生化尾水用于循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法

摘要

本发明涉及的是一种生化尾水用于循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法，属于离子交换水处理技术。具体为应用离子交换流化技术对生化尾水（废水生化尾水）进行离子交换脱盐以达到循环冷却水的要求。生化尾水用于循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法，其特点在于针对废水处理的电导率1000~2500μs/cm的生化尾水采用离子交换法进行处理；针对废水处理的生化尾水离子交换过程中较高电导率带来的pH变化大而导致树脂失效快的问题，利用弱酸树脂-强酸树脂-弱碱树脂组合工艺达到理想的处理效果；该方法适用于各种不同水质的废水经生化处理后的尾水，在较为宽泛的水力停留时间范围内能够保持出水pH、电导率稳定，运行过程中各离子交换柱采用流化离子交换方式。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种生化尾水用于循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法，属于离子交换水处理技术。具体为应用离子交换流化技术对生化尾水（废水生化尾水）进行离子交换脱盐以达到循环冷却水的要求。

背景技术

随着我国工业化、现代化进程的加速，工业领域的需水量及产生的废水水量巨大，其用水量及有机污染物排放量的增减不仅对企业的综合经济效益产生重大影响，而且对解决所在地区缺水矛盾、改善地表水环境状况有举足轻重的作用。这其中，废水处理后的生化尾水经深度处理后回用于工业换热器的循环冷却水已成为企业提高经济效益、清洁生产、节能减排的大趋势。废水处理后的生化尾水的电导率普遍较高，若直接使用作循环冷却水，容易导致设备的损耗速率加快，降低设备的使用寿命，因此需经过脱盐工艺后方能回用作循环冷却水。

离子交换技术出水水质稳定，成本低廉，技术成熟，在各方面得到广泛的使用，尤其是在低电导率水质的软化、脱盐等方面具有良好的效果。但是，传统的离子交换固定床工艺在针对较高电导率的生化尾水的脱盐方面会产生出水电导率不稳定，pH变化大，周期制水量小，再生频繁高，再生液消耗量大，树脂失效快等问题，从而影响了离子交换脱盐技术的使用效果及应用范围。

发明内容

本发明的目的是针对传统的离子交换固定床工艺的不足之处提出一种生化尾水用于循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法，根据生化尾水（废水生化尾水）回用作循环冷却水的工艺特点，提出利用流化离子交换技术对电导率在1000~2500μs/cm的废水生化尾水进行脱盐处理并达到循环冷却水回用的要求。

该发明针对的是生化尾水回用作循环冷却水的标准进行设计。经混凝过滤处理后的生化尾水，电导率1000~2500μs/cm，pH5.0~6.0，硬度200~400 mg/L，Fe²⁺0.1~0.68mg/L，Ca²⁺ 2.13~5.16mmol/L，Mg²⁺ 1.68~3.01 mmol/L， Na⁺ 3.15~5.5 mmol/L，HCO₃^-1.45~4.16 mmol/L，SO₄^2-1.66~4.04 mmol/L。

生化尾水用于循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法是采用流化离子交换技术实现的，具体方法如下：

（1）经过混凝沉淀处理后的生化尾水进入弱酸性阳离子交换柱，即弱酸性阳离子树脂流化床，弱酸性阳离子交换柱内装填有弱酸性大孔阳离子交换树脂，弱酸性大孔阳离子交换树脂采用市售的D113型弱酸性大孔阳离子交换树脂，装填量50%~70%，呈流化状态。废水经过弱酸性阳离子交换柱内的弱酸性大孔阳离子交换树脂离子交换后，硬度去除率60%~75%，出水澄清并显弱酸性pH4~5，Fe²⁺0.08~0.36mg/L，Ca²⁺ 1.36~3.85mmol/L，Mg²⁺ 1.08~2.51 mmol/L， Na⁺ 2.55~4.42 mmol/L。

（2） 经过弱酸性阳离子交换柱内的弱酸性大孔阳离子交换树脂离子交换后的生化尾水进入强酸性阳离子交换柱，即强酸性阳离子树脂流化床，强酸性阳离子交换柱内装填有强酸性凝胶阳离子树脂，强酸性凝胶阳离子树脂采用市售的001×7型强酸性凝胶阳离子树脂。装填量60%~75%，呈流化状态。生化尾水经过强酸性阳离子交换柱内的强酸性凝胶阳离子交换树脂离子交换后，出水显强酸性pH1~3，硬度去除率90～98% ，Fe²⁺<0.05~0.11mg/L，Ca²⁺ 0.95~2.05mmol/L，Mg²⁺ 0.61~1.84 mmol/L， Na⁺ 1.35~2.94 mmol/L。

（3） 经过强酸性阳离子交换柱内的强酸性凝胶阳离子交换树脂离子交换后的生化尾水进入弱碱性阴离子交换柱，即弱碱性阴离子树脂流化床，弱碱性阴离子交换柱内装填有弱碱性大孔阴离子树脂，弱碱性大孔阴离子树脂采用市售的D301型弱碱性大孔阴离子树脂，装填量70%~80%，呈流化状态。生化尾水经过弱碱性阴离子交换柱内的弱碱性大孔阴离子交换树脂离子交换后，出水显中性pH6~7，HCO^3-0.14~1.96 mmol/L，SO4^2-0.65~2.41mmol/L，电导率300~800，电导率平均去除率64.91%~69.52%，可用于循环冷却水。

生化尾水用作循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法在各种生化尾水水质不一的情况下出水pH、电导率保持稳定并达到循环冷却水回用的要求，对运行过程中的水力停留时间的范围要求较为宽泛。

生化尾水用作循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法采用流化离子交换技术，各离子交换柱内树脂呈流化状态，保证离子交换系统连续流畅运行的同时提高了离子交换的效率。

生化尾水用于循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法与传统工艺相比，其优点在于采用流化离子交换技术，废水生化尾水经混凝、过滤深度处理后，依次进入弱酸性阳离子树脂、强酸性阳离子树脂、弱碱性阴离子树脂脱盐，最终出水可用作循环冷却水。废水生化尾水用作循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法在各种生化尾水水质不一的情况下出水pH、电导率保持稳定并达到循环冷却水标准，对运行过程中的水力停留时间的范围要求较为宽泛。采用流化离子交换技术，各离子交换柱内树脂呈流化状态，保证离子交换系统连续流畅运行的同时提高了离子交换的效率。该流化离子交换工艺运行成本低，运行效果好，实现了离子交换技术在较高电导率废水生化尾水回用作循环冷却水处理中的应用，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是生化尾水用于循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法工艺流程图。

下面列举了一部分本发明的具体实施方式。本发明的范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求的范围加以限定。

具体实施方式

以下是生化尾水用于循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法运用于不同水质的生化尾水的工程实例。

实施例一

运用生化尾水用于循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法处理某印染厂生化尾水。

印染厂生化尾水经混凝过滤处理后，水质电导率1810~1910μs/cm，pH6.0，Fe²⁺0.33~0.48mg/L，Ca²⁺ 2.13~3.31mmol/L，Mg²⁺ 2.06~2.45 mmol/L， Na⁺ 3.78~4.14 mmol/L，HCO₃^-2.12~2.73 mmol/L，SO₄^2-3.48~4.04 mmol/L。经混凝过滤处理后的印染厂生化尾水进入弱酸性阳离子交换柱，即弱酸性阳离子树脂流化床，弱酸性阳离子交换柱内采用市售的D113型弱酸性大孔阳离子交换树脂，树脂装填量60%并在离子交换柱内呈流化状态。废水经过弱酸性阳离子交换柱内的弱酸性大孔阳离子交换树脂离子交换后，硬度去除率接近75%，出水澄清并显弱酸性pH4~5，Fe²⁺0.16~0.28mg/L，Ca²⁺ 1.94~2.17mmol/L，Mg²⁺ 1.16~1.58 mmol/L， Na⁺ 2.56~2.77 mmol/L。

经过弱酸性阳离子交换柱内的弱酸性大孔阳离子交换树脂离子交换后的废水进入强酸性阳离子交换柱，即强酸性阳离子树脂流化床，强酸性阳离子交换柱内采用市售的001×7型强酸性凝胶阳离子树脂，装填量75%并在离子交换柱内呈流化状态。废水经过强酸性阳离子交换柱内的强酸性凝胶阳离子交换树脂离子交换后，出水显强酸性pH1~3，硬度去除率98%，Fe²⁺<0.05mg/L，Ca²⁺ 0.95~1.67mmol/L，Mg²⁺ 0.61~1.24 mmol/L， Na⁺ 1.35~2.24mmol/L。

经过强酸性阳离子交换柱内的强酸性凝胶阳离子交换树脂离子交换后的废水进入弱碱性阴离子交换柱，即弱碱性阴离子树脂流化床，弱碱性阴离子交换柱内采用市售的D301型弱碱性大孔阴离子树脂，装填量75%并在离子交换柱内呈流化状态。废水经过弱碱性阴离子交换柱内的弱碱性大孔阴离子交换树脂离子交换后，出水显中性pH6~7，HCO₃^-0.54~1.17 mmol/L，SO₄^2-0.81~1.85 mmol/L，电导率平均去除率达到64.91%。

实施例二

运用生化尾水用于循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法处理某制药厂生化尾水。

制药厂生化尾水经混凝过滤处理后，水质电导率2140~2500μs/cm，pH6.0， Fe²⁺0.43~0.68g/L，Ca²⁺ 3.77~5.14mmol/L，Mg²⁺ 1.68~2.84 mmol/L， Na⁺ 4.15~4.89 mmol/L，HCO₃^-2.66~4.16 mmol/L，SO₄^2-1.66~3.36 mmol/L。经混凝过滤处理后的制药厂生化尾水进入弱酸性阳离子交换柱，即弱酸性阳离子树脂流化床，弱酸性阳离子交换柱内采用市售的D113型弱酸性大孔阳离子交换树脂，树脂装填量60%并在离子交换柱内呈流化状态。废水经过弱酸性阳离子交换柱内的弱酸性大孔阳离子交换树脂离子交换后，硬度去除率接近65%，出水澄清并显弱酸性pH4~5，Fe²⁺0.17~0.36mg/L，Ca²⁺ 2.75~3.85mmol/L，Mg²⁺ 1.08~1.36 mmol/L， Na⁺ 2.96~3.35 mmol/L。

经过弱酸性阳离子交换柱内的弱酸性大孔阳离子交换树脂离子交换后的废水进入强酸性阳离子交换柱，即强酸性阳离子树脂流化床，强酸性阳离子交换柱内采用市售的001×7型强酸性凝胶阳离子树脂，装填量70%并在离子交换柱内呈流化状态。废水经过强酸性阳离子交换柱内的强酸性凝胶阳离子交换树脂离子交换后，出水显强酸性pH1~3，硬度去除率98%，Fe²⁺0.06~0.08mg/L，Ca²⁺ 1.44~1.78mmol/L，Mg²⁺ 0.62~1.17 mmol/L， Na⁺ 1.35~1.59 mmol/L。

经过强酸性阳离子交换柱内的强酸性凝胶阳离子交换树脂离子交换后的废水进入弱碱性阴离子交换柱，即弱碱性阴离子树脂流化床，弱碱性阴离子交换柱内采用市售的D301型弱碱性大孔阴离子树脂，装填量75%并在离子交换柱内呈流化状态。废水经过弱碱性阴离子交换柱内的弱碱性大孔阴离子交换树脂离子交换后，出水显中性pH6~7，HCO^3-0.14~0.38 mmol/L，SO4^2-0.65~1.19 mmol/L，电导率平均去除率达到68.11%。

实施例三

运用生化尾水用于循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法处理某造纸厂生化尾水。

造纸厂生化尾水经混凝过滤处理后，水质电导率1680~1810μs/cm，pH6.0， Fe²⁺0.13~0.36mg/L，Ca²⁺ 4.24~5.16mmol/L，Mg²⁺ 1.88~2.69 mmol/L， Na⁺ 3.45~4.83 mmol/L，HCO₃^-1.45~2.69 mmol/L，SO₄^2-2.36~3.25 mmol/L。经混凝过滤处理后的造纸厂生化尾水进入弱酸性阳离子交换柱，即弱酸性阳离子树脂流化床，弱酸性阳离子交换柱内采用市售的D113型弱酸性大孔阳离子交换树脂，树脂装填量70%并在离子交换柱内呈流化状态。废水经过弱酸性阳离子交换柱内的弱酸性大孔阳离子交换树脂离子交换后，硬度去除率接近70%，出水澄清并显弱酸性pH4~5，Fe²⁺0.08~0.11mg/L，Ca²⁺ 1.36~2.45mmol/L，Mg²⁺ 1.25~1.92 mmol/L， Na⁺ 2.96~4.12 mmol/L。

经过弱酸性阳离子交换柱内的弱酸性大孔阳离子交换树脂离子交换后的废水进入强酸性阳离子交换柱，即强酸性阳离子树脂流化床，强酸性阳离子交换柱内采用市售的001×7型强酸性凝胶阳离子树脂，装填量75%并在离子交换柱内呈流化状态。废水经过强酸性阳离子交换柱内的强酸性凝胶阳离子交换树脂离子交换后，出水显强酸性pH1~3，硬度去除率94%，Fe²⁺0.05~0.07mg/L，Ca²⁺ 1.11~1.46mmol/L，Mg²⁺ 0.9~1.22 mmol/L，Na⁺ 1.36~2.38 mmol/L。

经过强酸性阳离子交换柱内的强酸性凝胶阳离子交换树脂离子交换后的废水进入弱碱性阴离子交换柱，即弱碱性阴离子树脂流化床，弱碱性阴离子交换柱内采用市售的D301型弱碱性大孔阴离子树脂，装填量75%并在离子交换柱内呈流化状态。废水经过弱碱性阴离子交换柱内的弱碱性大孔阴离子交换树脂离子交换后，出水显中性pH6~7，HCO^3-0.67~1.54 mmol/L，SO4^2-1.28~2.12 mmol/L，电导率平均去除率达到65.84%。

实施例四

运用生化尾水用于循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法处理某石化企业生化尾水。石化企业废水生化尾水经混凝过滤处理后，水质电导率1730~1960μs/cm，pH6.0， Fe²⁺0.16~0.47mg/L，Ca²⁺ 3.35~4.19mmol/L，Mg²⁺ 2.12~3.01 mmol/L， Na⁺ 3.15~4.11 mmol/L，HCO₃^-3.21~3.89 mmol/L，SO₄^2-2.31~3.63 mmol/L。经混凝过滤处理后的石化企业废水生化尾水进入弱酸性阳离子交换柱，即弱酸性阳离子树脂流化床，弱酸性阳离子交换柱内采用市售的D113型弱酸性大孔阳离子交换树脂，树脂装填量65%并在离子交换柱内呈流化状态。废水经过弱酸性阳离子交换柱内的弱酸性大孔阳离子交换树脂离子交换后，硬度去除率接近60%，出水澄清并显弱酸性pH4~5，Fe²⁺0.08~0.14mg/L，Ca²⁺ 2.39~3.15mmol/L，Mg²⁺ 1.68~2.51 mmol/L， Na⁺ 2.55~3.61 mmol/L。

经过弱酸性阳离子交换柱内的弱酸性大孔阳离子交换树脂离子交换后的废水进入强酸性阳离子交换柱，即强酸性阳离子树脂流化床，强酸性阳离子交换柱内采用市售的001×7型强酸性凝胶阳离子树脂，装填量70%并在离子交换柱内呈流化状态。废水经过强酸性阳离子交换柱内的强酸性凝胶阳离子交换树脂离子交换后，出水显强酸性pH1~3，硬度去除率90%，Fe²⁺<0.05mg/L，Ca²⁺ 1.77~2.05mmol/L，Mg²⁺ 1.19~1.84 mmol/L， Na⁺ 1.98~2.27 mmol/L。

经过强酸性阳离子交换柱内的强酸性凝胶阳离子交换树脂离子交换后的废水进入弱碱性阴离子交换柱，即弱碱性阴离子树脂流化床，弱碱性阴离子交换柱内采用市售的D301型弱碱性大孔阴离子树脂，装填量80%并在离子交换柱内呈流化状态。废水经过弱碱性阴离子交换柱内的弱碱性大孔阴离子交换树脂离子交换后，出水显中性pH6~7，HCO^3-1.27~1.96 mmol/L，SO4^2-1.43~2.19mmol/L，电导率平均去除率达到64.71%。

实施例五

运用生化尾水用于循环冷却水的多级流化离子交换脱盐方法处理某农药厂生化尾水。

农药厂生化尾水经混凝过滤处理后，水质电导率1000~1300μs/cm，pH6.0， Fe²⁺0.37~0.65mg/L，Ca²⁺ 3.86~4.69mmol/L，Mg²⁺ 2.41~2.94 mmol/L， Na⁺ 4.88~5.5 mmol/L，HCO₃^-2.77~4.14 mmol/L，SO₄^2-2.16~3.34 mmol/L。经混凝过滤处理后的农药厂生化尾水进入弱酸性阳离子交换柱，即弱酸性阳离子树脂流化床，弱酸性阳离子交换柱内采用市售的D113型弱酸性大孔阳离子交换树脂，树脂装填量50%并在离子交换柱内呈流化状态。废水经过弱酸性阳离子交换柱内的弱酸性大孔阳离子交换树脂离子交换后，硬度去除率接近60%，出水澄清并显弱酸性pH4~5，Fe²⁺0.18~0.26mg/L，Ca²⁺ 2.58~3.65mmol/L，Mg²⁺ 1.68~1.94 mmol/L， Na⁺ 3.61~4.42 mmol/L。

经过弱酸性阳离子交换柱内的弱酸性大孔阳离子交换树脂离子交换后的废水进入强酸性阳离子交换柱，即强酸性阳离子树脂流化床，强酸性阳离子交换柱内采用市售的001×7型强酸性凝胶阳离子树脂，装填量60%并在离子交换柱内呈流化状态。废水经过强酸性阳离子交换柱内的强酸性凝胶阳离子交换树脂离子交换后，出水显强酸性pH1~3，硬度去除率90%，Fe²⁺0.07~0.11mg/L，Ca²⁺ 1.07~1.48mmol/L，Mg²⁺ 1.14~1.38 mmol/L， Na⁺ 2.44~2.94 mmol/L

经过强酸性阳离子交换柱内的强酸性凝胶阳离子交换树脂离子交换后的废水进入弱碱性阴离子交换柱，即弱碱性阴离子树脂流化床，弱碱性阴离子交换柱内采用市售的D301型弱碱性大孔阴离子树脂，装填量70%并在离子交换柱内呈流化状态。废水经过弱碱性阴离子交换柱内的弱碱性大孔阴离子交换树脂离子交换后，出水显中性pH6~7，HCO^3-1.17~1.39 mmol/L，SO4^2-1.68~2.41 mmol/L，电导率平均去除率达到69.52%。