專利名稱：一種污水中磷的去除方法
技術領域：
本發明涉及一種污水中磷的去除方法。
背景技術：
近年來，隨著城市生活污水以及工業廢水中的過量營養物質排入自然水體，水體 富營養化問題目趨嚴重，已經成為世界性的水環境問題。磷是導致水體富營養化的主要物 質之一，普遍認為總磷濃度> 0. 02mg/L時，水體就可能產生富營養化。目前對于磷污染的 控制，主要采用生物法和化學沉淀法，但均存在一定缺陷。生物法易受外界因素影響，除磷 效果不穩定，當進水磷含量較高時，出水磷含量常常會超標，而化學沉淀法除磷所消耗的藥 劑量大，成本偏高，同時產生大量含磷化學污泥，容易造成二次污染。離子交換法是通過離子交換劑上的離子與水中離子交換以去除水中有害離子 的方法，該方法去除率高，并且能夠回收有用物質，可用于污水除磷處理，如申請號為 200810180280.3的中國專利公開了一種離子交換脫氮除磷深度處理方法，采用“沙濾池 (或膜系統)+離子交換”組合工藝。但是，離子交換對預處理的要求較高，上述處理方法存 在一定不足如采用沙濾池作為離子交換的預處理僅能去除懸浮物，對膠體沒有去除效果， 并且沙濾池需要頻繁地反沖洗，消耗大量的反沖洗水；一般膜系統作為離子交換的預處理 運行能耗較高，導致處理費用偏高。此外，離子交換劑再生洗脫液的處理也是一個難題，由 于富集了高濃度的磷，必須進行妥善處置，使其不在環境中污染擴散，而針對這一問題的具 體解決方法尚未見相關報道。
發明內容
本發明針對目前污水除磷技術對磷的去除不徹底、成本偏高、容易造成二次污染 等問題以及離子交換法在預處理、再生洗脫液處理方面存在的不足，提供一種經濟高效的 除磷方法，用于含磷污水的直接處理或經生物法處理后含磷污水的深度處理，將最終出水 磷含量降至0. 5mg/L以下，避免過量的磷排入水體造成富營養化，同時將含有高濃度磷的 離子交換洗脫液進一步濃縮分離，實現污水資源化回收利用。本發明污水中磷的去除方法包括微濾和離子交換，含磷污水首先通過微濾膜過 濾，截留去除水中大于0.1微米的懸浮物、細菌和膠體物質，經微濾預處理后的產水進入離 子交換柱。本發明的微濾膜選用有機高分子微濾膜或無機微濾膜。離子交換柱內填充除磷吸附劑。有機高分子微濾膜選聚偏氟乙烯膜、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚丙稀膜、聚砜膜、聚 醚砜膜、聚酰胺膜、聚碳酸酯膜、醋酸纖維素膜中的任一一種；無機微濾膜選陶瓷膜、金屬膜 中的任--種。上述的微濾膜孔徑0. 05 10 μ m,孔隙率30 9 5 %，膜組件采用板式或管式、或 卷式、或中空纖維膜組件。
上述的除磷吸附劑為強堿苯乙烯陰離子交換樹脂、強堿丙烯酸陰離子交換樹脂、 大孔強堿季銨陰離子交換樹脂、大孔弱堿丙烯酸陰離子交換樹脂中的任一一種。含磷污水通過微濾膜過濾，操作時采用死端過濾或錯流過濾，操作壓差0.01 0. 3Mpa ；經微濾預處理后的產水進入離子交換柱，離子交換柱采用固定床，固定床內部填充 除磷吸附劑，污水中的磷被除磷吸附劑吸附并富集在固定床中，得到含磷量在0. 5mg/L以 下的合格產水，進入清水池。本發明污水中磷的去除方法還包括對飽和后的除磷吸附劑進行再生，以恢復吸附 劑的吸附能力，再生試劑采用濃度為2 5%的氫氧化鈉溶液，試劑用量為除磷吸附劑體積 的2 5倍，再生方式采用順流再生或逆流再生，再生過程中產生的高濃度含磷洗脫液收集 于濃液槽中，通過蒸發器進行濃縮分離處理，蒸發產生的水蒸氣冷凝后回用于景觀用水、綠 化、沖廁及道路沖洗等，濃縮液作為肥料回收再利用。本發明采用微濾作為離子交換的預處理，微濾膜可以截留大于0. 1微米的雜質， 不僅能夠去除水中的懸浮物，并且可以截留細菌和大尺度的膠體，防止上述物質進入離子 交換柱，污染、堵塞除磷吸附劑，保證吸附劑的正常工作及其吸附容量不受雜質影響；微濾 的操作壓差(O. 01 0. 3Mpa)遠低于其他膜系統如超濾的操作壓差(0. 1 0. 7Mpa)，因此 微濾的運行能耗和處理成本較低；微濾膜的孔隙率可高達80 95%，因此過濾通量大，過 濾所需的時間短。本發明采用離子交換作為污水除磷的主要工藝，可將產水的磷含量控制 在0. 5mg/L以下，無需添加其他藥劑，可直接用于含磷污水的處理，也可用于經生物法處理 后含磷污水的深度處理；除磷吸附劑吸附飽和后采用氫氧化鈉再生，可恢復吸附劑的吸附 能力，再生方法簡單易行、費用低廉；產生的高濃度含磷洗脫液經蒸發器濃縮分離，水蒸氣 冷凝后回用，濃縮液做為肥料再利用，實現了含磷污水處理的資源化，不會對環境造成二次 污染。
圖1為本發明的工藝流程簡圖。
具體實施例方式實施例1某汽車制造廠含磷污水，水質如下磷含量4. 5 5. 4 mg/L，濁度8.6 1 74.9NTU。采用本發明方法進行除磷，具體實施方式
為(1)含磷污水首先通過微濾膜過濾，微濾膜選用聚乙烯管式微濾膜，膜孔徑0. 1 1 μ m,孔隙率70 95%，操作時采用死端過濾，操作壓差0. 1 0. 3 Mpa,經微濾處理后產 水濁度< 1.0 NTU ；(2)微濾產水進入離子交換固定床，固定床內部填充強堿丙烯酸陰離子交換樹脂， 污水中的磷被吸附并富集在固定床中，磷含量降至0. 5mg/L以下，產水進入清水池；(3)強堿丙烯酸陰離子交換樹脂吸附飽和后，用濃度為5%的氫氧化鈉溶液進行 再生，氫氧化鈉溶液用量為樹脂體積的2倍，再生方式采用逆流再生，再生過程中產生的高 濃度含磷洗脫液收集于濃液槽中；(4)濃液槽中的高濃度含磷洗脫液進入蒸發器進行濃縮分離處理，蒸發產生的水蒸氣冷凝后回用于廠區綠化、沖廁及道路沖洗等，濃縮液作為肥料回收再利用。實施例2某城市污水處理廠經生物法處理后的出水，水質如下磷含量1. 0 1. 5 mg/L, SS =6. 8 24. 3 mg/L。采用本發明方法進行深度除磷處理，具體實施方式
為(1)含磷污水首先通過微濾膜過濾，微濾膜選用聚偏氟乙烯中空纖維膜，膜孔徑 0. 05 0. 2 μ m,孔隙率5 0 70%，操作時采用錯流過濾，操作壓差0. 01 0. 045Mpa,經 微濾處理后產水SS < 1. 0 mg/L ；(2)微濾產水進入離子交換固定床，固定床內部填充大孔強堿季銨陰離子交換樹 脂，污水中的磷被吸附并富集在固定床中，磷含量降至0. 4mg/L以下，產水進入清水池；(3)大孔強堿季銨陰離子交換樹脂吸附飽和后采用濃度為2. 5 4%的氫氧化鈉 溶液進行再生，氫氧化鈉溶液用量為樹脂體積的4倍，再生方式采用逆流再生，再生過程中 產生的高濃度含磷洗脫液收集于濃液槽中；(4)濃液槽中的高濃度含磷洗脫液進入蒸發器進行濃縮分離處理，蒸發產生的水 蒸氣經冷凝后收集回用于城市綠化、道路沖洗等，濃縮液作為肥料回收再利用。實施例3某城市污水處理廠經生物法處理后的出水，水質如下磷含量0. 8 1. 2 mg/L, SS =4. 2 18. 6 mg/L。采用本發明方法進行深度除磷處理，具體實施方式
為(1)含磷污水首先通過微濾膜過濾，微濾膜選用醋酸纖維素膜，膜孔徑0. 2 10 μ m,孔隙率30 45%，操作時采用錯流過濾，操作壓差0. 05 0. IMpa,經微濾處理后產水 SS < 1. 0 mg/L ；(2)微濾產水進入離子交換固定床，固定床內部填充強堿苯乙烯陰離子交換樹脂， 污水中的磷被吸附并富集在固定床中，磷含量降至0. 4mg/L以下，產水進入清水池；(3)強堿苯乙烯陰離子交換樹脂吸附飽和后采用濃度為2 4%的氫氧化鈉溶液 進行再生，氫氧化鈉溶液用量為樹脂體積的5倍，再生方式采用逆流再生，再生過程中產生 的高濃度含磷洗脫液收集于濃液槽中；(4)濃液槽中的高濃度含磷洗脫液進入蒸發器進行濃縮分離處理，蒸發產生的水 蒸氣經冷凝后收集回用于城市綠化、道路沖洗等，濃縮液作為肥料回收再利用。
權利要求
一種污水中磷的去除方法，其特征在于包括微濾和離子交換。
2.根據權利要求1所述的一種污水中磷的去除方法，其特征在于包括下列步驟(1)含磷污水通過微濾膜過濾，微濾的產水進入離子交換柱，污水中的磷被除磷吸附劑 吸附，最終產水進入清水池；(2)對飽和后的除磷吸附劑用氫氧化鈉溶液進行再生，洗脫液通過蒸發器進行濃縮分 離處理。
3.根據權利要求2所述的一種污水中磷的去除方法，其特征在于微濾膜選用有機高 分子微濾膜或無機微濾膜。
4.根據權利要求2所述的一種污水中磷的去除方法，其特征在于離子交換柱內填充 除磷吸附劑。
5.根據權利要求3所述的一種污水中磷的去除方法，其特征在于有機高分子微濾膜 為聚偏氟乙烯膜、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚丙稀膜、聚砜膜、聚醚砜膜、聚酰胺膜、聚碳酸酯 膜、醋酸纖維素膜中的任一一種；無機微濾膜為陶瓷膜、金屬膜中的任一一種。
6.根據權利要求5所述的一種污水中磷的去除方法，其特征在于膜孔徑0.05 10 μ m，孔隙率30 95%，膜組件采用板式或管式、或卷式、或中空纖維膜組件。
7.根據權利要求2所述的一種污水中磷的去除方法，其特征在于微濾采用死端過濾 或錯流過濾，操作壓差0. 01 0. 3Mpa。
8.根據權利要求4所述的一種污水中磷的去除方法，其特征在于除磷吸附劑為強堿 苯乙烯陰離子交換樹脂、強堿丙烯酸陰離子交換樹脂、大孔強堿季銨陰離子交換樹脂、大孔 弱堿丙烯酸陰離子交換樹脂中的任一一種。
9.根據權利要求2所述的一種污水中磷的去除方法，其特征在于氫氧化鈉溶液濃度 為2 5%，用量為除磷吸附劑體積的2 5倍，采用順流再生或逆流再生。
全文摘要
本發明提供一種經濟高效的除磷方法，包括微濾和離子交換(1)含磷污水通過微濾膜過濾，截留去除水中大于0.1微米的懸浮物、細菌和膠體物質，經預處理后的產水進入離子交換柱，污水中的磷被除磷吸附劑吸附，最終產水進入清水池；(2)對飽和后的除磷吸附劑用氫氧化鈉溶液進行再生，洗脫液通過蒸發器進行濃縮分離處理。本發明的微濾膜選用有機高分子微濾膜或無機微濾膜，離子交換柱內填充除磷吸附劑；微濾膜孔徑0.05～10μm，孔隙率30～95％，膜組件采用板式或管式、或卷式、或中空纖維膜組件。本發明用于含磷污水的直接處理或經生物法處理后含磷污水的深度處理，將最終出水磷含量降至0.5mg/L以下，避免過量的磷排入水體造成富營養化，同時將含有高濃度磷的離子交換洗脫液進一步濃縮分離，實現污水資源化回收利用。
文檔編號C02F1/42GK101993155SQ200910115969
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月17日 優先權日2009年8月17日
發明者周佳琳, 廖志民, 曹解軍, 楊圣云, 熊建中, 王鵬, 袁志華 申請人:江西金達萊環保研發中心有限公司