本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于混凝劑絮體有效釋放磷與有機物的方法。

背景技術(shù)：

混凝劑是一種固液相分離單元操作使用的重要藥劑，在當(dāng)前我國廢水污染處理中，推廣應(yīng)用化學(xué)混凝技術(shù)，是一項花錢少、能夠有效大面積控制和減少廢水污染、保護環(huán)境的有效手段。由于混凝處理的對象和水質(zhì)的種類、性質(zhì)不同，原有單品種的無機混凝劑早已不能滿足需要，于是新品種和復(fù)合混凝劑便相應(yīng)出現(xiàn)，無機高分子混凝劑及其復(fù)合物是目前研制開發(fā)的主流混凝劑。聚合硅酸鐵鋁是一類新型的無機高分子混凝劑，是在聚硅酸及傳統(tǒng)的鋁鹽、鐵鹽等混凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的聚硅酸與金屬鹽的復(fù)合物。眾所周知，鐵鹽混凝劑的特點是形成的絮體密實，沉降速度快，但絮體較小，卷掃作用差，處理后水的色度較深。鋁鹽混凝劑的特點是形成的絮體大，脫色效果好，但絮體松散易碎，沉降速度慢。若在聚硅酸中同時加入Fe³⁺、Al³⁺兩種金屬離子，制成聚硅酸鐵鋁混凝劑，則藥劑中不僅具有吸附架橋作用和電中和作用，而且具備鐵、鋁混凝劑的優(yōu)點，并減弱彼此的弱點。

對污水中的磷與有機物回收的工藝流程一般是通過混凝劑對污水中的磷與有機物進行吸附，然后通過厭氧消化池，經(jīng)過厭氧消化的過程將有機物分解為甲烷等氣體，污水中的磷則通過磷酸鹽沉淀法進行回收。但是在這個過程中，往往由于絮體的存在，不斷累積在厭氧污泥表面，導(dǎo)致在厭氧消化池中，有機物與磷都無法得到有效的分解與釋放，嚴重影響厭氧消化的效果。

目前，關(guān)于磷的釋放一般指污泥中磷的釋放，其釋放的方法主要有臭氧氧化法、熱處理法、焚燒溶出法、厭氧消化法。臭氧氧化法是通過臭氧溶解細胞作用強化細菌的自身氧化，破壞不容易被生物降解的細胞膜，實現(xiàn)污泥的減量化又可以促進細菌細胞內(nèi)磷的釋放。但是由于污泥破解能力取決于臭氧投入比，在大規(guī)模應(yīng)用的情況下高投入比會導(dǎo)致耗能偏高。熱處理法是利用外加熱源致使污泥絮體結(jié)構(gòu)解體，使污泥中一部分細胞物質(zhì)從不溶態(tài)轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)。雖然過程中需要加熱，耗能較大，成本高，但是該方法依然是工業(yè)上最普遍的方法。焚燒溶出是通過污泥焚燒使污泥變成灰狀后，添加溶劑使污泥中的磷溶出，但是污泥焚燒的費用昂貴，且由于剩余污泥中往往含有相當(dāng)比例的重金屬，在磷溶出過程中也伴隨著重金屬的析出。厭氧消化釋磷是通過在無氧條件下產(chǎn)生的乙酸、丙酸等可作為碳源直接被聚磷菌利用，大大的促進厭氧條件下磷的大量釋放。該過程操作簡單，釋磷效果明顯，運行穩(wěn)定費用低廉。由于生活污水的磷與COD(化學(xué)需氧量)濃度不高，水量大，如果直接經(jīng)過厭氧消化，會導(dǎo)致停留時間較短，處理效率低，設(shè)備負擔(dān)重等后果。因此更多的研究者采取混凝過程與厭氧消化過程耦合的方式，過程中污水中的有機物和部分磷會被混凝劑吸附，同時還存在另一部分會與混凝劑反應(yīng)生成磷酸鹽沉淀，混凝劑的絮體進入?yún)捬跸b置實現(xiàn)對磷的釋放和有機物的分解。但是在這個過程中，往往由于絮體的存在，導(dǎo)致在厭氧消化設(shè)備中，有機物與磷都無法得到有效的釋放，同時絮體不斷累計在污泥表面，嚴重影響厭氧消化過程的效果(例如明磊等人，城市污水混凝預(yù)處理及污泥厭氧消化實驗研究，中國海洋大學(xué))。

生活污水中的磷與有機物濃度不高，采取直接厭氧消化的過程，會導(dǎo)致停留時間較短，處理效率低，設(shè)備負擔(dān)重等后果。因此更多的研究者首先將磷與有機物濃縮，然后再通過厭氧消化過程進行釋放與分解。一般采取混凝過程與厭氧消化過程耦合的方式，過程中污水中的有機物和部分磷會被混凝劑吸附，同時還存在另一部分會與混凝劑反應(yīng)生成磷酸鹽沉淀，混凝劑的絮體進入?yún)捬跸刂袑崿F(xiàn)對磷的釋放和有機物的分解。但是在這個過程中，往往由于絮體的存在并且不斷累計在污泥表面，導(dǎo)致在厭氧消化池中，有機物與磷都無法得到有效的釋放，嚴重影響厭氧消化過程的效果。

本發(fā)明提供了一種用于混凝劑絮體有效釋放磷與有機物的方法，在污水經(jīng)過混凝劑處理后，污水中的有機物和部分磷會被混凝劑吸附，同時還存在另一部分磷會與混凝劑反應(yīng)生成磷酸鹽沉淀，此時混凝劑的絮體需經(jīng)過堿液處理，堿液不僅能夠?qū)⑿躞w分解，而且還能與磷酸鹽沉淀反應(yīng)，使不溶性磷酸鹽轉(zhuǎn)化為可溶性磷酸鹽，釋放出磷與有機物，除此之外，釋放磷和有機物的上清液中pH約為12，經(jīng)過添加廉價的氯化鈣溶液之后，pH約為11-11.5，剛好為磷酸鈣沉淀法回收磷的最佳pH值，不需要額外再加入堿液就可以實現(xiàn)磷酸鈣沉淀法回收磷，回收率在95％以上。對于厭氧消化過程，磷酸鈣沉淀法會消耗溶液中的OH^-，促使磷回收過程的產(chǎn)水的pH處于8.5～9.5范圍的微堿性環(huán)境，此時加入少量的酸即可調(diào)至厭氧消化過程的最佳pH范圍。該方法具有成本低、磷與有機物釋放率高、資源與能源回收率高、綠色經(jīng)濟等特點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種用于混凝劑絮體有效釋放磷與有機物的方法，在污水經(jīng)過混凝劑(聚合氯化鋁)處理后，污水中的有機物和部分磷會被混凝劑吸附，同時還存在另一部分磷會與混凝劑反應(yīng)生成磷酸鹽沉淀，此時混凝劑的絮體需經(jīng)過堿液(NaOH溶液)處理，堿液不僅能夠?qū)⑿躞w分解，而且還能與磷酸鹽沉淀反應(yīng)，使不溶性磷酸鹽轉(zhuǎn)化為可溶性磷酸鹽，釋放出磷與有機物。

除此之外，釋放磷和有機物的上清液中pH約為12，經(jīng)過添加廉價的氯化鈣溶液之后，pH約為11-11.5，正是磷酸鈣沉淀法回收磷的最佳pH值，不需要額外再加入堿液就可以實現(xiàn)磷酸鈣沉淀法回收磷，回收率在95％以上。對于厭氧消化過程，磷酸鈣沉淀法會消耗溶液中的OH-，促使磷回收過程的產(chǎn)水的pH處于8.5～9.5范圍的微堿性環(huán)境，此時加入少量的酸即可調(diào)至厭氧消化過程的最佳pH范圍。該方法具有成本低、磷與有機物釋放率高、資源與能源回收率高、綠色經(jīng)濟等特點。

針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供了一種用于混凝劑絮體有效釋放磷與有機物的方法，所述方法包括如下步驟：

步驟(1)混凝，將原水經(jīng)過混凝劑，過濾獲得絮體和凈化水，凈化水用于其它用途；

步驟(2)堿液處理，在步驟(1)獲得的絮體中，加入堿性溶液，進行有機物釋放和磷釋放；

步驟(3)磷回收，經(jīng)過有機物釋放和磷釋放的上清液中pH為12，添加鈣鹽溶液之后，pH為11-11.5，為磷酸鈣沉淀法回收磷的最佳pH值；

步驟(4)厭氧消化過程耦合，對于厭氧消化過程，磷酸鈣沉淀法會消耗溶液中的OH-，促使磷回收過程的產(chǎn)水的pH處于8.5-9.5范圍的微堿性環(huán)境，此時加入0.01mol/L～10mol/L的酸即可調(diào)至厭氧消化過程的適宜pH范圍6.2～7.8；

步驟(5)經(jīng)過厭氧消化后，得到甲烷。

其中，所述原水為低濃度磷與有機物的生活污水或其他污水。

其中，所述的堿性溶液為NaOH或KOH堿性溶液，濃度為0.01mol/L～10mol/L。

其中，堿液處理過程中堿液不僅能夠?qū)⑿躞w分解，而且還能與磷酸鹽沉淀反應(yīng)，使不溶性磷酸鹽轉(zhuǎn)化為可溶性磷酸鹽，有效阻止絮體在厭氧污泥表面積累，同時釋放出磷與有機物。

其中，混凝過程中的混凝劑為聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵或聚合硫酸鋁，混凝劑的加入量為0.1g/L～20g/L。

其中，磷回收過程中使用的方法為磷酸鹽沉淀法，選擇為磷酸鈣沉淀法、磷酸鎂銨沉淀法或磷酸鎂鉀沉淀法。

其中，磷回收的過程加入的鈣鹽選擇為氯化鈣或硝酸鈣，其濃度范圍為0.01mol/L～10mol/L。

有益效果

1、堿液不僅能夠?qū)⒒炷齽┑男躞w分解，而且還能與磷酸鹽沉淀反應(yīng)，使不溶性磷酸鹽轉(zhuǎn)化為可溶性磷酸鹽，有效阻止絮體在厭氧污泥表面積累，同時釋放出磷與COD；

2、堿液處理后，能夠把溶液的pH調(diào)節(jié)至堿性，有利于后續(xù)磷資源以磷酸鹽沉淀形式的回收；

3、該流程工藝的耦合，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可設(shè)計性強，耗能低，易于工業(yè)化；

4、該工藝裝置實現(xiàn)了絮體中磷與COD的釋放與回收，為資源利用和綠色經(jīng)濟的發(fā)展提供強有力的支撐。

附圖說明

圖1是污水中磷與有機物的混凝、釋放、回收以及分解的工藝流程；

圖2是酸、堿、鹽處理絮體對磷與有機物的釋放率；

圖3是不同濃度的NaOH處理絮體對磷與有機物的釋放；

圖4是不同pH的NaOH處理絮體對磷與有機物的釋放率；

圖5是不同pH的釋放液對磷回收率的影響。

具體實施方式

實施例1

一種用于混凝劑絮體有效釋放磷與有機物的方法，所述方法包括如下步驟：

步驟(1)混凝，將原水經(jīng)過混凝劑，過濾獲得絮體和凈化水，凈化水用于其它用途；

步驟(2)堿液處理，在步驟(1)獲得的絮體中，加入堿性溶液，進行有機物釋放和磷釋放；

步驟(3)磷回收，經(jīng)過有機物釋放和磷釋放的上清液中pH為12，添加鈣鹽溶液之后，pH為11，為磷酸鈣沉淀法回收磷的最佳pH值；

步驟(4)厭氧消化過程耦合，對于厭氧消化過程，磷酸鈣沉淀法會消耗溶液中的OH-，促使磷回收過程的產(chǎn)水的pH處于8.5的微堿性環(huán)境，此時加入0.01mol/L的酸即可調(diào)至厭氧消化過程的適宜pH為6.2；

步驟(5)經(jīng)過厭氧消化后，得到甲烷。

所述原水為低濃度磷與有機物的生活污水或其他污水。

所述的堿性溶液為NaOH堿性溶液，濃度為0.01mol/L。

堿液處理過程中堿液不僅能夠?qū)⑿躞w分解，而且還能與磷酸鹽沉淀反應(yīng)，使不溶性磷酸鹽轉(zhuǎn)化為可溶性磷酸鹽，有效阻止絮體在厭氧污泥表面積累，同時釋放出磷與有機物。

混凝過程中的混凝劑為聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵或聚合硫酸鋁，混凝劑的加入量為0.1g/L。

磷回收過程中使用的方法為磷酸鹽沉淀法，選擇為磷酸鈣沉淀法、磷酸鎂銨沉淀法或磷酸鎂鉀沉淀法。

磷回收的過程加入的鈣鹽選擇為氯化鈣或硝酸鈣，其濃度為0.01mol/L。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本申請所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本申請型的保護范圍之中。