CN105417785A - 一种处理高浓度含磷废水的反应装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种处理高浓度含磷废水的反应装置，由脱硫废水预处理单元、磷回收单元、深度除磷单元和脱硫废水污泥泵组成，脱硫废水预处理单元中设置有脱硫废水进水口、加药口、搅拌器、脱硫废水上清液出水口及脱硫废水污泥排放口；磷回收单元中设置有高浓度含磷废水进水口、搅拌器、含磷废水出水口及含磷沉淀物排放口；深度除磷单元中设置有脱硫废水污泥进口、搅拌器、总出水口及污泥排放口。脱硫废水经预处理后能够去除其中的重金属和悬浮物，形成高pH值、高钙镁离子的上清液，与高浓度含磷废水形成重金属含量很低的高含磷沉淀物；除磷后的含磷废水进入深度除磷单元，利用脱硫废水污泥对含磷废水进行化学吸附除磷，降低出水磷浓度，达到排放标准。

Description

一种处理高浓度含磷废水的反应装置及方法

技术领域

本发明属于水处理领域，涉及一种污水处理装置，尤其是一种处理高浓度含磷废水的反应装置及方法。

背景技术

火力发电厂担负着中国70%以上的电力供应，燃煤机组的SO₂排放量很大。烟气脱硫的目的是控制SO₂的排放，以减轻其形成的酸雨对环境的破坏。工程上常采用以石灰石为脱硫剂的湿法脱硫工艺，从烟气脱硫系统中外排部分脱硫废水来保证脱硫系统的可靠性和安全性。脱硫废水呈弱酸性，悬浮物高，颗粒细小，主要含有粉尘和脱硫产物；含有可溶性的氯化物和氟化物、硝酸盐等，还含有溶解性的Hg、Pb、Ni、As、Cd、Cr等重金属离子，其中很多属于国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物，这为废水的处理增加了很大的难度。脱硫废水的处理是通过加碱中和，并投加硫化物，使大部分重金属沉淀去除；再加入絮凝剂和助凝剂使胶体和悬浮物颗粒发生凝聚和聚集，经澄清池实现固液分离。因此，脱硫废水处理过程中会产生脱硫废水上清液和脱硫废水污泥，上清液未加酸中和前呈碱性，含有丰富的钙盐、镁盐以及小部分重金属盐，污泥中则多为难溶性钙盐、镁盐、重金属氧化物等絮凝体沉淀。

磷是污水中主要的污染物之一，也是导致水体富营养化的重要原因，含磷污水直接排放将造成严重的水体污染。特别是高浓度含磷污水的处理，由于废水水质特性和碳源供给的限制，采用传统的强化生物除磷工艺很难达到理想效果。化学除磷技术除了受到药剂成本偏高的限制外，另一方面，磷是重要的、难以再生的矿产资源，磷矿一经开采利用，所含磷随着各种下游加工产品的消费领域分散到自然界中。经过近五十年的规模开采，富矿资源在急剧耗减，进入了中低品位磷资源开发利用时期，污水中磷回收技术的研发也日益得到重视。因此，寻求合适的低成本化学除磷技术，开发高效除磷和磷回收反应器，就成为当前高浓度含磷污水处理与资源化利用领域的热点问题。

如果能够利用处理后脱硫废水和污泥中含有的金属盐，通过反应器优化设计实现高浓度含磷废水的磷回收和稳定达标，则能有效解决电厂废弃物的去向问题和高浓度含磷污水的除磷问题，为燃煤电厂和污水处理节约大量成本，具有显著的经济和环境效益。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种处理高浓度含磷废水的反应装置及方法，所述的这种处理高浓度含磷废水的反应装置及方法解决了现有技术中采用单一反应器处理对高浓度含磷废水往往难以达到排放标准的技术问题。

本发明提供了一种处理高浓度含磷废水的反应装置，由脱硫废水预处理单元、磷回收单元、深度除磷单元和脱硫废水污泥泵组成，所述的脱硫废水预处理单元中设置有脱硫废水进水口、加药口、第一搅拌器、脱硫废水上清液出水口及脱硫废水污泥排放口，所述的脱硫废水进水口设置在所述的脱硫废水预处理单元的下部，所述的加药口设置在所述的脱硫废水预处理单元的上部，所述的脱硫废水上清液出水口设置在所述的脱硫废水预处理单元的上部，所述的脱硫废水污泥排放口设置在所述的脱硫废水预处理单元的底部；

所述的磷回收单元中设置有高浓度含磷废水进水口、第二搅拌器、含磷废水出水口及含磷沉淀物排放口，所述的高浓度含磷废水进水口设置在所述的磷回收单元的上部，所述的含磷废水出水口设置在所述的磷回收单元的上部，所述的含磷沉淀物排放口设置在所述的磷回收单元的底部，所述的脱硫废水上清液出水口和所述的磷回收单元相连通；

所述的深度除磷单元中设置有脱硫废水污泥进口、第三搅拌器、总出水口及污泥排放口，所述的脱硫废水污泥进口和所述的脱硫废水污泥泵相连接，所述的脱硫废水污泥泵和所述的脱硫废水污泥排放口相连接，所述的总出水口设置在所述的深度除磷单元的上部，所说的污泥排放口设置在所述的深度除磷单元的底部，所述的含磷废水出水口和所述的深度除磷单元相连通。

进一步的，所述的脱硫废水预处理单元、磷回收单元、深度除磷单元的下部均为锥形体结构，锥形体的底部易实现污泥浓缩。

进一步的，所述的搅拌器为三叶桨式搅拌器。

采用本发明的装置处理高浓度含磷废水的方法是：脱硫废水从脱硫废水进水口进入到脱硫废水预处理单元中，CaO、Na₂S（或有机硫）、PAC絮凝剂及cPAM助凝剂等药剂由加药口加入，充分混合后利用沉淀、混凝作用去除脱硫废水中的悬浮物、重金属等污染物，固液分离后，上清液由脱硫废水上清液出水口进入磷回收单元，高浓度含磷废水由高浓度含磷废水进水口进入磷回收单元，与预处理后脱硫废水上清液混合反应，反应产生的沉淀物由含磷沉淀物排放口排出，上清液由含磷废水出水口进入深度除磷单元，脱硫废水预处理单元中的污泥则经脱硫废水污泥出口由脱硫废水污泥泵泵入深度除磷单元，与磷回收处理后的高浓度含磷废水混合反应，利用化学吸附反应进行深度除磷，沉淀物由污泥排放口排出，上清液由总出水口排出。

本发明的操作步骤为：

脱硫废水首先从脱硫废水进水口进入脱硫废水预处理单元自下而上流动，药剂由加药口从反应器上端加入，与脱硫废水反应，悬浮物聚集成的大颗粒和重金属沉淀物等在重力作用下沉降，实现固液分离；

脱硫废水上清液出水从脱硫废水上清液出水口进入磷回收单元，高浓度含磷废水则按照一定流量比例由高浓度含磷废水进水口进入磷回收单元，脱硫废水上清液中的钙、镁离子与高浓度含磷废水中的PO₄ ^3-在预处理后脱硫废水上清液创造的碱性环境中发生沉淀反应，生成沉淀物，在重力作用下沉降，沉淀物由含磷沉淀物排放口排出；

脱硫废水预处理单元产生的污泥也连续排入深度除磷单元中，与经磷回收单元预处理后的高浓度含磷废水在深度除磷单元混合，利用脱硫废水污泥的化学吸附作用去除含磷废水中残留的磷，实现含磷废水的深度除磷并经总出水口达标排放，脱硫废水污泥吸附除磷后在重力作用下沉降，在深度除磷单元底部浓缩后外排。

本发明的有益效果包括：

(1)利用火力发电厂烟气脱硫废水预处理后的出水及污泥处理高浓度含磷废水，实现了脱硫废水的资源化利用；

(2)利用预处理后脱硫废水高pH、高钙镁离子和低重金属离子的特点，进行高浓度含磷废水中磷的资源化回收，可获得重金属含量低、磷含量高的高品质含磷沉淀物，实现磷的资源化利用；

(3)利用脱硫废水处理后产生的污泥进行含磷废水深度处理，确保出水磷浓度达标排放；

(4)通过一体化反应器集成磷回收单元和深度除磷单元，利用脱硫废水预处理出水在磷回收单元中去除高浓度含磷废水中绝大部分磷，降低后续深度除磷单元的负荷；又利用脱硫废水处理后产生的污泥进行化学吸附深度处理，弥补了高浓度含磷废水化学沉淀难以稳定达标的缺陷。

本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明解决了火力发电厂脱硫废水处理后的污水、污泥出路，以及高浓度含磷废水的除磷问题。脱硫废水经预处理后能够去除其中的重金属和悬浮物，形成高pH值、高钙镁离子的上清液，将其用于高浓度含磷废水除磷能够形成重金属含量很低的高含磷沉淀物，可直接回收利用；经上清液混合除磷后的含磷废水进入后续反应器，利用脱硫废水沉淀产生的脱硫废水污泥对含磷废水进行化学吸附除磷，可将出水磷浓度降低至极低水平，达到排放标准要求。

附图说明

图1为本发明的一种处理高浓度含磷废水的反应装置的结构示意图。图中A为脱硫废水预处理单元，B为磷回收单元，C为深度除磷单元。1为脱硫废水进水口，2为加药口，3为第一搅拌器，4为脱硫废水上清液出水口，5为脱硫废水污泥排放口，6为高浓度含磷废水进水口，7为第二搅拌器，8为含磷废水出水口，9为含磷沉淀物排放口，10为脱硫废水污泥泵，11为脱硫废水污泥进口，12为第三搅拌器，13为总出水口，14为污泥排放口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种处理高浓度含磷废水的反应装置，包括一体化设置的脱硫废水预处理单元A，磷回收单元B，深度除磷单元C。预处理单元A上设有脱硫废水进水口1、加药口2、第一搅拌器3、脱硫废水上清液出水口4及脱硫废水污泥排放口5，磷回收单元B设有高浓度含磷废水进水口6、第二搅拌器7、含磷废水出水口8及含磷沉淀物排放口9，深度除磷单元C设有脱硫废水污泥泵10、脱硫废水污泥进口11、第三搅拌器12、总出水口13及污泥排放口14。单元A、B和C底部均设有锥形体，实现污泥浓缩。搅拌器均为三叶桨式搅拌器。

利用本发明的装置处理处理高浓度含磷废水的具体步骤如下：

脱硫废水从脱硫废水进水口1进入脱硫废水预处理单元A并自下而上流动，药剂由加药口2从反应器上端加入，与脱硫废水反应，悬浮物聚集成的大颗粒和重金属沉淀物等在重力作用下沉降，实现固液分离。

脱硫废水上清液从脱硫废水上清液出水口4进入磷回收单元B，高浓度含磷废水则按照一定流量比例由高浓度含磷废水进水口6进入磷回收单元B，脱硫废水上清液中的钙、镁离子与高浓度含磷废水中的PO₄ ^3-在脱硫废水提供的碱性条件下发生沉淀反应，生成的含磷沉淀物在重力作用下沉降，经含磷沉淀物排放口9排出。

脱硫废水预处理单元A产生的污泥经脱硫废水污泥排放口5由脱硫废水污泥泵10输送至脱硫废水污泥进口11，与经磷回收单元B预处理后的高浓度含磷废水在深度除磷单元C混合，利用脱硫废水污泥的化学吸附作用去除含磷废水中残留的磷，实现深度除磷并经总出水口13达标排放。脱硫废水污泥吸附除磷后在重力作用下沉降，在深度除磷单元C底部浓缩后由污泥排放口14排出。

实施例2

利用实施例1描述的一种处理高浓度含磷废水的反应装置，处理正磷浓度为169.6mg·L^-1的高浓度含磷废水。脱硫废水从脱硫废水进水口1进入脱硫废水预处理单元A，CaO、Na₂S、PAC絮凝剂及cPAM助凝剂等药剂由加药口2加入，在搅拌强度G=100s^-1的三叶桨式搅拌器下均匀混合，去除脱硫废水中的悬浮物、重金属等污染物，水力停留时间30min，排泥周期1h。脱硫废水上清液出水从脱硫废水上清液出水口4进入磷回收单元B，与由高浓度含磷废水进水口6按照0.3的比例泵入的高浓度含磷废水在搅拌强度G=100s^-1的三叶桨式搅拌器下均匀混合，水力停留时间30min，排泥周期2h，沉淀物由含磷沉淀物排放口9排出。脱硫废水预处理单元A中的污泥经脱硫废水污泥排放口5由脱硫废水污泥泵10输送至脱硫废水污泥进口11进入深度除磷单元C，与磷回收处理后的高浓度含磷废水在搅拌强度G=100s^-1的三叶桨式搅拌器下均匀混合，水力停留时间30min，排泥周期2h，沉淀物由污泥排放口14排出，上清液为净化出水，由总出水口13排出。

浓度为169.6mg·L^-1的高浓度含磷废水经磷回收单元B处理后，出水口8的出水磷浓度为24.23mg·L^-1，去除率为85.7%；经深度除磷后，总出水口13的出水磷浓度为0mg·L^-1，去除率为100%。

以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种处理高浓度含磷废水的反应装置，其特征在于：由脱硫废水预处理单元、磷回收单元、深度除磷单元和脱硫废水污泥泵组成，所述的脱硫废水预处理单元中设置有脱硫废水进水口、加药口、第一搅拌器、脱硫废水上清液出水口及脱硫废水污泥排放口，所述的脱硫废水进水口设置在所述的脱硫废水预处理单元的下部，所述的加药口设置在所述的脱硫废水预处理单元的上部，所述的脱硫废水上清液出水口设置在所述的脱硫废水预处理单元的上部，所述的脱硫废水污泥排放口设置在所述的脱硫废水预处理单元的底部；

所述的磷回收单元中设置有高浓度含磷废水进水口、第二搅拌器、含磷废水出水口及含磷沉淀物排放口，所述的高浓度含磷废水进水口设置在所述的磷回收单元的上部，所述的含磷废水出水口设置在所述的磷回收单元的上部，所述的含磷沉淀物排放口设置在所述的磷回收单元的底部，所述的脱硫废水上清液出水口和所述的磷回收单元相连通；

所述的深度除磷单元中设置有脱硫废水污泥进口、第三搅拌器、总出水口及污泥排放口，所述的脱硫废水污泥进口和所述的脱硫废水污泥泵相连接，所述的脱硫废水污泥泵和所述的脱硫废水污泥排放口相连接，所述的总出水口设置在所述的深度除磷单元的上部，所述的污泥排放口设置在所述的深度除磷单元的底部，所述的含磷废水出水口和所述的深度除磷单元相连通。

2.根据权利要求1所述的一种处理高浓度含磷废水的反应装置，其特征在于：所述的脱硫废水预处理单元、磷回收单元、深度除磷单元的下部均为锥形体结构。

3.根据权利要求1所述的一种处理高浓度含磷废水的反应装置，其特征在于：所述的搅拌器为三叶桨式搅拌器。

4.采用权利要求1所述的装置处理高浓度含磷废水的方法，其特征在于：脱硫废水从脱硫废水进水口进入到脱硫废水预处理单元中，药剂由加药口加入，所述的药剂和脱硫废水充分混合后利用沉淀、混凝作用去除脱硫废水中的悬浮物、重金属，固液分离后，所述的脱硫废水上清液由脱硫废水上清液出水口进入磷回收单元，高浓度含磷废水由高浓度含磷废水进水口进入磷回收单元，与预处理后脱硫废水上清液混合反应，反应产生的沉淀物由含磷沉淀物排放口排出，所述的含磷废水上清液由含磷废水出水口进入深度除磷单元，脱硫废水预处理单元中的污泥则经脱硫废水污泥出口由脱硫废水污泥泵泵入深度除磷单元，与磷回收处理后的高浓度含磷废水混合反应，利用化学吸附反应进行深度除磷，沉淀物由污泥排放口排出，上清液由总出水口排出。