一种大孔脱氮树脂再生废液处理及回用的系统的制作方法

本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种大孔脱氮树脂再生废液处理及回用的系统。

背景技术：

污水排放是当今社会发展不可避免的产物，城市污水处理厂通常采用物化+生化的处理方式，排放尾水中的总氮含量仍较高，为了实现资源的可持续化发展，需要将此类污水各项指标降至限值以下，方可将其排入河流、湖泊等水体。然而目前的排放标准中对总氮的含量要求严格，部分常规工艺很难保证排放水体中硝酸盐氮完全达标。

树脂吸附离子交换脱氮法具有技术成熟、设备简单、运行管理方便、硝酸盐去除程度高、运行费用低等特点，采用离子交换法处理含有一定浓度硝酸盐氮的污水，饱和的离子交换树脂通常采用质量分数为5％～8％的氯化钠溶液进行再生，再生过程中冲洗产生的废液因含有较高浓度的氯离子和硝酸根离子，无法直接排放恐造成二次污染，却又很难处置。若无法有效地解决离子交换树脂再生废液的处置难题，树脂离子交换法就很难在污水脱氮领域推广及应用。

处理高盐浓度下的含氮再生废液，若仅单纯的采用物理法如电渗析、反渗透等，存在前处理要求高、浓水盐度高不易处置造成二次污染等问题；采用化学法是利用还原剂还原水中的硝酸盐从而去除硝酸盐，但反应条件控制较严格、副产物易造成二次污染；若采用传统生化法，大部分微生物未经驯化在高盐度条件下很难存活，造成脱氮效果不佳。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种大孔脱氮树脂再生废液处理及回用的系统。

本实用新型所采用的技术方案是：一种大孔脱氮树脂再生废液处理及回用的系统，其特征在于：包括进水泵、树脂吸附罐、氯化钠加药箱、氯化钠加药泵、废液池、反硝化池、MBR膜反应器、MBR出水泵、回用水箱、一级高压泵、纳滤膜组件、二级高压泵、反渗透膜组件、次氯酸钠发生器；

采用大孔脱氮树脂吸附技术处理污水厂尾水，通过所述进水泵将来水送至所述树脂吸附罐，树脂定期使用氯化钠溶液再生，产生的废液含有大量硝酸根和氯离子，废液先收集至所述废液池，再进入所述反硝化池，投加碳源进行反硝化，出水进入所述MBR膜反应器，实现固液分离并去除部分氨氮、悬浮物，MBR出水流入所述回用水箱储存。利用所述一级高压泵将所述回用水箱内的污水输送至所述纳滤膜组件，对小分子量的有机物进行截留，并去除部分溶解性盐，产水回到所述氯化钠加药箱，用于新的树脂再生液的配制；所述纳滤膜组件产生的浓水10％～40％与所述树脂吸附罐出水混合排放，剩余的60～90％浓水经所述二级高压泵输送至所述反渗透膜组件进一步深度处理，截留98％以上的溶解性盐，产水比例为70％，直接进行排放，浓水比例为30％，且含有大量的氯离子，直接进入所述次氯酸钠发生器进行电解，产生消毒剂用于所述树脂吸附罐出水的消毒、杀菌，实现了大孔脱氮树脂再生废液的处理及回用。

本实用新型方法具有以下特点和有益效果：

采用“反硝化法”、“MBR法”、“纳滤法”、“反渗透法”、“电解法”多种工艺技术相结合的方式处理脱氮树脂再生废液，由于反硝化池内投加了在高盐度下经过成功培养驯化的活性污泥菌群，因此在氯化钠含量不高于5％时反硝化菌仍可表现出较高的活性，以保证较高的脱氮效率；MBR膜反应器对反硝化出水进行固液分离，内置的膜组件可有效截留活性污泥、悬浮物及胶体，出水浊度小于0.1NTU，并且长期运行后通过反洗随时可恢复膜初始性能，MBR产水通过纳滤膜过滤，对小分子量的有机物进行截留，并截留部分二价态的硫酸根等离子，所产生的净水可直接用于新的树脂再生液的配制，实现了回用，浓水部分可混排，剩余的采用反渗透膜过滤，在高压条件下，膜组件可截留98％以上的溶解性盐，产水可直排，浓水含有大量的氯离子，采用次氯酸钠发生器对其电解，产生消毒剂用于树脂吸附罐出水的消毒杀菌，既避免了二次污染，又合理利用了资源，实现了再生废液的回用。

本系统具有出水水质稳定、高盐度下脱氮效率高、出水浊度低、脱盐效率高、无需外加消毒剂、占地面积小、操作简单、自动控制程度高等优点。

附图说明

图1：本实用新型实施例的系统结构图；

图2：本实用新型实施例的工作流程图。

图中，1.进水泵，2.树脂吸附罐，3.氯化钠加药箱，4.氯化钠加药泵，5.废液池，6.反硝化池，7.MBR膜反应器，8.MBR出水泵，9.回用水箱，10.一级高压泵，11.纳滤膜组件，12.二级高压泵，13.反渗透膜组件，14.次氯酸钠发生器。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请见图1，本实用新型提供的一种大孔脱氮树脂再生废液处理及回用的系统，包括进水泵1、树脂吸附罐2、氯化钠加药箱3、氯化钠加药泵4、废液池5、反硝化池6、MBR膜反应器7、MBR出水泵8、回用水箱9、一级高压泵10、纳滤膜组件11、二级高压泵12、反渗透膜组件13、次氯酸钠发生器14；

采用大孔脱氮树脂吸附技术处理污水厂尾水，通过所述进水泵1将来水送至所述树脂吸附罐2，树脂吸附罐2出水口设有总氮在线监测仪，当出水总氮接近设定值时，开启再生程序控制，采用氯化钠溶液再生，通过氯化钠加药泵4将氯化钠加药箱3中的5％-8％的氯化钠溶液泵至树脂吸附罐2，实现再生过程，经冲洗后产生的废液含有大量硝酸根和氯离子，废液中氯化钠含量为2.0％～3.0％，硝酸根含量为600～800mg/L，废液先收集至所述废液池5，再进入所述反硝化池6，投加一定比例碳源，碳源按照进水C/N比在3.5-4.0范围内投加，利用活性污泥的作用并少量曝气，溶解氧含量设定为0.2-0.5mg/L，进行缺氧状态下的反硝化反应，反硝化菌将废液中的NO3^-还原为氮气，实现硝酸根离子的去除，反硝化出水进入所述MBR膜反应器7，实现固液分离并去除部分氨氮、悬浮物，MBR出水流入所述回用水箱9储存，所述MBR膜反应器7需定期反洗，反洗频率为：每运行15分钟反洗30秒；利用所述一级高压泵10将所述回用水箱9内的污水输送至所述纳滤膜组件11，对分子量在150-500范围的有机物进行截留，并去除部分溶解性盐，产水回到所述氯化钠加药箱3，用于新的树脂再生液的配制；所述纳滤膜组件11产生的浓水10％-40％与所述树脂吸附罐出水混合排放，剩余的60％-90％浓水经所述二级高压泵12输送至所述反渗透膜组件13进一步深度处理，截留98％以上的溶解性盐，产水比例为70％，直接进行排放，浓水比例为30％，且含有大量的氯离子，直接进入所述次氯酸钠发生器14进行电解，产生消毒剂用于所述树脂吸附罐2出水的消毒、杀菌，实现了大孔脱氮树脂再生废液的处理及回用。所述MBR膜反应器7、纳滤膜组件11、反渗透膜组件13均需定期使用酸碱及消毒剂进行化学清洗，清洗频率为每3-6个月1次。

本实施例的MBR膜反应器7内设置浸没式超滤膜组件和膜支架，膜材质为PVDF中空纤维膜，过滤精度0.01-0.05微米，产水通量为500-1600L/(m².d)，工作压力为0.1-0.4MPa，产水浊度小于0.1NTU，所述的膜支架为不锈钢材质。

本实施例的纳滤膜组件11的孔径在1-2nm之间，能截留有机物的分子量为150-500，膜组件的形式为中空纤维式，材质为聚酰胺复合膜，截留溶解盐类的能力为20％-98％，氯化钠透过率为50％-95％，运行压力为3.5-20bar，最高运行温度为45℃。

本实施例的反渗透膜组件13的材质为醋酸纤维素管式膜，膜表面微孔直径在0.1～10nm之间，能截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，对高价离子及复杂单价离子的脱盐率超过99％，运行最佳PH值在7.5-8.5之间，运行压力为10-30bar，最高运行温度为40℃。

本实施例的反渗透膜组件13浓水中的氯化钠含量为5％-16％，可直接作为进水，用于所述次氯酸钠发生器14的电解并生成次氯酸钠。

本实施例还配置有碳源投加单元，用于向所述反硝化池6内投放一定比例的碳源；所述反硝化池6内还投加经高盐度成功驯化的活性污泥菌群；所述反硝化池6内设置有曝气系统，用于向所述的反硝化池6内微量曝气，形成缺氧环境以促进反硝化的发生。

本实施例的系统可实现PLC全自动控制。

本实用新型采用“反硝化法”、“MBR法”、“纳滤法”、“反渗透法”、“电解法”多种工艺技术相结合的方式进行脱氮树脂再生废液的处理及回用，具体技术原理如下：

树脂再生废液首先进入反硝化池内，投加在高盐度下经过成功培养驯化的活性污泥菌群，由于活性污泥菌群已经经历了多日培养和驯化，可完全适应0-5％氯化钠浓度的环境，因此在不高于5％的盐度下，活性污泥菌群中的反硝化菌仍能保持较高的活性，同时反硝化池中还投加碳源，在适宜的碳氮比(C/N)和溶解氧(DO)条件下，发生反硝化反应，能有效的去除硝酸盐氮；出水采用MBR膜反应器泥水分离，MBR内置的超滤膜组件过滤精度为0.01-0.05微米，可完全截留活性污泥、悬浮物，使得产水浊度小于0.1NTU；MBR产水采用纳滤膜过滤，纳滤膜组件的孔径在1-2nm之间，能截留有机物的分子量为150-500，截留溶解盐类的能力为20％-98％，氯化钠透过率为50％-95％，产水回到氯化钠加药箱，用于树脂再生液的配制，浓水的10％-40％与树脂吸附罐出水混排，剩余60％-90％采用反渗透膜过滤，反渗透膜表面微孔直径在0.1～10nm之间，能截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，对高价离子及复杂单价离子的脱盐率超过98％，产水中的盐分几乎完全被去除，可直接排放，被截留的盐分全部进入到浓水中，可直接送至次氯酸钠发生器电解，次氯酸钠发生器为组合形式，进水计量投加入电解槽，通过硅整流器接通阴阳极直流电源电解生成次氯酸钠，次氯酸钠具有强氧化性，可送至树脂吸附罐的出水管线对出水进行消毒。

次氯酸钠发生器电解反应方程式如下：

2NaCl+2H2O→2NaOH+H2↑+Cl2；

2NaOH+Cl2→NaClO+NaCl+H2O；

请见图2，本实用新型的工作流程，包括以下步骤：

步骤1：采用树脂吸附罐2处理污水厂尾水，树脂吸附罐2出水口设有总氮在线监测仪，当出水总氮接近设定值时，开启再生程序控制，所使用的树脂再生液氯化钠含量为5％-8％，树脂定期脱附再生、冲洗后产生大量含硝酸根和氯离子的废液，废液中氯化钠含量为2.0％～3.0％，硝酸根含量为600～800mg/L，废液首先自流入废液池5；

步骤2：废液池5出水自流入反硝化池6，投加一定比例的碳源，碳源按照进水C/N比在3.5-4.0范围内投加，利用活性污泥的作用并少量曝气，溶解氧含量设定为0.2-0.5mg/L，进行缺氧状态下的反硝化反应，反硝化菌将废液中的NO3^-还原为氮气，实现硝酸根离子的去除；

步骤3：反硝化池6出水流入MBR膜反应器7，通过膜组件的截留作用，实现泥水分离，净水通过MBR出水泵8抽取至回用水箱9，MBR膜反应器7需定期反洗，反洗频率为：每运行15分钟反洗30秒；

步骤4：利用一级高压泵10将回用水箱9内的污水输送至纳滤膜组件11，对一部分有机物进行截留，并去除部分溶解性盐，产水回到氯化钠加药箱3，用于新的树脂再生液的配制；

步骤5：纳滤膜组件11所产生的浓水：10％-40％与树脂吸附罐2出水混合排放，剩余的60％-90％经二级高压泵12输送至反渗透膜组件13深度处理，截留98％以上的溶解性盐，产水直接排放。

纳滤膜可以透过50％-95％的钠离子和氯离子，却无法透过硫酸根，因此产水中的氯化钠浓度较高，可以回用，用于新的再生液配制；而浓水中含有大量硫酸根和少量氯化钠，之所以10-40％排放，60-90％进入反渗透膜，是因为反渗透膜同时可拦截硫酸根和氯化钠，产水直排，前面这部分的硫酸根(大量)和氯化钠(少量)全部进入了浓水，而浓水要进行电解，过多的硫酸根存在可能会对氯化钠溶液电解产生一定干扰，从而影响次氯酸钠的产生效率，所以本实施选择排掉一部分的浓水，以减少硫酸根的干扰，此外，为达到排放标准要求的出水消毒剂量，并不需要太多的氯化钠溶液去进行电解反应，因此也可适当的排掉一部分；

并且，浓水中无论是氯离子、钠离子、硫酸根或是其他离子，都可以直接排放，对环境无影响，本实施例的部分浓水与树脂罐出水混排，经稀释过后更好。

步骤6：反渗透膜组件13浓水含有大量的氯离子，直接进入次氯酸钠发生器14进行电解，产生消毒剂用于树脂吸附罐2出水的消毒杀菌，实现了大孔脱氮树脂再生废液的处理及回用。

本实施例的MBR膜反应器7、纳滤膜组件11、反渗透膜组件13均需定期使用酸碱及消毒剂进行化学清洗，清洗频率为每3-6个月1次。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。