一种低磷水深度除磷方法
【专利摘要】本发明公开了一种低磷水深度除磷方法，属污水处理领域，涉及应用HAP结晶法除磷，包括以下步骤，步骤1改性珊瑚砂的制备，将天然珊瑚砂过筛，粒径0.3mm～0.1mm的珊瑚砂作为制备一级流化床反应器晶种原料，0.45mm以上粒径的珊瑚砂作为制备二级固定床反应器晶种原料，并对其进行改性，使其表面生成羟基磷酸钙；步骤2将低磷水依次通过一级流化床反应器和二级固定床反应器，加碱调节pH值到8.5～10.0，同时加入钙盐溶液，水中的Ca2+、PO43-、OH-转变为羟基磷酸钙结晶在改性珊瑚砂表面，从而去除低磷水中的磷。本发明技术可控性强、运行稳定，处理效果好，工艺流程简单，节省投资运行费用，滤料可回收磷。
【专利说明】一种低磷水深度除磷方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于污水处理领域，涉及应用HAP结晶法除磷，尤其适用于二级处理出水 及景观水的深度除磷。
【背景技术】
[0002] 磷是产生水体富营养化的最主要因素，目前国际上公认的标准是：当水体中总氮 含量大于〇. 2mg/L，总磷含量大于0. 02mg/L时，水体会发生富营养化。在湖泊、河口等自然 水体中，当水中含氮量不足时，可以通过某些固氮微生物来补充，而磷却没有类似这样的补 充方式，只能通过外来磷源补充。相对于氮，水生藻类对磷更具有敏感性，因此若可将磷控 制在较低水平，则可降低或消除水体富营养化的发生。
[0003] 现阶段污水的深度净化与回用和景观水体防止富营养化，都面临一个共同的难 题，即如何降低水中磷的含量。
[0004] 在除磷技术中，一是利用沉淀反应、结晶和吸附等作用，使废水中的磷转化为不溶 性的磷酸盐沉淀；二是利用微生物的作用，通过细胞合成将磷吸收到活性污泥细胞中。到目 前为止，国内外普遍采用的除磷方法主要有化学法、生物法及化学/生物相结合法，其他的 方法还有人工湿地法、吸附法、膜技术等方法。
[0005] 传统化学除磷法因人为投加了化学药剂，会产生大量的污泥，这种化学污泥难于 处理，并且药剂、污泥处理费用的增加造成水处理费用增高。
[0006] 生物法是利用聚磷菌好氧吸磷厌氧释放磷，通过排放剩余污泥来去除水中的磷。 此法缺点是：生物除磷工艺过程不稳定，且最终表现为排泥除磷，容易引起二次污染，加之 除磷和脱氮大多数情况下是同时进行的，它们在泥龄、碳源等方面存在着矛盾，致使两者不 能兼顾。对于低浓度和超低浓度污水，生物除磷处理往往难以满足处理要求，而必须采取化 学法辅助除磷。
[0007] 目前城市污水处理工艺普遍采用化学法和生物法相结合的方法，其最显著的特点 是在流程中投加化学混凝剂。此法可以降低除磷费用并获得稳定的除磷效果，但还是存在 工艺流程复杂、污泥量大、污泥含水率高、脱水困难、易产生二次污染等缺点。
[0008] 最近十年来，结晶除磷工艺得到了较为迅速的发展，该过程是将溶解性的磷直接 转化为易于分离的颗粒态晶体，在作为晶核的除磷剂上析出，从而达到除磷的目的。目前研 究及应用较多的为磷酸铵镁（MAP)结晶除磷和羟基磷酸钙（HAP)结晶除磷。MP结晶除磷 的原理是利用污水中的磷酸根离子与氨离子、镁离子反应生成磷酸铵镁，HAP结晶法除磷的 原理是利用污水中的磷酸根离子与钙离子、氢氧根离子反应生成羟基磷酸钙（又名碱式磷 酸钙），其反应方程式分别为式1和式2。
【权利要求】
1. 一种低磷水深度除磷方法，包括以下步骤： 步骤1:改性珊瑚砂的制备； (1) 、将天然珊瑚砂过筛，筛出粒径0. 3mm?0. Imm的珊瑚砂作为制备一级流化床反应 器晶种原料；〇. 45mm以上粒径的砂，按粒径筛分成0. 45?0. 60mm、0. 6?I. 0mm、1?2mm以 及> 2_四组，作为制备二级固定床反应器晶种原料； (2) 、用自来水清洗珊瑚砂，冲洗数次至干净为止； (3) 、配制磷浓度为500?2000mg/L的磷酸二氢钾溶液，按照摩尔比Ca : P = (0. 1? 2) : 1称取氯化钙的用量； (4) 、将上述粒径0. 3mm?0. Imm的珊瑚砂、磷酸二氢钾溶液、氯化钙固体混合于一级流 化床反应器内，通过曝气，使砂处于流化态，用氢氧化钠溶液调节PH值，通过pH计监控，使 反应器内pH稳定在8. 5?9. 5范围内，反应6?12小时后停止； (5) 、将上述粒径0. 45mm以上的珊瑚砂按粒径由大到小依次投入到二级固定床反应器 中，再将上述磷酸二氢钾溶液、氯化钙固体依次投加到二级固定床反应器内，通过泵回流使 反应器内溶液体外循环，用氢氧化钠溶液调节PH值，通过pH计监控，使反应器内pH稳定在 8. 5?9. 5范围内；反应6?12小时后停止； (6) 、排出反应液，用自来水多次冲洗改性过的珊瑚砂，直至冲洗水中TP测量值 < 0. 3mg/L时，认为珊瑚砂已清洗干净； 步骤2 : 将低磷水由水泵提升至步骤1中所得的以改性珊瑚砂为载体的一级流化床反应器 内，加碱调节PH值到8. 5?10. 0,同时加入钙盐溶液，一级流化床反应器出水自流进入 以改性珊瑚砂为填料层的二级固定床反应器顶部，低磷水自上而下通过填料层，排出二 级固定床反应器；低磷水在流过一级流化床反应器、二级固定床反应器的过程中，水中的 Ca 2+、PO广以及OF转变为羟基磷酸钙，结晶在改性珊瑚砂表面，最终出水磷浓度可达到 TP 彡 0? 2mg/L 乃至 TP 彡 0? 05mg/L，出水 pH 彡 9. 0。 步骤3 : 为避免污泥堵塞填料层，二级固定床反应器10?15天排泥一次。
2. 根据权利要求1所述的低磷水深度除磷方法，其特征在于：在步骤2中作为药剂投 加的碱和钙盐可以是氢氧化钠（NaOH)和氯化钙（CaCl 2)，满足反应器内pH = 8. 5?10. 0、 摩尔比Ca : P彡8 : 1即可。
3. 根据权利要求1所述的低磷水深度除磷方法，其特征在于：在步骤2中作为药剂投 加的碱和钙盐是氢氧化钙（Ca(OH)2)或氧化钙（CaO)或氧化镁（MgO)，满足反应器内pH = 8.5?10.0、摩尔比Ca : P彡8 : 1即可。
4. 根据权利要求1所述的低磷水深度除磷方法，其特征在于：在步骤2中，若低磷水本 身硬度较高，水中含有的钙离子浓度满足摩尔比Ca : P >8 : 1，不补加钙盐。
5. 根据权利要求1所述的低磷水深度除磷方法，其特征在于：在步骤2中，当低磷水TP 浓度< 2mg/L时，低磷水不经过一级流化床反应器，直接进入二级固定床反应器。
6. 根据权利要求1所述的低磷水深度除磷方法，其特征在于：在步骤2中，药剂投加位 置在总进水端。
7. 根据权利要求1所述的低磷水深度除磷方法，其特征在于：在步骤2中，药剂投加位
【文档编号】C02F9/04GK104310641SQ201410564332
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】刘寅, 杜兵, 曹建平, 何然, 王珊 申请人:北京市环境保护科学研究院