[发明专利]基于电化学和树脂组合工艺深度处理废水中硝态氮方法

说明书

本发明涉及一种基于电化学和树脂组合工艺深度处理废水中硝态氮方法，属于废水深度处理和回用领域，其目的是发明一种高效地去除废水中硝态氮的方法，包括步骤有树脂吸附工艺，饱和树脂脱附工艺，树脂解脱附液处置工艺、树脂循环再生工艺。本发明借助树脂对废水中硝态氮的吸附和脱附循环工艺，组合电催化对树脂脱附液催化还原工艺，共同去除废水中的硝态氮。本发明实现了脱附液处置的资源化、无害化的目标，满足树脂循环利用的要求。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种基于电化学和树脂组合工艺深度处理废水中硝态氮方法。

背景技术

由于商业、工业、农业不断进步，工业化生产中的污水、生活污水以及饮用水源等多种水体中的氮元素含量不断上升。氮类是引起水体富营养化和污染的重要因素之一，其过量排放给城市给水厂的废水处理过程带来很大的影响。研究指出污水处理厂采用先进的处理工艺可极大地缓解受纳自然水体因氮元素浓度升高而导致的富营养化问题。为满足保护公众健康和生态环境，国家对污水处理厂出水的总氮制订更严格的排放标准，根据国家的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)要求，总氮浓度从没有限制到15mg/L(一级A)和20mg/L(一级B)。然而随着我国城镇污水处理规模的不断扩大，排放标准的不断提高，这使我国大部分污水厂处理面临巨大的持续升级改造压力，研究开发污水处理厂后续工艺中的除氮技术已成为水污染控制工程领域研究的重点。对于水中的硝酸盐氮，主要的去除方式有生物反硝化技术、反渗透膜技术、吸附和离子交换法和活泼金属还原法等，其中吸附和离子交换法作为世界卫生组织(WHO)与美国环保署(USEPA)推荐的处理方法之一，在硝酸盐的深度处理中得到了广泛应用。然而废水经树脂处理后产生的脱附液具有盐度高、硝氮浓度高、难生物降解等特点，脱附液难以处理，大大限制了树脂的推广应用。因此，急需寻找高效经济的处理高浓度硝态氮脱附液的工艺。CN 106186592A 提出“一种去除树脂脱附液中硝态氮的装置及其应用工艺”的臭氧高级氧化法存在但臭氧利用率低、电耗高的缺点；CN 206203954U提出“膜组件电渗析法在线树脂再生装置”的工艺中存在运行成本较高、滤膜污染且污染物分离后仍需进行处理的问题；强化混凝等脱附液处置技术运行成本较高，且没有实现脱附液的资源化利用，难以真正解决工业上的难题。电催化技术作为新型的环境友好技术，因可控性强、无二次污染问题、反应受外界环境影响小等优点，已越来越受到大众的关注。电催化技术催化硝酸盐反应无需外加还原剂，可凭电子直接在阴极将硝酸盐还原生成氮气和氨(副产物)，同时在阳极将氨氮氧化成氮气，达到完全脱氮效果。电催化工艺反应具有选择性和安全性，避免造成二次污染，被称为“环境友好型”水处理技术。提出以电催化工艺为主导，结合树脂循环再生工艺，实现废水中硝态氮的深度处理目标，大大缓解氮元素的过量排放对环境造成的生态胁迫。

发明内容

针对目前单一处理技术无法实现废水中硝态氮的深度去除的目标，本发明提供一种深度处理废水中硝态氮的方法和系统，本发明通过树脂对废水中硝态氮的吸附，去除废水中的硝态氮污染物，饱和强碱性阴离子交换树脂再生所得的脱附液经电催化工艺处理，电解后的电解液套用树脂的再生剂，达到强碱性阴离子交换树脂循环利用的目的。该发明能够去除废水中的硝态氮，为污水的深度处理与综合利用提供重要保障。

本发明的原理：对含有硝态氮的废水进行处理时，通过耦合电催化去除硝态氮工艺和强碱性阴离子交换树脂吸附硝态氮循环再生工艺，实现对含有硝态氮的废水深度处理的目标。

本发明提供了了一种基于电化学和树脂组合工艺深度处理废水中硝态氮方法，按照先后顺序包括以下步骤：

(A)将含有硝态氮的废水通树脂吸附柱进行吸附，待出水的硝态氮浓度降低后停止吸附；

(B)利用氯化钠溶液作为脱附剂，对吸附饱和的树脂进行脱附，得到脱附液；

(C)利用电催化工艺对脱附液进行电解，在阴极通过电催化还原作用将硝态氮转变成氮气和氨氮，在阳极通过直接氧化和间接氧化作用将副产物氨氮氧化为氮气，电解后的溶液经沉淀池分离，得到电解液；