一种含碱度废水中碱度的回收再利用方法与流程

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种含碱度废水中碱度的回收再利用方法。

背景技术

水中碱度是指水中能与强酸发生中和作用的物质的总量。天然水中的碱度主要是由重碳酸盐(碳酸氢盐)、碳酸盐和氢氧化物引起的，其中重碳酸盐是水中碱度的主要形式。天然水中的重碳酸盐碱度是由于二氧化碳作用于土壤中的碱性物质而形成。废水中的碱度主要来源于废水中的碳酸根或重碳酸根。然而，在实际废水生物脱氮处理中，硝化或亚硝化阶段需要投加比生化反应过程理论所需值更多的碱度，才能保证硝化或亚硝化过程的效果。

吸附法是一种常见的水处理方法，其优点是处理效率高，处理量大，工程应用价值高。离子交换树脂是一种常用的吸附剂，是一类交联聚合物结构中含离子交换基团的功能高分子材料。它由三部分单元结构组成，包括连接在骨架上的功能基团、不溶性的三维空间网状骨架和功能基团所带的相反电荷的可交换离子。离子交换树脂具有物理化学稳定性好、吸附选择性高、易再生以及重复使用性能良好等优点，因此被广泛应用于水和废水处理。

常用的离子交换树脂处理水中碱度的方法大致有以下几种：

(1)氢-金属阳离子交换除碱：以交换剂上氢离子与水中阳离子交换，水中氢离子再与碳酸根或碳酸氢根反应形成co2。反应式如下：

caco3+2hr＝h2o+co2+car

mg(hco3)2+2hr＝2h2o+2co2+mgr2

(2)氯型离子交换除碱：以交换剂上氯离子与碳酸氢根离子交换，再通过加热将碳酸氢根或碳酸根分解成co2。反应式如下：

hco3^-+r4ncl＝r4nhco3+cl^-

2hco3^-+热→co3^2-+co2+h2o

co3^2-+h2o+热→2oh^-+co2

(3)铵-钠离子交换除碱：交换剂上铵根离子与水中离子交换后，重碳酸盐转变为重碳酸铵盐，铵盐遇高温分解成酸类，再与水中的碱中和，产生nh3和co2，从而达到除碱的目的。

这些方法存在的不足：(1)不能对碱度进行回收再利用。(2)去除过程中会产生温室气体co2。

技术实现要素：

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种含碱度废水中碱度的回收再利用方法。本发明方法能将碱度进行回收并利用于需要消耗碱度的硝化或亚硝化工艺过程，既能实现资源的循环利用，又不会造成二次污染，同时节省了碱度投加成本。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种含碱度废水中碱度的回收再利用方法，包括如下步骤：

(1)向含碱度废水中加入离子交换树脂进行吸附，将吸附饱和后的树脂取出，用水冲洗备用；

(2)将步骤(1)中所得树脂投加到硝化池的氨氮废水中，开始闷曝，将闷曝后的树脂取出，用水清洗，然后重复步骤(1)的过程。

步骤(1)中所述含碱度废水为生产过程中产生的含碱度废水或含碱度较高的天然水。优选碱度范围为500～4000mg/l。

优选地，步骤(1)中所述离子交换树脂是指阴离子交换树脂，包括强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。所述离子交换树脂在使用前先用水冲洗预处理。

优选地，步骤(2)中所述氨氮废水的氨氮浓度为50～300mg/l。

优选地，步骤(2)中所述闷曝时长为5～24h。

本发明的原理为：

本发明主要分为两个阶段，阶段一是碳酸盐或重碳酸盐碱度的吸附，阶段二是将吸附的碱度利用于硝化或亚硝化过程。碳酸盐或重碳酸盐碱度的吸附(静态或动态吸附)主要是通过利用阴离子交换树脂上的阴离子与溶液中的co3^2-/hco3^-发生交换来实现碱度的富集。完成吸附后，将吸附了碱度的树脂投加到硝化池内，硝化池内不额外补充或减少补充其它碱度，仅通过利用硝化池内溶液中的阴离子将co3^2-/hco3^-解吸出来，解吸出来的碳酸盐与重碳酸盐碱度，被硝化系统中的氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌利用，将氨氮转化为亚硝氮和硝氮。通过这两个阶段，可实现碱度的吸附回收，并被生物硝化过程所利用。

本发明的方法具有如下优点及有益效果：

(1)本发明通过吸附过程可将水中的碱度去除，有效避免了水体中过高的碱度对水中鱼类的毒害作用。

(2)将吸附回收的碱度应用于硝化过程，一方面可以实现碱度的回收再利用，低碳环保；另一方面，节省了硝化过程的碱度投加成本。

附图说明

图1为本发明实施例中一种含碱度废水中碱度的回收再利用方法的操作流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例的一种含碱度废水中碱度的回收再利用方法，其操作流程图如图1所示，具体包括以下步骤：

(1)称取100g氯型强碱性阴离子交换树脂，加入预处理装置用水冲洗后备用；

(2)向吸附装置中加入经(1)处理后的树脂和3l2000mg/l重碳酸盐碱度废水进行吸附，吸附50min后达到饱和状态，停止吸附，此时树脂吸附的总碱度为2637mg；取出树脂并用水冲洗；

(3)将(2)中所得树脂投加到硝化池的氨氮废水中，硝化池内混合液体积为3l，氨氮浓度为200mg/l；打开气泵进行闷曝，期间碱度一直增加，从0mg/l增加至最大值850mg/l，之后又开始下降；5h后结束闷曝，此时氨氮浓度降到91mg/l，亚硝氮浓度为33mg/l，硝氮浓度为68mg/l，碱度为24mg/l；

(4)将闷曝后的树脂取出，用水清洗；

(5)向吸附装置中加入经(4)处理后的树脂和3l2000mg/l重碳酸盐碱度废水进行吸附，吸附50min后达到饱和状态，停止吸附，此时树脂吸附的总碱度为2571mg；取出树脂并用水冲洗；

(6)将(5)中所得树脂投加到消化池的氨氮废水中，消化池内混合液体积为3l，氨氮浓度为200mg/l；打开气泵进行闷曝，期间碱度从0mg/l增加至最大值854mg/l，随后开始下降；5h后结束闷曝，此时氨氮浓度降到85mg/l，亚硝氮浓度为31mg/l，硝氮浓度为65mg/l，碱度为20mg/l；

(7)将闷曝后的树脂取出，用水清洗；

(8)循环步骤(5)、(6)和(7)。

实施例2

本实施例的一种含碱度废水中碱度的回收再利用方法，其操作流程图如图1所示，具体包括以下步骤：

(1)称取20g大孔弱碱性阴离子交换树脂，加入预处理装置用水冲洗后备用；

(2)向吸附装置中加入经(1)处理后的树脂和0.8l1000mg/l重碳酸盐碱度废水进行吸附，吸附3h后达到饱和状态，停止吸附，此时树脂吸附的总碱度为560mg；取出树脂并用水冲洗；

(3)将(2)中所得树脂投加到硝化池的氨氮废水中，硝化池内混合液体积为1l，氨氮浓度为170mg/l；打开气泵进行闷曝，期间碱度一直增加，从0mg/l增加至最大值523mg/l，之后又开始下降；14h后结束闷曝，此时氨氮浓度降到119mg/l，亚硝氮浓度为13mg/l，硝氮浓度为32mg/l，碱度为14mg/l；

(4)将闷曝后的树脂取出，用水清洗；

(5)向吸附装置中加入经(4)处理后的树脂和0.8l1000mg/l重碳酸盐碱度废水进行吸附，吸附3h后达到饱和状态，停止吸附，此时树脂吸附的总碱度为555mg；取出树脂并用水冲洗；

(6)将(5)中所得树脂投加到消化池的氨氮废水中，消化池内混合液体积为1l，氨氮浓度为170mg/l；打开气泵进行闷曝，期间碱度从0mg/l增加至最大值516mg/l，随后开始下降；14h后结束闷曝，此时氨氮浓度降到117mg/l，亚硝氮浓度为12mg/l，硝氮浓度为33mg/l，碱度为16mg/l；

(7)将闷曝后的树脂取出，用水清洗；

(8)循环步骤(5)、(6)和(7)。

实施例3

本实施例的一种含碱度废水中碱度的回收再利用方法，其操作流程图如图1所示，具体包括以下步骤：

(1)称取50g大孔弱碱性阴离子交换树脂，加入预处理装置用水冲洗后备用；

(2)向吸附装置中加入经(1)处理后的树脂和5l500mg/l重碳酸盐碱度及200mg/lno3^--n废水进行吸附，吸附3h后达到饱和状态，停止吸附，此时树脂吸附的总碱度为2300mg，no3^-基本不吸附；取出树脂并用水冲洗；

(3)将(2)中所得树脂投加到硝化池的氨氮废水中，硝化池内混合液体积为6l，氨氮浓度为50mg/l；打开气泵进行闷曝，期间碱度一直增加，从0mg/l增加至最大值400mg/l，之后又开始下降；16h后结束闷曝，此时氨氮浓度降到7mg/l，亚硝氮浓度为14mg/l，硝氮浓度为27mg/l，碱度为24mg/l；

(4)将闷曝后的树脂取出，用水清洗；

(5)向吸附装置中加入经(4)处理后的树脂和5l500mg/l重碳酸盐碱度及200mg/lno3^--n废水进行吸附，吸附3h后达到饱和状态，停止吸附，此时树脂吸附的总碱度为2280mg，no3^-基本不吸附；取出树脂并用水冲洗；

(6)将(5)中所得树脂投加到消化池的氨氮废水中，消化池内混合液体积为6l，氨氮浓度为50mg/l；打开气泵进行闷曝，期间碱度从0mg/l增加至最大值375mg/l，随后开始下降；16h后结束闷曝，此时氨氮浓度降到6mg/l，亚硝氮浓度为18mg/l，硝氮浓度为24mg/l，碱度为30mg/l；

(7)将闷曝后的树脂取出，用水清洗；

(8)循环步骤(5)、(6)和(7)。

实施例4

本实施例的一种含碱度废水中碱度的回收再利用方法，其操作流程图如图1所示，具体包括以下步骤：

(1)称取80g大孔弱碱性阴离子交换树脂，加入预处理装置用水冲洗后备用；

(2)向吸附装置中加入经(1)处理后的树脂和2l3500mg/l重碳酸盐碱度废水进行吸附，吸附5h后达到饱和状态，停止吸附，此时树脂吸附的总碱度为3000mg；取出树脂并用水冲洗；

(3)将(2)中所得树脂投加到硝化池的氨氮废水中，硝化池内混合液体积为3l，氨氮浓度为220mg/l；打开气泵进行闷曝，期间碱度一直增加，从0mg/l增加至最大值900mg/l，之后又开始下降；24h后结束闷曝，此时氨氮浓度降到100mg/l，亚硝氮浓度为34mg/l，硝氮浓度为63mg/l，碱度为15mg/l；

(4)将闷曝后的树脂取出，用水清洗；

(5)向吸附装置中加入经(4)处理后的树脂和2l3500mg/l重碳酸盐碱度废水进行吸附，吸附5h后达到饱和状态，停止吸附，此时树脂吸附的总碱度为2980mg；取出树脂并用水冲洗；

(6)将(5)中所得树脂投加到消化池的氨氮废水中，消化池内混合液体积为3l，氨氮浓度为200mg/l；打开气泵进行闷曝，期间碱度从0mg/l增加至最大值915mg/l，随后开始下降；24h后结束闷曝，此时氨氮浓度降到105mg/l，亚硝氮浓度为33mg/l，硝氮浓度为56mg/l，碱度为11mg/l；

(7)将闷曝后的树脂取出，用水清洗；

(8)循环步骤(5)、(6)和(7)。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。