磁性离子交换树脂耦合催化臭氧氧化循环回流处理偏碱性二级出水的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种磁性离子交换树脂耦合催化臭氧氧化循环回流处理偏碱性二级出水的系统和方法，所述系统包括高密度树脂混合池、树脂沉淀池和催化臭氧氧化池，其中：高密度树脂混合池设置有进水口、再生树脂进入口、机械搅拌器、氧化出水回流进水口、再生或废旧树脂排出口、树脂回流入口和树脂沉淀池连接口；树脂沉淀池设置有树脂回流出口、第一斜管沉淀板和溢流堰；催化臭氧氧化池设置有树脂基催化剂、挡板、臭氧发生器、曝气装置、出水口、氧化回流出水口和第二斜管沉淀板。本发明专利技术从系统设计及运行角度将磁性树脂工艺和催化臭氧氧化有机结合，提高了处理效率，延长了树脂使用寿命，节约了成本，使得废旧磁性树脂再利用，增加了处理水量。处理水量。处理水量。

【技术实现步骤摘要】
磁性离子交换树脂耦合催化臭氧氧化循环回流处理偏碱性二级出水的系统和方法


[0001]本专利技术属于水处理
，涉及一种磁性离子交换树脂耦合催化臭氧氧化循环回流处理偏碱性二级出水的系统和方法。

技术介绍

[0002]随着经济的发展社会的进步，全球范围内，水资源短缺已成为影响人类活动的严重问题。而我国是众多缺水地区中的一员，我国的缺水现状主要表现为水资源分布不均匀、水污染问题严重。利用城市污水厂二级出水，发展再生水回用是解决缺水问题的一剂良药。但是再生水景观回用过程中会存在诸多风险问题：比如氮磷引起的水体富营养化、出水有机物引起的累积及生物毒理效应、微量有机污染物的毒性及持久性、病原微生物引起致病风险等。所有污染物的综合效应，导致再生水回用过程中产生健康风险及生态风险。二级出水相比于饮用水源有机物的组成更为复杂，因此对于再生水的处理回用技术的提出，需要考虑全面的污染物削减，组合技术比单一技术更能全面的削减有机物。同时，二级出水因为许多天然有机物的存在，使得二级出水大多是偏碱性的，深度处理技术应满足偏碱性二级出水条件的适用性。组合工艺的提出基于各工艺的优势分析，研究优势互补的组合工艺，提出再生水水质安全保障策略。
[0003]氧化技术已被认为是减轻二级出水有机物（EfOM）对水环境风险的关键步骤，其中臭氧化是一种高效的处理工艺，在水处理中得到了广泛的应用和研究。但由于二级出水背景有/无机物存在，臭氧和自由基只有非常小的部分直接用于微量有机物、抗性基因和病原体等污染物的减排并导致更高的能源和资源消耗，限制了臭氧化应用在大型和长期的处理之中。同时，催化臭氧能比单独臭氧产生更多的自由基，一般认为自由基比臭氧分子去除有机污染物更为有效，然而现有的催化剂大多为贵金属材料，提高了催化剂制备成本，低成本催化剂亟待开发。
[0004]通过吸附可以有效去除二级出水背景有/无机物，提高后续氧化过程的利用率，降低副产物的生成，使得更多的臭氧剂量作用于新兴污染物，保证二级出水的回用无潜在威胁。离子交换树脂能够有效去除电荷污染物，包括对臭氧有着不利影响的亚硝酸盐、碳酸盐等离子。磁性离子交换树脂是一种新型树脂，相比于常规非磁性树脂可广泛用于去除水中溶解的有机碳、亚硝酸盐和碳酸盐等物质。带有磁性氧化铁颗粒芯的树脂，可方便的从混合物中分离，在一个连续的过程中循环再生，缩小了树脂反应器占地面积。但一般来说由于液固传质阻力的存在，单次吸附过程中树脂难以达到吸附容量上限，反应器构型制约着树脂的固液传质效率。在实际使用过程中，再生液的类型会使树脂转型，造成吸附有机物后脱附的不同离子对后工艺造成不利影响，组合工艺应考虑树脂脱附的离子带来的潜在影响。同时在实际再生过程中，磁性离子交换树脂也有着常规非磁性树脂的无法彻底再生问题，导致树脂交换容量快速下降，特别是偏碱性水质，钙镁等离子的沉积会对树脂造成不可逆污染，限制了其广泛应用。此外，目前无有效的废旧树脂再利用方式的报道，树脂作为废弃物
完全焚烧处理，造成了资源浪费。这些问题限制了磁性离子交换树脂的应用，阻碍了其发展，函待创新。

技术实现思路

[0005]为了处理二级出水满足回用标准并降低水质生态风险，实现磁性树脂和催化臭氧氧化的有机结合，实现废旧磁性离子交换树脂的催化氧化再利用，本专利技术提供了一种磁性离子交换树脂耦合催化臭氧氧化循环回流处理偏碱性二级出水的系统和方法。本专利技术基于组合工艺的优势及短板，通过氧化出水回流，沉淀池树脂回流和废旧磁性树脂制备臭氧催化剂方式同步提升水质，提出磁性树脂吸附耦合催化臭氧氧化的再生水水质安全保障策略。该系统运行稳定，降低运行成本，该方法能有效应对水质波动，降低占地面积，出水满足一系列的城市污水再生利用标准。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种磁性离子交换树脂耦合催化臭氧氧化循环回流处理偏碱性二级出水的系统，包括高密度树脂混合池、树脂沉淀池和催化臭氧氧化池三部分，其中：所述高密度树脂混合池设置有进水口、再生树脂进入口、机械搅拌器、氧化出水回流进水口、再生或废旧树脂排出口、树脂回流入口和树脂沉淀池连接口；所述树脂沉淀池设置有树脂回流出口、第一斜管沉淀板和溢流堰，第一斜管沉淀板设置在树脂沉淀池的上部，高密度树脂混合池出水经过树脂沉淀池连接口、第一斜管沉淀板进入树脂沉淀池，树脂回流出口经过管路与高密度树脂混合池的树脂回流入口连接；所述催化臭氧氧化池设置有挡板、臭氧发生器、曝气装置、出水口、氧化回流出水口和第二斜管沉淀板，挡板纵向设置在催化臭氧氧化池内部且位于溢流堰和第二斜管沉淀板之间，第二斜管沉淀板设置在催化臭氧氧化池的上部、溢流堰的下方，树脂沉淀池出水经过溢流堰、挡板、第二斜管沉淀板进入催化臭氧氧化池，臭氧发生器与曝气装置连接，曝气装置设置在催化臭氧氧化池的底部，出水管路上设置有氧化回流出水口，氧化回流出水口经过管路与高密度树脂混合池的氧化出水回流进水口连接。
[0007]一种利用上述系统进行磁性离子交换树脂耦合催化臭氧氧化循环回流处理偏碱性二级出水的方法，包括如下步骤：步骤一、偏碱性二级出水经过进水口注入高密度树脂混合池内，磁性树脂通过再生树脂进入口进入高密度树脂混合池内，磁性树脂通过机械搅拌器与二级出水进行搅拌混合，二级出水经过磁性树脂处理，磁性树脂需要进行再生或废旧磁性树脂制备催化剂时，废旧磁性树脂和再生磁性树脂经过再生或废旧树脂排出口排出进行制备或再生；步骤二、二级出水和磁性树脂的液固混合液经过树脂沉淀池连接口进入树脂沉淀池，磁性树脂通过斜管沉淀板的作用和自身的沉降性在树脂沉淀池中沉淀，沉淀的磁性树脂通过树脂回流出口流出，再通过树脂回流入口进入高密度树脂混合池；步骤三、经过树脂沉淀池分离后的二级出水通过溢流堰进入催化臭氧氧化池，催化臭氧氧化池内填充有催化剂，通过臭氧发生器经过曝气装置进行臭氧曝气，催化剂和二级出水混合物通过斜管沉淀板分离，分离后的二级出水经过出水口流出催化臭氧氧化池，氧化回流出水经过氧化回流出水口流出，通过氧化出水回流进水口进入高密度树脂混合池。
[0008]相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：本专利技术采用一体化高密度树脂混合池、树脂沉淀池和催化臭氧氧化池，辅以氧化出水回流、沉淀池树脂回流和废旧磁性树脂制备臭氧催化剂方式，实现二级出水安全回用，从系统设计及运行角度将磁性树脂工艺和催化臭氧氧化有机结合，提高了处理效率，延长了树脂使用寿命，节约了成本，使得废旧磁性树脂再利用，废弃资源再利用减少了碳排放，增加了处理水量，减小了设备占地面积。
附图说明
[0009]图1为磁性离子交换树脂耦合催化臭氧氧化循环回流处理偏碱性二级出水的系统结构示意图；图2为磁性离子交换树脂耦合催化臭氧氧化循环回流处理偏碱性二级出水的方法原理示意图；图3为树脂基臭氧催化剂的材料表征图。
具体实施方式
[0010]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0011]本专利技术提供了一种磁性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性离子交换树脂耦合催化臭氧氧化循环回流处理偏碱性二级出水的系统，其特征在于所述系统包括高密度树脂混合池、树脂沉淀池和催化臭氧氧化池三部分，其中：所述高密度树脂混合池设置有进水口、再生树脂进入口、机械搅拌器、氧化出水回流进水口、再生或废旧树脂排出口、树脂回流入口和树脂沉淀池连接口；所述树脂沉淀池设置有树脂回流出口、第一斜管沉淀板和溢流堰，第一斜管沉淀板设置在树脂沉淀池的上部，高密度树脂混合池出水经过树脂沉淀池连接口、第一斜管沉淀板进入树脂沉淀池，树脂回流出口经过管路与高密度树脂混合池的树脂回流入口连接；所述催化臭氧氧化池设置有挡板、臭氧发生器、曝气装置、出水口、氧化回流出水口和第二斜管沉淀板，挡板纵向设置在催化臭氧氧化池内部且位于溢流堰和第二斜管沉淀板之间，第二斜管沉淀板设置在催化臭氧氧化池的上部、溢流堰的下方，树脂沉淀池出水经过溢流堰、挡板、第二斜管沉淀板进入催化臭氧氧化池，臭氧发生器与曝气装置连接，曝气装置设置在催化臭氧氧化池的底部，出水管路上设置有氧化回流出水口，氧化回流出水口经过管路与高密度树脂混合池的氧化出水回流进水口连接。2.根据权利要求1所述的磁性离子交换树脂耦合催化臭氧氧化循环回流处理偏碱性二级出水的系统，其特征在于所述催化臭氧氧化池内填充有树脂基催化剂，树脂基催化剂为高密度树脂混合池中排出的达到使用周期的难以再生的废旧磁性树脂。3.根据权利要求2所述的磁性离子交换树脂耦合催化臭氧氧化循环回流处理偏碱性二级出水的方法，其特征在于所述树脂基催化剂为含有Fe和C元素球型树脂基催化剂，填充体积比为10~40%，制备方法为500~800℃高温氮气保护下的热解炭化法，直径为20微米至270微米的球型。4.一种利用权利要求1
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3任一项所述系统进行磁性离子交换树脂耦合催化臭氧氧化循环回流处理偏碱性二级出水的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤一、偏碱性二级出水经过进水口注入高密度树脂混合池内，磁性树脂通过再生树脂进入口进入高密度树脂混合池内，磁性树脂通过机械搅拌器与二级出水进行搅拌混合，二级出水经过磁性树脂处理，磁性树脂需要进行再生或废旧磁性树脂制备催化剂时，废旧磁性树脂和再生磁性树脂经过再生或废旧树脂排出口排出进行制备或再生；步骤二、二级出水和磁性树脂的液固混合液经过树脂沉淀池连接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，唐英才，温沁雪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：