CN105540770A - 一种磁诱导结晶去除及回收污水中磷的方法及装置 - Google Patents

一种磁诱导结晶去除及回收污水中磷的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁诱导结晶去除及回收污水中磷的方法及装置。本发明诱导结晶反应装置包括反应器、储药池、水箱和鼓风机等，反应器包括混合区、反应区和沉淀区。本发明在混合区设置折板混合装置，为诱导结晶反应奠定了良好的基础；采用多孔、碱性及其富含Ca2+的钢渣和电解锰渣作为复合诱导晶种，为诱导结晶反应创造了有利的条件；同时增加磁场，其磁力有利于OH·的产生，进而促进晶体增长，磁力与复合晶种的铁形成磁絮凝作用，提高了晶体与水的分离效果，进而提高磷的去除效率。本发明可在不改变现有污水处理厂工艺的基础上，去除及回收污泥脱水滤液和污泥硝化液中磷，所需设备简单、操作简单、控制简单，有利于生产实施。

Description

一种磁诱导结晶去除及回收污水中磷的方法及装置
技术领域
本发明涉及污水中磷的去除及回收利用，特别涉及一种磁诱导结晶去除及回收污泥脱水滤液中磷的方法及装置。
背景技术
研发新的高效除磷技术与工艺是当今污水处理领域的研究热点之一。在同步生物脱氮与生物除磷污水生物处理***中，生物脱氮与生物除磷通常存在碳源矛盾、泥龄矛盾与硝酸盐问题等，这样导致出水的TP难以同时到达排放标准。磷为不可再生资源，为了使其能够持续循环利用，国内外相关学者已将研究视角从污水中去除磷向去除和回收磷的转变。因此，如何实现和提高常规处理工艺中的后置内源反硝化功能，是本领域内研究人员急需解决的问题。因此，本发明的一种磁诱导结晶去除及回收污水中磷的方法，可在不改变现有污水处理厂工艺的基础上，开发工艺流程简单、高效、稳定、低成本的污泥脱水滤液中磷去除与回收利用关键技术及理论，对提高城市污水厂的氮磷处理效率、使其达标排放、实现磷的持续资源化利用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种运行控制简单、处理效果好且磷易于回收的磁诱导结晶去除及回收污水中磷的方法及装置，适用于城市生活污水、污泥消化液、脱水污水渗滤液等废水中磷的去除及回收处理。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种磁诱导结晶去除及回收污水中磷的方法，其特征在于，包括下列步骤：
富含磷污水在混合装置中与药剂混合后，然后污水中的磷在反应器中以诱导结晶的方式形成难溶性晶体，在沉淀装置中依靠重力和磁力的作用分离细小的富含磷晶体，从而去除污水中的磷，同时部分细小的晶体重新回到反应器中，有利诱导结晶的形成。
进一步，所述的富含磷污水通过水泵从水箱中输送，pH控制在7.0~10.2，水力停留时间HRT控制在1-8h，气水比控制在50~150（体积比）。
进一步，所述的药剂为CaCl2、MgCl2或两者的混合溶液，仅为CaCl2时Ca/P摩尔比控制在1.2~3，仅为MgCl2药剂时Mg/P摩尔比控制在1.0~2，为两者的混合溶液时，Ca/P摩尔比控制在0.8~2.0。
进一步，所述的混合装置为折板混合装置，折板之间的角度为120~180度。
进一步，所述的诱导结晶所采用的装置为磁诱导结晶装置，其晶种为组合晶种，由钢渣（粒径0.01mm~0.2mm）和电解锰渣（0.05mm~0.30mm）组成，钢渣与电解锰渣的质量比在0.1~0.2，投加量控制在5~50g/L。
进一步，所述的磁诱导结晶装置的磁场为固定磁场，由正极N和负极S磁板组合，通过调节正极N和负极S间距来调节磁场的大小，根据进水中磷的浓度不同磁场的磁感应强度控制在30~150mT之间。
本发明的另一目的是提供一种磁诱导结晶去除及回收污水中磷的装置。
一种磁诱导结晶去除及回收污水中磷的装置，包括反应器、储药池、水箱和鼓风机，反应器通过加药泵连接储药池，反应器通过水泵连接水箱，反应器还连接鼓风机，所述的反应器包括混合区、反应区和沉淀区，所述混合区设置折板混合装置，所述的反应器整体置于磁场中。
进一步，所述的磁场为固定磁场，由正极N和负极S磁板组合，通过调节正极N和负极S间距来调节磁场的大小。
进一步，还包括控制器，所述的控制器分别与加药泵、水泵及鼓风机连接。
本发明的强化除磷的工作原理：所谓诱导结晶，即利用诱导结晶原理和流化床方法，通过向反应器中投加晶种，使磷酸盐化合物结晶并沉积在晶种表面，具有不产生污泥、结晶产物易于分离且纯度较高等优点。目前的流化床式反应器和Phosnix反应器存在着药剂混合效果差、分离效果差和磷回收效率低等缺点，进而影响了工艺出来效果。本发明中由于设置了独特折板混合区，大大增强了药剂和原水的混合效果，为诱导结晶反应奠定了良好的基础。然后，采用多孔、碱性及其富含Ca2+的钢渣和电解锰渣作为复合诱导晶种，为诱导结晶反应创造了有利的条件，有利于结晶生长。最后，对整个反应器增加了一个磁场，其磁力有利于OH·的产生，进而促进晶体增长；同时由于复合晶种中含有大量的铁，与磁力的共同中下形成磁絮凝作用，进而提高了晶体与水的分离效果，也就提高了磷的去除效率。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
（1）与常规的流化床式反应器、Phosnix反应器相比，本发明的反应器具有强化混合装置和磁场***，强化了药剂混合、诱导结晶和沉淀分离等关键过程，从而提高***除磷和回收效率。
（2）本发明采用的晶种为钢渣和电解锰渣，均为废料，原料成本低，与结晶物易于分离，便于磷的回收利用，具有潜在的综合效益。
（3）本发明采用磁场力来提高***诱导结晶效率和晶体与水分离效率，可提高了***的磷去除效率。
（4）本发明的磁诱导结晶装置，所需设备简单、操作简单、控制简单，有利于生产实施。
附图说明
图1为本发明的装置示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于此。
本发明的磁诱导结晶去除及回收污水中磷的装置，包括反应器1、储药池2、水箱3和鼓风机4，反应器1通过加药泵9连接储药池2，反应器1通过水泵10连接水箱3，反应器1还连接鼓风机4，所述的反应器包括混合区5、反应区6和沉淀区7，所述混合区5设置折板混合装置8，所述的反应器整体置于磁场中；所述的磁场为固定磁场，由正极N和负极S磁板组合，通过调节正极N和负极S间距来调节磁场的大小，同时还包括控制器11，所述的控制器11分别与加药泵9、水泵10及鼓风机4连接。
实施例1
某城市污水厂污泥脱水滤液水质指标：CODC为660mg/L，NH+ 4-N为63.08mg/L，NO3 --N为0.5mg/L，TP为5.9mg/L.采用本发明方法进行除磷及回收利用，具体如下：
（1）本发明图1所示的反应器直径为D=0.10m，有效容积为V=7.0L，其中尺寸根据图示比例确定，磁铁间距L=0.5m，折板角度；所有的加药、进水和曝气通过控制器加以调节控制；
（2）采用钢渣（粒径0.01mm~0.2mm）和电解锰渣（0.05mm~0.30mm）作为晶种，钢渣与电解锰渣的质量比在0.1，投加量在宜控制25g/L；
（3）磁感应强度控制在40mT。
（4）采用CaCl2为药剂，Ca/P摩尔比控制在2左右。
（5）本发明的各工艺参数主要控制如下：进水流量Q为4.5L/h，水力停留时间HRT为1.5h，曝气量为250L/h，pH值控制在8.9。
（6）在上述条件下连续稳定运行10d后，各污染平均出水浓度及去除效果如下：出水氨氮为50.10mg/L，氨氮去除率为20.0%；出水TP为0.66mg/L,TP去除率为88.8%，可见具有很好的除磷效果。同时对磷的回收率进行了测定，回收率达到85%，具有良好的回收效果。
实施例2
某城市污水厂硝化污泥污脱水液：CODC为1200mg/LL，NH+ 4-N为280.6mg/L，NO3 --N为0.05mg/L，TP为90.0mg/L.采用本发明方法进行除磷及回收试验，具体如下：
（1）本发明图1所示的反应器直径为D=0.10m，有效容积为V=7.0L，磁铁间距L=0.5m，折板角度；所有的加药、进水和曝气通过控制器加以调节控制；
（2）采用钢渣（粒径0.01mm~0.2mm）和电解锰渣（0.05mm~0.30mm）作为晶种，钢渣与电解锰渣的质量比在0.1，投加量控制在40g/L；
（3）磁感应强度控制在60mT。
（4）采用CaCl2和MgCl2作为药剂，两种药剂的摩尔比为4:6，折算Ca/P摩尔比控制在2.5左右。
（5）本发明的各工艺参数主要控制如下：进水流量Q为2.0L/h，水力停留时间HRT为3.5h，曝气量为200L/h，pH值控制在8.5。
（6）在上述条件下连续稳定运行10d后，各污染平均出水浓度及去除效果如下：出水氨氮为240.7mg/L，氨氮去除率为14.2%；出水TP为3.2mg/L,TP去除率为96.4%，可见具有很好的除磷效果。同时对磷的回收率进行了测定，回收率达到87%，具有良好的回收效果。

Claims (9)

1.一种磁诱导结晶去除及回收污水中磷的方法，其特征在于，包括下列步骤：
富含磷污水在混合装置中与药剂混合后，然后污水中的磷在反应器中以诱导结晶的方式形成难溶性晶体，在沉淀装置中依靠重力和磁力的作用分离细小的富含磷晶体，从而去除污水中的磷，同时部分细小的晶体重新回到反应器中。
2.根据权利要求1所述的磁诱导结晶去除及回收污水中磷的方法，其特征在于，所述的富含磷污水通过水泵从水箱中输送，pH控制在7.0~10.2，水力停留时间HRT控制在1~8h，气水比控制在50~150。
3.根据权利要求1所述的磁诱导结晶去除及回收污水中磷的方法，其特征在于，所述的药剂为CaCl2、MgCl2或两者的混合溶液，仅为CaCl2时Ca/P摩尔比控制在1.2~3，仅为MgCl2药剂时Mg/P摩尔比控制在1.0~2，为两者的混合溶液时，Ca/P摩尔比控制在0.8~2.0。
4.根据权利要求1所述的磁诱导结晶去除及回收污水中磷的方法，其特征在于，所述的混合装置为折板混合装置，折板之间的角度为120~180度。
5.根据权利要求1所述的磁诱导结晶去除及回收污水中磷的方法，其特征在于，所述的诱导结晶，装置为磁诱导结晶装置，其晶种为组合晶种，由钢渣和电解锰渣组成，钢渣与电解锰渣的质量比在0.1~0.2，投加量控制在5~50g/L。
6.根据权利要求5所述的磁诱导结晶去除及回收污水中磷的方法，其特征在于，所述的磁诱导结晶装置的磁场为固定磁场，由正极N和负极S磁板组合，通过调节正极N和负极S之间距来调节磁场的大小，所述磁场的磁感应强度控制在30~150mT之间。
7.一种磁诱导结晶去除及回收污水中磷的装置，其特征在于，包括反应器、储药池、水箱和鼓风机，反应器通过加药泵连接储药池，反应器通过水泵连接水箱，反应器还连接鼓风机，所述的反应器包括混合区、反应区和沉淀区，所述的混合区设置折板混合装置，所述的反应器整体置于磁场中。
8.根据权利要求7所述的磁诱导结晶去除及回收污水中磷的装置，其特征在于，所述的磁场为固定磁场，由正极N和负极S磁板组合，通过调节正极N和负极S间距来调节磁场的大小。
9.根据权利要求7或8所述的磁诱导结晶去除及回收污水中磷的装置，其特征在于，还包括控制器，所述的控制器分别与加药泵、水泵及鼓风机连接。
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