一種新型除磷藥劑的制備及使用方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新型除磷藥劑及其使用方法，除磷藥劑由純單質(zhì)的鐵粉和鋁粉組成，鐵粉和鋁粉的重量比為：10?1：5?1，鐵粉和鋁粉的粒徑為微米級，目數(shù)為300目上。除磷藥劑的使用方法為采用干投的方式，使用螺旋給料機(jī)直接將除磷藥劑多點(diǎn)投加、分散投加于好氧池內(nèi)，投加量為每升污水投加5～15mg除磷藥劑，所述好氧池可為專性好氧池或序批式活性污泥法的曝氣段，對于不分時段、不分區(qū)的氧化溝工藝也可直接投在生化池內(nèi)，所述曝氣段和生化池的溶解氧大于2mg/L，本發(fā)明的除磷藥劑實現(xiàn)對污水的高效除磷，并且有助于改善污泥沉降性，且對總氮、氨氮去除無不良影響。
【專利說明】
一種新型除磷藥劑的制備及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種新型除磷藥劑及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物除磷原理:廢水在生物處理中，在厭氧條件下，聚磷菌的生長受到抑制，為了 自身的生長便釋放出其細(xì)胞中的聚磷酸鹽，同時產(chǎn)生利用廢水中簡單的溶解性有機(jī)基質(zhì)所 需的能量，稱該過程為磷的釋放。進(jìn)入好氧環(huán)境后，活力得到充分恢復(fù)，在充分利用基質(zhì)的 同時，從廢水中攝取大量溶解態(tài)的正磷酸鹽，從而完成聚磷的過程。將這些攝取大量磷的微 生物以污泥的形式從廢水中去除，即可達(dá)到除磷的目的。具有脫氮除磷功能的污水廠，有機(jī) 物主要消耗在釋磷、反硝化脫氮和異養(yǎng)菌生長等方面。但是，一般城市污水中所含的易降解 COD是有限的，在低碳源污水處理系統(tǒng)中，C0D/TN比值較低的現(xiàn)象更為突出，VFAs含量更是 十分有限，碳源不足成為反硝化和釋磷的限制因素，所以在生物脫氮除磷系統(tǒng)中，聚磷菌和 反硝化菌因碳源不足而產(chǎn)生競爭，影響去除效果，因此目前進(jìn)水情況下，僅靠生物作用，除 磷效率一般都較低，一般僅為小于60%。
[0003] 為改善低碳源污水處理系統(tǒng)的脫氮除磷效率，國內(nèi)外眾多學(xué)者及工程師開展了多 項脫氮除磷技術(shù)的研究及應(yīng)用工作，綜合來看，改善系統(tǒng)除磷效率的方式有內(nèi)部優(yōu)化、外部 加藥、新增工程等多種措施，然而各種措都存在著一定缺陷與弊端。投加化學(xué)鹽類除磷劑： 大量金屬鹽類的投加一方面造成成本的增加，另一方面帶來引進(jìn)外帶酸根離子如氯離子造 成生化池及機(jī)械設(shè)備腐蝕、造成生化池 PH降低、污泥產(chǎn)量大、出水色度超標(biāo)、出水總鐵總鋁 超標(biāo)等問題，而實際上由于化學(xué)除磷的作用機(jī)理限制，在低濃度磷酸鹽的工況下，要實現(xiàn)對 磷酸鹽的深度脫除，需要投加超出化學(xué)反應(yīng)摩爾比數(shù)倍甚至十倍以上的除磷藥劑；
[0004] 對于一般生活污水處理系統(tǒng)而言，生物除磷之后絕大部分磷以正磷酸鹽形式存 在，且濃度較低，絕大多數(shù)低于2mg/L，一般低于lmg/L，為達(dá)到0.5mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)，在這樣 低的正磷酸鹽濃度之下，投加金屬鹽類除磷劑除磷存在著過量浪費(fèi)、引入外界陰離子、出水 色度、腐蝕、產(chǎn)泥量過大等缺陷，尤其是對于沒有二沉池的SBR、CASS等序批式工藝，直接投 加鋁鹽而產(chǎn)生的大量蓬松的化學(xué)污泥，可能會導(dǎo)致出水跑泥及處理負(fù)荷嚴(yán)重降低，嚴(yán)重影 響處理水量及處理水質(zhì)達(dá)標(biāo)。隨著總磷排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，開發(fā)特種除磷藥劑成為行業(yè)趨勢。
[0005] CN104291420A公開了一種含無機(jī)礦物的除磷劑，其特征在于包含有A組分，A組分 是由以下質(zhì)量配比的原料組成:含鋁化合物50~75% ;無機(jī)礦物吸附劑15~30% ;含鐵化合 物10~20%，上述的含鋁化合物為聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鋁鐵、聚合氯化鋁鐵 中任意一種；上述無機(jī)吸附劑為膨潤土、高嶺土、硅藻土、水滑石、凸凹棒土、層狀鈦酸鉀中 任意一種;上述含鐵化合物為硫酸亞鐵、硫酸鐵、氯化鐵、氯化亞鐵、硝酸亞鐵、硝酸鐵中任 意一種，在含磷廢水中除磷劑的添加量為0.3~0.6g/L。該發(fā)明采用鐵鹽和鋁鹽作為除磷 劑，對于進(jìn)水總磷含量較高的污水處理達(dá)到很好的效果，但對于進(jìn)水總磷含量較低的污水 達(dá)標(biāo)，效果并不好，金屬鹽的投加，會導(dǎo)致大量的化學(xué)污泥，嚴(yán)重影響水質(zhì)達(dá)標(biāo)，且除磷劑投 加量較多，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明提出一種新型除磷藥劑，包含純單質(zhì)的鐵粉和鋁粉，鐵粉 和鋁粉的重量比為:10-1:5-1，鐵粉和鋁粉的粒徑為微米級，目數(shù)為300目以上。
[0007] 本發(fā)明還提供一種新型除磷藥劑的使用方法，所述使用方法為采用干投的方式， 使用螺旋給料機(jī)直接將除磷藥劑多點(diǎn)投加、分散投加于好氧池內(nèi)，投加量為每升污水投加5 ~30mg除磷藥劑，所述好氧池可為序批式活性污泥法的曝氣段或不分時段、不分區(qū)的氧化 溝工藝的生化池，所述曝氣段和生化池的溶解氧大于2mg/L。
[0008] 優(yōu)選的，所述投加量為每升污水投加5~15mg除磷藥劑。本發(fā)明還提供一種新型除 磷藥劑的用途，用于進(jìn)水總磷低于l〇mg/L、總磷以聚磷酸鹽為主的續(xù)批式工藝污水處理。
[0009] 本發(fā)明還提供純單質(zhì)鐵粉制備除磷劑的用途，所述鐵粉的粒徑為微米級，目數(shù)為 300目以上，鐵粉在除磷劑中的的重量比為10-100%。
[0010] 本發(fā)明還提供上述除磷藥劑的制備方法，純單質(zhì)鐵粉和純單質(zhì)鋁粉單獨(dú)存放和運(yùn) 輸，鐵粉和鋁粉的粒徑為微米級，目數(shù)為300目以上，在使用前或使用時將單質(zhì)鐵粉和單質(zhì) 鋁粉混合均勻，制備得到除磷藥劑，其中，鐵粉和鋁粉混合的重量比為:10-1:5-1。
[0011] 本發(fā)明除磷機(jī)理之一：當(dāng)微米級別的除磷劑進(jìn)入生化池后，與周圍環(huán)境(介質(zhì)）之 間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起金屬的破壞或變質(zhì)，即發(fā)生電化學(xué)腐蝕。鐵介質(zhì)的腐蝕就 是利用鐵介質(zhì)本身所含的無數(shù)個腐蝕電池，使浸入水中的鐵介質(zhì)發(fā)生金屬電化學(xué)腐蝕，從 而析出鐵離子，由于微米級除磷劑具有較大的表面積，因而反應(yīng)活性高，反應(yīng)速度快，參數(shù) 的除磷金屬陽離子(鐵離子與亞鐵離子)濃度高，除磷效率高。
[0012] 本發(fā)明除磷機(jī)理之二:除磷劑進(jìn)入系統(tǒng)后，將會發(fā)生一定程度的生物腐蝕，參加反 應(yīng)的微生物主要包含鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌（SRB)及產(chǎn)酸菌(APB)等微生物，其本質(zhì)仍然是 電化學(xué)，機(jī)理仍然是在利用生物的作用在原電池系統(tǒng)中生成鐵離子與亞鐵離子。
[0013] 以上兩種反應(yīng)腐蝕機(jī)理除磷的原理可總結(jié)為：
[0014:
[0015:
[0016] 本發(fā)明的有益效果：
[0017] (1)本發(fā)明的新型除磷劑采用純單質(zhì)鐵、鋁作為除磷藥劑，實現(xiàn)對污水的高效除 磷，并且對總氮、氨氮去除無不良影響。
[0018] (2)本發(fā)明的新型除磷劑兼有強(qiáng)化生物處理的效果，并且具有高效、持久、緩釋、產(chǎn) 泥量極小、無腐蝕、易運(yùn)輸、方便投加等特點(diǎn)，可有效的改善污泥沉降性能，持續(xù)投加可有效 降低成本。
[0019] (3)本發(fā)明的新型除磷劑可有效改善污泥沉降性能，對溶解氧及硝化菌活性無不 良影響。
【具體實施方式】
[0020] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明 進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實施例表達(dá)的范圍。
[0021] 實施例1新型除磷劑的制備及使用
[0022] 以某處理規(guī)模為80000m3/d，采用CASS工藝的污水處理廠為實施對象，開展生產(chǎn)性 實驗。該CASS工藝流程如下:污水經(jīng)過粗細(xì)格柵預(yù)處理后進(jìn)入曝氣沉沙池，沉沙池出水進(jìn)入 生化反應(yīng)池，生化反應(yīng)池共分為4組8座(實施列1選擇其中的1組2座CASS池為實驗組），采用 六周期運(yùn)行工序，其中進(jìn)水lh，反應(yīng)Ih(進(jìn)水0.5h后開始曝氣，實際曝氣反應(yīng)有1.5h)，沉淀 lh，潷水(D) = IhXASS生化池沉淀出水最終經(jīng)過紫外消毒后排放。
[0023] 試驗從6月15開始至7月8日結(jié)束，取微米級目數(shù)為400目鐵粉與為微米級目數(shù)為 400目的鋁粉按10:1的重量比均勻混合，采用干投的方式，在實施例1所選CASS池曝氣時段 使用螺旋給料機(jī)直接將新型除磷劑以為每升污水投加 IOmg的投加量，多點(diǎn)投加、分散投加 入，保持曝氣時段生化池內(nèi)溶解氧大于2mg/L。
[0024] 對比例1:與實施例1相比，對比例1中將鐵粉和鋁粉改為市售常規(guī)商品氯化鐵和氯 化鋁粉劑，投加濃度控制在50mg/L，其余實施方式與實施例1相同；
[0025] 對比例2:與實施例1相比，對比例2中鐵粉和鋁粉的目數(shù)為100目，其余實施方式與 實施例1相同；
[0026] 對比例3:與實施例1相比，不投加除磷劑，其余實施方式與實施例1相同；
[0027]實施例2新型除磷劑的效果
[0028] 每隔兩天，取原水及實施例1、對比例1、對比例2、對比例3處理后出水的總磷含量 進(jìn)行比較，總磷含量鉬酸銨分光光度法測定，具體數(shù)據(jù)見表1;將實施例1中的出水總氮含量 與對比例3系統(tǒng)出水總氮含量進(jìn)行比較，具體數(shù)據(jù)見表2;將實施例1中的出水氨氮含量與對 比例3出水氨氮含量進(jìn)行比較，具體數(shù)據(jù)見表3。
[0029]表 1

[0036] 從表1可以看出，對于進(jìn)水總磷濃度較低的污水，實施例1明顯比對比例1-3的除磷 效果要好或穩(wěn)定，對比例3僅靠生物除磷，除磷效率僅僅60%，不能穩(wěn)定達(dá)到一級B排放標(biāo) 準(zhǔn)，實施例1的出水總磷均為〇.43mg/L，除磷效率近82%，由于其具有緩釋除磷功能，因而相 對直接投加高濃度鐵鹽及鋁鹽的對比例1除磷效率要穩(wěn)定，由于其粒徑較小，表面活性更 強(qiáng)，因而相對比例2具有更快更好的除磷效果;從表2的數(shù)據(jù)可以看出實施例1的出水總氮含 量與未加除磷劑的對比例3的出水總氮含量相近，對總氮含量并無影響；從表3的數(shù)據(jù)可以 看出實施例1的出水氨氮含量與未加除磷劑的對比例3的出水氨氮含量相近，對總氨氮含量 并無影響，并且在除磷劑使用過程中，觀察到實施例1能使污泥沉降性變好，生化池的PH值 無明顯降低。說明本發(fā)明的新型除磷劑具有穩(wěn)定高效除磷的效果，并且新型除磷劑的投加 沒有對脫氮菌造成抑制影響，也沒有對出水氨氮造成不良影響，說明本除磷劑在高效除磷 的同時，不產(chǎn)生副作用，并且能夠有效改善污泥的沉降性。
[0037] 實施例3新型除磷劑的長期使用效果
[0038]同樣以實施例1中的污水處理廠為處理對象開展生產(chǎn)應(yīng)用，從2015年6月到2016年 4月，共計投加本專利除磷劑(微米級目數(shù)為400目鐵粉)20噸，共計處理水量400.58萬噸，平 均投加濃度約5mg/L，在進(jìn)水總磷濃度約為2mg/L的情況下，出水平均總磷濃度長期在0.3-0.5mg/L之間，實現(xiàn)了穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，藥劑成本約為0.03元/m 3，僅為常規(guī)金屬鹽類藥劑成本的1/ 2,由于本產(chǎn)品具有較長的持續(xù)除磷作用，因而本發(fā)明產(chǎn)品長期使用可有效的降低藥劑成 本。
[0039]根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實施方 式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的【具體實施方式】，對發(fā)明的一
【主權(quán)項】
1. 一種新型除磷藥劑，其特征在于，所述除磷藥劑包含純單質(zhì)的鐵粉和鋁粉，鐵粉和鋁 粉的重量比為:10-1:5-1，鐵粉和鋁粉的粒徑為微米級，目數(shù)為300目以上。2. 權(quán)利要求1所述的一種新型除磷藥劑的使用方法，其特征在于，所述使用方法為采用 干投的方式，使用螺旋給料機(jī)直接將除磷藥劑多點(diǎn)投加、分散投加于好氧池內(nèi)，根據(jù)不同的 進(jìn)水總磷濃度，投加量為每升污水投加5~30mg除磷藥劑，所述好氧池可為專性曝氣池，也 可為為序批式活性污泥法的曝氣段，對于不分時段、不分區(qū)的氧化溝工藝可直接投加在生 化池，所述曝氣段和生化池的溶解氧大于2mg/L。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型除磷藥劑的使用方法，其特征在于，所述投加量為每 升污水投加5~15mg除磷藥劑。4. 權(quán)利要求1所述的一種新型除磷藥劑的用途，其特征在于，用于進(jìn)水總磷低于IOmg/ L、總磷以聚磷酸鹽為主的續(xù)批式工藝污水處理。5. 純單質(zhì)鐵粉制備除磷劑的用途，其特征在于，所述鐵粉的粒徑為微米級，目數(shù)為300 目以上，鐵粉在除磷劑中的的重量比為10-1 〇〇 %。6. 權(quán)利要求1所述除磷藥劑的制備方法，其特征在于，純單質(zhì)鐵粉和純單質(zhì)鋁粉單獨(dú)存 放和運(yùn)輸，在使用前或使用時將單質(zhì)鐵粉和單質(zhì)鋁粉混合均勻，制備得到除磷藥劑。
【文檔編號】C02F3/12GK105923753SQ201610352780
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】曾祥專, 盧歡亮, 汪永紅
【申請人】廣東省環(huán)境科學(xué)研究院