CN108128925B - 一种同时去除cod及总磷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水处理领域。具体的，本发明提供一种同时去除COD及总磷的方法，其至少包括如下污水处理步骤：1)将污水和高铁酸盐进行预混合反应；2)将步骤1)反应后的混合物通过管道输送至填料塔中进行催化反应，吸附过滤；其中，所述填料塔中催化填料由以下质量分数的各物质组成：活性炭60％‑80％，氢氧化铁10‑30％，金属催化剂5‑10％。由于同时结合了高铁酸盐与填料的过滤吸附除磷作用，从而降低了药剂的使用量，仅约为传统化学除磷工艺加药量的1％，且无污泥产生。

Description

一种同时去除COD及总磷的方法
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种同时去除COD及总磷的方法。
背景技术
COD、总氮和总磷为污水中常见的三种污染物。通常，城镇污水处理厂均采用生物处理-活性污泥技术，通过微生物的作用进行降解去除污染物。但是，微生物对除磷的作用非常有限，磷的去除率仅为60％-70％，不能保证稳定达到0.5mg/L的出水标准要求，所以需要采取强化措施，增加化学模块来强化除磷效果。化学除磷即通过投加化学药剂形成不溶性的磷酸盐沉淀物，然后通过沉淀作用将磷从污水中除去。用于化学除磷的药剂主要有：铝盐(例如硫酸铝、氯化铝)、钙盐和铁盐(例如三氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁)以及聚合高分子混凝剂、絮凝剂(例如PAC、PAM)等。此法药剂投加量大，约为60-200mg/L，且产生大量污泥造成二次污染，污泥处置难度大，费用高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种同时去除COD及总磷的方法，达到在高效除磷的同时去除COD的目的，且出水磷可达地表三类水标准。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种同时去除COD及总磷的方法，其至少包括如下污水处理步骤：
1)将污水和高铁酸盐进行预混合反应；
2)将步骤1)反应后的混合物通过管道输送至填料塔中进行催化反应，吸附过滤；
其中，所述填料塔中催化填料由以下质量分数的各物质组成：活性炭60％-80％，氢氧化铁10-30％，金属催化剂5-10％。
具体的，所述填料塔的装填高度小于或等于所述填料塔高度的70％。
优选的，所述高铁酸盐为高铁酸钡、高铁酸钠和高铁酸钾中的一种或多种的混合。所述高铁酸盐相对于待处理污水的添加量为20-100g/m3，本领域技术人员可以根据待处理污水中有机物含量等实际情况酌情控制高铁酸盐的添加量。
具体的，所述预混合反应中还添加稳定助剂，例如硅酸钠，所述稳定助剂相对于待处理污水的添加量为0.1-1g/m3，本领域技术人员可以根据实际情况酌情控制稳定助剂的添加量。
具体的，所述金属催化剂为金属单质或金属化合物，所述金属单质为锰，铂、钯、铑、银、钌和钛中的任一种或多种的混合，所述金属化合物为二氧化锰和氯化钯中的任一种或两者的混合。
优选的，所述催化填料的粒径为0.5-1.2mm，不均匀系数小于或等于1.7，比表面积为1000-2000m2/g。
具体的，每2-6d对步骤2)中所述催化填料进行一次反冲洗，所述反冲洗将清水沿污水流动方向的反方向高速冲刷所述催化填料。所述反冲洗步骤可以防止催化填料塔被污染颗粒堵塞，过滤器阻力增大，使流量下降。反冲洗时间15-30min，由电控系统控制。
需要说明的是，所述同时去除COD及总磷的方法可以进行多级操作，通过将处理过的污水再次添加氧化剂并进入二级填料塔催化，形成多级催化步骤。
一种同时去除COD及总磷的方法，所述污水处理步骤重复进行，且其中一个所述污水处理步骤处理后的污水进入下一个所述污水处理步骤进行处理。
所述方法的作用原理如下：在对污水处理的程度要求比较高的情况下，使用多级污水处理步骤，有利于污水深度处理。将第一次污水处理步骤处理后排出的污水第二次与氧化剂进行混合反应后，进入第二填料塔中进行催化反应，吸附过滤，随后排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过氧化剂与催化填料的配合使用，一方面利用了强氧化剂(高铁酸盐)氧化分解有机物的性能，在去除污水中有机物COD的同时高铁酸盐水解，产生铁的羟基氧化物，与磷酸盐发生反应生成磷酸铁絮体；另一方面由于改性的填料本身具有比表面积大，吸附能力强的作用，可过滤吸附未反应完全的磷酸盐及磷酸铁。填料经过改性填充了氢氧化铁和负载型金属催化剂，有效的加速了化学反应的进行，反应时间比常规化学沉淀除磷法缩短10倍左右。高铁酸盐氧化分解，水解产生的羟基铁氧化物一部分可用于补充填料中的氢氧化铁。由于同时结合了高铁酸盐与填料的过滤吸附除磷作用，从而降低了药剂的使用量，仅约为传统化学除磷工艺加药量的1％，且无污泥产生。
另外，本发明还提供了一种同时去除COD及总磷的设备，包括至少一个污水处理单元，所述污水处理单元包括填料塔和预混设备，
所述填料塔顶部设有进水口，底部设有出水口，所述填料塔中设有催化填料，
所述预混设备包括加药箱、定量泵、污水提升泵和预混槽，所述预混槽通过管道与所述污水提升泵相连，所述加药箱通过所述定量泵与所述预混槽连通，所述预混槽通过管道与所述填料塔的进水口连通。
所述设备的作用原理如下：所述氧化剂和污水在所述预混槽内混合反应后，通过所述进水口进入所述填料塔中进行催化、吸附、过滤等步骤，随后通过所述出水口排出。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。
具体的，所述催化填料的重量百分数为：活性炭60％-80％，氢氧化铁10-30％，金属催化剂5-10％。
优选的，所述加药箱中设有氧化剂，所述氧化剂为高铁酸盐。
所述设备的作用原理如下：高铁酸盐和污水在所述预混槽内混合反应后，通过所述进水口进入所述填料塔中进行催化反应，吸附过滤，随后通过所述出水口排出。高铁酸盐有效成分为(FeO4)2-，具有强氧化性，起到氧化、杀菌、絮凝、除臭的作用。所述高铁酸盐易与水中有机物发生氧化还原反应，达到去除COD的目的，同时生成的Fe3+易水解，产生Fe(OH)3，经滤料过滤富集在填料表面，以补充填料中的固有成分氢氧化铁的消耗，氢氧化铁再在催化剂的催化作用下与磷酸盐反应：Fe(OH)3+H2PO4 -+H+→FePO4+3H2O，后磷酸铁被改性填料过滤吸附。起到同时去除COD、TP的作用。而且由于改性填料的吸附过滤作用，大大降低了药剂投加量，且无污泥产生。
具体的，所述填料塔的装填高度小于或等于所述填料塔高度的70％。
优选的，所述高铁酸盐为高铁酸钡、高铁酸钠或高铁酸钾。
具体的，所述加药箱中还加入还添加稳定助剂，例如硅酸钠。
具体的，所述金属催化剂为锰，铂、钯、铑、银、钌、钛等单质，或二氧化锰、氯化钯等化合物。
优选的，所述填料塔中的填料粒径为0.5-1.2mm，不均匀系数小于或等于1.7，比表面积为1000-2000m2/g。
具体的，还包括反冲洗设备，所述反冲洗设备由清洗泵和清水箱组成，所述填料塔底部设有反洗进水口且顶部设有反洗出水口，所述冲洗泵一端与清水箱连通，另一端与所述填料塔的反洗进水口连通。
所述反冲洗设备由电控系统控制。
所述反冲洗设备可以防止催化填料塔被污染颗粒堵塞，过滤器阻力增大，使流量下降。反冲洗周期为2-6d，反冲洗时间15-30min，由电控系统控制。
需要说明的是，所述同时去除COD及总磷的设备可以叠加使用，通过将处理过是污水再次添加氧化剂并进入二级填料塔催化，组成多级催化设备。
一种同时去除COD及总磷的设备，所述污水处理单元的数量为两个，且其中一个所述污水处理单元的所述填料塔的所述出水口与另一个所述污水处理单元的所述污水提升泵通过管道连通。
所述设备的作用原理如下：在对污水处理的程度要求比较高的情况下，使用多级污水处理设备，有利于污水深度处理。将氧化剂和第一出水口排出的污水在第二预混槽内混合反应后，通过第二进水口进入第二填料塔中进行催化反应，吸附过滤，随后通过第二出水口排出。
附图说明
图1为本发明提供的一种同时去除COD及总磷的方法的流程示意图。
图2为本发明提供的一种同时去除COD及总磷的方法的多级催化流程示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、加药箱；2、污水提升泵；3、预混槽；4、填料塔；5、清水池；6、定量泵；7、清洗泵；10、设备出水；20、反冲水进水；21、反冲水出水；31、第一预混槽；41、第一填料塔；32、第二预混槽；42、第二填料塔。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图及具体实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
如图1所示，本发明提供了一种同时去除COD及总磷的方法，其至少包括如下污水处理步骤：
1)将污水和高铁酸盐进行预混合反应；
2)将反应后的混合物通过管道输送至填料塔中进行催化反应，吸附过滤；
其中，所述填料塔中催化填料由以下质量分数的各物质组成：活性炭60％-80％，氢氧化铁10-30％，金属催化剂5-10％。
具体的，所述填料塔的装填高度小于或等于所述填料塔高度的70％。
优选的，所述高铁酸盐为高铁酸钡、高铁酸钠和高铁酸钾中的一种或多种的混合。所述高铁酸盐相对于待处理污水的添加量为20-100g/m3，本领域技术人员可以根据待处理污水中有机物含量等实际情况酌情控制高铁酸盐的添加量。
具体的，所述反应混合物中还添加稳定助剂，例如硅酸钠，所述稳定助剂相对于待处理污水的添加量为0.1-1g/m3，本领域技术人员可以根据实际情况酌情控制稳定助剂的添加量。
具体的，所述金属催化剂为金属单质或金属化合物，所述金属单质为锰，铂、钯、铑、银、钌和钛中的任一种或多种的混合，所述金属化合物为二氧化锰和氯化钯中的任一种或两者的混合。
优选的，所述填料的粒径为0.5-1.2mm，不均匀系数小于或等于1.7，比表面积为1000-2000m2/g。
具体的，每2-6d对步骤2)中所述催化填料进行一次反冲洗，所述反冲洗将清水沿污水流动方向的反方向高速冲刷所述催化填料。所述反冲洗步骤可以防止催化填料塔被污染颗粒堵塞，过滤器阻力增大，使流量下降。反冲洗时间15-30min，由电控系统控制。
需要说明的是，所述同时去除COD及总磷的方法可以进行多级操作，通过将处理过的污水再次添加氧化剂并进入二级填料塔催化，形成多级催化步骤。
如图2所示，本发明提供了一种同时去除COD及总磷的方法，所述污水处理步骤重复进行，且其中一个所述污水处理步骤处理后的污水进入下一个所述污水处理步骤进行处理。
所述方法的作用原理如下：在对污水处理的程度要求比较高的情况下，使用多级污水处理步骤，有利于污水深度处理。将第一次污水处理步骤处理后排出的污水第二次与氧化剂进行混合反应后，进入第二填料塔中进行催化反应，吸附过滤，随后排出。
与现有技术相比，本发明的优点为：
(1)结合氧化剂+催化填料形成高效脱碳除磷新方法，出水总磷可达地表三类水标准(≤0.3m/L)；
(2)药剂投加量极少，大大降低运行成本；
(3)不产生污泥，无二次污染、附带除有机物、消毒杀菌作用。
实施例1：
如图1所示，某污水通过污水提升泵2提升至预混槽3中，高铁酸钡由加药箱1贮存，通过定量泵6输送至预混槽3中，污水与高铁酸钡在预混槽3中反应，反应后通过进水口进入催化填料塔4，所述催化填料塔4内装填一定体积的改性填料，其中按质量分数计分别为：活性炭60％，氢氧化铁30％，二氧化锰10％。所述填料吸附过滤去除污染物，处理后的水通过出水口排出。
使用本发明提供的一种同时去除COD及总磷的设备及方法对污水处理厂处理过得污水进行深度处理，水质明显提高。具体污水处理效果如下表所示：
Figure BDA0001527340620000071
Figure BDA0001527340620000081
实施例2：
如图2所示，某生活污水通过污水提升泵提升至第一预混槽31中，高铁酸钠由加药箱1贮存，向加药箱1中还加入稳定助剂硅酸钠，通过定量泵6输送至第一预混槽31中，污水与高铁酸钠在第一预混槽31中反应，反应后通过进水口进入第一催化填料塔41，所述第一催化填料塔内装填一定体积的改性填料，其中按质量分数计分别为：活性炭60％，氢氧化铁30％，银单质10％。所述填料吸附过滤去除污染物，处理后的水通过出水口排出。将出水口排出的污水再次通过污水提升泵提升至第二预混槽32中，高铁酸钠由加药箱1贮存，通过定量泵6输送至第二预混槽32中，污水与高铁酸钠在第二预混槽32中反应，反应后通过进水口进入第二催化塔42，所述第二催化填料塔42内装填一定体积的改性填料，其中活性炭70％，氢氧化铁20％，钛单质10％。所述填料吸附过滤去除污染物，处理后的水通过出水口进行设备出水10。
与污水处理厂常规方法所处理的污水相比，本发明所处理的污水水质明显提高。具体污水处理效果如下表所示：
Figure BDA0001527340620000082
Figure BDA0001527340620000091
实施例3：
如图2所示，养殖废水通过污水提升泵提升至预混槽中，高铁酸钾由加药箱1贮存，向加药箱1中还加入稳定助剂硅酸钠，通过定量泵6输送至第一预混槽31中，污水与高铁酸钾在第一预混槽31中反应，反应后通过进水口进入第一催化填料塔41，所述第一催化填料塔41内装填一定体积的改性填料，其中按质量分数计分别为：活性炭80％，氢氧化铁10％，锰单质10％。所述填料吸附过滤去除污染物，处理后的水通过出水口排出。将出水口排出的污水通过污水提升泵提升至第二预混槽32中，高铁酸钾由加药箱1贮存，通过定量泵6输送至第二预混槽32中，污水与高铁酸钾在第二预混槽32中反应，反应后通过进水口进入第二催化填料塔42，所述第二催化填料塔42内装填一定体积的改性填料，其中活性炭70％，氢氧化铁25％，银单质5％。所述填料吸附过滤去除污染物，处理后的水通过出水口进行设备出水10。
另外，每隔2天，使用清洗泵7将清水池5中的清水进行反冲水进水20，所述反冲水沿污水流动方向的反方向高速冲刷填料塔41和42中的填料，随后进行反冲水出水21。所述反冲洗步骤可以防止催化填料塔41和42被污染颗粒堵塞，过滤器阻力增大，使流量下降。反冲洗时间15-30min，由电控系统控制。
与污水处理厂常规方法所处理的污水相比，本发明所处理的污水水质明显提高。具体污水处理效果如下表所示：
Figure BDA0001527340620000101
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种同时去除COD及总磷的方法，其至少包括如下污水处理步骤：
1)将污水和高铁酸盐进行预混合反应；
2)将步骤1)反应后的混合物通过管道输送至填料塔中进行催化反应，吸附过滤；
其中，所述填料塔中催化填料由以下质量分数的各物质组成：活性炭60％-80％，氢氧化铁10-30％，金属催化剂5-10％,所述预混合反应中还添加稳定助剂硅酸钠，所述稳定助剂硅酸钠相对于待处理污水的添加量为0.1-1g/m3。
2.根据权利要求1所述的一种同时去除COD及总磷的方法，其特征在于：所述高铁酸盐为高铁酸钡、高铁酸钠和高铁酸钾中的一种或多种的混合。
3.根据权利要求1所述的一种同时去除COD及总磷的方法，其特征在于：所述金属催化剂为金属单质或金属化合物，所述金属单质为锰，铂、钯、铑、银、钌和钛中的任一种或多种的混合，所述金属化合物为二氧化锰和氯化钯中的任一种或两种的混合。
4.根据权利要求1所述的一种同时去除COD及总磷的方法，其特征在于：所述填料塔的装填高度小于或等于所述填料塔高度的70％。
5.根据权利要求1所述的一种同时去除COD及总磷的方法，其特征在于：所述催化填料的粒径为0.5-1.2mm，不均匀系数小于或等于1.7，比表面积为1000-2000m2/g。
6.根据权利要求1所述的一种同时去除COD及总磷的方法，其特征在于：每2-6d对步骤2)中所述催化填料进行一次反冲洗，所述反冲洗将清水沿污水流动方向的反方向高速冲刷所述催化填料。
7.根据权利要求6所述的一种同时去除COD及总磷的方法，其特征在于：所述反冲洗时间为15-30min。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种同时去除COD及总磷的方法，其特征在于：所述污水处理步骤重复进行，且其中一个所述污水处理步骤处理后的污水进入下一个所述污水处理步骤进行处理。
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