一種新型除磷藥劑的制備及使用方法
【專利摘要】本發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，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、不分區的氧化溝工藝也可直接投在生化池內，所述曝氣段和生化池的溶解氧大于2mg/L，本發明的除磷藥劑實現對污水的高效除磷，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，同時產生利用廢水中簡單的溶解性有機基質所 需的能量，稱該過程為磷的釋放。進入好氧環境后，活力得到充分恢復，在充分利用基質的 同時，從廢水中攝取大量溶解態的正磷酸鹽，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中，C0D/TN比值較低的現象更為突出，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中，聚磷菌和 反硝化菌因碳源不足而產生競爭，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的脫氮除磷效率，國內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，改善系統除磷效率的方式有內部優化、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，要實現對 磷酸鹽的深度脫除，需要投加超出化學反應摩爾比數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達標。隨著總磷排放標準的提高，開發特種除磷藥劑成為行業趨勢。
[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，嚴重影響水質達標，且除磷劑投 加量較多，成本較高。
【發明內容】
[0006] 為解決上述問題，本發明提出一種新型除磷藥劑，包含純單質的鐵粉和鋁粉，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，目數為300目以上。
[0007] 本發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，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] 優選的，所述投加量為每升污水投加5~15mg除磷藥劑。本發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批式工藝污水處理。
[0009] 本發明還提供純單質鐵粉制備除磷劑的用途，所述鐵粉的粒徑為微米級，目數為 300目以上，鐵粉在除磷劑中的的重量比為10-100%。
[0010] 本發明還提供上述除磷藥劑的制備方法，純單質鐵粉和純單質鋁粉單獨存放和運 輸，鐵粉和鋁粉的粒徑為微米級，目數為300目以上，在使用前或使用時將單質鐵粉和單質 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，與周圍環境(介質）之 間發生化學或電化學作用而引起金屬的破壞或變質，即發生電化學腐蝕。鐵介質的腐蝕就 是利用鐵介質本身所含的無數個腐蝕電池，使浸入水中的鐵介質發生金屬電化學腐蝕，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 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] 本發明除磷機理之二:除磷劑進入系統后，將會發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)及產酸菌(APB)等微生物，其本質仍然是 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為：
[0014:
[0015:
[0016] 本發明的有益效果：
[0017] (1)本發明的新型除磷劑采用純單質鐵、鋁作為除磷藥劑，實現對污水的高效除 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 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，持續投加可有效 降低成本。
[0019] (3)本發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] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明 進一步詳細說明，但本發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] 以某處理規模為80000m3/d，采用CASS工藝的污水處理廠為實施對象，開展生產性 實驗。該CASS工藝流程如下:污水經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過紫外消毒后排放。
[0023] 試驗從6月15開始至7月8日結束，取微米級目數為400目鐵粉與為微米級目數為 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，具體數據見表1;將實施例1中的出水總氮含量 與對比例3系統出水總氮含量進行比較，具體數據見表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，具體數據見表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 效果要好或穩定，對比例3僅靠生物除磷，除磷效率僅僅60%，不能穩定達到一級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的數據可以看出實施例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的數據可以 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。說明本發明的新型除磷劑具有穩定高效除磷的效果，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，實現了穩定達標，藥劑成本約為0.03元/m 3，僅為常規金屬鹽類藥劑成本的1/ 2,由于本產品具有較長的持續除磷作用，因而本發明產品長期使用可有效的降低藥劑成 本。
[0039]根據上述說明書的揭示和教導，本發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，本發明并不局限于上面揭示和描述的【具體實施方式】，對發明的一
【主權項】
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，目數為300目以上。2. 權利要求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，根據不同的 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. 根據權利要求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批式工藝污水處理。5. 純單質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，目數為300 目以上，鐵粉在除磷劑中的的重量比為10-1 〇〇 %。6. 權利要求1所述除磷藥劑的制備方法，其特征在于，純單質鐵粉和純單質鋁粉單獨存 放和運輸，在使用前或使用時將單質鐵粉和單質鋁粉混合均勻，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
【發明人】曾祥專, 盧歡亮, 汪永紅
【申請人】廣東省環境科學研究院