申请日2015.12.09
公开(公告)日2016.03.23
IPC分类号C02F9/04; C02F101/10
摘要
本发明涉及一种以钢渣微粉作为晶核强化污水除磷的方法，包括以下步骤：首先混凝沉淀，再投加钢渣微粉和助凝剂，磷酸盐沉淀以钢渣微粉为晶核，在助凝剂作用下，逐渐熟化为粒径较大的密实絮体，并在高密度沉淀池内进行高速固液分离，最后进行水力旋流分离，获得纯净的钢渣微粉循环使用。与现有技术相比，本发明基于钢渣良好的化学吸附除磷特性，结合高密度沉淀池的高负荷沉淀性能，采用钢渣微粉作为絮体晶核，在极大降低化学药剂使用量、缩短沉淀时间、降低化学污泥产生量、资源化利用工业废弃物钢渣的同时，实现污水中磷的高效、经济去除。本发明工艺原理明晰合理、运行稳定、处理成本低，且不存在二次污染问题。
权利要求书
1.一种以钢渣微粉作为晶核强化污水除磷的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)混凝沉淀：向含有PO43-的污水中，投加混凝剂，生成磷酸盐沉淀;
(2)絮凝熟化：向上述污水中投加钢渣微粉和助凝剂，磷酸盐沉淀以钢渣微粉为晶核，在助凝剂作用下，逐渐熟化为粒径较大的密实絮体;
(3)高速沉淀：将上述以钢渣微粉为晶核的絮体，进行高速固液分离;
(4)循环利用：将上述含有钢渣微粉的沉淀污泥进行分离，获得纯净的钢渣微粉，循环使用到絮凝熟化过程中去。
2.根据权利要求1所述的一种以钢渣微粉作为晶核强化污水除磷的方法，其特征在于，混凝沉淀步骤中，所述的混凝剂为溶解性铁盐、铝盐、钙盐或镁盐。
3.根据权利要求1所述的一种以钢渣微粉作为晶核强化污水除磷的方法，其特征在于，混凝沉淀步骤中，混凝剂投加后质量浓度为污水中总磷质量浓度的1～4倍。
4.根据权利要求1所述的一种以钢渣微粉作为晶核强化污水除磷的方法，其特征在于，絮凝熟化步骤中，所投加的钢渣微粉的粒径为80～150μm。
5.根据权利要求1所述的一种以钢渣微粉作为晶核强化污水除磷的方法，其特征在于，絮凝熟化步骤中，钢渣微粉的投加量为3～6g/L。
6.根据权利要求1所述的一种以钢渣微粉作为晶核强化污水除磷的方法，其特征在于，絮凝熟化步骤中，所述的助凝剂为聚丙烯酰胺。
7.根据权利要求1所述的一种以钢渣微粉作为晶核强化污水除磷的方法，其特征在于，絮凝熟化步骤中，所述的助凝剂的投加量为2～5mg/L。
8.根据权利要求1所述的一种以钢渣微粉作为晶核强化污水除磷的方法，其特征在于，高速沉淀步骤是在高密度沉淀池内进行的。
9.根据权利要求1所述的一种以钢渣微粉作为晶核强化污水除磷的方法，其特征在于，循环利用步骤中，所述的分离为水力旋流分离。
说明书
一种以钢渣微粉作为晶核强化污水除磷的方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理方法，尤其是涉及一种以钢渣微粉作为晶核强化污水除磷的方法。
背景技术
磷是导致水体富营养化的最重要原因。目前，国内外的大中型污水处理厂，普遍采用成熟的A2/O生物脱氮除磷工艺。其中，脱氮和除磷工艺单元相对污水中的碳源是一种竞争关系，而我国城镇污水中碳源普遍不足，导致污水生物除磷效率较低，难以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)TP浓度一级A标准限值0.5mg/L要求(罗哲等，污泥厌氧产酸发酵液作碳源强化污水脱氮除磷中试研究.环境科学，2015，36(3):1000-1005)。在我国北方地区气温较低时段，这一问题表现尤为突出。为应对这一问题，许多城镇污水厂仅将污水中的碳源仅用于脱氮，而在后端采用化学沉淀法进行除磷。
化学沉淀除磷工艺除磷效率高，运行稳定可靠，但需要另外增加化学除磷工艺单元，同时存在化学药剂使用量大、运行成本高，且会产生大量化学沉淀污泥，易于产生二次污染等缺点。中国专利CN101830553A公布了一种用于污水处理的除磷晶种制备方法及除磷晶种，该专利公布使用表面覆盖有具有缓释能力的水合硅酸钙的钢渣颗粒作为污水处理的除磷晶种，但是该专利没有说明该发明晶种在污水处理中的具体应用方式。
目前，常用的钢渣除磷方式，是钢渣滤床。当滤床发生穿透后，钢渣更换劳动强度大，而更换下来的吸附饱和钢渣易于造成二次污染。
发明内容
本发明基于生物除磷工艺效率低、化学沉淀除磷工艺运行费用高等的现状，提出了一种以钢渣微粉作为晶核强化污水除磷的方法。
一种以钢渣微粉作为晶核强化污水除磷的方法，该方法包括以下步骤：
(1)混凝沉淀：向含有PO43-的污水中，投加混凝剂，生成白色磷酸盐沉淀;
(2)絮凝熟化：向上述污水中投加钢渣微粉和助凝剂，钢渣微粉在污水中缓释出的金属离子Ca2+、Fe3+、Al3+等与磷酸根离子，经搅拌混合后，同时生成磷酸盐沉淀。磷酸盐沉淀以钢渣微粉为晶核，在助凝剂作用下，逐渐熟化为粒径较大的密实絮体;
(3)高速沉淀：将上述以钢渣微粉为晶核的絮体，在高密度沉淀池内进行高速固液分离，优选的沉淀时间为5～10min;
(4)循环利用：将上述高密度沉淀池底部的含有钢渣微粉的沉淀污泥泵送至水力旋流器，实现钢渣微粉与含磷化学污泥的有效分离，获得较纯净的钢渣微粉，循环使用到絮凝熟化过程中去。
混凝沉淀步骤中，所述的混凝剂为溶解性铁盐、铝盐、钙盐或镁盐等，本发明优选采用FeCl3。
混凝沉淀步骤中，混凝沉淀步骤中，混凝剂投加后质量浓度为污水中总磷质量浓度的1～4倍。
絮凝熟化步骤中，所投加的钢渣微粉的粒径为80～150μm。钢渣微粉的投加量为3～6g/L。
所述的助凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)，优选采用阴离子型聚丙烯酰胺。所述的助凝剂的投加量为2～5mg/L。
本发明利用钢渣微粉作为晶核，钢渣是钢铁工业中的废弃物，主要成分为CaO、Fe2O3和Al2O3等。研究表明，钢渣通过缓释作用，不断向水相中释放出Ca2+、Fe3+、Al3+，继而与污水中的PO43-，形成Ca3(PO4)2和羟基磷酸钙Ca5(OH)(PO4)3，进而吸附在钢渣表面，实现对污水中磷的高效化学吸附去除。同时，随着钢渣粒径的减小，其对磷的吸附量逐渐增大。
本发明中高速沉淀过程，可以大大缩短沉淀池停留时间。同时，含有钢渣的沉淀污泥，通过水力旋流分离，获得了纯净的微砂，实现了微砂的循环利用。
与现有技术相比，本发明基于钢渣良好的化学吸附除磷特性，结合高密度沉淀池的高负荷沉淀性能，采用钢渣微粉作为絮体晶核，在极大降低化学药剂 使用量、缩短沉淀时间、降低化学污泥产生量、资源化利用工业废弃物钢渣的同时，实现污水中磷的高效、经济去除。本发明工艺原理明晰合理、运行稳定、处理成本低，且不存在二次污染问题，具有较高的实用价值和环境、经济效益。