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一種新型除磷藥劑的制備及使用方法

文檔序號:10563631閱讀:396來源:國知局
一種新型除磷藥劑的制備及使用方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新型除磷藥劑及其使用方法,除磷藥劑由純單質(zhì)的鐵粉和鋁粉組成,鐵粉和鋁粉的重量比為:10?1:5?1,鐵粉和鋁粉的粒徑為微米級,目數(shù)為300目上。除磷藥劑的使用方法為采用干投的方式,使用螺旋給料機直接將除磷藥劑多點投加、分散投加于好氧池內(nèi),投加量為每升污水投加5~15mg除磷藥劑,所述好氧池可為專性好氧池或序批式活性污泥法的曝氣段,對于不分時段、不分區(qū)的氧化溝工藝也可直接投在生化池內(nèi),所述曝氣段和生化池的溶解氧大于2mg/L,本發(fā)明的除磷藥劑實現(xiàn)對污水的高效除磷,并且有助于改善污泥沉降性,且對總氮、氨氮去除無不良影響。
【專利說明】
一種新型除磷藥劑的制備及使用方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于污水處理領域,具體涉及一種新型除磷藥劑及其使用方法。
【背景技術】
[0002] 生物除磷原理:廢水在生物處理中,在厭氧條件下,聚磷菌的生長受到抑制,為了 自身的生長便釋放出其細胞中的聚磷酸鹽,同時產(chǎn)生利用廢水中簡單的溶解性有機基質(zhì)所 需的能量,稱該過程為磷的釋放。進入好氧環(huán)境后,活力得到充分恢復,在充分利用基質(zhì)的 同時,從廢水中攝取大量溶解態(tài)的正磷酸鹽,從而完成聚磷的過程。將這些攝取大量磷的微 生物以污泥的形式從廢水中去除,即可達到除磷的目的。具有脫氮除磷功能的污水廠,有機 物主要消耗在釋磷、反硝化脫氮和異養(yǎng)菌生長等方面。但是,一般城市污水中所含的易降解 COD是有限的,在低碳源污水處理系統(tǒng)中,C0D/TN比值較低的現(xiàn)象更為突出,VFAs含量更是 十分有限,碳源不足成為反硝化和釋磷的限制因素,所以在生物脫氮除磷系統(tǒng)中,聚磷菌和 反硝化菌因碳源不足而產(chǎn)生競爭,影響去除效果,因此目前進水情況下,僅靠生物作用,除 磷效率一般都較低,一般僅為小于60%。
[0003] 為改善低碳源污水處理系統(tǒng)的脫氮除磷效率,國內(nèi)外眾多學者及工程師開展了多 項脫氮除磷技術的研究及應用工作,綜合來看,改善系統(tǒng)除磷效率的方式有內(nèi)部優(yōu)化、外部 加藥、新增工程等多種措施,然而各種措都存在著一定缺陷與弊端。投加化學鹽類除磷劑: 大量金屬鹽類的投加一方面造成成本的增加,另一方面帶來引進外帶酸根離子如氯離子造 成生化池及機械設備腐蝕、造成生化池 PH降低、污泥產(chǎn)量大、出水色度超標、出水總鐵總鋁 超標等問題,而實際上由于化學除磷的作用機理限制,在低濃度磷酸鹽的工況下,要實現(xiàn)對 磷酸鹽的深度脫除,需要投加超出化學反應摩爾比數(shù)倍甚至十倍以上的除磷藥劑;
[0004] 對于一般生活污水處理系統(tǒng)而言,生物除磷之后絕大部分磷以正磷酸鹽形式存 在,且濃度較低,絕大多數(shù)低于2mg/L,一般低于lmg/L,為達到0.5mg/L的排放標準,在這樣 低的正磷酸鹽濃度之下,投加金屬鹽類除磷劑除磷存在著過量浪費、引入外界陰離子、出水 色度、腐蝕、產(chǎn)泥量過大等缺陷,尤其是對于沒有二沉池的SBR、CASS等序批式工藝,直接投 加鋁鹽而產(chǎn)生的大量蓬松的化學污泥,可能會導致出水跑泥及處理負荷嚴重降低,嚴重影 響處理水量及處理水質(zhì)達標。隨著總磷排放標準的提高,開發(fā)特種除磷藥劑成為行業(yè)趨勢。
[0005] CN104291420A公開了一種含無機礦物的除磷劑,其特征在于包含有A組分,A組分 是由以下質(zhì)量配比的原料組成:含鋁化合物50~75% ;無機礦物吸附劑15~30% ;含鐵化合 物10~20%,上述的含鋁化合物為聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鋁鐵、聚合氯化鋁鐵 中任意一種;上述無機吸附劑為膨潤土、高嶺土、硅藻土、水滑石、凸凹棒土、層狀鈦酸鉀中 任意一種;上述含鐵化合物為硫酸亞鐵、硫酸鐵、氯化鐵、氯化亞鐵、硝酸亞鐵、硝酸鐵中任 意一種,在含磷廢水中除磷劑的添加量為0.3~0.6g/L。該發(fā)明采用鐵鹽和鋁鹽作為除磷 劑,對于進水總磷含量較高的污水處理達到很好的效果,但對于進水總磷含量較低的污水 達標,效果并不好,金屬鹽的投加,會導致大量的化學污泥,嚴重影響水質(zhì)達標,且除磷劑投 加量較多,成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述問題,本發(fā)明提出一種新型除磷藥劑,包含純單質(zhì)的鐵粉和鋁粉,鐵粉 和鋁粉的重量比為:10-1:5-1,鐵粉和鋁粉的粒徑為微米級,目數(shù)為300目以上。
[0007] 本發(fā)明還提供一種新型除磷藥劑的使用方法,所述使用方法為采用干投的方式, 使用螺旋給料機直接將除磷藥劑多點投加、分散投加于好氧池內(nèi),投加量為每升污水投加5 ~30mg除磷藥劑,所述好氧池可為序批式活性污泥法的曝氣段或不分時段、不分區(qū)的氧化 溝工藝的生化池,所述曝氣段和生化池的溶解氧大于2mg/L。
[0008] 優(yōu)選的,所述投加量為每升污水投加5~15mg除磷藥劑。本發(fā)明還提供一種新型除 磷藥劑的用途,用于進水總磷低于l〇mg/L、總磷以聚磷酸鹽為主的續(xù)批式工藝污水處理。
[0009] 本發(fā)明還提供純單質(zhì)鐵粉制備除磷劑的用途,所述鐵粉的粒徑為微米級,目數(shù)為 300目以上,鐵粉在除磷劑中的的重量比為10-100%。
[0010] 本發(fā)明還提供上述除磷藥劑的制備方法,純單質(zhì)鐵粉和純單質(zhì)鋁粉單獨存放和運 輸,鐵粉和鋁粉的粒徑為微米級,目數(shù)為300目以上,在使用前或使用時將單質(zhì)鐵粉和單質(zhì) 鋁粉混合均勻,制備得到除磷藥劑,其中,鐵粉和鋁粉混合的重量比為:10-1:5-1。
[0011] 本發(fā)明除磷機理之一:當微米級別的除磷劑進入生化池后,與周圍環(huán)境(介質(zhì))之 間發(fā)生化學或電化學作用而引起金屬的破壞或變質(zhì),即發(fā)生電化學腐蝕。鐵介質(zhì)的腐蝕就 是利用鐵介質(zhì)本身所含的無數(shù)個腐蝕電池,使浸入水中的鐵介質(zhì)發(fā)生金屬電化學腐蝕,從 而析出鐵離子,由于微米級除磷劑具有較大的表面積,因而反應活性高,反應速度快,參數(shù) 的除磷金屬陽離子(鐵離子與亞鐵離子)濃度高,除磷效率高。
[0012] 本發(fā)明除磷機理之二:除磷劑進入系統(tǒng)后,將會發(fā)生一定程度的生物腐蝕,參加反 應的微生物主要包含鐵細菌、硫酸鹽還原菌(SRB)及產(chǎn)酸菌(APB)等微生物,其本質(zhì)仍然是 電化學,機理仍然是在利用生物的作用在原電池系統(tǒng)中生成鐵離子與亞鐵離子。
[0013] 以上兩種反應腐蝕機理除磷的原理可總結(jié)為:
[0014:
[0015:
[0016] 本發(fā)明的有益效果:
[0017] (1)本發(fā)明的新型除磷劑采用純單質(zhì)鐵、鋁作為除磷藥劑,實現(xiàn)對污水的高效除 磷,并且對總氮、氨氮去除無不良影響。
[0018] (2)本發(fā)明的新型除磷劑兼有強化生物處理的效果,并且具有高效、持久、緩釋、產(chǎn) 泥量極小、無腐蝕、易運輸、方便投加等特點,可有效的改善污泥沉降性能,持續(xù)投加可有效 降低成本。
[0019] (3)本發(fā)明的新型除磷劑可有效改善污泥沉降性能,對溶解氧及硝化菌活性無不 良影響。
【具體實施方式】
[0020] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合實施例,對本發(fā)明 進一步詳細說明,但本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表達的范圍。
[0021] 實施例1新型除磷劑的制備及使用
[0022] 以某處理規(guī)模為80000m3/d,采用CASS工藝的污水處理廠為實施對象,開展生產(chǎn)性 實驗。該CASS工藝流程如下:污水經(jīng)過粗細格柵預處理后進入曝氣沉沙池,沉沙池出水進入 生化反應池,生化反應池共分為4組8座(實施列1選擇其中的1組2座CASS池為實驗組),采用 六周期運行工序,其中進水lh,反應Ih(進水0.5h后開始曝氣,實際曝氣反應有1.5h),沉淀 lh,潷水(D) = IhXASS生化池沉淀出水最終經(jīng)過紫外消毒后排放。
[0023] 試驗從6月15開始至7月8日結(jié)束,取微米級目數(shù)為400目鐵粉與為微米級目數(shù)為 400目的鋁粉按10:1的重量比均勻混合,采用干投的方式,在實施例1所選CASS池曝氣時段 使用螺旋給料機直接將新型除磷劑以為每升污水投加 IOmg的投加量,多點投加、分散投加 入,保持曝氣時段生化池內(nèi)溶解氧大于2mg/L。
[0024] 對比例1:與實施例1相比,對比例1中將鐵粉和鋁粉改為市售常規(guī)商品氯化鐵和氯 化鋁粉劑,投加濃度控制在50mg/L,其余實施方式與實施例1相同;
[0025] 對比例2:與實施例1相比,對比例2中鐵粉和鋁粉的目數(shù)為100目,其余實施方式與 實施例1相同;
[0026] 對比例3:與實施例1相比,不投加除磷劑,其余實施方式與實施例1相同;
[0027]實施例2新型除磷劑的效果
[0028] 每隔兩天,取原水及實施例1、對比例1、對比例2、對比例3處理后出水的總磷含量 進行比較,總磷含量鉬酸銨分光光度法測定,具體數(shù)據(jù)見表1;將實施例1中的出水總氮含量 與對比例3系統(tǒng)出水總氮含量進行比較,具體數(shù)據(jù)見表2;將實施例1中的出水氨氮含量與對 比例3出水氨氮含量進行比較,具體數(shù)據(jù)見表3。
[0029]表 1

[0036] 從表1可以看出,對于進水總磷濃度較低的污水,實施例1明顯比對比例1-3的除磷 效果要好或穩(wěn)定,對比例3僅靠生物除磷,除磷效率僅僅60%,不能穩(wěn)定達到一級B排放標 準,實施例1的出水總磷均為〇.43mg/L,除磷效率近82%,由于其具有緩釋除磷功能,因而相 對直接投加高濃度鐵鹽及鋁鹽的對比例1除磷效率要穩(wěn)定,由于其粒徑較小,表面活性更 強,因而相對比例2具有更快更好的除磷效果;從表2的數(shù)據(jù)可以看出實施例1的出水總氮含 量與未加除磷劑的對比例3的出水總氮含量相近,對總氮含量并無影響;從表3的數(shù)據(jù)可以 看出實施例1的出水氨氮含量與未加除磷劑的對比例3的出水氨氮含量相近,對總氨氮含量 并無影響,并且在除磷劑使用過程中,觀察到實施例1能使污泥沉降性變好,生化池的PH值 無明顯降低。說明本發(fā)明的新型除磷劑具有穩(wěn)定高效除磷的效果,并且新型除磷劑的投加 沒有對脫氮菌造成抑制影響,也沒有對出水氨氮造成不良影響,說明本除磷劑在高效除磷 的同時,不產(chǎn)生副作用,并且能夠有效改善污泥的沉降性。
[0037] 實施例3新型除磷劑的長期使用效果
[0038]同樣以實施例1中的污水處理廠為處理對象開展生產(chǎn)應用,從2015年6月到2016年 4月,共計投加本專利除磷劑(微米級目數(shù)為400目鐵粉)20噸,共計處理水量400.58萬噸,平 均投加濃度約5mg/L,在進水總磷濃度約為2mg/L的情況下,出水平均總磷濃度長期在0.3-0.5mg/L之間,實現(xiàn)了穩(wěn)定達標,藥劑成本約為0.03元/m 3,僅為常規(guī)金屬鹽類藥劑成本的1/ 2,由于本產(chǎn)品具有較長的持續(xù)除磷作用,因而本發(fā)明產(chǎn)品長期使用可有效的降低藥劑成 本。
[0039]根據(jù)上述說明書的揭示和教導,本發(fā)明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方 式進行變更和修改。因此,本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的【具體實施方式】,對發(fā)明的一
【主權(quán)項】
1. 一種新型除磷藥劑,其特征在于,所述除磷藥劑包含純單質(zhì)的鐵粉和鋁粉,鐵粉和鋁 粉的重量比為:10-1:5-1,鐵粉和鋁粉的粒徑為微米級,目數(shù)為300目以上。2. 權(quán)利要求1所述的一種新型除磷藥劑的使用方法,其特征在于,所述使用方法為采用 干投的方式,使用螺旋給料機直接將除磷藥劑多點投加、分散投加于好氧池內(nèi),根據(jù)不同的 進水總磷濃度,投加量為每升污水投加5~30mg除磷藥劑,所述好氧池可為專性曝氣池,也 可為為序批式活性污泥法的曝氣段,對于不分時段、不分區(qū)的氧化溝工藝可直接投加在生 化池,所述曝氣段和生化池的溶解氧大于2mg/L。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型除磷藥劑的使用方法,其特征在于,所述投加量為每 升污水投加5~15mg除磷藥劑。4. 權(quán)利要求1所述的一種新型除磷藥劑的用途,其特征在于,用于進水總磷低于IOmg/ L、總磷以聚磷酸鹽為主的續(xù)批式工藝污水處理。5. 純單質(zhì)鐵粉制備除磷劑的用途,其特征在于,所述鐵粉的粒徑為微米級,目數(shù)為300 目以上,鐵粉在除磷劑中的的重量比為10-1 〇〇 %。6. 權(quán)利要求1所述除磷藥劑的制備方法,其特征在于,純單質(zhì)鐵粉和純單質(zhì)鋁粉單獨存 放和運輸,在使用前或使用時將單質(zhì)鐵粉和單質(zhì)鋁粉混合均勻,制備得到除磷藥劑。
【文檔編號】C02F3/12GK105923753SQ201610352780
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】曾祥專, 盧歡亮, 汪永紅
【申請人】廣東省環(huán)境科學研究院
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