一种预处理高磷废水去除总磷的工艺系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种预处理高磷废水去除总磷的工艺系统，主要包括相互配置的污水储存池(1)、调节沉淀池(2)、多组化学反应池和多组高效澄清池、缓冲池(7)、混凝搅拌池(10)、固液分离设备(11)、白泥浓缩储存池(12)、黄泥浓缩储存池(13)、污泥脱水设备(14)、曝气装置(15)。本实用新型采用“曝气均化+化学沉淀+化学氧化+混凝络合沉淀+固液分离”为核心的工艺处理高浓度含磷废水，含磷废水经曝气均化、预氧化后分次加入钙盐、酸、氧化剂、络合剂等化学药剂，实现多次氧化、沉淀、络合混凝反应，并进行多次固液分离后，保证出水总磷降至约10mg/L，本处理系统特别适用于高浓度含磷废水的预处理。
【专利说明】一种预处理高磷废水去除总磷的工艺系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及工业废水处理工艺，尤其涉及一种预处理高磷废水去除总磷的工 艺系统。
【背景技术】
[0002] 磷污染可对人体、海洋生物、土壤、水体造成多种程度不同的危害，尤其是水体中 以正磷酸盐离子、聚合磷酸盐及有机磷化合物形式存在的磷，总磷浓度在静止的水体超过 86 μ g/L时，即判断该水体为富营养化，受到污染。水体中过量的磷将会弓丨起赤潮，藻类大量 繁殖，鱼虾死亡等恶性现象。
[0003] 电子、电镀工业、印刷电路板工业、化成箔废水以及一些贵金属催化剂生产过程中 会大量使用硫酸、硝酸、磷酸、次磷酸盐等化学药剂，使得所排放的高浓度含磷废水中的次 磷酸盐、亚磷酸盐成为废水处理技术中的一个难点。排入水体的富含磷酸盐，在光照和其他 环境条件适宜的情况下会促使水体中的藻类过量生长，在随后的藻类死亡和随之而来的异 养微生物代谢活动中，水体中的溶解氧很可能被耗尽，从而造成水体质量恶化和水生态环 境结构破坏。
[0004] 目前常用的含磷废水处理方法是化学沉淀法，即用石灰调节含磷废水pH值，并加 入金属补集剂等进行中和、混凝、絮凝、沉淀。此外还有离子交换法、吸附法、电渗析法、蒸发 浓缩法及反渗法，但经这些方法处理后的废水均无法达到理想的除磷效果，这些未经达标 处理的含磷废水的外排会导致环境污染，并造成资源浪费。此外，有些工业含磷废水处理难 度更高，废液中除了次亚磷酸及亚磷酸需要氧化外，尚有大量有机络合剂，高化学需氧量值 (C0D)也需要消耗大量氧化剂，故所加的氧化剂分散了力量，常常不能满足次亚磷酸及亚磷 酸的氧化要求，所以去除效果不佳。业界一般采用Fenton (芬顿试剂）、铁盐、铝盐混凝等方 法处理高磷废水，但其稳定度难以控制，排放水通常也无法达标。
[0005] 因此，寻找一种预处理高磷废水去除总磷的工艺系统，以克服Fenton(芬顿试 剂）、铁盐、铝盐等混凝方法的不足，同时提高总磷的去除效果具有重要意义。 实用新型内容
[0006] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种预处理高磷废水去除总磷的系统，尤 其提供一种基于化学法多点加药预处理高浓度含磷废水去除总磷工艺系统，克服了现有技 术处理效果不理想、成本过高的缺点，可有效消除废水中的磷含量，是目前处理高浓度含磷 废水比较理想的方法。
[0007] 本实用新型基于以下原理：
[0008] 化学法理论上可以一次加入处理药剂，本实用新型选择分多次加入氯化钙、酸、氧 化剂等原料药剂，是为了节约成本和加强处理效果。化学沉淀除磷是通过化学沉析过程完 成的,通过向污水中投加无机金属盐药剂，其与污水中溶解性的盐类，如磷酸盐、亚磷酸盐 混合后，形成颗粒状、非溶解性的物质，这一过程涉及的是所谓的相转移过程，反应方程如 式1。实际上投加化学药剂后，污水中进行的不仅仅是沉析反应，同时还进行着化学絮凝反 应。
[0009] 根据水质分析，化学沉淀考虑采用钙盐用作沉析药剂。在强碱性条件下，亚磷酸 钙、磷酸钙的形成是按反应式1进行：
[0010] 3Ca2++2P033_ - Ca3 (P03) 2 I (pH 彡 8· 5)式 1
[0011] 3Ca2++2P043_ - Ca3 (Ρ04) 2 I
[0012] 研究表明，单独的氧化剂对总磷没有显著的去除作用，只能把部分次磷酸盐、亚 磷酸盐氧化成正磷酸盐，单独FeS04对磷的去除作用也较低，其对水中磷酸盐去除率仅为 10-20 %左右。但氧化剂-FeS04联用的工艺具有氧化、吸附和络合沉淀等多种机制，表现出 良好的去除水中污染物的效能，实验显示，KMn04和FeS04反应会原位生成新生态铁锰氧化 物，其中锰氧化物的引入对磷酸盐的去除作用非常明显。化学反应方程式为反应式2 :
[0013] 3Fe2++Mn04>5H20 = 3Fe (OH) 3 I +Μη02+Η+ 式 2
[0014] KMn04-FeS04工艺对磷的去除效果随铁盐投量的增加而增加，随着氧化剂与FeS0 4 摩尔比的增加，对磷的去除率逐渐增加。
[0015] 实验表明，水中常见的无机离子如Ca2+的存在，一方面可提高KMn04-FeS0 4工艺 形成的絮体颗粒物固相铁锰氧化物的表面ξ电位和降低了磷与固相铁锰氧化物之间的斥 力，利于磷的吸附去除；另一方面，在较高的溶液pH值条件下，Ca2+的存在有利于溶液中的 固态铁氧化物的转移，增加了用于吸附磷的固相铁锰氧化物的有效量，通过多种机制影响 KMn04-FeS04和Fe2 (S04) 3共沉降去除磷效果。KMn04-FeS04工艺对磷的去除效果远远高于工 艺中各单一物质对磷的去除率，工艺表现出良好的除磷效能，并具有高效、经济、方便等优 势，是一项适合我国当前受污染水体深度强化除污染的工艺技术。
[0016] 本发明以钙盐为沉淀剂，通过过量投加，生成利用价值较高的亚磷酸钙。由于亚磷 酸钙为微溶物质，而磷酸钙为不溶物质，为达到排水TP (总磷含量10mg/L的标准，须用 化学氧化法将剩余的亚磷酸盐氧化成正磷酸盐，而后与水中过量的氯化钙形成磷酸钙沉淀 除去。
[0017] 本实用新型所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：
[0018] 一种预处理高磷废水去除总磷的系统，所述系统包括相互配置的污水储存池1、调 节沉淀池2、一组或多组化学反应池、一组或多组澄清池、混凝搅拌池10、固液分离设备11、 白泥浓缩储存池12、黄泥浓缩储存池13、污泥脱水设备14、曝气装置15。
[0019] 其中，所述化学反应池包括第一化学反应池3、第二化学反应池5和第三化学反应 池8,所述澄清池包括第一高效澄清池4、第二高效澄清池6和第三高效澄清池9 ;
[0020] 所述污水储存池1通过溢流管与调节沉淀池2连接，污水储存池1底部设有穿孔 曝气管，所述穿孔曝气管与曝气装置15连接；
[0021] 所述调节沉淀池2通过一级污水提升泵与第一化学反应池3连接，所述第一化学 反应池3、第一高效澄清池4、第二化学反应池5、第二高效澄清池6通过溢流管依次连接； 在第二高效澄清池6和第三化学反应池8之间配置有缓冲池7 ;
[0022] 所述第三化学反应池8、第三高效澄清池9、混凝搅拌池10、固液分离设备11通 过溢流管依次连接；第三化学反应池8底部设有穿孔曝气管，穿孔曝气管与曝气装置15连 接；
[0023] 所述白泥浓缩储存池12前端与第一高效澄清池4相连接，所述的黄泥浓缩储存池 13前端分别与第二高效澄清池6、第三高效澄清池9、污泥脱水设备14、固液分离设备11连 接；
[0024] 所述白泥浓缩储存池12、黄泥浓缩储存池13和污泥脱水设备14分别通过清液管 道连接到调节沉淀池2。
[0025] 优选地，所述白泥浓缩储存池12、黄泥浓缩储存池13后端配置有污泥脱水设备 14。
[0026] 在本实用新型中，所述污泥脱水设备14选自板框压滤机、螺旋脱水机中的一种或 多种。
[0027] 在本实用新型中，所述固液分离设备11选自溶气气浮设备、斜板沉淀池中的一种 或多种的串联组合。
[0028] 根据另一种优选的实施方式，所述第一化学反应池3、第二化学反应池5、第三化 学反应池8、混凝搅拌池10分别相互配置有加药计量泵。
[0029] 与现有技术相区别的是，现有技术中，污泥脱水设备14的清液通常通过管道返回 到黄泥浓缩储存池13,而本实用新型中，由于污泥脱水设备14产生的上清液或者固液分离 后的水中含有过量的钙盐等化学药剂，因此不再将污泥脱水设备14的清液送至黄泥浓缩 储存池13,起到节省药剂投加量，具有降低运行成本的意义。
[0030] 另一方面，通过清液管道分别将白泥浓缩储存池12、黄泥浓缩储存池13和污泥脱 水设备14连接到调节沉淀池2,由于白泥浓缩储存池12、黄泥浓缩储存池13和污泥脱水设 备14产生的上清液或者固液分离后的水中含有过量的钙盐等化学药剂，将这些上清液或 谁输送到调节沉淀池2有利于节省药剂，多余的钙盐等药剂能获得充分利用。
[0031] 在本实用新型中，相互配置是指通过输水管道和泵相互连接。
[0032] 与现有技术相比，本实用新型的系统具有以下优势：
[0033] 1.总磷去除率高，在相同的药剂投加量条件下，分次分多点位投加试剂，可以减少 沉淀反应药剂的用量，节约运行成本。
[0034] 2.运行成本低，处理费用省，具有明显的经济和社会效益。
[0035] 3.采用本实用新型的系统，在添加的钙盐、酸、氧化剂、络合剂等化学药剂时，能 有效实现多次氧化、沉淀、络合混凝反应，并进行多次固液分离后，保证出水总磷（TP)由 2000mg/L降至约10mg/L，去除率高达99%，预处理废水可直接进入市政管网进一步进行生 化处理。
[0036] 4.有效实现资源的回收，有效消除废水中的磷含量，大大减少市政污水的处理负 担。
【专利附图】
【附图说明】
[0037] 下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0038] 图1为本实用新型工艺流程图
[0039] 图2为本实用新型工艺系统结构示意图
[0040] 图中：1-污水储存池，2-调节沉淀池，3-第一化学反应池，4-第一高效澄清池， 5_第二化学反应池，6-第二高效澄清池，7-缓冲池，8-第三化学反应池，9-第三高效澄清 池，10-混凝搅拌池，11-固液分离设备，12-白泥浓缩储存池，13-黄泥浓缩储存池，14-污泥 脱水设备，15-曝气装置。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限 定。
[0042] 如图1所述的系统，包括污水储存池1、调节沉淀池2、第一化学反应池3、第一高效 澄清池4、第二化学反应池5、第二高效澄清池6、缓冲池7、第三化学反应池8、第三高效澄清 池9、混凝搅拌池10、固液分离设备11、白泥浓缩储存池12、黄泥浓缩储存池13、污泥脱水设 备14、曝气装置15。
[0043] 其中，污水储存池1通过溢流管与调节沉淀池2连接，调节沉淀池2通过一级污水 提升泵与第一化学反应池3连接。第一化学反应池3、第一高效澄清池4、第二化学反应池 5、第二高效澄清池6通过溢流管依次连接。第二高效澄清池6连接到缓冲池7,然后再通过 溢流管依次到第三化学反应池8、第三高效澄清池9、混凝搅拌池10、固液分离设备11。
[0044] 该系统中的白泥浓缩储存池12前端与第一高效澄清池4相连接；黄泥浓缩储存池 13前端分别与第二高效澄清池6、第三高效澄清池9、污泥脱水设备14、固液分离设备11连 接。白泥浓缩储存池12和黄泥浓缩储存池13后端分别配置螺旋脱水机作为污泥脱水设备 14。
[0045] 其中，污水储存池1底部和第三化学反应池8底部分别设有穿孔曝气管，分别连接 到曝气装置15。
[0046] 每一组化学反应池和混凝搅拌池分别设有加药计量泵。
[0047] 该系统能够通过以下步骤来完成废水去除总磷，以获得达到直接排除的标准的废 水：
[0048] (1)第一次化学沉淀：高浓度含磷废水进入污水储存池1经工业风曝气均化、预氧 化后进入调节沉淀池2 ;调节沉淀池2产生的固体废物进行回收，而上清液经一级提升泵提 升至第一化学反应池3,通过加药计量泵加入适量盐酸，使污水pH值控制在8. 5-10. 0,加入 过量氯化隹丐。
[0049] 充分搅拌，使得废水中的磷酸根、亚磷酸根和钙离子充分反应生产磷酸钙、亚磷酸 钙沉淀，出水进入第一效澄清池4进行第一次的化学沉淀，沉淀的磷酸钙、亚磷酸钙白泥靠 重力流进入白泥浓缩储存池12,第一次沉淀处理的产水进入第二化学反应池5。
[0050] (2)第二次化学沉淀：在所述第二化学反应池5的待处理水中同时加入由盐酸、高 锰酸钾、硫酸亚铁溶液。通过计量泵控制流量，使污水pH值控制在3. 5-4. 5,进行第二次的 化学沉淀、氧化、络合混凝反应。反应出水溢流进入第二高效澄清池6,沉淀的黄泥泵入黄 泥浓缩储存池13,上清液靠重力流进入缓冲池7。
[0051] (3)第三次化学沉淀：缓冲池7的污水靠二级提升泵提升至第三化学反应池8 ;在 进入所述第三化学反应池8之前，通过相互配置的加药计量泵加入适量的高锰酸钾。经曝 气混合后，在第三化学反应池8进行氧化反应；反应后的污水靠重力流入第三高效澄清池 9,形成的黄泥同样进入黄泥浓缩储存池13,而上清液靠重力流进入混凝搅拌池10 ;在所述 混凝搅拌池10内上清液与氢氧化钠、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺混合，混合后进入固液分离 设备11进行固液分离去除悬浮物，至此，处理完成，最后的产水可进入市政管网进一步进 行生化处理。
[0052] (4)泥水分离：所述白泥浓缩储存池12和黄泥浓缩储存池13浓缩后的污泥进入 污泥脱水设备14,进行脱水，能达到污泥回收利用，节约了资源。
[0053] 具体实验
[0054] 黑龙江某炼化公司聚丙烯酰胺装置排放的污水中含磷量极高，其总磷（TP)浓度 达到1800mg/L左右，排到下游污水处理厂后，对其冲击严重，导致污水总排口磷含量严重 超标。
[0055] 针对聚丙烯酰胺装置排放的含磷污水，项目设计处理能力：240m3/d(合10m 3/h)。 经传统的工艺系统处理，选择投加过量的氯化钙沉淀结合二氧化氯氧化工艺方法，处理后 水质如下：总磷彡50mg/L，未达标，未达到排放标准。
[0056] 其后，通过上述系统采用化学法分次加入氯化钙、高锰酸钾、硫酸亚铁，实现二次 氧化、沉淀、络合混凝反应，由于KMn0 4-FeS04联合工艺形成的固相铁锰氧化物具有很强的 络合沉淀和吸附作用的共同作用，工艺运行效果良好，出水总磷（TP)由2000mg/L降至约 10mg/L 〇
[0057] 采用本工艺运行调试各单元处理效果结果如下：
[0058]
【权利要求】
1. 一种预处理高磷废水去除总磷的系统，所述系统包括相互配置的污水储存池（1)、 调节沉淀池（2)、一组或多组化学反应池、一组或多组澄清池、混凝搅拌池（10)、气浮设备 (11)、白泥浓缩储存池（12)、黄泥浓缩储存池（13)、污泥脱水设备（14)、曝气装置（15)，其 特征在于所述化学反应池包括第一化学反应池（3)、第二化学反应池（5)和第三化学反应 池（8)，所述澄清池包括第一高效澄清池（4)、第二高效澄清池（6)和第三高效澄清池（9); 所述污水储存池（1)通过溢流管与调节沉淀池（2)连接，污水储存池（1)底部设有穿 孔曝气管，所述穿孔曝气管与曝气装置（15)连接； 所述调节沉淀池（2)通过一级污水提升泵与第一化学反应池（3)连接，所述第一化学 反应池（3)、第一高效澄清池（4)、第二化学反应池（5)、第二高效澄清池（6)通过溢流管依 次连接；在第二高效澄清池（6)和第三化学反应池（8)之间配置有缓冲池（7); 所述第三化学反应池（8)、第三高效澄清池（9)、混凝搅拌池（10)、固液分离设备（11) 通过溢流管依次连接；第三化学反应池（8)底部设有穿孔曝气管，穿孔曝气管与曝气装置 (15)连接； 所述白泥浓缩储存池（12)前端与第一高效澄清池（4)相连接，所述的黄泥浓缩储存池 (13)前端分别与第二高效澄清池（6)、第三高效澄清池（9)、固液分离设备（11)连接； 所述白泥浓缩储存池（12)、黄泥浓缩储存池（13)和污泥脱水设备（14)分别通过清液 管道连接到调节沉淀池（2)。
2. 根据权利要求1所述的预处理高磷废水去除总磷的系统，其特征是所述白泥浓缩储 存池（12)、黄泥浓缩储存池（13)后端配置有污泥脱水设备（14)。
3. 根据权利要求2所述的预处理高磷废水去除总磷的系统，其特征是所述污泥脱水设 备（14)选自板框压滤机、螺旋脱水机中的一种或多种。
4. 根据权利要求1所述的预处理高磷废水去除总磷的系统，其特征是所述固液分离设 备（11)选自溶气气浮设备、斜板沉淀池中的一种或多种的串联组合。
5. 根据权利要求1所述的预处理高磷废水去除总磷的系统，其特征是所述第一化学反 应池（3)、第二化学反应池（5)、第三化学反应池（8)、混凝搅拌池（10)分别相互配置有加药 计量泵。
【文档编号】C02F11/12GK204058132SQ201420526525
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】卢先春, 王彦成, 张小亮, 王义尚, 李鑫 申请人:北京碧水源环境工程有限公司