【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废水处理，更具体地说，涉及多层分组式树脂吸附滤池及其应用。
技术介绍
1、随着我国电子制造、新能源等战略性产业的蓬勃发展，各类污染物的环境容量迅速缩减，并引发一系列环境健康问题。实现废水的高效深度净化成为促进制造产业清洁生产、绿色高质量发展的关键。
2、目前，树脂吸附技术是重要的水污染物控制处理技术，通常基于静电吸引或络合配对作用机制来实现水体中目标污染物的去除。但是，现有的树脂吸附技术往往受限于床层的传质效率和吸附饱和周期，面对真实复杂工况缺乏适用装备及控制方法，其性能往往不能满足实际应用需求。现有的大水量废水处理装置中主要存在的问题为处理效率低，处理深度不足，并且处理成本高，具体如下：
3、(1)处理效率低：吸附固定床技术一般对于废水的过流速度有明确的限制，过快的吸附流速会导致吸附滤料与污染物的接触时间不足，无法充分截留和吸附污染物。因此，为了提高吸附精度，往往需要降低吸附流速，进而损失一部分处理能力，造成处理效率低下。
4、(2)处理深度不足：对于吸附流化床或吸附膨胀床类型的反应器，虽然可以大幅提升废水的过流速度，提升处理能力，但也面临吸附不充分、不稳定等挑战，从而导致处理深度难以保证。
5、(3)处理成本高：树脂吸附工艺的运行成本主要受制于吸附周期、脱附频次、化学品及电力的消耗等。而吸附特性决定，吸附出水中的目标污染物含量在时间和空间上是分配不均的，吸附早期的出水污染物浓度极低(远低于排放要求)，而临近穿透的出水污染物浓度则迅速攀升，极大限制了吸附运行周期并增
6、以水体中氟污染物处理为例，为了解决废水处理效率和处理深度的问题，申请号202110947130.6，申请日2021年8月18日提交的中国专利技术专利申请公开了一种含氟矿井水深度除氟的u型吸附滤池及应用，该专利申请基于改性金属负载型滤料的开发，在吸附滤池的进出水侧分别设布水墙并设置高低落差，布水墙中上部设有渗水孔，布水墙之间设有u型槽体，u型槽体通过若干承托柱设置在吸附滤池上，进水侧的布水墙和u型槽体之间、u型槽体底部和承托柱之间、u型槽体和出水侧的布水墙之间均填充有锰钛改性沸石滤料。通过u型落差设计，减少耗能，占地面积小，弥补了常规滤池占地面大、运行能耗高的缺点。
7、但是，上述专利申请主要通过开发吸附滤料，提高吸附精度，并通过u型落差，减少电力能耗，对于吸附过程本身并未做出优化，对于吸附材料的穿透特性，吸附出水氟化物的时间和空间分配不均问题也未做考量。且滤料为一次性使用，滤池出水超标后即需进行滤料的全部更换，无法实现原位的再生和循环使用。
8、此外，申请号201120324819.5，申请日2011年8月25日提交的中国技术专利申请公开了分组式树脂吸附机组，包括多个吸附分离柱，每两个吸附分离柱归属于一个吸附装置组合，每个吸附装置组合还包括储罐和上行输送管，上行输送管配置有泵，上行输送管上端连接储罐下端通过管路系统连接进料分管，进料分管连接进料总管，储罐同树脂吸附分离柱上端分别通过导管连接。通过各组吸附装置组合之间的管道连接和阀门控制实现各组吸附装置之间的串联和并联连接，但是为了实现该功能，需要额外采用多个树脂柱，多个树脂柱的运行方式操作繁琐，水头压力损失严重，导致处理能力不足、投资成本增加、不同吸附柱间吸附周期不同步导致的运行调控不便等诸多问题，并且吸附出水需要存储后异位混合，仍面临吸附出水中污染物在时间与空间上分配不均的挑战。
9、为解决上述一系列树脂吸附处理技术的制约问题，亟需开发一种具备高吸附性能，高处理效率，低运行成本，可原位再生的树脂吸附滤池及其控制方法。
技术实现思路
1、1.要解决的问题
2、针对现有树脂吸附技术处理效率低、出水水质时间/空间分布不均、水头压力损失大以及处理成本高等问题，本专利技术提供多层分组式树脂吸附滤池及其应用。通过创造性地提出对树脂吸附滤池上下同时进水，中部出水原位混合的运行方式，并且通过控制上部固定床和下部膨胀床的进水流量配比，调控综合吸附出水中目标污染物在空间和时间上的浓度分布，确保滤池处理深度的同时，充分发挥床层树脂材料的吸附效能，延长运行周期；此外，利用分格设计，实现原位串、并联切换，大幅提高吸附滤池的处理能力，节约脱附剂等化学品的消耗，从而节约运行成本。
3、2.技术方案
4、为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
5、一方面，本专利技术提供了一种多层分组式树脂吸附滤池，包括滤池本体，滤池本体内部由隔板分成第一反应单元和第二反应单元，第一反应单元内自上而下设置有第一固定床反应区和第一膨胀床反应区，第一固定床反应区与第一膨胀床反应区之间设置有第一通道，第一固定床反应区和第一膨胀床反应区的出水在第一通道内原位混合；
6、第二反应单元内自上而下设置有第二固定床反应区和第二膨胀床反应区，第二固定床反应区与第二膨胀床反应区之间设置有第二通道，第二固定床反应区和第二膨胀床反应区的出水在第二通道内原位混合，第一通道和第二通道上均设置有出水口。
7、优选地，所述第一反应单元和第二反应单元顶部设置有布水装置。
8、优选地，所述第一反应单元顶部设置有第一布水器，第一反应单元底部设置有第三布水器；第二反应单元顶部设置有第二布水器，第二反应单元底部设置有第四布水器，第一通道和第二通道内均设置有导流板和溢流堰，以实现固定床反应区和膨胀床反应区的出水的原位混合，并控制出水流速的稳定，其中溢流堰横跨宽度d1与导流板底部收口跨度d2之比为1.0到7.0之间。
9、优选地，所述第一膨胀床反应区与第一固定床反应区之间的高度比为1.2～1.5，第二膨胀床反应区与第二固定床反应区之间的高度比为1.2～1.5。
10、更优选地，所述第一通道的高度不小于10cm，和/或所述第二通道的高度不小于10cm。
11、优选地，所述第一膨胀床反应区底部设置有透水砖层，第一膨胀床反应区底部的透水砖层与第一反应单元底部之间形成第一空腔，第三布水器设置于第一空腔内部；
12、第二膨胀床反应区底部设置有透水砖层，第二膨胀床反应区底部的透水砖层与第二反应单元底部之间形成第二空腔，第四布水器设置于第二空腔内部。
13、更优选地，所述第一固定床反应区和第二固定床反应区底部均设置有透水砖层。
14、优选地，第一布水器通过第一布水管道与进水池相连，在第一布水管道上设置有第一布水阀门；第二布水器通过第二布水管道与进水池相连，在第二布水管道上设置有第二布水阀门；
15、第三布水器通过第三布水管道与进水池相连，在第三布水管道上设置有第三布水阀门；第四布水器与通过第四布水管道与进水池相连，在第四布水管道上设置有第四布水阀门。
16、优选地，所述第一布水管道与第二布水管道本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多层分组式树脂吸附滤池，其特征在于：包括滤池本体(100)，滤池本体(100)内部由隔板分成第一反应单元(110)和第二反应单元(120)，第一反应单元(110)内自上而下设置有第一固定床反应区(110A)和第一膨胀床反应区(110B)，第一固定床反应区(110A)与第一膨胀床反应区(110B)之间设置有第一通道(110C)，第一固定床反应区(110A)和第一膨胀床反应区(110B)的出水在第一通道(110C)内原位混合；
2.根据权利要求1所述的一种多层分组式树脂吸附滤池，其特征在于：所述第一反应单元(110)顶部设置有第一布水器(1101)，第一反应单元(110)底部设置有第三布水器(1102)；第二反应单元(120)顶部设置有第二布水器(1201)，第二反应单元(120)底部设置有第四布水器(1202)，第一通道(110C)和第二通道(120C)内均设置有导流板和溢流堰，以实现固定床反应区和膨胀床反应区的出水的原位混合，并控制出水流速的稳定，其中溢流堰横跨宽度D1与导流板底部收口跨度D2之比为1.0到7.0之间。
3.根据权利要求1所述的一种
4.根据权利要求2所述的一种多层分组式树脂吸附滤池，其特征在于：所述第一膨胀床反应区(110B)底部设置有透水砖层(1310)，第一膨胀床反应区(110B)底部的透水砖层与第一反应单元(110)底部之间形成第一空腔(110D)，第三布水器(1102)设置于第一空腔(110D)内部；
5.根据权利要求2所述的一种多层分组式树脂吸附滤池，其特征在于：第一布水器(1101)通过第一布水管道(1410)与进水池(200)相连，在第一布水管道(1410)上设置有第一布水阀门(201)；第二布水器(1201)通过第二布水管道(1420)与进水池(200)相连，在第二布水管道(1420)上设置有第二布水阀门(202)；
6.根据权利要求5所述的一种多层分组式树脂吸附滤池，其特征在于：所述第一布水管道(1410)与第二布水管道(1420)通过上进水管(210)与进水池(200)相连，在上进水管(210)上设置有第一进水阀门(301)；
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种多层分组式树脂吸附滤池，其特征在于：所述第一通道(110C)和第二通道(120C)的出水口处设置有监测仪，用于监测水中目标污染物浓度。
8.根据权利要求7所述的一种多层分组式树脂吸附滤池，其特征在于：所述目标污染物包括但不限于氟离子。
9.根据权利要求7所述的一种多层分组式树脂吸附滤池，其特征在于：滤池外部还设置有脱附剂储罐(400)和再生剂储罐(500)，脱附剂储罐(400)通过管道经由脱附泵与第一布水器(1101)和第二布水器(1201)相连通，再生剂储罐(500)通过管道经由再生泵与第一布水器(1101)和第二布水器(1201)相连通，在脱附剂储罐(400)与第一布水器(1101)和第二布水器(1201)相连通的管道上设置有酸液暂存池(800)，用于储存并补充混合树脂再生过程中消耗的循环酸液。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种多层分组式树脂吸附滤池在污染物处理中的应用，其特征在于：所述应用的方法包括：通过第一反应单元和第二反应单元顶部和底部设置的布水装置，分别以流速Q上和Q下同时向滤池进行上进水和下进水，使得第一反应单元内填充的吸附材料形成第一固定床反应区和第一膨胀床反应区，第二反应单元内填充的吸附材料形成第二固定床反应区和第二膨胀床反应区，第一固定床反应区和第一膨胀床反应区的出水在第一通道内原位混合后排出，第二固定床反应区和第二膨胀床反应区的出水在第二通道内原位混合后排出。
11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于：所述污染物为含氟废水，具体应用方法包括以下步骤：
12.根据权利要求10所述的应用，其特征在于：在滤池执行吸附操作时，滤池内部的第一反应单元和第二反应单元采用并联或串联吸附形式，并且能够在并联/串联之间切换；在滤池执行脱附操作时，滤池内部的第一反应单元和第二反应单元采用串联脱附形式。
13.根据权利要求12所述的应用，其特征在于：所述脱附为水洗-脱附过程，具体操作如下：
...【技术特征摘要】
1.一种多层分组式树脂吸附滤池，其特征在于：包括滤池本体(100)，滤池本体(100)内部由隔板分成第一反应单元(110)和第二反应单元(120)，第一反应单元(110)内自上而下设置有第一固定床反应区(110a)和第一膨胀床反应区(110b)，第一固定床反应区(110a)与第一膨胀床反应区(110b)之间设置有第一通道(110c)，第一固定床反应区(110a)和第一膨胀床反应区(110b)的出水在第一通道(110c)内原位混合；
2.根据权利要求1所述的一种多层分组式树脂吸附滤池，其特征在于：所述第一反应单元(110)顶部设置有第一布水器(1101)，第一反应单元(110)底部设置有第三布水器(1102)；第二反应单元(120)顶部设置有第二布水器(1201)，第二反应单元(120)底部设置有第四布水器(1202)，第一通道(110c)和第二通道(120c)内均设置有导流板和溢流堰，以实现固定床反应区和膨胀床反应区的出水的原位混合，并控制出水流速的稳定，其中溢流堰横跨宽度d1与导流板底部收口跨度d2之比为1.0到7.0之间。
3.根据权利要求1所述的一种多层分组式树脂吸附滤池，其特征在于：所述第一膨胀床反应区(110b)与第一固定床反应区(110a)之间的高度比为1.2～1.5，第二膨胀床反应区(120b)与第二固定床反应区(120a)之间的高度比为1.2～1.5。
4.根据权利要求2所述的一种多层分组式树脂吸附滤池，其特征在于：所述第一膨胀床反应区(110b)底部设置有透水砖层(1310)，第一膨胀床反应区(110b)底部的透水砖层与第一反应单元(110)底部之间形成第一空腔(110d)，第三布水器(1102)设置于第一空腔(110d)内部；
5.根据权利要求2所述的一种多层分组式树脂吸附滤池，其特征在于：第一布水器(1101)通过第一布水管道(1410)与进水池(200)相连，在第一布水管道(1410)上设置有第一布水阀门(201)；第二布水器(1201)通过第二布水管道(1420)与进水池(200)相连，在第二布水管道(1420)上设置有第二布水阀门(202)；
6.根据权利要求5所述的一种多层分组式树脂吸附滤池，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，吕振华，张炜铭，汪林，牛志华，赵君倩，冯向文，赵昕，邵燕，
申请(专利权)人：江苏南大环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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