一种城市生活污水深度除磷方法与流程

本发明属于污水处理领域，涉及絮凝剂，尤其是一种城市生活污水深度除磷方法。

背景技术：

城市生活污水处理在50万人口城市已经基本普及，城市越大，收水率和处理率就越大，但由于城市人口密度随着现代化的发展，越来越高，相应的生活污水排放标准就越来越高，其重要的原因就是城市单位面积上的自净能力是有限的，越来越弱，污水中的污染物即使都得到了较好的处理和控制，但总排放量，尤其是富营养物质氮和磷总量已远远超过了环境的自净能力，所以对现有城市生活污水处理提标迫在眉睫，对现有的传统工艺进行改造。在这样环境保护的压力之下，提标改建已经在该行业里形成共识，很多有条件的污水厂已在尽自己的最大努力进行提标。然而，在实际运行的过程中，存在很多困难，空间问题、资金问题和技术问题等，前两者并不是提标的最主要问题，要使传统的工艺，大多数是aao工艺从二级排放标准，提升到一级a，有的甚至为四类水体，其中的氮磷去除就存在很大的技术问题，特别是排水磷含量达到0.3mg/l，这是一项十分艰巨的任务，不仅存在技术上的问题，经济上也存在很大的风险。众所周知，排放标准越高，工程投资、运行费用都会明显提高，就目前拥有的、或者使用的技术，要想达到稳定工程，技术上的问题、稳定运行问题、后期污泥处理处置问题等不解决好，二次污染以及经济风险都会出现。

提标改建过程中，对现有的传统工艺并没有进行过多的改造，更多的是采用在曝气出水处连续添加无机高分子絮凝剂pac，进一步消除没有被聚磷菌转化的那部分磷，从出发点似乎很好，但从整个污水处理系统来说，尤其是在无机高分子絮凝剂pac伴随活性污泥反复回流，会引起pac自身分散，形成大量极为细小的悬浮颗粒物，这种由pac引起的副作用，对系统的活性污泥产生毒性，抑制活性污泥的活性，而且在后续的二沉池的上清液会出现混浊，几乎看不到清澈透明，这给后续的深度处理带来困难。这种情况可以说，为了解决出水磷含量的问题，在稳定的传统系统中极端采用连续添加无机高分子絮凝剂显然存在问题，一是不符合传统工艺的要求，二是无机高分子絮凝剂的连续添加，日积日累对系统产生一定的毒性和对二沉池的上清液造成污染，可以说是一种不完善、缺乏科学的、还需要进一步研究和开发的不成熟絮凝工艺。

污水处理厂采用二沉池前段连续投加pac，二沉池上清液的情况，不仅浊度高，而且颗粒污泥极为松散而细小。进入二沉池的混合水经过沉降后的上清液水样带有大量的微小絮体，绝大多数是pac强化水解后被破坏后形成的小絮体，这种微小絮体很难二次沉降，这种情况在传统污水处理厂，一旦沉降后上清液是清澈透明的，而现在如此之浑浊，不得不说与连续投加无机高分子絮凝剂pac有关，尤其是在二沉池的前段投加，随着活性污泥的连续回流，被活性污泥吸附和夹带的pac絮体将会在回流过程中和曝气池的激烈搅拌中被打的粉碎，形成我们所看到的现有混浊现象。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种城市生活污水深度除磷方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种城市生活污水深度除磷方法，在aao氧化工段的出水管处，根据水相中的磷含量，添加无机矿物絮凝剂水溶液。

而且，所述的无机矿物絮凝剂水溶液的质量百分含量为5～15％。

而且，所述的无机矿物絮凝剂为蒙脱石絮凝剂、蛭石絮凝剂、火山岩絮凝剂、高岭土絮凝剂、膨润土絮凝剂的一种或两种以上的混合物。

无机矿物絮凝剂主原料是天然的无机矿物材料和水。能快速捕集水中的污浊物质，迅速絮凝。除了微量的ph调节剂外，完全没有有害性和毒性，没有二次污染的担忧，对环境和人体十分安全。使用后水相中的cod、bod、电导率等不会上升因为原料是无机矿物材料，因此沉淀物的稳定性非常高，即使进入环境中，也不会对生态环境产生影响絮凝下来的沉淀物可以再利用，处理费用低，对环境友好。对水中可溶态无机磷化合物具有很好的去除效果，形成难溶的磷酸盐。

也可以添加助凝剂与无机矿物絮凝剂协同使用。所述的助凝剂为阳离子助凝剂c-pam和或阴离子助凝剂a-pam。

c-pam是由丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基氯化铵(dmc)共聚反应形成的，其分子链上含有大量的季氨基团，对水中带负电荷的胶粒具有很强的电中和作用。而a-pam是由丙烯酰胺单体与丙烯酸进行反相乳液聚合形成的额，其分子链上含有大量的羧基基团，电负性强，对水中带正电荷的胶粒具有很强的电中和作用。c-pam和a-pam都属于助凝剂，在絮凝过程起到了一个很重要的架桥作用，将水相中的而形成的絮体、颗粒物等物质再次絮凝结团，与小变大，而且还提高了沉降性能。但由于这两种助凝剂针对的胶体或絮体的带电性有着不同的效果，污水处理厂，尤其是大型的生活污水处理厂经过常规的絮凝之后，水相中的脱稳粒子或形成的絮体大多数仍然还带有一些负电荷，所以助凝剂的常规效果来看，c-pam的助凝效果要比a-pam要好，用量也少。

本发明的优点和积极效果是：

1、通过科学研究和实际污水厂的原水处理，从而证明，可以在现有城市污水处理厂实施无生物毒性的无机矿物絮凝剂的除磷工艺，只要在氧化工段的出水，根据水相中的磷含量，添加少量的絮凝剂就可以实现深度除磷的效果。而且，无机矿物絮凝剂对活性污泥没有影响，不影响传统的二沉池的沉降性能。即使与活性污泥回流到前段，也不会影响原有的工艺和微生物的活性。

2、无机矿物絮凝剂，非聚合物，几乎不含有氯离子，产品稳定，没有像pac聚铝或pfs聚铁带有刺激性的有毒气味，便于运输，絮凝效果好，沉降速度快。

附图说明

图1为氧化沟出水(右)和絮凝后的水样(左)沉降15min后的上清液；

图2为氧化沟出水(右)和絮凝后的水样(左)沉降55min后的上清液；

图3为二沉池出水(左)和絮凝处理后的水样(右)；

图4为氧化沟出水不沉降分离直接投加无机矿物絮凝剂的效果图；

图5为无机矿物絮凝剂水剂静置后的分层状态；

图6为传统aao工艺叠加无机矿物絮凝剂絮凝工艺图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

以某污水处理厂为例，该污水处理厂采用典型的aao氧化沟+二沉池+生物好氧滤池工艺。现有技术是在氧化沟出水处添加20ppm左右的pac，在生物好氧滤池前也添加一部分pac，前段添加pac主要目的是去除磷，后段更多是为了去除颗粒物。我们将氧化沟出水，还没有投加pac的混合水和二沉池的出水进行实验，测定不同处理过程的总磷(tp)、氨氮(nh3-n)以及cod，然后加以比较得出合理的工艺，

图1为氧化沟出水(右)和絮凝后的水样(左)沉降15min后的上清液。由图1可知，氧化沟出水经过静置15分钟后的上清液，显然浊度很高，可以明显看到大量的微小絮体，经过无机矿物絮凝剂处理后，水质特别清澈透明，絮凝条件如下，实验用水样为250ml，投加无机矿物絮凝剂0.024g/l，pac:0.006g/l，c-pam:2ppm。

原水的总磷：0.738mg/l

絮凝处理后的总磷：0.203mg/l，nh3-n：0.564mg/l，cod：19.66mg/l

从此实验可知，氧化沟出水直接采用无机矿物絮凝剂的絮凝方法，就可以实现总磷排放低于0.3mg/l。

图2为氧化沟出水(右)和絮凝后的水样(左)沉降55min后的上清液。由图2可知，当氧化沟出水在静置环境里沉降55min后，水质明显比15min沉降的上清液要透明一些，但仔细看后，还是可以发现有很多更小的絮体，有一定的明显浊度，经过本方法絮凝沉降后，上清液更加清澈透明，沉降下来的絮体要比15min情况下要少好多。对上清液进行分析，可以得到如下数据。

实验用水样为250ml，投加无机矿物絮凝剂0.024g/l，pac:0.006g/l，c-pam:2ppm。

原水的总磷：0.738mg/l

絮凝处理后的总磷：0.184mg/l，nh3-n：0.534mg/l，cod：12.04mg/l

从实验结果可知，沉淀时间越长，微小颗粒物就越少，上清液中的磷含量就越少；无机矿物絮凝剂对脱氮效果不明显，二种情况下c-pam的添加，都会因助凝作用，残留在水相中的c-pam极少，基本不影响出水的cod。

图3为二沉池出水(左)和絮凝处理后的水样(右)。由图3可知，相比之下二沉池即使经过将近5小时沉降后的出水仍然显现出混浊，不很透明，但经过无机矿物絮凝剂的处理后，上清液清澈透明，沉降下来的絮体要比前二种情况要少，因为在二沉池前段添加的20ppm。分别对上清液进行分析，可以得到如下数据。

实验条件：实验用水样为250ml，投加无机矿物絮凝剂0.024g/l，pac:0.0g/l，c-pam:2ppm。

二沉池出水的总磷：0.344mg/l

絮凝处理后的总磷：0.203mg/l，nh3-n：0.456mg/l，cod：85.70mg/l

由实验结果可知，二沉池出水经过无机矿物絮凝剂处理后，总磷可以进一步降低，对氨氮的处理效果并不明显，与我们前期研究的结论一致，大概为15％左右，主要可能是絮凝沉降吸附和夹带所致；但此时的cod明显增加，这主要是c-pam没有得到很好的利用，从絮凝后的沉降颗粒物可以知道，二沉池出水相对比较清澈，没有较多的胶体颗粒物，所以絮凝的作用并不会明显。因此，当絮凝不很明显的条件下，要控制c-pam助凝剂的使用量。这个结论正好与其他污水处理厂二沉池混凝过程的瓶颈问题一样，理论上可行的，实际效果并不明显，反而会引起出水的cod的提高，有时甚至于超过排放指标。但有一点可以产生共鸣，那就是无机矿物絮凝剂具有很好的除磷效果。

根据对二沉池上清液的絮凝实验，可以知道絮凝效果并不是很好，主要是水相中的污染物，尤其是胶体已很少存在，从絮凝机理来说，既然没有胶体，电中和就不会发挥作用，也不存在脱稳，完全靠助凝剂对无机矿物絮凝集中的颗粒物进行助凝，没有很多的实际意义，这提示告诉我们，要充分利用氧化沟出水中的活性污泥的特性，充分发挥无机矿物絮凝剂中的离子态的作用，形成协同效应，选择性地对总磷加以去除。

图4为氧化沟出水不沉降分离直接投加无机矿物絮凝剂的效果图。由图4可知，不论条件如何，上清液总是清澈透明。

右边水样的实验条件：实验用水样为250ml，投加无机矿物絮凝剂0.036g/l，pac:0.0g/l，c-pam:1.8ppm。

絮凝处理后上清液的总磷：0.244mg/l，nh3-n：0.528mg/l，cod：58.65mg/l

左边水样的实验条件：实验用水样为250ml，投加无机矿物絮凝剂0.024g/l，pac:0.0g/l，c-pam:1.0ppm。

絮凝处理后上清液的总磷：0.274mg/l，nh3-n：0.426mg/l，cod：12.04mg/l

由图4的实验结果可知，可以直接在氧化工段出水处直接投加无生物毒性的无机矿物絮凝剂，助凝剂可以控制在很小的范围内，也可以不投加，完全可以利用后续的二沉池，将颗粒物和与絮凝剂作用产生的难溶的盐类物质一同与活性污泥沉降。由于使用的是无生物毒性的絮凝剂，与现有使用的无机高分子聚合物pac或pfs不一样，即使与活性污泥回流到前段，也不会影响原有的工艺和微生物的活性。图5是无生物毒性的无机矿物絮凝剂调制成水剂时沉降后，上清液仍然是清澈透明，属于离子态溶液，而沉入底部的是无机矿物材料颗粒物，完全与pac或pfs不一样，不会形成无机高分子聚合物的自身絮体。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。