CN111453887A

CN111453887A - 高浓度含磷废水的除磷装置和除磷方法

Info

Publication number: CN111453887A
Application number: CN202010395936.4A
Authority: CN
Inventors: 王怡璇; 吴志宇; 黎建平
Original assignee: Shenzhen S King Green Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen S King Green Technology Co ltd
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2020-07-28

Abstract

一种可有效减少化学除磷装置各废水输送管道结垢的高浓度含磷废水的除磷装置和除磷方法。在该装置的废水进水管与系统出水管之间设有一个可将该除磷装置处理后的部分出水分流回补至废水进水端再进入该除磷装置循环反应以降低管道沉积物的回流管，回流管的入水端通过三通阀连接在系统出水管上，回流管的出水端通过单向阀连接在废水进水管上，在该回流管上设有回水提升泵。其可将处理后达标的部分出水回流至除磷装置的首端重新进入该除磷装置参与到对废水原液的处理过程中。其可解决沉淀池内污泥浓度大，不易沉降问题和管道内沉淀晶体富集而引起的管道内堵塞问题。该结构简单、合理、造价不高，而且利于维护保养。

Description

高浓度含磷废水的除磷装置和除磷方法

技术领域

本发明涉及工业废水处理技术领域，尤其涉及一种高浓度含磷废水化学除磷循环回流系统。

背景技术

水体富营养化现象已成为我国急需解决的重大环境问题，其主要成因是由于氮、磷等营养盐的富集，但较氮素而言，水体磷含量是抑制富营养化更重要的控制因素。磷素存在形式复杂，可分为无机磷和有机磷，无机磷主要以正磷酸盐和次亚磷酸盐的形式存在，在工业生产中多以高浓度无机磷废水为主。

目前主要除磷技术有：化学沉淀法、生物法、吸附法和膜处理法。

中国发明专利申请(申请号：CN201110101379.1)公开了一种用于处理含磷废水的吸附材料及用途。该方法为通过制备聚磷吸附材料吸附水体中的磷，来达到除磷目的。由于吸附材料性能的限制，吸附法只适合低浓度含磷废水的处理。

中国发明专利申请(申请号：CN201910313582.1)公开了一种高磷废水膜处理方法，依次采用超滤、反渗透和离子交换处理，保证反渗透的正常运行，严格控制反渗透进水总磷<3mg/L。虽然膜处理法含磷废水可实现水资源回用，但易造成膜污染，处理成本高。

生物法，主要利用微生物聚磷菌(PAOs)或反硝化聚磷菌(DPAOs)过量摄取磷的特性，将磷以聚合的形式储存在菌体后形成高磷污泥排出废水处理系统，实现磷的转移。生物法无需投加化学试剂，运行费用低，但微生物抗冲击性和耐受性有限，如涂装废水中总磷浓度为100mg/L，电镀废水的总磷浓度更是高达1000-40000mg/L，已经远远超过了生物法处理极限。故高浓度含磷废水采用生物除磷工艺很难达到理想效果。

化学沉淀法，选用钙盐、铁盐和铝盐等沉淀剂与磷生成难溶性磷酸盐沉淀，然后通过过滤将磷以沉淀形式从污水中除去，具有工艺操作简单、处理费用低、除磷效果好等优点，尤其针对高浓度含磷废水，选用化学沉淀除磷作为一级处理会更经济高效。

中国发明专利申请(申请号：CN201610476394.7)公开了用于高浓度含磷废水的除磷方法，将总磷浓度为5000-25000mg/L的高浓度含磷废水经pH值调节、钙化除磷后得到的废水送入废水反应池，调节pH至碱性后加入絮凝剂并形成固液混合物，上清液达到生物法处理条件的废水标准。但其存在如下不足：

1)为达到较好的除磷效果，往往过量添加沉淀剂，促进沉淀反应的正向进行，但会产生其他氢氧化物沉淀，导致沉淀池内污泥浓度大，不易沉降，导致后端压泥机负荷过载，使系统的连续运行受到限制。

2)使用钙盐作为沉淀剂时，磷酸钙盐沉淀过程中一般首先生成磷酸氢钙(DCPA)、磷酸八钙(OCP)、无定形磷酸钙(ACP)等前期物质，经过再结晶后最终形成稳定的多羟基磷灰石(HAP)，形成的稳定的多羟基磷灰石(HAP)絮体间空隙小，絮体结构密实，流动性差，故反应池、絮凝池、沉淀池内壁和管道内会有大量多羟基磷灰石晶体富集，易导致管道内堵塞，需暂停系统运行后人工清理。

综上，化学沉淀法为处理高浓度含磷废水的最优方法，但在工程运用中往往由于药剂投加过量，易引起污泥浓度高、管道结垢堵塞的问题而影响系统运行的连续性，需提出一种针对高浓度含磷废水化学除磷优化系统。

发明内容

本发明提供一种可有效减少化学除磷装置各废水输送管道结垢的高浓度含磷废水的除磷装置和除磷方法和处理方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明的高浓度含磷废水的除磷装置，包括连接在废水收集池出水口上的废水进水管和连接在该装置尾端的系统出水管，其特征在于：在废水进水管与系统出水管之间设有一个可将该除磷装置处理后的部分出水分流回补至废水进水端再进入该除磷装置循环反应以降低管道沉积物的回流管，所述回流管的入水端通过三通阀连接在系统出水管上，回流管的出水端通过单向阀连接在废水进水管上，在该回流管上设有回水提升泵。

在废水进水管上设有可将废水收集池中的废水原液泵入该除磷装置的原液提升泵；在废水进水管至系统出水管之间依次连接有氧化池、沉淀除磷池、絮凝池和沉淀池，在氧化池、沉淀除磷池、絮凝池和沉淀池的出水侧壁的上端设有溢流口，所述废水进水管的出水口与氧化池的进水口相连，氧化池的溢流口与沉淀除磷池的进水口相连，沉淀除磷池的溢流口与絮凝池的进水口相连，絮凝池的溢流口与沉淀池的进水口相连，沉淀池的溢流口与所述系统出水管相连；氧化池、沉淀除磷池、絮凝池和沉淀池中的废水液面依次下降。

在该除磷装置的处理量达到平衡时，回流部分的水量与废水原液的进水量的比值为(1-10):1。

所述回流部分的水量为该除磷装置处理后的出水总量的1/2-9/10。

所述出水总量的流速为0.1-5吨/小时。

本发明的高浓度含磷废水的除磷方法，包括化学处理设备，其特征在于：所述化学处理设备为本发明的除磷装置，其处理方法如下：

初始处理阶段：

1)以大流量方式通过所述除磷装置的废水进水管向该除磷装置中的氧化池注满含磷浓度不低于20000mg/L的废水原液，经氧化处理后溢流至沉淀除磷池；

2)溢流并注满沉淀除磷池中的废水经除磷沉淀反应后溢流至絮凝池；

3)溢流并注满絮凝池中的废水经沉淀絮凝处理后溢流至沉淀池；

4)溢流并注满沉淀池中的废水经固液分离处理后溢流进入系统出水管；

过渡处理阶段：

5)打开连接在系统出水管与废水进水管之间以单向流动方式设置的回流管，将系统出水管中的部分出水回流至废水进水管，同时，以与回水等量的流量减小废水原液向该除磷装置的注入量；

6)逐渐增大回水的流量，同时，逐渐减少废水原液的注入量；

稳定处理阶段：

7)将回流部分的回水量与废水原液的注入量之间的比值调节至(1-9):1。

本发明的除磷方法中，所述氧化反应为：向氧化池内投加氧化剂，使废水原液中的次亚磷酸盐转化为正磷酸盐。

本发明的处理方法中，所述除磷沉淀反应为：向沉淀除磷池中投加金属沉淀剂，使磷酸根形成大量的磷酸盐沉淀。

本发明的处理方法中，所述沉淀絮凝处理为：向絮凝池中投加絮凝剂，使磷酸盐絮凝沉淀，形成固液混合液。

本发明的处理方法中，所述固液分离处理为：进入沉淀池中的固液混合液在重力作用下进行固液分离并形成沉淀于池底的污泥和上清液，污泥由排泥口抽出并经浓缩干燥后外运，上清液流入系统出水管。

本发明在除磷除磷装置的尾端与首端之间设置一个回流装置，其可将处理后达标的部分出水回流至除磷装置的首端重新进入该除磷装置参与到对废水原液的处理过程中。其可解决沉淀池内污泥浓度大，不易沉降问题和管道内沉淀晶体富集而引起的管道内堵塞问题。该结构简单、合理、造价不高，而且利于维护保养。

附图说明

图1为本发明的除磷装置的示意图。

图2为本发明除磷装置的实施例的处理效果曲线图。

具体实施方式

一、除磷装置

如图1所示，本发明的高浓度含磷废水的除磷装置和除磷方法包括收集存放含有高浓度含磷工业废水(下称废水原液)废水收集池、氧化池、沉淀除磷池、絮凝池和沉淀池。

1、废水收集池，用于收集存放含磷浓度高达20000mg/L的废水原液，在该废水收集池上设有出水口，出水口废水进水管连接在氧化池的进水口上，通过废水提升泵将废水收集池内的废水原液通过废水进水管打入氧化池中。

2、氧化池

向氧化池内投加氧化剂，使氧化剂与池内的废水原液充分混合产生氧化反应，此反应过程中，废水原液中的次亚磷酸盐转化为正磷酸盐。

在氧化池的出水侧壁的上端设有溢流口，该溢流口通过溢流管接于沉淀除磷池的进水口，经氧化反应后的废水采用溢流方式经该溢流口流入沉淀除磷池。

3、沉淀除磷池

向沉淀除磷池内投加金属沉淀剂，使其与池内的废水在碱性环境中产生除磷沉淀反应。使用的金属沉淀剂包括石灰、氯化钙、硫酸亚铁、硫酸铝、聚氯化铝等钙盐、铁盐和铝盐中的一种或多种。除磷沉淀反应使废水中的磷酸根形成大量的磷酸盐沉淀。

在沉淀除磷池的出水侧壁的上端设有溢流口，该溢流口通过溢流管接于絮凝池的进水口，经除磷沉淀反应后的废水采用溢流方式经该溢流口流入絮凝池。

在沉淀除磷池内使用pH自控仪自动控制酸或碱的量，确保除磷沉淀反应在pH值为9-11的条件下进行。

4、絮凝池

向絮凝池中投加絮凝剂，如聚丙烯酰胺，使其与池内的废水发生沉淀絮凝反应，使废水中的磷酸盐絮凝沉淀，形成固液混合液。

在絮凝池的出水侧壁的上端设有溢流口，该溢流口通过溢流管接于沉淀池的进水口，经沉淀絮凝反应后的废水采用溢流方式经该溢流口流入沉淀池。

5、沉淀池

固液混合液流入沉淀池后，在重力作用下进行固液分离，形成的磷酸盐污泥逐渐沉降于沉淀池的底部，沉淀池的底部为锥型污泥斗，污泥斗上设有排泥口，污泥由排泥口抽出并经浓缩干燥后外运。

在沉淀池的出水侧壁的上部设置有溢流堰，溢流堰设有溢流口，处于沉淀池上部的上清液流入系统出水管。

所述氧化池、沉淀除磷池、絮凝池和沉淀池中的废水液面依次下降。

6、出水回流装置

在废水进水管与系统出水管之间设有一个回流管，该回流管的进水端通过一个三通阀连接在系统出水管上，其出水端通过一个单向阀连接在废水进水管上，通过回水提升泵将该除磷装置处理后的部分出水分流回补至废水进水端。

在三通阀上加装流量计，以控制上清液回流比。单向阀可防止废水进水管中的废水原液经回流管、系统出水管直接排出。

该结构有如下作用：

1)将部分上清液由废水进水管回流至该除磷装置，可充分利用其中大量未完全反应的金属盐离子，使其继续参加反应，同时，还利用该部分上清液中大量未充分发挥活性的絮凝剂和金属氢氧化物胶体颗粒，以强化除磷系统混凝效果。

2)回流的部分上清液至氧化池内，可稀释废水原液的含磷浓度，从而，在不设专门的浓度稀释设备的前提下，既降低沉淀池污泥浓度，缓解沉淀性污泥负荷，又可保证该除磷装置正常出水。

3)回流的部分上清液可使沉淀上清液形成回流冲力，有效缓解池壁、管道内结垢堵塞，有效降低人工清理频率。

采用本发明的装置，可使该除磷装置的出水总量的流速达到0.1-5吨/小时。

二、处理方法

分三个阶段，分别为开始启用该除磷装置的初始处理阶段、中间的过渡处理阶段和进入常态化的稳定处理阶段。

1、初始处理阶段：

1)先以大流量方式通过除磷装置的废水进水管向除磷装置中的氧化池注满含磷浓度不低于20000mg/L的废水原液，经氧化处理后溢流至沉淀除磷池。

2)溢流并注满沉淀除磷池中的废水经除磷沉淀反应后溢流至絮凝池。

3)溢流并注满絮凝池中的废水经沉淀絮凝处理后溢流至沉淀池。

4)溢流并注满沉淀池中的废水经固液分离处理后，将达标可排放的上清液溢流进入系统出水管。

2、过渡处理阶段：

5)打开连接在系统出水管与废水进水管之间的回流管，将系统出水管中的部分上清液回流至废水进水管，同时，减小废水原液向该除磷装置的注入量，该减少的注入量与回流的部分上清液的水量相等。

6)逐渐增大回水的流量，同时，逐渐等量减少废水原液的注入量；

3、稳定处理阶段：

7)在该除磷装置的处理量达到平衡时，将回流部分的回水量与废水原液的注入量之间的比值调节至(1-9):1，对应的，回流部分的回流水量占该除磷装置处理后的出水总量的1/2-9/10。

三、实施例

某公司生产线产生化学镀镍废液，废水中总磷浓度为29810mg/L，应用本发明除磷装置进行除磷处理。

控制沉淀池上清液回流量与废水原液的注入量之间的比值为5:1。连续运行17天，沉淀池内污泥浓度平均下降87.75％(参见图2所示)。

Claims

1.一种高浓度含磷废水的除磷装置，包括连接在废水收集池出水口上的废水进水管和连接在该装置尾端的系统出水管，其特征在于：在废水进水管与系统出水管之间设有一个可将该除磷装置处理后的部分出水分流回补至废水进水端再进入该除磷装置循环反应以降低管道沉积物的回流管，所述回流管的入水端通过三通阀连接在系统出水管上，回流管的出水端通过单向阀连接在废水进水管上，在该回流管上设有回水提升泵。

2.根据权利要求1所述的高浓度含磷废水的除磷装置，其特征在于：在废水进水管上设有可将废水收集池中的废水原液泵入该除磷装置的原液提升泵；在废水进水管至系统出水管之间依次连接有氧化池、沉淀除磷池、絮凝池和沉淀池，在氧化池、沉淀除磷池、絮凝池和沉淀池的出水侧壁的上端设有溢流口，所述废水进水管的出水口与氧化池的进水口相连，氧化池的溢流口与沉淀除磷池的进水口相连，沉淀除磷池的溢流口与絮凝池的进水口相连，絮凝池的溢流口与沉淀池的进水口相连，沉淀池的溢流口与所述系统出水管相连；氧化池、沉淀除磷池、絮凝池和沉淀池中的废水液面依次下降。

3.根据权利要求2所述的高浓度含磷废水的除磷装置，其特征在于：在该除磷装置的处理量达到平衡时，回流部分的水量与废水原液的进水量的比值为(1-10):1。

4.根据权利要求3所述的高浓度含磷废水的除磷装置，其特征在于：所述回流部分的水量为该除磷装置处理后的出水总量的1/2-9/10。

5.根据权利要求4所述的高浓度含磷废水的除磷装置，其特征在于：所述出水总量的流速为0.1-5吨/小时。

6.一种高浓度含磷废水的除磷方法，包括化学处理设备，其特征在于：所述化学处理设备为权利要求1－5中任一项所述的除磷装置，其处理方法如下：

初始处理阶段：

1)以大流量方式通过除磷装置的废水进水管向该除磷装置中的氧化池注满含磷浓度不低于20000mg/L的废水原液，经氧化处理后溢流至沉淀除磷池；

过渡处理阶段：

稳定处理阶段：

7.根据权利要求6所述的高浓度含磷废水的除磷方法，其特征在于：所述氧化反应为：向氧化池内投加氧化剂，使废水原液中的次亚磷酸盐转化为正磷酸盐。

8.根据权利要求7所述的高浓度含磷废水的除磷方法，其特征在于：所述除磷沉淀反应为：向沉淀除磷池中投加金属沉淀剂，使磷酸根形成大量的磷酸盐沉淀。

9.根据权利要求8所述的高浓度含磷废水的除磷方法，其特征在于：所述沉淀絮凝处理为：向絮凝池中投加絮凝剂，使磷酸盐絮凝沉淀，形成固液混合液。

10.根据权利要求9所述的高浓度含磷废水的除磷方法，其特征在于：所述固液分离处理为：进入沉淀池中的固液混合液在重力作用下进行固液分离并形成沉淀于池底的污泥和上清液，污泥由排泥口抽出并经浓缩干燥后外运，上清液流入系统出水管。