[发明专利]离子交换脱氮除磷深度处理方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程和废水处理工程领域，尤其涉及一种采用强碱性阴离子交换树脂处理城市污水处理厂二级硝化出水或富营养化河湖水体实现深度脱氮除磷的水污染净化方法。

背景技术

近年来，随着工业化和城市化程度的不断提高，城市污水中氮、磷营养物大量进入水体，使水体富营养化日益严重。水体富营养化导致蓝绿藻和其它水生植物异常繁殖、水体透明度下降、溶解氧含量降低、水生生物大量死亡、水质恶化、水味发腥变臭等严重后果。控制城市污水氮磷排放是控制河湖水体富营养化的重要方面，其中磷作为富营养化限制因子是控制的重点。目前城市污水处理一般采用A²/O生物法脱氮除磷工艺及其变型工艺，这些工艺的共性为均采用硝化工艺作为其后处理，出水含有较多的硝酸盐和一定浓度的磷(其主要成分为正磷酸盐)，其中磷浓度远高于富营养化限制浓度，需要深度除磷以进一步降低磷浓度，满足日益严格的排水标准。

城市污水厂二级处理出水一般采用钙盐类化学沉淀法作为深度除磷处理技术，其出水磷浓度难以控制在0.1mg/L以下，并且产生较多无法利用的含钙污泥，除此之外，有人采用人工湿地作为城市污水厂二级硝化出水的深度处理技术，尽管其对有机物和氮有一定的去除效果，但其对磷的去除主要依赖基质的吸附作用，因而效果并不十分理想。还有的研究者采用吸附法作为深度除磷技术，但该技术目前尚处于研究水平，工业化应用极为少见，主要局限为吸附剂的容量较小，选择性较差。与上述几种技术相比，离子交换作为一种经典高效的离子去除技术，被广泛应用于高纯水或去离子水生产中，具有非常多的工业化应用实例，将强碱性阴离子树脂应用于城市污水厂二级硝化出水处理，不仅可以高效除磷(将出水磷降低到<0.1mg/L)，而且能够去除一定浓度的硝酸盐，是一种非常有效的城市污水厂二级硝化出水深度脱氮除磷技术，而将该技术应用于富营养化河湖水体原位净化时具有速度快、效果好、可以从根本上净化河湖水体等优势，然而经广泛检索中国、欧盟、美国等专利机构均未发现将强碱性阴离子交换树脂应用于城市污水处理的专利。检索发现了其它类型离子交换树脂应用于城市污水处理的欧洲发明专利，即申请号为US19980206446，名称为Selective removal of phosphates and chromates from contaminated water by ionexchange，公开号为US6 136 199(A)的欧洲发明专利(同时该专利在美国的申请号为09/206446，名称为Selective removal of phosphates and chromates from contaminated water by ion exchange，公开号为6136199)，它利用聚合配位交换树脂(polymeric ligand exchanger，PLE)选择性去除水中的磷酸盐，PLE由聚合体(如螯合树脂)与过渡金属螯合而成，通过静电作用和路易斯酸碱协同作用与磷酸盐结合，与普通阴离子树脂相比具有极高的磷酸盐选择性，该技术也有如下几个方面的劣势：(1)树脂合成与再生均较困难。由于重金属单次负载率较低，在合成PLE时须反复将金属溶液通过螯合树脂以提高其负载率，再生时须采用酸性盐溶液再生，对设备腐蚀性大，再生时会产生金属流失，因而再生过程还包括金属负载程序，使再生过程过于复杂；(2)树脂选择性较高导致该树脂仅有除磷功能而没有脱(硝)氮功能，而无论磷或氮都是富营养化的重要因子，因而同时脱氮除磷对于目前城市污水厂出水深度净化具有重要的意义。

由此可见，以常规强碱性阴离子交换树脂作为吸附剂用于城市污水厂二级硝化出水或河湖富营养化水体净化具有同时脱(硝)氮除磷、工艺简单、净化效果显著等特点，将离子交换工艺应用于富营养化防治具有非常现实的意义。

发明内容

本发明针对当前城市污水厂二级硝化出水深度脱氮除磷技术的不足，提供了一种离子交换深度脱氮除磷的水污染净化方法，它通过对常规强碱性阴离子交换树脂和操作参数等因子的设计与改造，将其作为城市污水厂二级硝化出水深度处理技术或富营养化湖泊原位净化技术，不仅具有极高的总磷去除率，而且具有较好的硝酸盐去除效果，并且具有运行成本低、污泥量小等特点。

本发明的特征在于，所述强碱性阴离子交换树脂能够同时去除经过城市污水厂二级硝化出水或富营养化湖泊水体中的(硝)氮和磷，去除效率高。