CN110563198A - 一种化肥废水处理方法及处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于污水处理技术领域，提供了一种化肥废水处理方法及处理设备。该处理方法包括如下步骤：在化肥废水中投入镁离子和碱液，调节PH值在8‑11之间，进入一级沉淀器中完成沉淀反应，去除大部分氨氮和部分磷酸根，同时生成鸟粪石沉淀；经一级沉淀后的化肥废水流出所述一级沉淀器后，再次投入碱液，调节PH值在8‑11之间，进入二级沉淀器中完成沉淀反应，去除大部分磷酸根和氟离子，同时生成氟磷灰石沉淀；经二级沉淀后的化肥废水流出所述二级沉淀器后，再次投入碱液，调节PH值在8‑11之间，进入三级沉淀器完成沉淀反应，去除氟离子，同时生成氟化钙。本发明能够有效地将氨氮、磷酸根以及氟离子去除，其具有去除效果好的优点。

Description

一种化肥废水处理方法及处理设备
【技术领域】
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种化肥废水处理方法及处理设备。
【背景技术】
氮的所有形式(除氮气外)均可作为植物的营养物质，为控制受纳水体中藻类的生长，需要从污水中将其去除。现有的脱氮技术主要有化学脱氮和生物脱氮。
化学脱氮常采用气提法对含氨氮的废水进行处理，该方法通过提高废水的pH，使水中的铵离子转变成游离氨，然后通过向水中曝气的物理作用，以气提方式使游离氨从水中逸出，从而实现其从水中的去除。该方式脱除水中氨氮的同时向空气中排放了氨气，也是一种污染物。当废水中成分较单一，仅有氨氮这一类污染物时，可考虑采用该方式进行氮去除，将生成的氨气进行净化收集。
生物脱氮主要是利用硝化细菌与反硝化细菌的硝化与反硝化作用来脱氮，其中反硝化需要消耗一定量的碳源。
化肥废水中，氨氮浓度高，COD浓度较低，且含有其他污染物，气提法能耗大(需要投加碱液，曝气)，且会产生其他形式的污染物(氨气)；而生物脱氮法需要投加大量碳源(反硝化)，处理费用高，能耗高(曝气)，同时由于化肥废水污染物大部分为无机质，无法提供微生物生长的营养物质。因此，气提法以及生物脱氮法在对化肥肥水的脱氮处理中并不适用。
如何对化肥厂的废水处理工艺进行有效、经济、可行的改造和优化，提高其脱氮除磷的能力已经引起越来越多的关注。
与此同时，现有的化肥废水处理工艺对于化肥废水中的高浓度氨氮、磷酸根以及氟离子并没有很高的去除率，去除效果不佳，同时生成的沉淀物没有利用价值，并且较难处理。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种化肥废水处理方法及处理设备，旨在解决现有技术中的化肥废水处理工艺存在氨氮、磷酸根以及氟离子去除效果不佳的问题。
本发明的技术方案如下：提供一种化肥废水处理方法，该化肥废水处理方法包括如下步骤：
(1)一级沉淀：在化肥废水中投入镁离子和碱液，调节PH值在8-11之间，进入一级沉淀器中完成沉淀反应，去除大部分氨氮和部分磷酸根，同时生成鸟粪石沉淀；
(2)二级沉淀：经一级沉淀后的化肥废水流出所述一级沉淀器后，再次投入碱液，调节PH值在8-11之间，进入二级沉淀器中完成沉淀反应，去除大部分磷酸根和氟离子，同时生成氟磷灰石沉淀；
(3)三级沉淀：经二级沉淀后的化肥废水流出所述二级沉淀器后，再次投入碱液，调节PH值在8-11之间，进入三级沉淀器完成沉淀反应，去除氟离子，同时生成氟化钙。
进一步地，在所述步骤(1)中，化肥废水首先经过调节池混均后，再进入所述一级沉淀器。
进一步地，所述碱液为氢氧化钙溶液。
进一步地，所述步骤(1)中通过混合器投入镁离子和碱液后进入所述一级沉淀器，所述步骤(2)中通过混合器投入碱液后进入所述第二沉淀器，所述步骤(3)中通过混合器投入碱液后进入所述第三沉淀器。
进一步地，所述步骤(1)中，调节PH值为9；所述步骤(2)中，调节PH值为10；在所述步骤(3)中，调节PH值为11。
进一步地，在所述三级沉淀器完成沉淀反应后的一部分化肥废水回流至所述调节池，另一部分化肥废水进入中间池，并在中间池中加入酸液，调节PH值为8。
进一步地，所述中间池中的废水由水泵提升至气浮设备中，在所述气浮设备中投入混凝剂PAC以及絮凝剂PAM，去除部分COD、TP以及悬浮物后进行排放。
本发明实施例还提供一种化肥废水处理设备，该化肥废水处理设备包括调节池、混合器、中间池、气浮设备以及上述的一级沉淀器、二级沉淀器和三级沉淀器；所述调节池、一级沉淀器、二级沉淀器、三级沉淀器、中间池以及气浮设备通过管道依次连接，所述调节池和一级沉淀器之间、一级沉淀器和二级沉淀器之间以及二级沉淀器和三级沉淀器之间均连接有所述混合器，所述三级沉淀器与中间池之间通过管道与所述调节池连接；
所述一级沉淀器包括沉淀器本体和清洁装置，所述清洁装置包括中空的中心筒、转轴、电机以及转刷，沉淀器本体具有进水口和出水口，所述中心筒设置于所述沉淀器本体内的中部，所述中心筒的侧壁连接有与所述中心筒连通的进水管道，所述进水管道从所述进水口穿出所述沉淀器本体的侧壁，所述电机的输出端连接所述转轴的上端，所述转轴穿设于所述中心筒内，并且所述转轴的下端伸出所述中心筒，并连接所述转刷，所述转刷的刷端与所述沉淀器本体的底端侧壁接触；
所述沉淀器本体的底端设置有可打开所述沉淀器本体底部的密封盖板，所述沉淀器本体的正下方安装有沉淀物回收箱；
所述一级沉淀器、二级沉淀器以及三级沉淀器的结构相同。
进一步地，所述转轴上安装有挡水板，所述挡水板位于所述中心筒和转刷之间。
进一步地，所述沉淀器本体采用PVC材料制成。
本发明的有益效果在于：本发明通过一级沉淀器的沉淀反应将化肥废水中的大部分氨氮和部分磷酸根去除，生成鸟粪石沉淀，之后将经过一级沉淀后的化肥废水经过二级沉淀器的沉淀反应，将化肥废水中的大部分磷酸根和氟离子去除，生成氟磷灰石沉淀，之后再将经过二级沉淀后的化肥废水经过三级沉淀器的沉淀反应，将化肥废水中的氟离子去除，生成氟化钙沉淀，以有效地实现对化肥废水中存在的氨氮、磷酸根以及氟离子去除，其具有去除效果佳的优点；并且在各个沉淀器反应后的沉淀物可通过清洁装置进行清扫，清扫后的沉淀物利用沉淀物回收箱进行收集利用，其具有很好的实用价值。
【附图说明】
图1是本发明实施例提供的化肥废水处理方法的工艺流程示意图；
图2是图1中的一级沉淀器内部结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
参阅图1所示，是本发明实施例提供的一种化肥废水处理方法，该化肥废水处理方法包括如下步骤：
(1)一级沉淀：化肥废水经过调节池1混均后，通过混合器11投入镁离子和碱液，调节PH值在8-11之间，进入一级沉淀器2中完成沉淀反应，去除大部分氨氮和部分磷酸根，同时生成鸟粪石沉淀，发生的化学反应如下：
Mg2++NH4 ++PO4 3-+6H2O→MgNH4PO4·6H2O
通过上述的一级沉淀反应能有效地将化肥废水中的氨氮去除，并且生成的鸟粪石通过沉淀物回收箱8收集后可作氮磷肥料使用。
(2)二级沉淀：经一级沉淀后的化肥废水流出一级沉淀器2后，通过混合器11再次投入碱液，该碱液为氢氧化钙溶液，调节PH值在8-11之间，进入二级沉淀器3中完成沉淀反应，去除大部分磷酸根和氟离子，同时生成氟磷灰石沉淀，发生的化学反应如下：
3H2PO4 -+5Ca2++6OH-+F+→Ca5(PO4)3F↓+6H2O
通过上述的二级沉淀反应能有效地将化肥废水中的大部分磷酸根和氟离子去除，并且生成的氟磷灰石通过沉淀物回收箱9收集后可作激光发射材料。在其它实施方式中，上述的碱液也可为氢氧化钠溶液或氢氧化钙与氢氧化钠的混合溶液。
(3)三级沉淀：经二级沉淀后的化肥废水流出二级沉淀器3后，通过混合器11再次投入碱液，调节PH值在8-11之间，进入三级沉淀器4完成沉淀反应，去除氟离子，同时生成氟化钙，发生的化学反应如下：
Ca2++2F-→CaF2↓
通过上述的三级沉淀反应能有效地将化肥废水中的氟离子去除，并且生成的氟化钙通过沉淀物回收箱10收集后可用于冶金、化工和建材行业，还可以用于轻工、光学、雕刻和国防工业等。
上述步骤(1)中，调节PH值为9；步骤(2)中，调节PH值为10；在步骤(3)中，调节PH值为11，使各个步骤的沉淀反应能够充分反应，废水处理效果更佳。
在步骤(3)完成后，三级沉淀器4完成沉淀反应后的化肥废水呈碱性，一部分化肥废水通过管道回流至调节池1，由于原化肥废水的PH值较低，回流一部分处理后的碱性化肥废水可以对调节池1内的原化肥废水进行PH的调节，以减少后续加入的碱液量，节省资源。另一部分化肥废水则进入中间池5，并在中间池中加入酸液，如硫酸或盐酸，调节PH值为8左右之后，中间池5中的化肥废水由水泵提升至气浮设备6中，在气浮设备6中投入混凝剂PAC(Poly Aluminium Chloride聚合氯化铝)以及絮凝剂PAM(Poly(acrylamide)聚丙烯酰胺)，以去除部分COD(Chemical Oxygen Demand化学需氧量)、TP(Total phosphorus总磷)以及悬浮物后，最后进入清水池7达标排放。
在上述的整个化肥废水处理过程中，气浮设备6产生的浮渣定期清理，各个沉淀器产生的沉淀物进行定期收集待利用。
请一同参阅图2所示，本发明实施例还提供一种化肥废水处理设备，该化肥废水处理设备包括上述的调节池1、混合器11、中间池5、气浮设备6、一级沉淀器2、二级沉淀器3和三级沉淀器4；调节池1、一级沉淀器2、二级沉淀器3、三级沉淀器4、中间池5以及气浮设备6通过管道依次连接，调节池1和一级沉淀器2之间、一级沉淀器2和二级沉淀器3之间以及二级沉淀器3和三级沉淀器4之间均连接有混合器11，该混合器11用于添加药剂至各个沉淀器中。三级沉淀器4与中间池5之间通过管道与调节池1连接，使三级沉淀器4流出的化肥废水能够部分回流至调节池1中。
上述实施例中，一级沉淀器2包括沉淀器本体21和清洁装置，沉淀器本体采用PVC材料制成。清洁装置包括中空的中心筒22、转轴23、电机24以及转刷25，沉淀器本体21具有进水口211和出水口212，中心筒22固定设置于沉淀器本体21内的中部，中心筒22的侧壁连接有与中心筒22连通的进水管道221，进水管道221从进水口211穿出沉淀器本体21的侧壁，化肥废水从进水通道211进入中心筒22内，再从中心筒22的下端进入沉淀器本体21中。电机24的输出端连接转轴23的上端，转轴23穿设于中心筒22内，并且转轴的下端伸出中心筒22，并连接转刷25，转刷25的刷端与沉淀器本体21的底端侧壁接触；转轴23上安装有挡水板26，挡水板26位于中心筒22和转刷25之间，沉淀器本体21的底端设置有可打开沉淀器本体21底部的密封盖板27，密封盖板27可旋转地盖合于沉淀器本体21的底部，沉淀器本体21的正下方安装有沉淀物回收箱8。
经过调节池1混均后的化肥废水与混合器11投入的镁离子和碱液混合后从进水通道221进入沉淀器本体21内的中心筒22中，并从中心筒22的底端流出后经挡水板26反射向上流动，而生成的鸟粪石沉淀在沉淀器本体21的底端侧壁和底部沉积，可定期通过打开沉淀器本体21底部的密封盖板，利用电机24驱动转轴23旋转，以带动转刷25旋转清扫沉淀器本体21侧壁上的沉积物，以将沉淀器本体21的底端侧壁上的沉积物清除后落至沉淀物回收箱8内进行收集，避免沉积物大量累积在沉淀器本体21内。同时，沉淀器本体21由PVC材料制成，沉淀物对PVC的腐蚀性较小，延长了沉淀器本体21的使用寿命。
上述的二级沉淀器3、三级沉淀器4均与一级沉淀器2的结构相同。经过二级沉淀反应产生的氟磷灰石沉淀以及三级沉淀反应产生的氟化钙均可通过上述的清洁装置进行清扫和利用沉淀物回收箱9、10进行收集，很好地解决设备表面累积的沉积物难于清除处理和难于被收集利用的问题。
综上所述，本发明通过一级沉淀器2的沉淀反应将化肥废水中的大部分氨氮和部分磷酸根去除，生成鸟粪石沉淀，之后将经过一级沉淀后的化肥废水经过二级沉淀器3的沉淀反应，将化肥废水中的大部分磷酸根和氟离子去除，生成氟磷灰石沉淀，之后再将经过二级沉淀后的化肥废水经过三级沉淀器4的沉淀反应，将化肥废水中的氟离子去除，生成氟化钙沉淀，以有效地实现对化肥废水中存在的氨氮、磷酸根以及氟离子去除，其具有去除效果佳的优点；同时，在各个沉淀器反应后的沉淀物可通过安装于沉淀器本体内的清洁装置便于清扫，清扫后的沉淀物分别利用沉淀物回收箱8、9以及10进行收集利用，其具有很好地实用价值。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种化肥废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)一级沉淀：在化肥废水中投入镁离子和碱液，调节PH值在8-11之间，进入一级沉淀器中完成沉淀反应，去除大部分氨氮和部分磷酸根，同时生成鸟粪石沉淀；
(2)二级沉淀：经一级沉淀后的化肥废水流出所述一级沉淀器后，再次投入碱液，调节PH值在8-11之间，进入二级沉淀器中完成沉淀反应，去除大部分磷酸根和氟离子，同时生成氟磷灰石沉淀；
(3)三级沉淀：经二级沉淀后的化肥废水流出所述二级沉淀器后，再次投入碱液，调节PH值在8-11之间，进入三级沉淀器完成沉淀反应，去除氟离子，同时生成氟化钙。
2.如权利要求1所述的化肥废水处理方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，化肥废水首先经过调节池混均后，再进入所述一级沉淀器。
3.如权利要求1所述的化肥废水的处理方法，其特征在于，所述碱液为氢氧化钙溶液。
4.如权利要求1所述的化肥废水处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中通过混合器投入镁离子和碱液后进入所述一级沉淀器，所述步骤(2)中通过混合器投入碱液后进入所述第二沉淀器，所述步骤(3)中通过混合器投入碱液后进入所述第三沉淀器。
5.如权利要求1或4所述的化肥废水处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，调节PH值为9；所述步骤(2)中，调节PH值为10；在所述步骤(3)中，调节PH值为11。
6.如权利要求2所述的化肥废水处理方法，其特征在于，在所述三级沉淀器完成沉淀反应后的一部分化肥废水回流至所述调节池，另一部分化肥废水进入中间池，并在中间池中加入酸液，调节PH值为8。
7.如权利要求6所述的化肥废水处理方法，其特征在于，所述中间池中的废水由水泵提升至气浮设备中，在所述气浮设备中投入混凝剂PAC以及絮凝剂PAM，去除部分COD、TP以及悬浮物后进行排放。
8.一种化肥废水处理设备，其特征在于，包括调节池、混合器、中间池、气浮设备以及如权利要求1所述的一级沉淀器、二级沉淀器和三级沉淀器；所述调节池、一级沉淀器、二级沉淀器、三级沉淀器、中间池以及气浮设备通过管道依次连接，所述调节池和一级沉淀器之间、一级沉淀器和二级沉淀器之间以及二级沉淀器和三级沉淀器之间均连接有所述混合器，所述三级沉淀器与中间池之间通过管道与所述调节池连接；
所述一级沉淀器包括沉淀器本体和清洁装置，所述清洁装置包括中空的中心筒、转轴、电机以及转刷，沉淀器本体具有进水口和出水口，所述中心筒设置于所述沉淀器本体内的中部，所述中心筒的侧壁连接有与所述中心筒连通的进水管道，所述进水管道从所述进水口穿出所述沉淀器本体的侧壁，所述电机的输出端连接所述转轴的上端，所述转轴穿设于所述中心筒内，并且所述转轴的下端伸出所述中心筒，并连接所述转刷，所述转刷的刷端与所述沉淀器本体的底端侧壁接触；
所述沉淀器本体的底端设置有可打开所述沉淀器本体底部的密封盖板，所述沉淀器本体的正下方安装有沉淀物回收箱；
所述一级沉淀器、二级沉淀器以及三级沉淀器的结构相同。
9.如权利要求8所述的化肥废水处理设备，其特征在于，所述转轴上安装有挡水板，所述挡水板位于所述中心筒和转刷之间。
10.如权利要求8或9所述的化肥废水处理设备，其特征在于，所述沉淀器本体采用PVC材料制成。
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