一種低磷水深度除磷方法
【專利摘要】本發明公開了一種低磷水深度除磷方法，屬污水處理領域，涉及應用HAP結晶法除磷，包括以下步驟，步驟1改性珊瑚砂的制備，將天然珊瑚砂過篩，粒徑0.3mm～0.1mm的珊瑚砂作為制備一級流化床反應器晶種原料，0.45mm以上粒徑的珊瑚砂作為制備二級固定床反應器晶種原料，并對其進行改性，使其表面生成羥基磷酸鈣；步驟2將低磷水依次通過一級流化床反應器和二級固定床反應器，加堿調節pH值到8.5～10.0，同時加入鈣鹽溶液，水中的Ca2+、PO43-、OH-轉變為羥基磷酸鈣結晶在改性珊瑚砂表面，從而去除低磷水中的磷。本發明技術可控性強、運行穩定，處理效果好，工藝流程簡單，節省投資運行費用，濾料可回收磷。
【專利說明】一種低磷水深度除磷方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于污水處理領域，涉及應用HAP結晶法除磷，尤其適用于二級處理出水 及景觀水的深度除磷。
【背景技術】
[0002] 磷是產生水體富營養化的最主要因素，目前國際上公認的標準是：當水體中總氮 含量大于〇. 2mg/L，總磷含量大于0. 02mg/L時，水體會發生富營養化。在湖泊、河口等自然 水體中，當水中含氮量不足時，可以通過某些固氮微生物來補充，而磷卻沒有類似這樣的補 充方式，只能通過外來磷源補充。相對于氮，水生藻類對磷更具有敏感性，因此若可將磷控 制在較低水平，則可降低或消除水體富營養化的發生。
[0003] 現階段污水的深度凈化與回用和景觀水體防止富營養化，都面臨一個共同的難 題，即如何降低水中磷的含量。
[0004] 在除磷技術中，一是利用沉淀反應、結晶和吸附等作用，使廢水中的磷轉化為不溶 性的磷酸鹽沉淀；二是利用微生物的作用，通過細胞合成將磷吸收到活性污泥細胞中。到目 前為止，國內外普遍采用的除磷方法主要有化學法、生物法及化學/生物相結合法，其他的 方法還有人工濕地法、吸附法、膜技術等方法。
[0005] 傳統化學除磷法因人為投加了化學藥劑，會產生大量的污泥，這種化學污泥難于 處理，并且藥劑、污泥處理費用的增加造成水處理費用增高。
[0006] 生物法是利用聚磷菌好氧吸磷厭氧釋放磷，通過排放剩余污泥來去除水中的磷。 此法缺點是：生物除磷工藝過程不穩定，且最終表現為排泥除磷，容易引起二次污染，加之 除磷和脫氮大多數情況下是同時進行的，它們在泥齡、碳源等方面存在著矛盾，致使兩者不 能兼顧。對于低濃度和超低濃度污水，生物除磷處理往往難以滿足處理要求，而必須采取化 學法輔助除磷。
[0007] 目前城市污水處理工藝普遍采用化學法和生物法相結合的方法，其最顯著的特點 是在流程中投加化學混凝劑。此法可以降低除磷費用并獲得穩定的除磷效果，但還是存在 工藝流程復雜、污泥量大、污泥含水率高、脫水困難、易產生二次污染等缺點。
[0008] 最近十年來，結晶除磷工藝得到了較為迅速的發展，該過程是將溶解性的磷直接 轉化為易于分離的顆粒態晶體，在作為晶核的除磷劑上析出，從而達到除磷的目的。目前研 究及應用較多的為磷酸銨鎂（MAP)結晶除磷和羥基磷酸鈣（HAP)結晶除磷。MP結晶除磷 的原理是利用污水中的磷酸根離子與氨離子、鎂離子反應生成磷酸銨鎂，HAP結晶法除磷的 原理是利用污水中的磷酸根離子與鈣離子、氫氧根離子反應生成羥基磷酸鈣（又名堿式磷 酸鈣），其反應方程式分別為式1和式2。
【權利要求】
1. 一種低磷水深度除磷方法，包括以下步驟： 步驟1:改性珊瑚砂的制備； (1) 、將天然珊瑚砂過篩，篩出粒徑0. 3mm?0. Imm的珊瑚砂作為制備一級流化床反應 器晶種原料；〇. 45mm以上粒徑的砂，按粒徑篩分成0. 45?0. 60mm、0. 6?I. 0mm、1?2mm以 及> 2_四組，作為制備二級固定床反應器晶種原料； (2) 、用自來水清洗珊瑚砂，沖洗數次至干凈為止； (3) 、配制磷濃度為500?2000mg/L的磷酸二氫鉀溶液，按照摩爾比Ca : P = (0. 1? 2) : 1稱取氯化鈣的用量； (4) 、將上述粒徑0. 3mm?0. Imm的珊瑚砂、磷酸二氫鉀溶液、氯化鈣固體混合于一級流 化床反應器內，通過曝氣，使砂處于流化態，用氫氧化鈉溶液調節PH值，通過pH計監控，使 反應器內pH穩定在8. 5?9. 5范圍內，反應6?12小時后停止； (5) 、將上述粒徑0. 45mm以上的珊瑚砂按粒徑由大到小依次投入到二級固定床反應器 中，再將上述磷酸二氫鉀溶液、氯化鈣固體依次投加到二級固定床反應器內，通過泵回流使 反應器內溶液體外循環，用氫氧化鈉溶液調節PH值，通過pH計監控，使反應器內pH穩定在 8. 5?9. 5范圍內；反應6?12小時后停止； (6) 、排出反應液，用自來水多次沖洗改性過的珊瑚砂，直至沖洗水中TP測量值 < 0. 3mg/L時，認為珊瑚砂已清洗干凈； 步驟2 : 將低磷水由水泵提升至步驟1中所得的以改性珊瑚砂為載體的一級流化床反應器 內，加堿調節PH值到8. 5?10. 0,同時加入鈣鹽溶液，一級流化床反應器出水自流進入 以改性珊瑚砂為填料層的二級固定床反應器頂部，低磷水自上而下通過填料層，排出二 級固定床反應器；低磷水在流過一級流化床反應器、二級固定床反應器的過程中，水中的 Ca 2+、PO廣以及OF轉變為羥基磷酸鈣，結晶在改性珊瑚砂表面，最終出水磷濃度可達到 TP 彡 0? 2mg/L 乃至 TP 彡 0? 05mg/L，出水 pH 彡 9. 0。 步驟3 : 為避免污泥堵塞填料層，二級固定床反應器10?15天排泥一次。
2. 根據權利要求1所述的低磷水深度除磷方法，其特征在于：在步驟2中作為藥劑投 加的堿和鈣鹽可以是氫氧化鈉（NaOH)和氯化鈣（CaCl 2)，滿足反應器內pH = 8. 5?10. 0、 摩爾比Ca : P彡8 : 1即可。
3. 根據權利要求1所述的低磷水深度除磷方法，其特征在于：在步驟2中作為藥劑投 加的堿和鈣鹽是氫氧化鈣（Ca(OH)2)或氧化鈣（CaO)或氧化鎂（MgO)，滿足反應器內pH = 8.5?10.0、摩爾比Ca : P彡8 : 1即可。
4. 根據權利要求1所述的低磷水深度除磷方法，其特征在于：在步驟2中，若低磷水本 身硬度較高，水中含有的鈣離子濃度滿足摩爾比Ca : P >8 : 1，不補加鈣鹽。
5. 根據權利要求1所述的低磷水深度除磷方法，其特征在于：在步驟2中，當低磷水TP 濃度< 2mg/L時，低磷水不經過一級流化床反應器，直接進入二級固定床反應器。
6. 根據權利要求1所述的低磷水深度除磷方法，其特征在于：在步驟2中，藥劑投加位 置在總進水端。
7. 根據權利要求1所述的低磷水深度除磷方法，其特征在于：在步驟2中，藥劑投加位
【文檔編號】C02F9/04GK104310641SQ201410564332
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】劉寅, 杜兵, 曹建平, 何然, 王珊 申請人:北京市環境保護科學研究院