CN105923753A - 一种新型除磷药剂的制备及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型除磷药剂及其使用方法，除磷药剂由纯单质的铁粉和铝粉组成，铁粉和铝粉的重量比为：10‑1：5‑1，铁粉和铝粉的粒径为微米级，目数为300目上。除磷药剂的使用方法为采用干投的方式，使用螺旋给料机直接将除磷药剂多点投加、分散投加于好氧池内，投加量为每升污水投加5～15mg除磷药剂，所述好氧池可为专性好氧池或序批式活性污泥法的曝气段，对于不分时段、不分区的氧化沟工艺也可直接投在生化池内，所述曝气段和生化池的溶解氧大于2mg/L，本发明的除磷药剂实现对污水的高效除磷，并且有助于改善污泥沉降性，且对总氮、氨氮去除无不良影响。

Description

一种新型除磷药剂的制备及使用方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种新型除磷药剂及其使用方法。

背景技术

生物除磷原理：废水在生物处理中，在厌氧条件下，聚磷菌的生长受到抑制，为了自身的生长便释放出其细胞中的聚磷酸盐，同时产生利用废水中简单的溶解性有机基质所需的能量，称该过程为磷的释放。进入好氧环境后，活力得到充分恢复，在充分利用基质的同时，从废水中摄取大量溶解态的正磷酸盐，从而完成聚磷的过程。将这些摄取大量磷的微生物以污泥的形式从废水中去除，即可达到除磷的目的。具有脱氮除磷功能的污水厂，有机物主要消耗在释磷、反硝化脱氮和异养菌生长等方面。但是，一般城市污水中所含的易降解COD是有限的，在低碳源污水处理***中，COD/TN比值较低的现象更为突出，VFAs含量更是十分有限，碳源不足成为反硝化和释磷的限制因素，所以在生物脱氮除磷***中，聚磷菌和反硝化菌因碳源不足而产生竞争，影响去除效果，因此目前进水情况下，仅靠生物作用，除磷效率一般都较低，一般仅为小于60％。

为改善低碳源污水处理***的脱氮除磷效率，国内外众多学者及工程师开展了多项脱氮除磷技术的研究及应用工作，综合来看，改善***除磷效率的方式有内部优化、外部加药、新增工程等多种措施，然而各种措都存在着一定缺陷与弊端。投加化学盐类除磷剂：大量金属盐类的投加一方面造成成本的增加，另一方面带来引进外带酸根离子如氯离子造成生化池及机械设备腐蚀、造成生化池PH降低、污泥产量大、出水色度超标、出水总铁总铝超标等问题，而实际上由于化学除磷的作用机理限制，在低浓度磷酸盐的工况下，要实现对磷酸盐的深度脱除，需要投加超出化学反应摩尔比数倍甚至十倍以上的除磷药剂；

对于一般生活污水处理***而言，生物除磷之后绝大部分磷以正磷酸盐形式存在，且浓度较低，绝大多数低于2mg/L，一般低于1mg/L，为达到0.5mg/L的排放标准，在这样低的正磷酸盐浓度之下，投加金属盐类除磷剂除磷存在着过量浪费、引入外界阴离子、出水色度、腐蚀、产泥量过大等缺陷，尤其是对于没有二沉池的SBR、CASS等序批式工艺，直接投加铝盐而产生的大量蓬松的化学污泥，可能会导致出水跑泥及处理负荷严重降低，严重影响处理水量及处理水质达标。随着总磷排放标准的提高，开发特种除磷药剂成为行业趋势。

CN104291420A公开了一种含无机矿物的除磷剂，其特征在于包含有A组分，A组分是由以下质量配比的原料组成：含铝化合物50～75％；无机矿物吸附剂15～30％；含铁化合物10～20％，上述的含铝化合物为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铝铁、聚合氯化铝铁中任意一种；上述无机吸附剂为膨润土、高岭土、硅藻土、水滑石、凸凹棒土、层状钛酸钾中任意一种；上述含铁化合物为硫酸亚铁、硫酸铁、氯化铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、硝酸铁中任意一种，在含磷废水中除磷剂的添加量为0.3～0.6g/L。该发明采用铁盐和铝盐作为除磷剂，对于进水总磷含量较高的污水处理达到很好的效果，但对于进水总磷含量较低的污水达标，效果并不好，金属盐的投加，会导致大量的化学污泥，严重影响水质达标，且除磷剂投加量较多，成本较高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种新型除磷药剂，包含纯单质的铁粉和铝粉，铁粉和铝粉的重量比为：10-1：5-1，铁粉和铝粉的粒径为微米级，目数为300目以上。

本发明还提供一种新型除磷药剂的使用方法，所述使用方法为采用干投的方式，使用螺旋给料机直接将除磷药剂多点投加、分散投加于好氧池内，投加量为每升污水投加5～30mg除磷药剂，所述好氧池可为序批式活性污泥法的曝气段或不分时段、不分区的氧化沟工艺的生化池，所述曝气段和生化池的溶解氧大于2mg/L。

优选的，所述投加量为每升污水投加5～15mg除磷药剂。本发明还提供一种新型除磷药剂的用途，用于进水总磷低于10mg/L、总磷以聚磷酸盐为主的续批式工艺污水处理。

本发明还提供纯单质铁粉制备除磷剂的用途，所述铁粉的粒径为微米级，目数为300目以上，铁粉在除磷剂中的的重量比为10-100％。

本发明还提供上述除磷药剂的制备方法，纯单质铁粉和纯单质铝粉单独存放和运输，铁粉和铝粉的粒径为微米级，目数为300目以上，在使用前或使用时将单质铁粉和单质铝粉混合均匀，制备得到除磷药剂，其中，铁粉和铝粉混合的重量比为：10-1：5-1。

本发明除磷机理之一：当微米级别的除磷剂进入生化池后，与周围环境(介质)之间发生化学或电化学作用而引起金属的破坏或变质，即发生电化学腐蚀。铁介质的腐蚀就是利用铁介质本身所含的无数个腐蚀电池，使浸入水中的铁介质发生金属电化学腐蚀，从而析出铁离子，由于微米级除磷剂具有较大的表面积，因而反应活性高，反应速度快，参数的除磷金属阳离子(铁离子与亚铁离子)浓度高，除磷效率高。

本发明除磷机理之二：除磷剂进入***后，将会发生一定程度的生物腐蚀，参加反应的微生物主要包含铁细菌、硫酸盐还原菌(SRB)及产酸菌(APB)等微生物，其本质仍然是电化学，机理仍然是在利用生物的作用在原电池***中生成铁离子与亚铁离子。

以上两种反应腐蚀机理除磷的原理可总结为：

${\mathrm{Fe}}^{3+}+{\mathrm{PO}}_4^{3-}\→{\mathrm{FePO}}_4\↓$

$3{\mathrm{Fe}}^{2+}+2{\mathrm{PO}}_4^{3-}\→{\mathrm{Fe}}_3{\left({\mathrm{PO}}_4\right)}_2\↓$

本发明的有益效果：

(1)本发明的新型除磷剂采用纯单质铁、铝作为除磷药剂，实现对污水的高效除磷，并且对总氮、氨氮去除无不良影响。

(2)本发明的新型除磷剂兼有强化生物处理的效果，并且具有高效、持久、缓释、产泥量极小、无腐蚀、易运输、方便投加等特点，可有效的改善污泥沉降性能，持续投加可有效降低成本。

(3)本发明的新型除磷剂可有效改善污泥沉降性能，对溶解氧及硝化菌活性无不良影响。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表达的范围。

实施例1新型除磷剂的制备及使用

以某处理规模为80000m³/d，采用CASS工艺的污水处理厂为实施对象，开展生产性实验。该CASS工艺流程如下：污水经过粗细格栅预处理后进入曝气沉沙池，沉沙池出水进入生化反应池，生化反应池共分为4组8座(实施列1选择其中的1组2座CASS池为实验组)，采用六周期运行工序，其中进水1h，反应1h(进水0.5h后开始曝气，实际曝气反应有1.5h)，沉淀1h，滗水(D)＝1h。CASS生化池沉淀出水最终经过紫外消毒后排放。

试验从6月15开始至7月8日结束，取微米级目数为400目铁粉与为微米级目数为400目的铝粉按10：1的重量比均匀混合，采用干投的方式，在实施例1所选CASS池曝气时段使用螺旋给料机直接将新型除磷剂以为每升污水投加10mg的投加量，多点投加、分散投加入，保持曝气时段生化池内溶解氧大于2mg/L。

对比例1：与实施例1相比，对比例1中将铁粉和铝粉改为市售常规商品氯化铁和氯化铝粉剂，投加浓度控制在50mg/L，其余实施方式与实施例1相同；

对比例2：与实施例1相比，对比例2中铁粉和铝粉的目数为100目，其余实施方式与实施例1相同；

对比例3：与实施例1相比，不投加除磷剂，其余实施方式与实施例1相同；

实施例2新型除磷剂的效果

每隔两天，取原水及实施例1、对比例1、对比例2、对比例3处理后出水的总磷含量进行比较，总磷含量钼酸铵分光光度法测定，具体数据见表1；将实施例1中的出水总氮含量与对比例3***出水总氮含量进行比较，具体数据见表2；将实施例1中的出水氨氮含量与对比例3出水氨氮含量进行比较，具体数据见表3。

表1

表2

表3

从表1可以看出，对于进水总磷浓度较低的污水，实施例1明显比对比例1-3的除磷效果要好或稳定，对比例3仅靠生物除磷，除磷效率仅仅60％，不能稳定达到一级B排放标准，实施例1的出水总磷均为0.43mg/L，除磷效率近82％，由于其具有缓释除磷功能，因而相对直接投加高浓度铁盐及铝盐的对比例1除磷效率要稳定，由于其粒径较小，表面活性更强，因而相对比例2具有更快更好的除磷效果；从表2的数据可以看出实施例1的出水总氮含量与未加除磷剂的对比例3的出水总氮含量相近，对总氮含量并无影响；从表3的数据可以看出实施例1的出水氨氮含量与未加除磷剂的对比例3的出水氨氮含量相近，对总氨氮含量并无影响，并且在除磷剂使用过程中，观察到实施例1能使污泥沉降性变好，生化池的PH值无明显降低。说明本发明的新型除磷剂具有稳定高效除磷的效果，并且新型除磷剂的投加没有对脱氮菌造成抑制影响，也没有对出水氨氮造成不良影响，说明本除磷剂在高效除磷的同时，不产生副作用，并且能够有效改善污泥的沉降性。

实施例3新型除磷剂的长期使用效果

同样以实施例1中的污水处理厂为处理对象开展生产应用，从2015年6月到2016年4月，共计投加本专利除磷剂(微米级目数为400目铁粉)20吨，共计处理水量400.58万吨，平均投加浓度约5mg/L，在进水总磷浓度约为2mg/L的情况下，出水平均总磷浓度长期在0.3-0.5mg/L之间，实现了稳定达标，药剂成本约为0.03元/m³，仅为常规金属盐类药剂成本的1/2，由于本产品具有较长的持续除磷作用，因而本发明产品长期使用可有效的降低药剂成本。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种新型除磷药剂，其特征在于，所述除磷药剂包含纯单质的铁粉和铝粉，铁粉和铝粉的重量比为：10-1：5-1，铁粉和铝粉的粒径为微米级，目数为300目以上。

2.权利要求1所述的一种新型除磷药剂的使用方法，其特征在于，所述使用方法为采用干投的方式，使用螺旋给料机直接将除磷药剂多点投加、分散投加于好氧池内，根据不同的进水总磷浓度，投加量为每升污水投加5～30mg除磷药剂，所述好氧池可为专性曝气池，也可为为序批式活性污泥法的曝气段，对于不分时段、不分区的氧化沟工艺可直接投加在生化池，所述曝气段和生化池的溶解氧大于2mg/L。

3.根据权利要求2所述的一种新型除磷药剂的使用方法，其特征在于，所述投加量为每升污水投加5～15mg除磷药剂。

4.权利要求1所述的一种新型除磷药剂的用途，其特征在于，用于进水总磷低于10mg/L、总磷以聚磷酸盐为主的续批式工艺污水处理。

5.纯单质铁粉制备除磷剂的用途，其特征在于，所述铁粉的粒径为微米级，目数为300目以上，铁粉在除磷剂中的的重量比为10-100％。

6.权利要求1所述除磷药剂的制备方法，其特征在于，纯单质铁粉和纯单质铝粉单独存放和运输，在使用前或使用时将单质铁粉和单质铝粉混合均匀，制备得到除磷药剂。