[发明专利]同步实现工业循环水软化和污水磷回收的系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型污水处理系统与方法，具体涉及一种同步实现工业循环水软化和污水磷回收的系统与方法。

背景技术

相比于市政污水，工厂生产和生活污水因其潜在的危害性，通常执行更为严格的处理与排放标准。现有工业园区，因其较为成熟的市政配套管网，厂区污水大多只需要处理达到《污水综合排放标准》三级标准后便可排入市政排水管网。而对于不少新建工业园区，有时由于市政配套的不同步，污、废水往往需要在厂区内进行严格处理，达到《污水综合排放标准》一级标准后，方可排放到就近地表水体。

就生活污水而言，现执行的《污水综合排放标准》一级标准中C、N、P这三大污染物的出水指标严格程度不一，COD<100mg/L、NH₄⁺-N<15mg/L、PO₄^3--P<0.5mg/L。显然，厂区对污水无脱氮要求，但除磷要求十分严格，已达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的最高标准（一级A标）。日常生活中，人体摄入食物中的磷元素后，除了用于合成自身细胞增长外，绝大部分均通过排泄物（粪便和尿液）排出体外。除个别专属磷工业工厂外，水冲厕所的普及使得生活污水成为绝大部分工厂污水中磷元素的主要载体。因此，工厂污水除磷的关键是寻找经济、有效的处理工艺，实现生活污水出水磷浓度的达标排放。

和许多化石类能源一样，被广泛应用于农业、医药、化工、食品、国防等工农业生产中的磷矿石（以PO₄^3--P形式存在为主）资源属于非可再生资源，正在日益减少，已成为我国限制性出口的国家战略资源。在污水处理领域，经过近百年的技术发展，通过生物富磷污泥的排放、化学沉淀或者生化相结合的处理方式，磷元素的去除已非难题。但对污水中的磷元素进行回收则是前沿科学课题，合理利用资源，发明新型处理系统与工艺方法在未来的生产领域将极具前景，产生潜在经济效益。

另一方面，在工业生产体系中，循环冷却水系统常常占据主导地位。特别是对于敞开式体系，由于受浓缩倍数的制约，在水的循环过程中必须要排出一定量的浓水并补充一定量的新水。其中排出的浓水中含盐量较高是一个主要问题，例如，在中国北方地区，长期使用含Ca²⁺、Mg²⁺等离子浓度较高的循环水或补充水，极有可能引起循环水管和水冷设备的结垢，严重影响换热设备的工作效率。因此，对上述含盐废水进行旁侧处理甚至回用，具有重要的环境意义和经济价值。

综上所述，实现高效、经济脱盐和磷回收分别是工业循环水和生活污水处理所面临的潜在问题。目前对于磷元素的回收，投加金属离子的沉淀法效果较好，但需要外加药剂，有一定经济成本，且工艺运行参数仍需优化，以提高回收率。而工业循环水中含量较高的Ca²⁺是化学除磷过程中被忽视的潜在药剂。因此，对于兼具生活污水处理和工业循环水处理两大系统的工业厂区，通过合理的技术革新，合理耦合上述系统，并建立有效的控制方法，将使得同步实现工业循环水软化回用和生活污水磷回收成为可能。

申请号为200910115969.2、名称为一种污水中磷的去除方法的中国专利，申请号为200710108304.X、名称为一种城市污水处理厂除磷的方法的中国专利公开了污水中磷的去除方法，但与其他现有技术一样，存在除磷技术不稳定、化学除磷投药量大、工业循环水使用过程中含Ca²⁺浓度较高排污水的脱盐等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设同步实现工业循环水软化和污水磷回收的系统与方法，将含Ca²⁺浓度较高的工业循环水排污水作为化学除磷的金属离子来源，引入生活污水处理系统，形成工业循环水软化与生活污水处理系统的耦合；并优化运行参数，形成高效、经济的控制方法，同步实现工业循环上软化回用和生活污水中磷元素的回收。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种同步实现工业循环水软化和污水磷回收的系统，包括化粪池、污水调节池、潜污泵、污水流量计、换热设备、内循环流量计、旁侧出水流量计、冷却塔、冷水池、循环水泵、反应池、温度传感器、pH传感器、PLC控制器、加药泵、pH调节液罐、沉淀池、回水阀、回水流量计、曝气池、曝气器、气体流量计、气泵、二沉池、回水泵、污泥回流泵、排泥阀、污泥回流流量计；

换热设备分别与内循环流量计、旁侧出水流量计接通，内循环流量计、冷却塔、冷水池、循环水泵、换热设备依次接通；