一种协同吸附处理废水中氨氮与cod的系统及方法
阅读说明：本技术 一种协同吸附处理废水中氨氮与cod的系统及方法 (System and method for treating ammonia nitrogen and COD in wastewater through synergistic adsorption ) 是由 吴彤 岳喜龙 苗雪珮 黄河涛 谈洋 刘欣 赵阿波 沈悦 肖世健 于 2020-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种协同吸附处理废水中氨氮与COD的系统,所述系统包括多个串联的滤料装置,滤料装置上端设有进水口,下端具有出水口,出水口的上部设有曝气装置,滤料装置内部填充有滤料,滤料为球状陶粒和粒状沸石,球状陶粒滤料填充在上层,粒状沸石填充在下层,球状陶粒和粒状沸石的质量比为1:1～1.5；总填充系数60-80％。本发明公开了利用上述系统进行废水处理的方法,包括以下步骤：在曝气装置的曝气量为3～10m～3/h条件下,废水从滤料装置的进水口进入,经过球状陶粒和粒状沸石过滤,吸附处理废水中的氨氮与COD,待废水达标后进行排放或回用。本发明相比生化或其他废水处理方法,具有占地面积小,处理效果显著,操作简单,成本低廉等优势。(The invention discloses a system for treating ammonia nitrogen and COD (chemical oxygen demand) in wastewater through synergistic adsorption, which comprises a plurality of filter material devices connected in series, wherein the upper ends of the filter material devices are provided with water inlets, the lower ends of the filter material devices are provided with water outlets, the upper parts of the water outlets are provided with aeration devices, filter materials are filled in the filter material devices, the filter materials are spherical ceramsite and granular zeolite, the spherical ceramsite filter material is filled in the upper layer, the granular zeolite is filled in the lower layer, and the mass ratio of the spherical ceramsite to the granular zeolite is 1: 1-1.5; the total filling factor is 60-80%. The invention discloses a method for treating wastewater by using the system, which comprises the following steps: the aeration rate of the aeration device is 3-10 m 3 Under the condition of/h, the wastewater enters from a water inlet of the filtering material device, is filtered by spherical ceramsite and granular zeolite, adsorbs ammonia nitrogen and COD in the wastewater, and is discharged after the wastewater reaches the standardAnd (4) discharging or recycling. Compared with biochemical or other wastewater treatment methods, the method has the advantages of small occupied area, obvious treatment effect, simple operation, low cost and the like.)
技术领域
本发明涉及废水处理领域，更具体地说，它涉及一种协同净化处理废水中氨氮与COD的系统及方法。
背景技术
废水吸附处理法是利用多孔性固体(称为吸附剂)，吸附废水中某种或几种污染物(吸附质)，以回收或去除某些污染物，从而使废水得到净化的方法。常见的吸附材料包括活性炭类吸附剂(活性炭、碳纤维等)、腐殖酸类吸附剂(天然的风化煤、褐煤及腐殖酸系树脂等)、矿物吸附剂(沸石、膨润土、海泡石、蛭石、铝土矿、方解石等)、高分子吸附剂(离子交换树脂、离子交换纤维等)、工业废物吸附剂(粉煤灰、铁屑、钢渣等)，吸附法在废水处理中主要用于脱除水中的微量污染物，包括脱色、除臭、去除重金属、去除有机物等。在处理流程中，吸附法可作为离子交换、膜分离等方法的预处理，去除有机物、胶体及余氯等；也可以作为二级处理后的深度处理手段，以满足提标排放或回用的要求。目前，依靠当前单一滤料的处理能力，已经不能达到理想化的综合处理效果。即使采用组合滤料，其去除氨氮与COD(有机物污染物)的效果也不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种协同净化处理废水中氨氮与COD(有机物污染物)的系统及方法，实现废水达标排放或回用。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种协同净化处理废水中氨氮与COD的系统，所述系统包括多个串联的滤料装置，所述滤料装置上端设有进水口，下端具有出水口，出水口的上部设有曝气装置，所述滤料装置内部填充有滤料，所述滤料为球状陶粒和粒状沸石，球状陶粒滤料填充在上层，粒状沸石填充在下层，球状陶粒和粒状沸石的质量比为1:1～1.5；总填充系数60-80％，球状陶粒的粒径为0.3～0.5cm，粒状沸石的粒径为0.1～0.3cm。
根据待处理的废水中氨氮与COD的浓度，滤料装置至少为2级。
一种利用上述系统进行废水处理的方法，包括以下步骤：废水从滤料装置的进水口进入，曝气装置将空气通入滤料装置中，在曝气量为3～10m3/h下，废水依次经过球状陶粒和粒状沸石过滤，吸附处理废水中的氨氮与COD，废水与滤料接触反应时间控制为15min～30min，待废水达标后进行排放或回用。
进一步地，所述进水口的废水的pH控制在6～8。
本发明的有益效果如下：
第一、本发明采用串级滤料装置处理废水，相比生化或其他方法，装置占地面积小，处理效果显著，操作简单，成本低廉，且吸附饱和后的滤料可直接在线再生处理。再生处理的方法如下：关闭进水口，放空滤料装置中的废水，而后用1.5～2.0mol/L的食盐水进行解析再生。
第二、本发明中采用陶粒协同沸石处理废中氨氮与COD，起到了深度净化的效果，对废水提标处理具有显著效果。
第三、本发明中选用的陶粒滤料和沸石滤料，对废水中的重金属、磷、氟、色度等污染物亦有较好的去除效果。
附图说明
图1为本发明废水处理系统的示意图。
具体实施方式
下面结合示意图对本发明做进一步说明，本发明的废水处理系统的具体结构如图1所示，包括由滤料装置(一级、二级至N级)，曝气装置。滤料装置依次串联，每一级滤料装置上端均设有进水口，下端均设有两个出水口，其中一个出水口与后一级滤料装置进水口连接，另一个出水口用于排出合格的废水；每一级滤料装置的出水口上部均设置有曝气装置；每一级滤料装置均由球状陶粒和粒状沸石分层填充，陶粒在上层，沸石在下层。本发明中的曝气是为了废水和滤料接触更充分，提高氨氮和COD协同处理效果，市面上所有具有曝气功能的装置均可以用于本发明中。
本发明技术方案中，所选择的陶粒滤料是一种新型的水处理滤料，其主要化学成分见表1，性能见表2，陶粒滤料呈球形颗粒，粒度均匀，外观呈红褐色，表面多微孔，内部孔网纵横交错，具有相当程度的比表面积，从而赋予它们突出的静电吸附能力和表面吸附能力(以各类范德华力为代表)。在废水处理中陶粒滤料能通过对水的电解反应以及其他一系列微电化学反应(催化、分解、吸附、电子授纳等)，同时也表现出极强的化学吸附能力，有利于提高水体溶氧量，进一步去除水体中的污染物，尤其对COD具有较强的净化处理效果。在曝气充氧的条件下，具有自洁净功能，从而保障了滤料对COD等污染物的持续净化处理效果。
表1陶粒滤料的主要化学成分
表2陶粒滤料理化性能
孔隙率
密度
堆积密度
比表面积
孔径
指标
40％～50％
1.4～1.8g/cm<sup>3</sup>
0.9～1.0g/cm<sup>3</sup>
0.244m<sup>2</sup>/g
2.748nm
所选择的沸石滤料为淡绿色颗粒状天然沸石，其主要化学成分见表3，性能见表4。沸石是一种多孔的硅铝酸盐晶体，是由硅氧(SiO4)四面体和铝氧(AlO4)四面体单元通过处于四面体顶点的氧原子交错排列成空间网络结构。具有较大的比表面积和荷电性能，在晶体结构中存在着大量的空穴，空穴内分布着可移动的水分子和阳离子。这种结构特点使沸石具有选择吸附、催化和离子交换三大特性，尤其是对废水中铵离子有着强烈的吸附作用。
表3沸石的主要化学成分
表4沸石滤料的理化性能
实施例1：
某危险废物填埋场渗滤液经预处理后，废水氨氮浓度为67mg/L，COD浓度为475mg/L，达不到排放标准。取50L废水进行处理，将废水pH调至6。滤料装置中分别填充球状陶粒5kg、粒状沸石5kg，总填充系数为60％，控制废水在每一级滤料装置中接触停留时间为20min；控制曝气量为5m3/min。经一级吸附后，出水氨氮可降至24mg/L，COD可降至231mg/L；经二级吸附，出水氨氮降至6mg/L，COD降至121mg/L。经二级净化处理，COD去除率达到74.5％；氨氮去除率达到91％，符合《危险废物填埋污染控制标准GB18598—2019》中危险废物填埋场废水污染物排放限值的间接排放标准。
实施例2：
某电镀企业清洗废水经预处理后，氨氮浓度为139mg/L，COD浓度为416mg/L，不符合排放标准要求。取50L废水进行处理，将废水pH调制7。
滤料装置中分别填充球状陶粒5kg、粒状沸石6kg，总填充系数为66％，控制废水在每一级滤料装置中接触停留时间为15min，曝气量为4m3/min。经一级吸附后，出水氨氮降至73mg/L，COD降至202mg/L；经二级吸附后，出水氨氮降至16mg/L，COD降至97mg/L；经三级吸附后，出水氨氮降至4mg/L，COD降至29mg/L。经三级净化处理，氨氮去除率达到97.1％，COD去除率达到93.0％符合《电镀污染物排放标准GB21900—2008》要求。
实施例3：
某化学合成类制药企业废水经预处理后，废水中氨氮浓度为261mg/L，COD浓度为659mg/L，不符合排放标准。取50L废水进行处理，将废水pH调制6。
滤料装置分别填充球状陶粒5.8kg、粒状沸石7.53kg，总填充系数为80％，控制废水在每一级滤料装置中停留时间为30min，曝气量为10m3/min。经一级吸附后，出水氨氮降至200mg/L，COD降至506mg/L，经二级吸附后，出水氨氮降至135mg/L，COD降至352mg/L，经三级吸附后，出水氨氮降至70mg/L，COD降至204mg/L；经四级吸附后，出水氨氮降至18mg/L，COD降至61mg/L。经四级净化处理，氨氮去除率达到93.1％，COD去除率达到90.7％，符合达到《化学合成类制药工业水污染物排放标准GB21904—2008》中新建企业水污染物排放浓度限值。
实施例4：
某城镇污水处理厂废水经预处理后，废水中氨氮浓度为20mg/L，COD浓度为80mg/L，不符合I级排放标准。取50L废水进行处理，将废水pH调制8。
滤料装置分别填充球状陶粒5kg、粒状沸石7.5kg，总填充系数为75％，控制废水在每一级滤料装置中接触时间为15min，曝气量为3m3/min。经一级吸附后，出水氨氮降至6mg/L，COD降至34mg/L；氨氮去除率达到70％，COD去除率达到57.5％；经二级吸附处理后，出水氨氮降低至2.0mg/L，COD降低至16mg/L，氨氮去除率达到90％，COD去除率达到80％，达到《GB 18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准》污染物排放浓度一级标准限值。
废水滤料静态吸附对比试验见下表5，可见协同处理效果显著优于单独滤料的处理效果。
表5、静态吸附对比试验
球状陶粒滤料与粒状沸石滤料协同处理，既发挥了陶粒滤料去除COD的优势，又发挥了沸石吸附氨氮的优势，二者具有较强的促进作用，从而达到协同净化处理的效果。当废水流过陶粒滤料层时，快速完成对COD的净化处理，再流经沸石滤料层时，快速完成对氨氮的净化处理，同时避免了COD对沸石的不良影响。
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