CN106365237A - 一种污水深度除磷系统及采用该系统的处理方法 - Google Patents

一种污水深度除磷系统及采用该系统的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种污水深度除磷方法及其装置。该装置具体采用纳米复合材料及上向流滤池的物理吸附法对污水中的磷进行深度去除，该装置由快速混合器及上向流滤池组成。方法步骤为：（1）将纳米复合吸附剂投加至快速混合器与污水进行充分混合；（2）混合液流入上向流滤池进行过滤，上向流滤池采用底部进水、上部出水的过滤形式，混合液在滤料间发生絮凝、网捕以及沉淀反应，含磷絮体被截留在滤料表面；（3）当滤池过滤水头损失达到一定数值后停止进水进行反冲洗，将附着在滤料上的含磷絮体剥离并随反洗废水排出滤池。本发明处理效率高，停留时间短，经处理后出水中总磷在0.2mg/l以下。

Description

一种污水深度除磷系统及采用该系统的处理方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种用于污水深度除磷系统及采用该系统的除磷方法。
背景技术
磷是多数水体富营养化的控制性因素，因此控制磷的浓度尤为重要，我国污水厂综合排放标准（GB8978－1996）的一级A标准为磷酸盐（以P计）≤0.5 mg·L-1，在如何保证出水中的磷含量达标的前提下降低污水厂运行成本，是一个亟待解决的问题。
吸附法是近年来受到重视的一种污水除磷方法，即利用具有多孔结构或大比表面积的吸附材料对水中磷酸根离子的吸附亲和力来实现除磷过程。该方法吸附时间短、吸附效果好、无毒性，尤其适用于污水厂深度处理系统除磷工艺，常用的除磷吸附剂分为天然和人工合成两种，天然吸附剂价格低廉但吸附容量较小，而人工合成吸附剂的吸附容量较大但成本往往过高。
目前采用吸附法除磷的水处理工艺有固定床过滤池和泥渣循环澄清池，固定床过滤池采用具有吸附性的材料作为滤床，含磷污水通过滤池时水中的磷酸根被滤床吸附，固定床过滤池的处理效率较高，但由于滤床的吸附容量限制，需要频繁地进行解吸再生或更换新的滤床，因此处理成本较高。泥渣循环澄清池采用硅藻土等天然改性吸附剂投加至池内，利用水力或机械的作用，使吸附剂与污水充分混合作用，形成的含磷污泥一部分作为剩余污泥排出，另一部分回流至池内反应区再次进行混合吸附，目前实际运行中泥渣循环澄清池还存在污泥回流量难以控制、吸附剂投加量大、剩余污泥量大等问题。
近年来出现各种复合型除磷吸附剂的研究，复合吸附剂相对于现有的吸附剂，不仅具有吸附作用、还有良好的絮凝沉淀效果，吸附容量大、处理成本低。但目前复合除磷吸附剂还处于实验研究阶段，也鲜有较为经济和稳定的处理工艺与之结合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于工程实际中的污水深度除磷系统及采用该系统的除磷方法，以克服现有技术中的不足，实现污水深度处理的低药耗、高去除率、稳定达标处理。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种污水深度除磷处理装置及其方法，它包括一个快速混合器以及一座向上流滤池，装置采用投加纳米复合吸附剂对污水中磷酸根的吸附和微絮凝作用，结合上向流滤池的截留过滤作用对污水中的磷进行深度去除。
用于进水投加纳米复合吸附剂的快速混合器能够将污水与纳米复合吸附剂均匀混合，混合时间为1~3s，快速混合器可采用管式静态混合器、扩散混合器、孔板混合器或其他混合形式。上向流滤池的空床停留时间≤5min，滤池为底部进水上部出水的上向流过滤形式，滤池底部设有用于过滤进水和反冲洗的布水布气系统，上部设滤后出水系统，滤料可采用卵石、砾石等天然或人工重质滤料。该上向流滤池的反冲洗方法及反冲洗结构引用申请人现有发明专利《上向流滤池的反冲洗方法及反冲洗配水结构》（ZL200710124271.8）。
纳米复合吸附剂由硅藻土、纳米沸石分子筛以及聚合氯化铝复配而成，硅藻土：纳米沸石分子筛：聚合氯化铝的复配比例为5：1：3。
一种采用污水深度除磷处理系统的除磷方法，包括如下步骤：
（一）将纳米复合吸附剂投加至污水中，通过快速混合器进行充分混合；
（二）混合液流入上向流滤池进行过滤，上向流滤池采用底部进水、上部出水的过滤形式；混合液流入沉淀池底部配水装置进行均匀分配，原水利用前段的水力势能，先经过下部大粒径滤料，混合液中的吸附剂在滤料间的水流通道中进行对磷的吸附，并互相产生微絮凝反应，产生的微絮体再被滤料表面吸附截留，当滤料附着表面的絮体增加到一定程度时，会对水中悬浮的微絮体体起到网捕作用结合成较大颗粒的絮体并在滤层中进行自由沉淀最终吸附在底部大粒径滤料表面；之后污水再经上部细滤料进一步截留微絮体，滤后水由上部集水装置收集出水；
（三）当滤池过滤水头损失达到一定数值后停止进水进行反冲洗，反冲洗时将附着在滤料上的含磷絮体剥离并随反洗废水排出滤池。
纳米复合吸附剂的投加方式为湿投，药剂浓度为10%~20%。系统在运行需连续投加纳米复合吸附剂，可根据进水和滤池出水的磷浓度情况调整投加量。
本发明用于污水深度除磷具有如下优点：
（1）针对目前污水深度除磷的特点，提出一种以药剂吸附和理想过滤为原理的新型除磷技术；
（2）采用具有吸附容量大、吸附效果好的新型纳米复合吸附剂作为除磷剂，在降低处理成本的同时保证深度除磷效果，吸附剂在与污水混合吸附的过程中还起到微絮凝的作用，产生的微小絮体有利于在上向流滤池中将其截留，从而实现污水中磷的去除；
（3）采用以理想过滤为原理的上向流滤池技术，结合发明人专有的反冲洗方法及反冲洗配水结构，具有纳污量大、过滤周期长、滤池冲洗干净彻底、二次污染少等特点。
附图说明
图1 是一种污水深度除磷系统的示意图。
图2 是一种污水深度除磷系统中上向流滤池的水流通道模拟图。
附图中各部分为：1、快速混合器；1-1、药剂投加口；2、滤池进水管；3、上向流滤池；3-1、布水布气系统；3-2、滤料层；3-3、出水系统；4、水流通道；5、滤料。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
参照图1，污水深度除磷系统，它包括快速混合器1，快速混合器1安装在滤池进水管2上，混合器上设有药剂投加口1-1；上向流滤池3；上向流滤池3包括底部的布水布气系统3-1、铺在布水布气系统3-1上的滤料层3-2以及上部出水系统4。
上述污水深度除磷系统的工艺流程如下：
污水先经快速混合器加药混合后，通过滤池进水管2进入滤池底部布水布气系统3-1进行均匀布水，然后含有吸附剂的混合污水从下至上通过滤料层3-2，吸附剂在此过程中吸附水中的磷元素，含磷吸附剂之间发生微絮凝反应，产生的微絮体再被滤料表面截留，当滤料附着表面的絮体增加到一定程度时，会对水中悬浮的较小含磷絮体起到网捕作用并联结成大颗粒的絮体，并沉淀到滤池底部；之后污水再经上部细滤料进一步截留微絮体；净化后的污水通过滤池上部的出水系统3-3排出。当滤池过滤水头损失达到一定数值后停止进水，开始进行滤池反冲洗；冲洗时将附着在滤料上的含磷絮体剥离并随反洗废水排出滤池。滤池反冲洗的具体实施方式参照申请人现有专利《上向流滤池的反冲洗方法及反冲洗配水结构》（ZL200710124271.8）中的内容。
该方法中，纳米复合吸附剂由硅藻土、纳米沸石分子筛以及聚合氯化铝复配而成，硅藻土：纳米沸石分子筛：聚合氯化铝的复配比例为5：1：3，将纳米复合吸附剂配置成10%~20%的溶液，采用连续投加的方式，投加量范围为30~50mg/L，根据系统的进出水总磷浓度进行投加量的调整。
参照图1，上向流滤池中的滤料层采用级配滤料，粒径范围为1.2~32mm，即底部为大粒径的粗滤料层，越往上的滤料层粒径越细小，滤层可模拟为如图2的水流通道形式，污水在滤料层中经过水流通道4上升出水；滤料5之间存在一定的缝隙，粗滤料之间的缝隙较大，则滤池底部的水流通道较宽，随着滤料的粒径随滤层高度越来越小，则流通道也越来越窄。由于同级配的滤料颗粒以及颗粒之间的缝隙分布呈不规则的形态，因此水流通道在整体的滤层中可看成弯曲向上的形态。在过滤过程中，首先磷酸根吸附在纳米复合吸附剂上，含磷吸附剂颗粒之间产生微絮凝反应，产生的微絮体被滤料表面截留，当滤料附着表面的絮体增加到一定程度时，会对水中悬浮的较微磷絮体起到网捕作用并结合成大颗粒的絮体，之后大颗粒絮体的重力克服水的浮力和绕流阻力，在层流状态的水流中进行自由沉淀最终附着在底部大粒径滤料层表面。

Claims (8)

1.一种污水深度除磷处理装置及其方法，其特征在于：它包括一个快速混合器以及一座向上流滤池，装置采用投加纳米复合吸附剂对污水中磷酸根的吸附和微絮凝作用，结合上向流滤池的截留过滤作用对污水中的磷进行深度去除。
2.权利要求1所述的深度除磷处理装置，其特征在于，用于进水投加纳米复合吸附剂的快速混合器能够将污水与纳米复合吸附剂均匀混合，混合时间为1~3s，快速混合器可采用管式静态混合器、扩散混合器、孔板混合器或其他快速混合形式。
3.权利要求1所述的上向流滤池，其特征在于，滤池的空床停留时间≤5min，滤池为底部进水上部出水的上向流过滤形式，滤池底部设有用于过滤进水和反冲洗进水的布水布气系统，上部设有滤后出水系统，滤料可采用石英砂、卵石、砾石等天然或人工重质滤料。
4.权利要求1所述的上向流滤池，其特征在于，滤池的反冲洗方法及反冲洗结构引用申请人现有专利《上向流滤池的反冲洗方法及反冲洗配水结构》（ZL200710124271.8）。
5.权利要求1所述的纳米复合吸附剂由硅藻土、纳米沸石分子筛以及聚合氯化铝按一定比例复配而成。
6.一种采用如权利要求1-5所述的污水深度除磷处理系统的处理方法，其特征在于，它包括如下步骤：
（一）将纳米复合吸附剂投加至污水中，通过快速混合器进行充分混合；
（二）混合液流入上向流滤池进行过滤，上向流滤池采用底部进水、上部出水的过滤形式，混合液流入沉淀池底部配水装置进行均匀分配，原水利用前段的水力势能，先经过下部大粒径滤料，混合液中的吸附剂在滤料间的水流通道中进行对磷的吸附，并互相产生微絮凝反应，产生的微絮体再被滤料表面截留，当滤料附着表面的絮体增加到一定程度时，会对水中悬浮的微磷絮体起到网捕作用结合成较大颗粒的絮体并在滤层中进行自由沉淀最终吸附在底部大粒径滤料表面；之后污水再经上部细滤料进一步截留微絮体，滤后水由上部集水装置收集出水；
（三）当滤池过滤水头损失达到一定数值后停止进水进行反冲洗，反冲洗时将附着在滤料上的含磷絮体剥离并随反洗废水排出滤池。
7.权利要求6所述的污水深度除磷处理系统的处理方法，所述纳米复合吸附剂的投加方式为湿投，药剂浓度为10%~20%。
8.污水深度除磷处理系统在运行时需连续投加纳米复合吸附剂，可根据进水和滤池出水的磷浓度情况调整投加量。
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