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一種磁誘導結晶去除及回收污水中磷的方法及裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510951309.3

申請日:

2015.12.19

公開號:

CN105540770A

公開日:

2016.05.04

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 1/48申請日:20151219|||公開
IPC分類號: C02F1/48; C02F1/58 主分類號: C02F1/48
申請人: 湖南科技大學
發明人: 鄧仁健; 朱國成; 王政華
地址: 411201 湖南省湘潭市雨湖區石碼頭2號
優先權:
專利代理機構: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108 代理人: 冷玉萍
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510951309.3

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.06.29|||2016.06.01|||2016.05.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種磁誘導結晶去除及回收污水中磷的方法及裝置。本發明誘導結晶反應裝置包括反應器、儲藥池、水箱和鼓風機等,反應器包括混合區、反應區和沉淀區。本發明在混合區設置折板混合裝置,為誘導結晶反應奠定了良好的基礎;采用多孔、堿性及其富含Ca2+的鋼渣和電解錳渣作為復合誘導晶種,為誘導結晶反應創造了有利的條件;同時增加磁場,其磁力有利于OH·的產生,進而促進晶體增長,磁力與復合晶種的鐵形成磁絮凝作用,提高了晶體與水的分離效果,進而提高磷的去除效率。本發明可在不改變現有污水處理廠工藝的基礎上,去除及回收污泥脫水濾液和污泥硝化液中磷,所需設備簡單、操作簡單、控制簡單,有利于生產實施。

權利要求書

1.一種磁誘導結晶去除及回收污水中磷的方法,其特征在于,包括下列步驟:
富含磷污水在混合裝置中與藥劑混合后,然后污水中的磷在反應器中以誘導結晶的方
式形成難溶性晶體,在沉淀裝置中依靠重力和磁力的作用分離細小的富含磷晶體,從而去
除污水中的磷,同時部分細小的晶體重新回到反應器中。
2.根據權利要求1所述的磁誘導結晶去除及回收污水中磷的方法,其特征在于,所述的
富含磷污水通過水泵從水箱中輸送,pH控制在7.0~10.2,水力停留時間HRT控制在1~8h,氣
水比控制在50~150。
3.根據權利要求1所述的磁誘導結晶去除及回收污水中磷的方法,其特征在于,所述的
藥劑為CaCl2、MgCl2或兩者的混合溶液,僅為CaCl2時Ca/P摩爾比控制在1.2~3,僅為MgCl2藥
劑時Mg/P摩爾比控制在1.0~2,為兩者的混合溶液時,Ca/P摩爾比控制在0.8~2.0。
4.根據權利要求1所述的磁誘導結晶去除及回收污水中磷的方法,其特征在于,所述的
混合裝置為折板混合裝置,折板之間的角度為120~180度。
5.根據權利要求1所述的磁誘導結晶去除及回收污水中磷的方法,其特征在于,所述的
誘導結晶,裝置為磁誘導結晶裝置,其晶種為組合晶種,由鋼渣和電解錳渣組成,鋼渣與電
解錳渣的質量比在0.1~0.2,投加量控制在5~50g/L。
6.根據權利要求5所述的磁誘導結晶去除及回收污水中磷的方法,其特征在于,所述的
磁誘導結晶裝置的磁場為固定磁場,由正極N和負極S磁板組合,通過調節正極N和負極S之
間距來調節磁場的大小,所述磁場的磁感應強度控制在30~150mT之間。
7.一種磁誘導結晶去除及回收污水中磷的裝置,其特征在于,包括反應器、儲藥池、水
箱和鼓風機,反應器通過加藥泵連接儲藥池,反應器通過水泵連接水箱,反應器還連接鼓風
機,所述的反應器包括混合區、反應區和沉淀區,所述的混合區設置折板混合裝置,所述的
反應器整體置于磁場中。
8.根據權利要求7所述的磁誘導結晶去除及回收污水中磷的裝置,其特征在于,所述的
磁場為固定磁場,由正極N和負極S磁板組合,通過調節正極N和負極S間距來調節磁場的大
小。
9.根據權利要求7或8所述的磁誘導結晶去除及回收污水中磷的裝置,其特征在于,還
包括控制器,所述的控制器分別與加藥泵、水泵及鼓風機連接。

說明書

一種磁誘導結晶去除及回收污水中磷的方法及裝置

技術領域

本發明涉及污水中磷的去除及回收利用,特別涉及一種磁誘導結晶去除及回收污
泥脫水濾液中磷的方法及裝置。

背景技術

研發新的高效除磷技術與工藝是當今污水處理領域的研究熱點之一。在同步生物
脫氮與生物除磷污水生物處理系統中,生物脫氮與生物除磷通常存在碳源矛盾、泥齡矛盾
與硝酸鹽問題等,這樣導致出水的TP難以同時到達排放標準。磷為不可再生資源,為了使其
能夠持續循環利用,國內外相關學者已將研究視角從污水中去除磷向去除和回收磷的轉
變。因此,如何實現和提高常規處理工藝中的后置內源反硝化功能,是本領域內研究人員急
需解決的問題。因此,本發明的一種磁誘導結晶去除及回收污水中磷的方法,可在不改變現
有污水處理廠工藝的基礎上,開發工藝流程簡單、高效、穩定、低成本的污泥脫水濾液中磷
去除與回收利用關鍵技術及理論,對提高城市污水廠的氮磷處理效率、使其達標排放、實現
磷的持續資源化利用具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是克服已有技術中的不足,提供一種運行控制簡單、處理效果好且
磷易于回收的磁誘導結晶去除及回收污水中磷的方法及裝置,適用于城市生活污水、污泥
消化液、脫水污水滲濾液等廢水中磷的去除及回收處理。

本發明的技術方案是這樣實現的:

一種磁誘導結晶去除及回收污水中磷的方法,其特征在于,包括下列步驟:

富含磷污水在混合裝置中與藥劑混合后,然后污水中的磷在反應器中以誘導結晶的方
式形成難溶性晶體,在沉淀裝置中依靠重力和磁力的作用分離細小的富含磷晶體,從而去
除污水中的磷,同時部分細小的晶體重新回到反應器中,有利誘導結晶的形成。

進一步,所述的富含磷污水通過水泵從水箱中輸送,pH控制在7.0~10.2,水力停留
時間HRT控制在1-8h,氣水比控制在50~150(體積比)。

進一步,所述的藥劑為CaCl2、MgCl2或兩者的混合溶液,僅為CaCl2時Ca/P摩爾比控
制在1.2~3,僅為MgCl2藥劑時Mg/P摩爾比控制在1.0~2,為兩者的混合溶液時,Ca/P摩爾比
控制在0.8~2.0。

進一步,所述的混合裝置為折板混合裝置,折板之間的角度為120~180度。

進一步,所述的誘導結晶所采用的裝置為磁誘導結晶裝置,其晶種為組合晶種,由
鋼渣(粒徑0.01mm~0.2mm)和電解錳渣(0.05mm~0.30mm)組成,鋼渣與電解錳渣的質量比在
0.1~0.2,投加量控制在5~50g/L。

進一步,所述的磁誘導結晶裝置的磁場為固定磁場,由正極N和負極S磁板組合,通
過調節正極N和負極S間距來調節磁場的大小,根據進水中磷的濃度不同磁場的磁感應強度
控制在30~150mT之間。

本發明的另一目的是提供一種磁誘導結晶去除及回收污水中磷的裝置。

一種磁誘導結晶去除及回收污水中磷的裝置,包括反應器、儲藥池、水箱和鼓風
機,反應器通過加藥泵連接儲藥池,反應器通過水泵連接水箱,反應器還連接鼓風機,所述
的反應器包括混合區、反應區和沉淀區,所述混合區設置折板混合裝置,所述的反應器整體
置于磁場中。

進一步,所述的磁場為固定磁場,由正極N和負極S磁板組合,通過調節正極N和負
極S間距來調節磁場的大小。

進一步,還包括控制器,所述的控制器分別與加藥泵、水泵及鼓風機連接。

本發明的強化除磷的工作原理:所謂誘導結晶,即利用誘導結晶原理和流化床方
法,通過向反應器中投加晶種,使磷酸鹽化合物結晶并沉積在晶種表面,具有不產生污泥、
結晶產物易于分離且純度較高等優點。目前的流化床式反應器和Phosnix反應器存在著藥
劑混合效果差、分離效果差和磷回收效率低等缺點,進而影響了工藝出來效果。本發明中由
于設置了獨特折板混合區,大大增強了藥劑和原水的混合效果,為誘導結晶反應奠定了良
好的基礎。然后,采用多孔、堿性及其富含Ca2+的鋼渣和電解錳渣作為復合誘導晶種,為誘導
結晶反應創造了有利的條件,有利于結晶生長。最后,對整個反應器增加了一個磁場,其磁
力有利于OH·的產生,進而促進晶體增長;同時由于復合晶種中含有大量的鐵,與磁力的共
同中下形成磁絮凝作用,進而提高了晶體與水的分離效果,也就提高了磷的去除效率。

相比現有技術,本發明的有益效果在于:

(1)與常規的流化床式反應器、Phosnix反應器相比,本發明的反應器具有強化混合裝
置和磁場系統,強化了藥劑混合、誘導結晶和沉淀分離等關鍵過程,從而提高系統除磷和回
收效率。

(2)本發明采用的晶種為鋼渣和電解錳渣,均為廢料,原料成本低,與結晶物易于
分離,便于磷的回收利用,具有潛在的綜合效益。

(3)本發明采用磁場力來提高系統誘導結晶效率和晶體與水分離效率,可提高了
系統的磷去除效率。

(4)本發明的磁誘導結晶裝置,所需設備簡單、操作簡單、控制簡單,有利于生產實
施。

附圖說明

圖1為本發明的裝置示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步說明,但本發明并不限于此。

本發明的磁誘導結晶去除及回收污水中磷的裝置,包括反應器1、儲藥池2、水箱3
和鼓風機4,反應器1通過加藥泵9連接儲藥池2,反應器1通過水泵10連接水箱3,反應器1還
連接鼓風機4,所述的反應器包括混合區5、反應區6和沉淀區7,所述混合區5設置折板混合
裝置8,所述的反應器整體置于磁場中;所述的磁場為固定磁場,由正極N和負極S磁板組合,
通過調節正極N和負極S間距來調節磁場的大小,同時還包括控制器11,所述的控制器11分
別與加藥泵9、水泵10及鼓風機4連接。

實施例1

某城市污水廠污泥脫水濾液水質指標:CODC為660mg/L,NH+4-N為63.08mg/L,NO3--N
為0.5mg/L,TP為5.9mg/L.采用本發明方法進行除磷及回收利用,具體如下:

(1)本發明圖1所示的反應器直徑為D=0.10m,有效容積為V=7.0L,其中尺寸根據圖示比
例確定,磁鐵間距L=0.5m,折板角度;所有的加藥、進水和曝氣通過控制器加以調
節控制;

(2)采用鋼渣(粒徑0.01mm~0.2mm)和電解錳渣(0.05mm~0.30mm)作為晶種,鋼渣與電解
錳渣的質量比在0.1,投加量在宜控制25g/L;

(3)磁感應強度控制在40mT。

(4)采用CaCl2為藥劑,Ca/P摩爾比控制在2左右。

(5)本發明的各工藝參數主要控制如下:進水流量Q為4.5L/h,水力停留時間HRT為
1.5h,曝氣量為250L/h,pH值控制在8.9。

(6)在上述條件下連續穩定運行10d后,各污染平均出水濃度及去除效果如下:出
水氨氮為50.10mg/L,氨氮去除率為20.0%;出水TP為0.66mg/L,TP去除率為88.8%,可見具
有很好的除磷效果。同時對磷的回收率進行了測定,回收率達到85%,具有良好的回收效果。

實施例2

某城市污水廠硝化污泥污脫水液:CODC為1200mg/LL,NH+4-N為280.6mg/L,NO3--N
為0.05mg/L,TP為90.0mg/L.采用本發明方法進行除磷及回收試驗,具體如下:

(1)本發明圖1所示的反應器直徑為D=0.10m,有效容積為V=7.0L,磁鐵間距L=0.5m,折
板角度;所有的加藥、進水和曝氣通過控制器加以調節控制;

(2)采用鋼渣(粒徑0.01mm~0.2mm)和電解錳渣(0.05mm~0.30mm)作為晶種,鋼渣與電解
錳渣的質量比在0.1,投加量控制在40g/L;

(3)磁感應強度控制在60mT。

(4)采用CaCl2和MgCl2作為藥劑,兩種藥劑的摩爾比為4:6,折算Ca/P摩爾比控制在
2.5左右。

(5)本發明的各工藝參數主要控制如下:進水流量Q為2.0L/h,水力停留時間HRT為
3.5h,曝氣量為200L/h,pH值控制在8.5。

(6)在上述條件下連續穩定運行10d后,各污染平均出水濃度及去除效果如下:出
水氨氮為240.7mg/L,氨氮去除率為14.2%;出水TP為3.2mg/L,TP去除率為96.4%,可見具有
很好的除磷效果。同時對磷的回收率進行了測定,回收率達到87%,具有良好的回收效果。

關 鍵 詞:
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