明中所述的一级处理为格栅或（和）隔油池或（和）气浮池或（和）初沉池等一级处理工艺，所述的好氧池/好氧段为常规生化处理工艺，所述常规生化处理工艺指推流式活性污泥法、序批式活性污泥法、完全混合式活性污泥法、氧化沟、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、曝气生物滤池、生物流化床等
本发明的有益效果有：
（1）对生化尾水进行处理后，水质进一步提升，且水中难降解有机污染物得到有效去除；
（2）本发明将能够富集BOD的树脂在两个接触池中循环，将厌氧/缺氧段出水中少部分碳源富集并运输到第二接触池，供其中的生物-树脂耦合体系进行利用，解决了生化尾水碳源不足的问题；
（3）本发明使用的树脂无需像常规吸附工艺一样进行频繁的吸附脱附，节省了脱附剂的使用，避免了大量脱附液的产生；
（4）本发明所述第一接触池不仅实现了树脂对BOD的吸附，而且不影响后续好氧段的正常运行，在进水水质水量波动的情况下，还能够起到调节水质和降低好氧段有机负荷的作用；
（5）本发明提供的一种基于生物-树脂体系的废水深度处理的方法，工艺简单，可在现有生化工艺基础上进行改造，且出水水质安全稳定，能够实现废水的深度处理。
附图说明
图1为本发明的流程结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步地说明：
实施例1：
一污水厂应用本方法进行中试，日处理实际废水约100 L，厌氧段出水通入接触池1中与树脂快速混合接触，水力停留时间2 min，生化段尾水通入接触池2中经生物-树脂体系深度处理后达标排放。总树脂用量为500ml，其中总树脂用量的40%的树脂从第二接触池回流到第一接触池中进行循环使用。运行每20天，取总树脂用量的5%的树脂，再取质量分数为25%氯化钠再生液混合再生，再生后通入第一接触池中循环使用。该中试装置出水相比污水厂原工艺出水，水质得到明显改善，其中难降解有机污染物如三氯生的去除率明显提升，如表1所示。在第一接触池中的树脂，不考虑其表面是否有微生物，直接按照步骤操作。
表1本方法出水水质：
Figure 680447DEST_PATH_IMAGE002
实施例2：
一污水厂应用本方法进行中试，日处理实际废水约80 L，厌氧段出水通入第一接触池中与树脂快速混合接触，水力停留时间10 min，生化段尾水通入第二接触池中经生物-树脂体系深度处理后达标排放。总树脂用量为800 ml，其中总树脂用量的15%的树脂从第二接触池回流到第一接触池中进行循环使用。运行每100天，取总树脂用量的10%的树脂，与质量分数为15%氯化钠、0.5%氢氧化钠再生液混合再生，再生后通入第一接触池中循环使用。该中试装置出水相比污水厂原工艺出水，水质得到明显改善，其中难降解有机污染物如卡马西平的去除率明显提升，如表2所示。
表2本方法出水水质：
Figure 800850DEST_PATH_IMAGE004
实施例3：
一污水厂应用本方法进行中试，日处理实际废水约200 L，厌氧段出水通入第一接触池中与树脂快速混合接触，水力停留时间35 min，生化段尾水通入第二接触池中经生物-树脂体系深度处理后达标排放。总树脂用量为400ml，其中总树脂用量的5%的树脂从第二接触池回流到第一接触池中进行循环使用。运行每60天，取总树脂用量的20%的树脂与质量分数为8 %氯化钠、10%氢氧化钠再生液混合再生，再生后通入第一接触池中循环使用。该中试装置出水相比污水厂原工艺出水，水质得到明显改善，其中难降解有机污染物如双氯芬酸的去除率明显提升，如表3所示。
表3本方法出水水质：
Figure 846166DEST_PATH_IMAGE006
实施例4：
一污水厂应用本方法进行中试，日处理实际废水约10 L，厌氧段出水通入第一接触池中与树脂快速混合接触，水力停留时间5 min，生化段尾水通入第二接触池中经生物-树脂体系深度处理后达标排放。总树脂用量为80ml，其中总树指用量的10%的树脂从第二接触池回流到第一接触池中进行循环使用。运行每200天，取总树脂用量的30%的树脂与质量分数为15%氯化钠、0.5%氢氧化钠再生液混合再生，再生后通入第一接触池中循环使用。该中试装置出水相比污水厂原工艺出水，水质得到明显改善，其中难降解有机污染物如布洛芬的去除率明显提升，如表4所示。
表4本方法出水水质：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
本发明涉及的其它未说明部分与现有技术相同。

Claims (6)

1.一种基于生物-阴离子交换树脂体系的废水处理方法，其特征是其步骤如下：
步骤一、废水经一级处理后进入生化厌氧/缺氧池进行处理；
步骤二、上述经过生化厌氧/缺氧处理后的出水通入含有树脂的第一接触池，在第一接触池中与树脂进行接触，在第一接触池中水力的停留时间为2～35分钟，然后通入到达好氧池中，经好氧段处理；
步骤三、上述经过好氧段处理后的废水，再经二沉池沉淀后，通入含有树脂的第二接触池，在第二接触池中经生物-树脂耦合体系处理后排放；
上述第一接触池中的树脂为第二接触池中的树脂回流而来，第一接触池中的树脂同时也向第二接触池流动，第一接触池中的树脂总体维持占总树脂体积比用量的5%～40%。
2.根据权利要求1所述的基于生物-阴离子交换树脂体系的废水深度处理方法，其特征在于：步骤二中，所述第二接触池中的生物-树脂耦合体系是指树脂颗粒表面具有微生物的阴离子交换树脂。
3.根据权利要求1所述的基于生物-阴离子交换树脂体系的废水深度处理方法，其特征在于：步骤一中，第一接触池中的树脂来自于第二接触池中的树脂的回流，树脂回流比为5%～40%；该回流树脂通过离子交换与/或吸附作用富集水中1～20%的可生物降解有机碳，该比例为质量体积浓度比。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于生物-阴离子交换树脂体系的废水深度处理方法，其特征在于：步骤二和步骤三中，第一接触池和第二接触池中的总树脂用量为20～100t/(104t污水/d)，每运行20～200天后，取总树脂量的5%～30%的树脂与再生液混合进行化学再生，将再生后树脂使用清水清洗后通入第一接触池中循环使用。
5.根据权利要求4所述的基于生物-阴离子交换树脂体系的废水深度处理方法，其特征在于：所述再生液成分为：质量比为8%～25%的氯化钠，或质量比为0.5%～10%的氢氧化钠，或以上两种溶液的的混合水溶液。
6.根据权利要求1所述的基于生物-阴离子交换树脂体系的废水深度处理方法，其特征在于：所提及的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、磁性离子交换树脂、磁性丙烯酸系强碱阴离子交换微球树脂、磁性苯乙烯系强碱阴离子交换微球树脂、磁性超高交联吸附树脂、选择性去除硝态氮的磁性微球树脂、高比表面积磁性微球树脂、磁性胺基修饰超高交联树脂、亲水性高比表面积磁性树脂、高比表面积磁性阴离子交换树脂、磁性高分子吸附材料、亲水性磁性苯乙烯系强碱阴离子交换微球树脂或高机械强度磁性强碱阴离子交换树脂。
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