申請日2010.07.30

　　公開(公告)日2010.12.15

　　IPC分類號C02F1/48; C02F1/58; C02F1/56

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種污水除磷反應(yīng)器及其污水除磷方法，具體來說是涉及一種磁絮凝強(qiáng)化除磷反應(yīng)器及其除磷方法，屬于污水處理領(lǐng)域。該反應(yīng)器包括用于使污水和混凝劑、磁粉充分混合，然后進(jìn)行沉淀使得泥水分離的反應(yīng)池(2)，反應(yīng)池(2)中安裝有投藥使用的投藥管(6)、污水排入的進(jìn)水管(1)、便于污水與混凝劑和磁粉充分混合的攪拌裝置(5)、污水處理完后排出的出水管(3)和污泥排出的排泥管(4)，排泥管(4)的末端安裝有用于捕獲與分離沉淀的磁性聚集體的磁鼓分離裝置(7)。本發(fā)明易于安裝施工和已有污水處理廠強(qiáng)化除磷升級改造、費(fèi)用低，具有基建投資省、運(yùn)行成本低和剩余污泥產(chǎn)量少的特點(diǎn)。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.磁絮凝強(qiáng)化污水除磷反應(yīng)器，其特征在于：該系統(tǒng)包括用于使污水和混凝劑、磁粉充分混合，然后進(jìn)行沉淀使得泥水分離的反應(yīng)池(2)，反應(yīng)池(2)中安裝的污水排入的進(jìn)水管(1)、便于污水與混凝劑和磁粉充分混合的攪拌裝置(5)、污水處理完后排出的出水管(3)和污泥排出的排泥管(4)，排泥管(4)的末端安裝有設(shè)有用于捕獲與分離沉淀的磁性聚集體的磁鼓分離裝置(7)。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁絮凝強(qiáng)化污水除凝反應(yīng)器，其特征在于：污水原水經(jīng)過進(jìn)水管(1)流入反應(yīng)池(2)，與反應(yīng)池(2)中的磁種、混凝劑、助凝劑反應(yīng)并沉淀，凈化后的污水經(jīng)出水管(3)排出，沉淀下的污泥經(jīng)排泥管(4)進(jìn)入磁鼓分離器(7)，分離后的磁種材料重新導(dǎo)入到反應(yīng)池中循環(huán)利用，污泥再進(jìn)行后續(xù)的污泥處置。

　　3.磁絮凝強(qiáng)化除磷反應(yīng)器的污水處理方法步驟如下：

　　1)進(jìn)水;

　　2)加藥，加入聚合氯化鋁PAC和以Fe3O4為主要成分的磁種;

　　3)快速攪拌，攪拌的速率為300r/min，攪拌時(shí)間2min;

　　4)二次加藥，投加助凝劑聚丙烯酰胺PAM;

　　5)慢速攪拌，攪拌速率為70r/min，攪拌時(shí)間7min;

　　6)靜沉20min;

　　7)排水;

　　8)排泥;含有磁種的污泥通過磁鼓分離器后污泥與磁種分離，磁種回收，污泥外排處置。

　　藥劑投加量分別控制在：磁粉投加量為200mg/L，PAC的投加量為180～300mg/L，PAM投加量為2.0mg/L。

　　加藥可以根據(jù)原水水質(zhì)情況設(shè)置連續(xù)加藥和間歇加藥兩種方式，

　　磁種主要成分為Fe3O4粒徑小于0.074mm(200目標(biāo)準(zhǔn)篩)的顆粒占90.1%，比表面積為2200-3000cm2/g，比重為5.11。具有通透性、多孔性、高比表面積、良好的物化穩(wěn)定性等特點(diǎn);聚合氯化鋁(PAC)，化學(xué)式為[Al2(OH)nCl6-n]m，式中m為聚合度，通常m≤10，n=3～5。Al2O3的含量一般不小于32%和29%;助凝劑聚丙烯酰胺(PAM)，陰離子型，分子量為14×106，工業(yè)級。

　　說明書

　　磁絮凝強(qiáng)化污水除磷反應(yīng)器及處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種磁絮凝強(qiáng)化除磷反應(yīng)器，屬于污水處理領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　近年來，水體富營養(yǎng)化污染事故在我國在在我國頻繁發(fā)生，磷是富營養(yǎng)化的主要元素，為此國家出臺(tái)了更為嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。2003年7月1日開始執(zhí)行的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)規(guī)定，城鎮(zhèn)污水處理廠總磷(以P計(jì))一級A排放標(biāo)準(zhǔn)為：0.5mg/L，一級B排放標(biāo)準(zhǔn)為：1.0mg/L。除磷方法很多，常用的有化學(xué)沉淀法、吸附法、微生物法和水生生物法等等。生物除磷條件比較苛刻，處理效果不佳，大多采用化學(xué)沉淀法，其中磷酸鹽沉淀與水分離需要很長的沉淀時(shí)間，使得沉淀設(shè)施占地面積很大，對于規(guī)模比較大處理工程(如城市污水處理廠)及其土地昂貴的地方，就存在較大困難。然而，磁處理技術(shù)不但除磷效果顯著，而且工藝設(shè)施占地面積很小，明顯縮短了沉淀分離時(shí)間，當(dāng)已建成的污水處理廠進(jìn)行深度除磷改造時(shí)，磁技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。

　　目前，磁技術(shù)工程在我國的應(yīng)用研究不是很多，還沒有足夠的科技成果支撐工程應(yīng)用，沒有形成適合我國國情的水處理工程應(yīng)用技術(shù)體系，更沒有示范工程可以參考，科技成果的支撐不足影響了磁技術(shù)的推廣應(yīng)用。因此迫切需要開展磁絮凝強(qiáng)化除磷控制裝置、工藝技術(shù)的研究，為水體污染控制領(lǐng)域提供實(shí)用、高效、節(jié)能、省地的新技術(shù)。

　　磁技術(shù)從上世紀(jì)70～80年代被國內(nèi)外專家學(xué)者開始研究以來，在電鍍廢水、含酚廢水、湖水、食品發(fā)酵廢水、含油廢水、鋼鐵廢水和廚房污水處理方面取得相當(dāng)?shù)某晒�，對于重金屬、油類、極細(xì)懸浮物，特別是病原微生物、細(xì)菌、藻類、磷酸鹽等去除有相當(dāng)好的效果，有的已應(yīng)用于實(shí)際廢水處理。經(jīng)過20多年的發(fā)展，磁技術(shù)已囊括磁分離、磁回收、磁生物等多個(gè)技術(shù)分支。磁技術(shù)的處理對象已從處理磁性污染物廢水?dāng)U大到處理非磁性污染物廢水，并逐步擴(kuò)展到水環(huán)境污染治理的各個(gè)領(lǐng)域，形成了較完整的工藝技術(shù)及磁技術(shù)理論體系。磁種的引入使混凝工藝的分離速度較常用的斜管沉降法提高10～50倍，可極大地提高污水處理效能并大大減少占地，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制及移動(dòng)式設(shè)備，在給排水及廢水處理等領(lǐng)域均有誘人的發(fā)展前途。

　　磁絮凝就是利用外加磁加載物的作用增強(qiáng)絮凝以達(dá)到高效沉降和過濾的目的，其原理是向污水中投加少量混凝劑、磁種等與污染物絮凝結(jié)合成一體，然后通過高效沉淀或者磁過濾將水中的污染物去除，磁種通過磁鼓分離器回收循環(huán)使用。

　　目前磁分離技術(shù)應(yīng)用于廢水處理有三種方法：直接磁分離法、間接磁分離法和微生物-磁分離法。利用磁技術(shù)處理廢水主要利用污染物的凝聚性和對污染物的加種性。凝聚性是指具有鐵磁性或順磁性的污染物，在磁場作用下由于磁力作用凝聚成表面直徑增大的粒子而后除去。加種性是指借助于外加磁性種子以增強(qiáng)弱順磁性或非磁性污染物的磁性而便于用磁分離法除去;或借助外加微生物來吸附廢水中順磁性離子，再用磁分離法除去離子態(tài)順磁性污染物。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　磁絮凝強(qiáng)化污水除磷反應(yīng)器，該系統(tǒng)包括用于使污水和混凝劑、磁粉充分混合，然后進(jìn)行沉淀使得泥水分離的反應(yīng)池2，反應(yīng)池2中安裝的污水排入的進(jìn)水管1、便于污水與混凝劑和磁粉充分混合的攪拌裝置5、污水處理完后排出的出水管3和污泥排出的排泥管4，排泥管4的末端安裝有用于捕獲與分離沉淀的磁性聚集體的磁鼓分離裝置7。

　　污水原水經(jīng)過進(jìn)水管1流入反應(yīng)池2，與反應(yīng)池2中的磁種、混凝劑、助凝劑反應(yīng)并沉淀，凈化后的污水經(jīng)出水管3排出，沉淀下的污泥經(jīng)排泥管4進(jìn)入磁鼓分離器7，分離后的磁種材料重新導(dǎo)入到反應(yīng)池中循環(huán)利用，污泥再進(jìn)行后續(xù)的污泥處置。

　　磁絮凝強(qiáng)化除磷反應(yīng)器的污水處理方法步驟如下：

　　1)進(jìn)水;

　　2)加藥，加入聚合氯化鋁PAC和以Fe3O4為主要成分的磁種;

　　3)快速攪拌，

　　4)二次加藥，投加助凝劑聚丙烯酰胺PAM;

　　5)慢速攪拌，

　　6)靜沉

　　7)排水;

　　8)排泥;含有磁種的污泥通過磁鼓分離器后污泥與磁種分離，磁種回收，污泥外排處置。

　　加藥可以根據(jù)原水水質(zhì)情況設(shè)置連續(xù)加藥和間歇加藥兩種方式，

　　依據(jù)于DLVO理論，投加磁種納米Fe3O4后，水體中有機(jī)物的形態(tài)和性質(zhì)與混凝劑、助凝劑、磁種之間的相互作用構(gòu)造的磁絮凝反應(yīng)器，通過對其進(jìn)行除磷效能分析，本著發(fā)展可持續(xù)污水處理為目的，分析提高處理效果和保持反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定性的措施，并與反應(yīng)器工藝設(shè)計(jì)相結(jié)合，全面提高反應(yīng)器的性能。該反應(yīng)器除了具有傳統(tǒng)化學(xué)混凝法一些共性特點(diǎn)，比如良好的去除濁度、色度以及水中的磷酸鹽等一系列的優(yōu)點(diǎn)，而且還有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

　　1)高效性。由于外加磁種的加入，使得污泥或者污泥與磁種的凝聚體能夠以更快的速度沉降或者被捕捉進(jìn)而被去除，所以該技術(shù)相對于傳統(tǒng)工藝，處理廢水速度更快、相同時(shí)間內(nèi)處理能力更大，且不受自然溫度的影響，對其他分離方法難以除去的極細(xì)懸浮物及低濃度的廢水具有很強(qiáng)的分離能力�？梢姡�磁分離在污水處理領(lǐng)域有著傳統(tǒng)工藝不可比擬的高效性。本反應(yīng)器的污泥沉淀時(shí)間低于傳統(tǒng)化學(xué)混凝沉淀法，具有更好的污水除磷處理效能。

　　2)節(jié)能性相對于傳統(tǒng)水處理工藝的主要消耗-用于曝氣的電能消耗，磁技術(shù)的耗電量僅相當(dāng)于其用電量的5%左右。當(dāng)生產(chǎn)達(dá)到一定規(guī)模后(4萬立方米/日)后，利用高梯度磁分離還能節(jié)省比普通磁分離更多的消耗在磁體上的電能。雖然磁種費(fèi)用是該技術(shù)不可避免的一項(xiàng)開支，但磁種可重復(fù)使用，其周期損耗不到1%。而且目前可開發(fā)利用的磁種品種繁多，其中有許多的價(jià)格低廉，儲(chǔ)量豐富，并且易于收集。

　　3)省地性

　　由于磁分離技術(shù)在水處理中的高效性，使其在相同時(shí)間內(nèi)處理的污水量大于傳統(tǒng)的水處理工藝，所以可以使用相對更小的水處理單元進(jìn)行處理。

　　磁分離設(shè)備，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;工作高度可靠，維修量適中;占地少，以普通快濾池為例，磁過濾器占地面積僅為其1/6，土建量也很少，可以大大縮短建設(shè)周期。

　　另外，磁技術(shù)應(yīng)用于水處理工藝中，還有一個(gè)可取之處，就是凈水裝置不但可以小型化，還可以靈活化，可以最大程度的發(fā)揮其省地的優(yōu)勢。例如，一套每小時(shí)可凈水8立方米左右，磁體過水?dāng)嗝嬷睆綖?0厘米的高磁處理流程，一輛解放牌汽車即可全部裝下。這種處理車，車走家搬，極便于為野外作業(yè)的流動(dòng)單位，遠(yuǎn)離城市給水管網(wǎng)的散居單位或井水污染的農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)等巡回提供引用水。

　　4)易于安裝施工和已有中小型污水處理廠強(qiáng)化除磷升級改造、費(fèi)用低。流態(tài)為間歇式，也可以2套以上組合形成連續(xù)出水。本反應(yīng)器具有基建投資省、運(yùn)行成本低和剩余污泥產(chǎn)量少的特點(diǎn)。