一种含磷污水深度除磷的方法.pdf

本发明涉及一种含磷污水深度除磷的方法。污水进入原水池进行均质后水依次经原水自清洗过滤器、原水超滤系统、原水中间水箱、保安过滤器和反渗透系统，经反渗透系统处理产水直接进入混合水箱；反渗透浓水、自清洗过滤器反洗排水和浓水超滤系统排水进入反洗水收集池均质，均质后于混凝沉淀池内混凝沉淀处理，处理后依次流经浓水中间水箱、浓水自清洗过滤器和浓水超滤系统，经浓水超滤系统的产水也进入混合水箱，混合水箱中的反渗透系统产水与经浓水超滤系统处理的产水混合后总磷降至0.1-0.2mg/l，直接用于景观水或补水。本发明方法处理后出水中总磷在0.2mg/l以下，用作景观水水源水和补水水源，可有效防止水体富营养化的发生。

1.  一种含磷污水深度除磷的方法，其特征在于：含磷污水进入原水池进行均质，均质后水依次经原水自清洗过滤器、原水超滤系统、原水中间水箱、保安过滤器和反渗透系统，经反渗透系统处理产水直接进入混合水箱；反渗透系统产生的浓水、自清洗过滤反洗排水和浓水超滤系统排水进入反洗水收集池均质，均质后于混凝沉淀池内混凝沉淀处理，处理后依次流经浓水中间水箱、浓水自清洗过滤器和浓水超滤系统处理，将处理后的产水也进入混合水箱，混合水箱中的反渗透系统产水与经浓水超滤系统处理的产水混合后总磷降至0.1-0.2mg/l，将直接用于防止景观水体富营养化的景观水或补水。

2.  按权利要求1所述的含磷污水深度除磷的方法，其特征在于：所述原水自清洗过滤器和浓水自清洗过滤器采用气、水反冲洗的方式进行相应清洗；其中原水自清洗过滤器的反洗水由原水超滤系统产水提供，浓水自清洗过滤器的反洗水由混合水箱提供。

3.  按权利要求1所述的含磷污水深度除磷的方法，其特征在于：所述原水自清洗过滤器和浓水自清洗过滤器布设由多孔板和滤帽相结合的双层滤料的布水装置。

4.  按权利要求1所述的含磷污水深度除磷的方法，其特征在于：所述原水超滤系统和浓水超滤系统均采用膜孔径50-100nm的超滤膜；超滤系统操作压力0.1-0.6MPa，温度10-25℃，膜通量1-5m³/(m²d)。

5.  按权利要求1所述的含磷污水深度除磷的方法，其特征在于：所述反渗透系统采用孔径为0.8-1nm的反渗透膜；其操作压力2～10MPa，温度10-25℃，膜通量0.1-2.5m³/(m²d)。

6.  按权利要求1所述的含磷污水深度除磷的方法，其特征在于：所述保安过滤器过滤精度为3-8μm。

7.  按权利要求1所述的含磷污水深度除磷的方法，其特征在于：所述混凝沉淀池由絮凝沉淀池和混凝池组成；其中絮凝沉淀池为平流絮凝沉淀池，有效水深3～4m，温度10-25℃,停留时间1-3小时，平均流速10-30mm/s；混凝池的搅拌速度梯值20-80S^-1，停留时间10-30分钟，温度10-25℃。

8.  按权利要求7所述的含磷污水深度除磷的方法，其特征在于：所述混凝沉淀池内添加质量浓度50-200mg/l的无机絮凝剂的水溶液。

9.  按权利要求1-8所述的含磷污水深度除磷的方法，其特征在于：所述污水为生活污水再生水、河水或湖水。

一种含磷污水深度除磷的方法
技术领域
本发明涉及深度除磷的方法，具体的说是一种适用于生活污水再生水等含磷污水深度除磷的方法。
背景技术
富营养化是指生物所需的氮、磷等营养物质大量进入河、湖等缓流水体，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶氧量下降，鱼类及其它生物大量死亡的现象。富营养化使水质恶化而又腥臭，同时藻类死亡释放出藻毒素危害周边地区的饮水安全。水体富营养化过程与水中总磷(TP)的含量密切相关。研究表明，通过控制水体中磷的含量(0.2mg/l以下)可以有效控制水体中藻类的生长，防止富营养化现象的发生。
景观水大多是封闭性的非自然湖泊，自净能力低下，需要大量的补水水源。城市污水再生水水量稳定，是一种水质变化幅度小，可稳定供应的非常规水源。将城市污水再生水经深度处理后，补给景观水体可以提高水资源有效利用率、成为增加和维护水景设施的一条重要途径。但生活污水再生水中的总磷通常在0.5mg/l左右，无法满足景观水用水要求，还会加重了景观水的富营养化程度。
一般来说，生活污水中磷以正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷的形式存在。聚磷酸盐在酸性条件下可以水解为正磷酸盐，水中细菌生物酶的作用，可以大大加快其水解转化过程；污水中的有机磷被细菌分解也可转变为正磷酸盐。所以在除磷过程中，主要关注正磷酸盐的去除。生活污水处理中主要使用的除磷方法有生物法、化学法。
生物法除磷是基于聚磷菌在好氧及厌氧条件下摄取及释放磷的原理，通过好氧-厌氧环境的交替来实现除磷的方法。但生物法除磷对废水中有机物浓度依赖性很强，当废水中有机物含量较低，或磷含量超过10mg/L时，出水很难满足磷的排放标准，往往需要采用化学法对出水进行二次除磷处理。
化学法除磷是用化学试剂与废水中的磷反应发生絮凝沉淀来除磷的方法。使用最多的沉淀剂是钙盐、铁盐、铝盐以及现在发展较快的无机-有机复合阳离子絮凝剂等，铁系絮凝剂是常用的除磷试剂之一。但絮凝沉淀工艺不适用于含磷浓度较低的污水，且很难保证出水稳定在0.5mg/l以下。
目前，我国生活污水排放标准中总磷含量为0.5mg/l，很多污水厂无法达标排放，即使达标也无法达到0.2mg/l以下用于景观水体的补水。生活污水再生水中COD和总磷浓度都很低，传统的生物除磷和化学除磷工艺均不适用于其的深度除磷工艺。为了降低生活污水再生水中的总磷浓度，用于景观水体的补水，防止景观水体富营养化的频繁发生，亟需开发一种适 用于城市污水再生水的深度除磷工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于生活污水再生水等含磷污水(COD＜20mg/l，2mg/l＞TP＞0.2mg/l)的深度除磷的方法。
为实现上述目的本发明采用的技术方案为：
一种含磷污水深度除磷的方法：含磷污水进入原水池进行均质，均质后水依次经原水自清洗过滤器、原水超滤系统、原水中间水箱、保安过滤器和反渗透系统，经反渗透系统处理产水直接进入混合水箱；反渗透系统产生的浓水、自清洗过滤反洗排水和浓水超滤系统排水进入反洗水收集池均质，均质后于混凝沉淀池内混凝沉淀处理，处理后依次流经浓水中间水箱、浓水自清洗过滤器和浓水超滤系统处理，将处理后的产水也进入混合水箱，混合水箱中的反渗透系统产水与经浓水超滤系统处理的产水混合后总磷降至0.1-0.2mg/l，将直接用于防止景观水体富营养化的景观水或补水。本发明所述含磷污水为生活污水再生水或河湖等水源。
所述原水自清洗过滤器和浓水自清洗过滤器采用气、水反冲洗的方式进行相应清洗；其中原水自清洗过滤器的反洗水由原水超滤系统产水提供，浓水自清洗过滤器的反洗水由混合水箱提供。
所述原水自清洗过滤器和浓水自清洗过滤器布设由多孔板和滤帽相结合的双层滤料的布水装置；布水装置的上层滤料为厚0.4-0.6m的无烟煤，粒径0.8-1.8mm，下层铺设厚0.3-0.6m砂层，粒径0.5-1.2mm。上层大颗粒无烟煤层截留主要污染物，下层砂层截留剩余污染物；滤料不均匀系数<1.4、滤速6-12m/h、工作周期8-12小时。
所述超滤系统和浓水超滤系统均采用膜孔径50-100nm的超滤膜；超滤系统操作压力0.1-0.6MPa，温度10-25℃，膜通量1-5m³/(m²d)。
所述反渗透系统采用孔径为0.8-1nm的反渗透膜；其操作压力2～10MPa，温度10-25℃，膜通量0.1-2.5m³/(m²d)。
所述混凝沉淀池为平流絮凝沉淀池，有效水深3～4m，温度10-25℃,停留时间1-3小时，平均流速10-30mm/s；其中，混凝的搅拌速度梯值20-80S^-1，停留时间10-30分钟，温度10-25℃。
所述混凝沉淀池内添加质量浓度50-200mg/l的无机絮凝剂的水溶液。
所述保安过滤器过滤精度为3～8μm，采用优质聚丙烯喷熔滤芯，当过滤器进出口压差大于设定值时进行更换。保安过滤器采用不锈钢材质外壳，顶部设排气阀。
无机絮凝剂(硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁的任何一种)
具体深度除磷方法，如附图1所示：
1.待处理原水进入原水池，均质、均量后的出水经泵提升后进入原水自清洗过滤器，自清洗过滤池截留水中残留的较大悬浮物。
其中，自清洗过滤器随着运行时间的延长，滤料层逐渐污堵，此时需 要对自清洗过滤器进行气、水反冲洗；反冲洗过滤器产生的废水经收集，待用。
2.原水自清洗过滤器的出水进入原水超滤系统；在超滤膜的高效截留作用下，废水中的微小悬浮物、细菌、病毒等被去除，使超滤产水进入原水中间水箱。
3.超滤出水在投加阻垢剂、还原剂和非氧化性杀菌剂(所述各试剂可采用现有技术中的记载)的原水中间水箱进行处理后，进入保安过滤器，保安过滤器的出水经高压泵加压进入反渗透膜系统，反渗透膜能有效地去除水中的各种离子、无机物及小分子有机物等，系统回收率60～80％，反渗透产水进入混合水箱反渗透浓水排入反洗水收集池。
所述超滤膜和反渗透膜受到污堵，产水量逐渐下降时(超滤系统产水率下降25％以上，反渗透系统产水率下降15％以上)采用酸、碱等药剂对膜元件进行化学清洗，清洗后的废水收集汇至反洗水收集池。
4.上述自清洗过滤器的反洗排水与反渗透浓水一起汇入反洗水收集池均质均量，出水经泵提升至混凝沉淀池；混凝沉淀处理去除其中的磷和悬浮物。混凝沉淀后得污泥混合液和上清液。
其中，污泥混合液经泵提升进入污泥罐暂存，随污水深度处理系统的剩余污泥一起外运处理。
5.混凝沉淀池上清液进入浓水中间水箱，经泵提升进入浓水自清洗过滤器进行预处理。预处理后的出水进入浓水超滤系统，经其中的超滤膜的高效截留作用，进一步去除出水中的微小悬浮物和磷酸盐。进而使待处理原水经反渗透系统的产水和浓水超滤系统的产水汇入混合水箱中混合后，混合水总磷降至0.1-0.2mg/l，可用于景观水补水等对总磷浓度要求较高的场合，可以防止水体的富营养化的发生。
其中，浓水自清洗过滤器随着运行时间的延长，滤料层逐渐污堵，此时需要对自清洗过滤器进行气、水反冲洗；浓水自清洗过滤器的反洗水由混合水箱提供；反冲洗过滤器产生的废水经收集，作为反洗排水汇至反洗水收集池。
所述浓水超滤系统的滤膜受到污堵，产水量逐渐下降超过25％时(通常周期为3-6个月)采用酸、碱等药剂对膜元件进行化学清洗，清洗后的废水收集汇至反洗水收集池。
本发明除磷原理：含磷污水经滤池、超滤系统和反渗透系统相结合处理后，由于水中的磷不能通过反渗透膜，反渗透系统产生的水的(占总水量75％)总磷＜0.01mg/l可忽略不计。受到反渗透膜隔阻的磷被富集到占总水量25％的浓水中，浓水中的总磷浓度为原水中总磷浓度的四倍。浓水进入絮凝沉淀池，经过絮凝沉淀除磷，絮凝出水中磷含量降至0.5mg/l以下。絮凝除磷后的浓水(约占总水量25％，总磷＜0.5mg/l)经过滤去除悬浮污染物后与反渗透产水(约占总水量75％，总磷＜0.01mg/l)混合，混合水 总磷可控制在0.2mg/l以下，达到景观水用水要求。
本发明所具有的优点：本发明除磷的方法适用于生活污水再生水、河水或湖水(化学需氧量COD＜20mg/l，总磷TP＞0.2mg/l)，处理后出水中总磷在0.2mg/l以下，用作景观水水源水和补水水源，可有效防止水体富营养化的发生。
附图说明
图1为本发明实施例提供的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行相应说明，但是本发明不局限于这些实施例。
实施例1
某宾馆污水处理厂再生水，总磷含量1.0-1.5mg/L，COD8-12mg/L，平均水量500吨/天。
具体处理步骤为：
1.待处理原水进入原水池(590m³/d)均匀水质、水量，出水经泵提升后进入原水自清洗过滤器(590m³/d)，截留水中残留的较大悬浮物。原水自清洗过滤器布设由多孔板和滤帽相结合的双层滤料的布水装置，上层滤料为厚0.6m的无烟煤，粒径1.2mm，在其下铺设厚0.4m砂层，粒径0.6mm，滤速6m/h。过滤池随着运行时间的延长，滤料层逐渐污堵，需要每12小时对自清洗过滤器进行气、水反冲洗一次；反冲洗过滤器产生的废水经收集汇入反洗水收集池。
2.原水自清洗过滤器的出水进入超滤系统(590m³/d)，超滤系统采用国产膜组件，膜孔径50-80nm的超滤膜，超滤系统操作压力0.2-0.5MPa，温度10-25℃，膜通量3-5m³/(m²d)。在超滤膜的高效截留作用下，废水中的微小悬浮物、细菌、病毒等被去除，使超滤产水进入原水中间水箱,超滤系统排水回到原水池。
3.超滤出水在投加阻垢剂、还原剂和非氧化性杀菌剂的原水中间水箱进行处理后，进入保安过滤器，保安过滤器的出水经高压泵加压进入反渗透膜系统(535m³/d)；反渗透系统采用孔径为0.8-1nm的进口反渗透膜，其操作压力2～8MPa，温度10-25℃，膜通量0.15-2.5m³/(m²d)；反渗透膜能有效地去除水中的各种离子、无机物及小分子有机物等，系统回收率75％，经反渗透系统处理后产水达标(400m³/d)，产水中总磷含量0.01-0.02mg/L，直接汇入混合水箱，反渗透浓水(135m³/d)排入反洗水收集池(150m³/d)进一步处理，浓水总磷含量4.0-6.0mg/L。
所述超滤膜和反渗透膜受到污堵，产水量逐渐下降时(超滤系统产水率下降25％以上，反渗透系统产水率下降15％以上)，配制pH值等于2的柠檬酸溶液(2％wt)或pH值等于12的氢氧化钠溶液(0.1％)对滤膜进行药 物清洗，并加入50ppm过氧化氢再进行循环药洗或浸泡，清洗后的废水收集，待用。
4.上述自清洗过滤器的反洗排水与反渗透浓水一起汇入反洗水收集池(150m³/d)均质均量，出水经泵提升至添加浓度为50mg/L的三氯化铁水溶液的混凝沉淀池内(150m³/d)；混凝沉淀处理去除其中的磷和悬浮物。混凝沉淀后得污泥混合液(2m³/d)和上清液(150m³/d)。
其中，污泥混合液经泵提升进入污泥罐暂存，随污水深度处理系统的剩余污泥一起外运处理。
5.混凝沉淀上清液进入浓水中间水箱，经泵提升进入浓水自清洗过滤器(结构同原水自清洗过滤器，处理能力为150m³/d)进行预处理。预处理后的出水进入浓水超滤系统(浓水超滤系统组成同原水超滤系统，处理能力为150m³/d)，经其中的超滤膜的高效截留作用，进一步去除出水中的微小悬浮物和磷酸盐，使水中总磷含量0.45-0.62mg/L。
进而使待处理原水经反渗透系统的产水和浓水超滤系统的产水汇入混合水箱中，混合出水总磷降至0.08-0.16mg/l，总磷含量小于0.2mg/L。处理后的再生水用于宾馆景观湖补水，采用本工艺后2年内，人工湖在夏季未发生富营养化现象。
其中，浓水自清洗过滤器随着运行时间的延长，滤料层逐渐污堵，每12小时需要对自清洗过滤器进行气、水反冲洗；反冲洗过滤器产生的废水经收集汇至反洗水收集池。
所述浓水超滤系统的超滤膜受到污堵，产水量逐渐下降超过25％时(通常周期为3个月)采用酸、碱等药剂对膜元件进行化学清洗，清洗药剂配方同原水超滤系统清洗药剂，清洗后的废水收集，待用。
所述原水自清洗过滤器和浓水自清洗过滤器反洗排水、浓水超滤系统排水和超滤系统及反渗透系统滤膜清洗后的废水作为反洗水汇入反洗水收集池重新进行处理；原水超滤系统排水直接排入原水池。
实施例2
某社区污水站生活污水再生水总磷含量0.8-1.0mg/L，COD 8-10mg/L，流量600吨/天，反渗透系统产水总磷含量0.01-0.02mg/L。反渗透系统浓水总磷含量3.0-4.0mg/L，投加絮凝剂氯化铝40mg/L，经絮凝沉淀池、滤池和超滤后总磷含量0.51-0.64mg/L。混合出水总磷含量0.1-0.15mg/l小于0.2mg/L。处理后的河水用于景观湖补水，采用本工艺后2年内，人工湖在夏季未发生富营养化现象。
实施例3
某景区会议中心污水处理厂再生水，水量800吨/天，总磷含量1.2-1.6mg/L，COD 8-18mg/L。经反渗透系统处理后，产水中总磷含量0.01-0.02mg/L，反渗透系统浓水总磷含量4.4-6.5mg/L。反渗透浓水投加絮凝聚合氯化铝60mg/L，进行絮凝沉淀，经滤池和超滤系统过滤后水中总 磷含量0.45-0.65mg/L。浓水超滤产水与反渗透产水混合出水总磷0.10-0.15mg/l，总磷含量小于0.2mg/L。处理后的再生水用于宾馆景观湖补水，采用本工艺后2年内，人工湖在夏季未发生富营养化现象。
实施例4
某景区会议中心污水处理厂再生水，水量500吨/天，总磷含量0.6-0.9mg/L，COD12-18mg/L。经反渗透系统处理后，产水中总磷含量0.01-0.02mg/L，反渗透系统浓水总磷含量3.5-4.6mg/L。反渗透浓水投加絮凝聚合氯化铁50mg/L，进行絮凝沉淀，经滤池和超滤系统过滤后水中总磷含量0.42-0.46mg/L。浓水超滤产水与反渗透产水混合出水总磷0.10-0.12mg/l，总磷含量小于0.2mg/L。处理后的再生水用于宾馆景观湖补水，采用本工艺后1年内，人工湖在夏季未发生富营养化现象。