专利展播 | 一种吸附树脂及其制备方法
2024-01-10 11:15
来源：《中国给水排水》
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摘要：一种吸附树脂及其制备方法
发明人：董俊；王黎伟；刘鲁建；方潇；刘卫勇；熊蔚；张双峰；许存根；李亚运
该新型吸附树脂制备方法简单，条件容易控制，能耗低，安全环保；树脂平均粒径0.4~0.6mm，水溶胀度30%~35%，满足工业吸附柱充填使用要求，具有较好的工业化应用前景；树脂比表面积大，孔隙率丰富，表面带有极性功能团，可吸附分离多种污染物，且饱和吸附量较大；能够快速吸附解吸，实现多次反复使用，具有良好的经济效益。
针对来水中低浓度的总氮，通过在特制树脂罐内填充新型吸附树脂，利用离子交换的方法可快速、稳定地实现硝酸根的去除，出水总氮可降至1mg/L以下，总氮去除率高达90%以上；通过再生、洗脱的方式将硝酸根进行富集，便于废液的深度处理。
主要用于环保领域的污水处理，尤其适用于污水处理厂的提标改造，针对一级A或B标准来水，可高效去除总氮，出水总氮满足《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）的Ⅲ类标准。
针对于低浓度总氮的尾水，本技术可将来水总氮由15~20mg/L降至1mg/L以下，出水总氮指标可满足《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）III类标准（湖库）。本技术已在浙江、江苏、湖北等多个工程项目应用，累计污水处理总量达到5.5万m3/d，出水可稳定达到地表水III类标准或江苏/浙江省地方标准，近三年累计销售额约4625.8万元，累计利润约1112.09万元。
面对发达地区如江浙沪更高、更严的污水排放标准，对于有迫切提标需要的市政污水厂，一部分尾水利用“新型吸附树脂脱氮”工艺去除总氮，与现有一级A/B标尾水进行混合排放，使出水满足地方标准（如TN≤10mg/L或更低值），形成一套成本低、处理效果高的处理技术。主要技术优势如下：①稳定达标，抗冲击能力强。采用新型吸附树脂脱氮技术，避免了生化脱氮过程中受来水水质、温度及其他可能影响生化处理的因素，运行过程中可根据来水总氮负荷调整系统运行周期。该树脂具有均匀的孔道结构，相比其他树脂抗有机物污染能力大大增强；在实际运行中新型吸附树脂再生效率高。②一次性投资费用低。混排出水投资略低于传统深床反硝化滤池工艺。③运行费用低。该树脂极易再生，通过树脂富集总氮集中去除，可大大节省碳源使用量，运行费用低，混排运行成本低至0.2元/m3。④设备紧凑，占地面积小。树脂与水接触5min，即完成吸附硝酸根过程，罐体设计速率高，占地比反硝化深床滤池少1/2以上。⑤启动快、智能化运行。根据来水水质，可智能化、自动化运行，实现进出水硝酸根在线监控、反硝化池内状态实时监控，智能化合理加药，减少反硝化脱氮碳源浪费。⑥可以根据工艺设计更灵活的运行方式，设置核心的速效脱氮罐，应对偶发的总氮短期上升后难以迅速控制的现象，作为应急系统使用。本专利为公司核心发明专利，围绕本专利技术，累计申请国内专利27项，其中发明13项，实用新型14项，获得授权16项，其中发明1项，实用新型15项，并获得柬埔寨授权专利1项。同时申请了2件软件著作权并获得授权。通过合理有效的专利布局，形成专利保护群，将核心技术运用到大型工程中，取得了较好的经济效益。（1）采用本专利吸附树脂脱氮技术对市政污水处理厂尾水进行深度处理，出水水质可达到地表水III类标准以上，可直接排放或混排，也可作为生态补水。本技术成果的推广应用，将产生良好的环境与社会效益。（2）在市政废水处理领域实现深度脱氮，TN≤1mg/L。
（3）为环保、计算机、材料、机械、电气和自控等学科领域提供了就业岗位，并在节能减排、资源和环境保护、人才培养等方面效益显著。
（1）2020年度武汉市知识产权运营服务体系建设项目（企业运营类专利导航项目）——靶向大孔树脂脱氮与高盐废液反硝化处理技术及配套产品专利导航，武汉市市场监督管理局知识产权促进处，支持经费20万元。（2）武汉市2020年度前资助科技计划项目（企业技术创新项目）——《高盐废水脱氮自控系统及盐回收技术开发，武汉市科学技术局，支持经费50万元；（3）武汉市汤逊湖污水处理厂深度处理至地表Ⅲ类（湖库）标准生产性示范工程被授予“2019生态环境产业创新工程”，中国环保产业研究院，2020年1月；（4）武汉市汤逊湖污水处理厂深度处理至地表Ⅲ类（湖库）标准生产性示范工程入选为“2020水务行业优秀案例选编（市政污水提质增效篇）”，E20环境平台，2020年6月；（5）2020年获评浙江省生态环境科学技术奖（三等奖）——城镇污水处理厂稳定达标关键技术研究与强化除碳脱氮技术应用，浙江省生态环境科学技术奖奖励委员会；（6）入选《2020年武汉市水污染防治先进适用技术指导目录》，武汉市科技局；（7）2022年获评湖北省科技成果，武汉市科技局。
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