深度去除废水中高浓度硝态氮的方法与流程

1.本发明涉及废水处理技术领域，具体地说，涉及深度去除废水中高浓度硝态氮的方法。


背景技术：

2.为了保护水体避免污染环境，需要对废水进行治理，水体中有机有毒污染物的种类很多，大多数属于人工合成的有机物质，如农药、醛、酮、酚以及多氯联苯、多环芳烃、芳香族氨基化合物等，这类物质主要来源于石油化学工业的合成生产过程及有关的产品使用过程排放出的废水，并且排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量。
3.含氮废水排入水中后产生溶于水的硝态氮，使得水体中氮含量高而富氧氧化，由于硝态氮非常稳定，导致废水治理过程较为困难，如cn106892543a公开了一种深度去除废水中高浓度硝态氮的方法，其通过反硝化深床滤池处理过程；磁性离子交换树脂吸附过程；磁性离子交换树脂的再生，利用反硝化深床滤池技术与磁性离子交换树脂吸附技术的技术特点，集成二者的组合工艺，实现废水高浓度硝态氮的深度去除，但缺点是为了实现离子交换树脂的再生，需要额外添加再生剂且再生剂无法循环利用使得成本较高，因此提出深度去除废水中高浓度硝态氮的方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供深度去除废水中高浓度硝态氮的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明目的在于，提供了深度去除废水中高浓度硝态氮的方法，包括以下步骤：s1、将废水通入沉淀池内进行静置产生污泥沉淀后，再经加压过滤筛除废水中悬浮杂质完成废水的滤杂预处理；s2、将废水通入反应池，并向反应池内投放树脂床初步吸附废水中的含氮污染物；s3、向反应池中加入活泼金属并在反应池两端通入直流电，水被电离产生离子，进而通过离子交换实现树脂床的电再生并释放氮气；s4、对废水进行细菌消杀并筛除水中沉淀物后将废水向外界排放。
6.作为本技术方案的进一步改进，所述s1中，所述沉淀池为斜管填料式沉淀池，并且斜管内水流的弗劳德数为1
×
10-3-1
×
10-4
。
7.作为本技术方案的进一步改进，所述s1中，废水通过加压式带式过滤机筛除水中悬浮杂质，并且加压式带式过滤机的过滤精度为25-85μm。
8.作为本技术方案的进一步改进，所述s1中，废水加压过滤时的压力保持在5-20mpa。
9.作为本技术方案的进一步改进，所述s2中，树脂床材质为优先交换硝酸盐的大孔
强碱性阴离子交换树脂。
10.作为本技术方案的进一步改进，所述s2中，所述反应池内两端设有阴阳离子交换膜。
11.作为本技术方案的进一步改进，所述s3中，氮气释放具体过程为水被电离产生的离子在直流电场的作用下进行定向迁移，离子透过阴阳离子交换膜与树脂床结合，使得树脂床释放先前吸附的硝酸根离子并再生，水中被电离产生的氢气作为还原剂，活泼金属作为催化剂，使得水中硝酸盐被还原为氮气。
12.作为本技术方案的进一步改进，所述s3中，反应池中的电离过程重复3-8次。
13.作为本技术方案的进一步改进，所述s4中，通过紫外线照射水体进行灭菌消毒，并且紫外线的照射剂量为20-50mj/cm2。
14.本发明中，将废水通入斜管填料式沉淀池内进行静置，使得废水中污泥沉淀，完成污泥的沉淀后，再经加压式带式过滤机筛除废水中悬浮杂质以实现废水的滤杂预处理，将废水通入反应池，并向反应池内投放树脂床，通过树脂床的活性基团即磺酸基和活动离子吸附废水中的nh
4+
离子以初步吸附并减少硝态氮浓度，向反应池中加入活泼金属如铁铜等并在反应池两端通入直流电，水被电离产生的氢离子和氢氧根离子在直流电场的作用下进行定向迁移，离子透过阴阳离子交换膜与树脂床结合，使得树脂床释放先前吸附的nh
4+
离子并再生，使树脂床处于交换-再生的平衡状态，提高树脂床的吸附效率，并且以水中被电离产生的氢气作为还原剂，活泼金属作为催化剂，使得水中被树脂床释放的nh
4+
被还原为氮气，通过重复此过程减少废水中nh
4+
离子浓度，从而减少和铵盐结合生成硝态氮的量，进而达到深度去除废水中高浓度硝态氮的目的，完成对废水中硝态氮的治理后，通过紫外线照射水体进行灭菌消毒并筛除水中沉淀物后将废水向外界排放。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果：该深度去除废水中高浓度硝态氮的方法中，先将废水通入沉淀池内去除废水中的污泥沉淀，再经过滤机筛除悬浮杂质以实现废水的滤杂预处理，通过树脂床的活性基团吸附废水中nh
4+
离子以减少硝态氮浓度，并通过水被电离产生的离子在直流电场的作用下透过阴阳离子交换膜定向迁移与树脂床结合，树脂床释放先前吸附的nh
4+
离子并再生，使树脂床处于交换-再生的平衡状态，提高树脂床的吸附效率，不需要添加额外的酸、碱对树脂进行化学再生可有效降低成本，并且以水中被电离产生的氢气作为还原剂，活泼金属作为催化剂，使得水中被树脂床释放的nh
4+
被还原为氮气，通过重复此过程减少废水中nh
4+
离子浓度，从而减少和铵盐结合生成硝态氮的量，进而达到深度去除废水中高浓度硝态氮的目的。
附图说明
16.图1为本发明的流程图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参阅图1所示，本发明目的在于，提供了深度去除废水中高浓度硝态氮的方法，包括以下步骤：s1、将废水通入斜管填料式沉淀池内进行静置产生污泥沉淀后，再经加压式带式过滤机加压过滤筛除废水中悬浮杂质完成废水的滤杂预处理，其中斜管内水流的弗劳德数为1
×
10-3-1
×
10-4
，加压式带式过滤机的过滤精度为25-85μm，废水加压过滤时的压力保持在5-20mpa，斜管填料式沉淀池的沉淀区是由一系列平行的斜板或斜管把水流分隔成薄层，沉淀池面积较大，利用层流原理，水流在板间或管内流动，水力半径很小，水流呈现层流状态，对沉淀极为有利，另外根据浅池原理即在沉淀池有效容积一定的条件下，沉淀池面积越大，沉淀池的沉淀效率就越高，与沉淀时间没有关系；沉淀池越浅，沉淀时间就越短，因此斜管填料式沉淀池有利于废水中污泥的快速沉淀，加压式带式过滤机的过滤方向和沉淀方向一致，能够连续过滤，过滤效率高，有利于对废水的连续过滤，通过维持较高的压力值，有利于将水中的悬浮杂质挤出废水中，通过去除废水中的污泥沉淀和悬浮物杂质，以便于后续对废水中有机物的吸附；s2、将废水通入反应池，并向反应池内投放树脂床初步吸附废水中的含氮污染物，其中，树脂床材质为优先交换硝酸盐的大孔强碱性阴离子交换树脂如a-62mp除硝酸盐树脂，硝态氮为水中有机物经分解产生的铵盐氧化而成，通过对水中有机物和部分硝态氮的处理，能够避免后期完成治理流程后由于有机物持续分解产生的硝态氮而影响到对废水的治理效果，反应池内两端设有阴阳离子交换膜，阴阳离子交换膜能够限定反应池内离子的流动方向，能够控制离子的定向迁移，确保后续对树脂床的电再生效果；s3、向反应池中加入活泼金属并在反应池两端通入直流电，水被电离产生的离子在直流电场的作用下进行定向迁移，离子透过阴阳离子交换膜与树脂床结合，使得树脂床释放先前吸附的硝酸根离子并再生，水中被电离产生的氢气作为还原剂，活泼金属作为催化剂，使得水中硝酸盐被还原为氮气，通过对树脂床进行电再生，使其处于交换-再生的平衡状态，提高树脂床对硝态氮的吸附效率，进而确保去除硝态氮的效果，反应池中的电离过程即通入直流电至释放氮气过程重复3-8次，通过多次的电离过程能够降低废水中的硝态氮浓度；s4、对废水通过紫外线照射水体进行灭菌消毒进行细菌消杀并筛除水中沉淀物后将废水向外界排放，其中，紫外线的照射剂量为20-50mj/cm2，通过紫外线照射水体，使得水中细菌等物质的分子结构被破坏，在杀死病菌的同时不会产生副产物。
19.本发明中，将废水通入斜管填料式沉淀池内进行静置，使得废水中污泥沉淀，完成污泥的沉淀后，再经加压式带式过滤机筛除废水中悬浮杂质以实现废水的滤杂预处理，将废水通入反应池，并向反应池内投放树脂床，通过树脂床的活性基团即磺酸基和活动离子吸附废水中的nh
4+
离子以初步吸附并减少硝态氮浓度，向反应池中加入活泼金属如铁铜等并在反应池两端通入直流电，水被电离产生的氢离子和氢氧根离子在直流电场的作用下进行定向迁移，离子透过阴阳离子交换膜与树脂床结合，使得树脂床释放先前吸附的nh
4+
离子并再生，使树脂床处于交换-再生的平衡状态，提高树脂床的吸附效率，不需要添加额外的酸、碱对树脂进行化学再生可有效降低成本，并且以水中被电离产生的氢气作为还原剂，活泼金属作为催化剂，使得水中被树脂床释放的nh
4+
被还原为氮气，通过重复此过程减少废水中nh
4+
离子浓度，从而减少和铵盐结合生成硝态氮的量，进而达到深度去除废水中高浓度硝
态氮的目的，完成对废水中硝态氮的治理后，通过紫外线照射水体进行灭菌消毒并筛除水中沉淀物后将废水向外界排放。
20.根据废水治理过程中工艺参数的差异，通过以下具体实施例来对本发明所提供的深度去除废水中高浓度硝态氮的方法进行进一步的说明。
21.实施例1
22.s1、将废水通入斜管填料式沉淀池内进行静置产生污泥沉淀后，再经加压式带式过滤机加压过滤筛除废水中悬浮杂质完成废水的滤杂预处理，其中斜管内水流的弗劳德数为1
×
10-4
，加压式带式过滤机的过滤精度为25μm，废水加压过滤时的压力保持在5mpa；s2、将废水通入反应池，并向反应池内投放树脂床初步吸附废水中的含氮污染物，其中，树脂床材质为优先交换硝酸盐的大孔强碱性阴离子交换树脂，反应池内两端设有阴阳离子交换膜；s3、向反应池中加入活泼金属并在反应池两端通入直流电，水被电离产生的离子在直流电场的作用下进行定向迁移，离子透过阴阳离子交换膜与树脂床结合，使得树脂床释放先前吸附的硝酸根离子并再生，水中被电离产生的氢气作为还原剂，活泼金属作为催化剂，使得水中硝酸盐被还原为氮气，反应池中的电离过程即通入直流电至释放氮气过程重复3次；s4、对废水通过紫外线照射水体进行灭菌消毒进行细菌消杀并筛除水中沉淀物后将废水向外界排放，其中，紫外线的照射剂量为20mj/cm2。
23.实施例2
24.s1、将废水通入斜管填料式沉淀池内进行静置产生污泥沉淀后，再经加压式带式过滤机加压过滤筛除废水中悬浮杂质完成废水的滤杂预处理，其中斜管内水流的弗劳德数为5
×
10-4
，加压式带式过滤机的过滤精度为40μm，废水加压过滤时的压力保持在12mpa；s2、将废水通入反应池，并向反应池内投放树脂床初步吸附废水中的含氮污染物，其中，树脂床材质为优先交换硝酸盐的大孔强碱性阴离子交换树脂，反应池内两端设有阴阳离子交换膜；s3、向反应池中加入活泼金属并在反应池两端通入直流电，水被电离产生的离子在直流电场的作用下进行定向迁移，离子透过阴阳离子交换膜与树脂床结合，使得树脂床释放先前吸附的硝酸根离子并再生，水中被电离产生的氢气作为还原剂，活泼金属作为催化剂，使得水中硝酸盐被还原为氮气，反应池中的电离过程即通入直流电至释放氮气过程重复5次；s4、对废水通过紫外线照射水体进行灭菌消毒进行细菌消杀并筛除水中沉淀物后将废水向外界排放，其中，紫外线的照射剂量为35mj/cm2。
25.实施例3
26.s1、将废水通入斜管填料式沉淀池内进行静置产生污泥沉淀后，再经加压式带式过滤机加压过滤筛除废水中悬浮杂质完成废水的滤杂预处理，其中斜管内水流的弗劳德数为1
×
10-3
，加压式带式过滤机的过滤精度为85μm，废水加压过滤时的压力保持在20mpa；s2、将废水通入反应池，并向反应池内投放树脂床初步吸附废水中的含氮污染物，其中，树脂床材质为优先交换硝酸盐的大孔强碱性阴离子交换树脂，反应池内两端设有阴阳离子交换膜；
s3、向反应池中加入活泼金属并在反应池两端通入直流电，水被电离产生的离子在直流电场的作用下进行定向迁移，离子透过阴阳离子交换膜与树脂床结合，使得树脂床释放先前吸附的硝酸根离子并再生，水中被电离产生的氢气作为还原剂，活泼金属作为催化剂，使得水中硝酸盐被还原为氮气，反应池中的电离过程即通入直流电至释放氮气过程重复8次；s4、对废水通过紫外线照射水体进行灭菌消毒进行细菌消杀并筛除水中沉淀物后将废水向外界排放，其中，紫外线的照射剂量为50mj/cm2。
27.实施例4
28.s1、将废水通入斜管填料式沉淀池内进行静置产生污泥沉淀后，再经加压式带式过滤机加压过滤筛除废水中悬浮杂质完成废水的滤杂预处理，其中斜管内水流的弗劳德数为1
×
10-4
，加压式带式过滤机的过滤精度为30μm，废水加压过滤时的压力保持在10mpa；s2、将废水通入反应池，并向反应池内投放树脂床初步吸附废水中的含氮污染物，其中，树脂床材质为优先交换硝酸盐的大孔强碱性阴离子交换树脂，反应池内两端设有阴阳离子交换膜；s3、向反应池中加入活泼金属并在反应池两端通入直流电，水被电离产生的离子在直流电场的作用下进行定向迁移，离子透过阴阳离子交换膜与树脂床结合，使得树脂床释放先前吸附的硝酸根离子并再生，水中被电离产生的氢气作为还原剂，活泼金属作为催化剂，使得水中硝酸盐被还原为氮气，反应池中的电离过程即通入直流电至释放氮气过程重复7次；s4、对废水通过紫外线照射水体进行灭菌消毒进行细菌消杀并筛除水中沉淀物后将废水向外界排放，其中，紫外线的照射剂量为40mj/cm2。
29.表1 实施例1-4中工艺参数对比
30.对比例1本对比例采用实施例1的治理方法，将斜管内水流的弗劳德数设置为5
×
10-3
，其余不变，具体步骤与实施例1相似，本对比例不再赘述。
31.对比例2本对比例采用实施例2的治理方法，将斜管内水流的弗劳德数设置为1
×
10-2
，其余不变，具体步骤与实施例2相似，本对比例不再赘述。
32.表2 对比例1-2中工艺参数对比
33.对比例3本对比例采用实施例3的治理方法，将过滤精度设置为100μm，其余不变，具体步骤与实施例3相似，本对比例不再赘述。
34.对比例4本对比例采用实施例4的治理方法，将过滤精度设置为15μm，其余不变，具体步骤与实施例4相似，本对比例不再赘述。
35.表3 对比例3-4中工艺参数对比
36.对比例5本对比例采用实施例1的治理方法，将过滤压力设置为3mpa，其余不变，具体步骤与实施例1相似，本对比例不再赘述。
37.对比例6本对比例采用实施例2的治理方法，将过滤压力设置为25mpa，其余不变，具体步骤与实施例2相似，本对比例不再赘述。
38.表4 对比例5-6中工艺参数对比
39.对比例7本对比例采用实施例3的治理方法，将重复次数设置为2次，其余不变，具体步骤与实施例3相似，本对比例不再赘述。
40.对比例8本对比例采用实施例4的治理方法，将重复次数设置为10次，其余不变，具体步骤与实施例4相似，本对比例不再赘述。
41.表5 对比例7-8中工艺参数对比
42.对比例9本对比例采用实施例1的治理方法，将紫外线照射剂量设置为15mj/cm2，其余不变，具体步骤与实施例1相似，本对比例不再赘述。
43.对比例10本对比例采用实施例2的治理方法，将紫外线照射剂量设置为50mj/cm2，其余不变，具体步骤与实施例2相似，本对比例不再赘述。
44.表6 对比例9-10中工艺参数对比
45.试验例将同一批废水分成多份，分别根据实施例1-4和对比例1-10所提供的深度去除废水中高浓度硝态氮的方法进行实际去除硝态氮测试，采用gb11894-1989《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法 标准》对废水进行总氮浓度检测（总氮为包括硝态氮、硝酸盐氮等中氮的总和），检测数值填入表7。
46.表7 实施例和对比例中去除水中高浓度硝态氮效果对比
47.根据表7可得知，采用实施例1-4所提供的深度去除废水中高浓度硝态氮的方法与采用对比例1-10所提供的深度去除废水中高浓度硝态氮的方法进行比较，采用实施例的方法的处理后废水中总氮浓度低于采用对比例的方法处理后废水中总氮浓度，并且实施例的方法处理后的废水中总氮浓度均低于37mg/l，而采用由不同工艺参数的对比例的方法处理后的废水中总氮浓度均有所上升，因此本发明所提供的深度去除废水中高浓度硝态氮的方法，能够有效降低水中总氮浓度，从而能够有效的去除废水中的硝态氮。
48.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。