[发明专利]废水中磷的去除和回收系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及废水中磷的去除和回收系统及方法。

背景技术

磷是地球上一种不可自然再生的资源，是农业生产中不可或缺的重要肥料之一。由于近年来磷矿石的大量开采和自然侵蚀，地球上的磷矿石大概只能够使用100~250年（European Fertilizer Manufacturers Association, 2000），中国的磷矿石储量大概只够使用46年（沈巍，发表在《经济研究导刊》，2012年第5期）。另一方面，由于现在大量的含磷废水排放，造成水体的严重富营养化，不仅使环境污染严重，而且造成大量的磷资源浪费。因此，如何有效的去除和回收废水中的磷，不论是对防止水体富营养化还是缓解磷资源短缺都有重要意义。

现阶段常用废水除磷和回收磷的技术有化学凝聚沉淀法、生物法和结晶法。化学凝聚沉淀法除磷主要是利用废水中的磷和铁盐、钙盐、镁盐等其他金属离子形成难溶的沉淀物质以达到去除磷的目的。生物法除磷主要是利用聚磷菌在好氧环境下能摄取磷的生物特性来达到去除磷的目的，聚磷菌（Polyphosphate Accumulating Organisms，PAOs）在厌氧和好氧环境中表现出不同生物活性，在厌氧环境下，聚磷菌以挥发性脂肪酸为碳源，合成PHAs贮存于体内保存能量，并释放体内原先储存的磷，但在好氧条件下，聚磷菌通过分解体内贮存的PHAs获得能量，过量的吸收废水中磷贮存于自身体内，最后通过排放富磷污泥来达到去除磷的目的。化学法除磷虽然效率较高，利用足够的药剂能达到一级A排放标准《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》的排放标准。但是化学法需要消耗大量的化学药剂，运行成本较高。同时产生的化学污泥成分复杂，处置困难，易造成二次污染。生物法相比化学法较为经济实用，但是生物除磷法稳定性较差，单纯通过生物法很难达到排放标准。同时无论是化学法还是生物法去除的磷都很难回收，无法实现磷资源的回收利用，不符合社会主义可持续发展的目的。结晶法是目前公认能够有效去除和回收磷资源的技术手段（De-Bashan L.E., Bashan Y，发表在《Water Research》， 2004年第38卷19期）。结晶法主要通过控制一定反应条件，如pH，温度，离子条件等，使废水中的磷和特定的离子形成具有一定晶型的化合物。如磷酸铵镁，羟基磷灰石等，已达到去除和回收废水中磷的目的。近年来，许多国家已经将结晶除磷用于实际生产中，但结晶除磷面临的一些问题仍没有很好的解决，如结晶反应的药剂成本过高，如何回收低浓度的磷等。

另外，超声技术集空化作用，高温热解、高级氧化和超临界氧化等多种作用一身，在水处理领域取得了一定研究成果。邱泰球等研究表明：在超声作用下，结晶成核可以在低饱和度实现，同时超声条件下形成的晶核比其他方法得到的晶核更加均匀，完整，晶粒的尺寸分布范围较窄，而且超声还可以减弱分子间的作用力，降低溶液粘度，使结晶所需的离子浓度降低，得到更均匀的晶体。

综述所述，目前探求一种能有效的去除和回收废水中的磷的处理工艺已成为迫切需要解决的问题。结合现在对于废水除磷和回收磷方面技术上不足，和超声对结晶的促进作用，而且利用超声协同生物作用去除和回收磷的处理工艺的研究仍为一空白区域，未见相关报道。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种废水中磷的去除和回收系统和方法，该技术方案利用超声作用协同缺氧/好氧交替生物滤池，耦合超声结晶除磷和缺氧/好氧生物滤池除磷技术，不仅进一步提高了除磷效率，而且能够直接简易的回收废水中的磷酸盐，同时解决了现阶段普通工艺除磷效果不达标的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种废水中磷的去除和回收系统，包括生物滤池I、生物滤池Ⅱ、结晶池和固液分离装置，进水管分别与生物滤池Ⅰ和生物滤池Ⅱ连接，在靠近生物滤池Ⅰ的进水管上有第一控制阀门，在靠近生物滤池Ⅱ的进水管上有第二控制阀门；生物滤池Ⅰ和结晶池通过管路连接，在管路上有第五控制阀门，生物滤池Ⅱ和结晶池通过管路连接，在管路上有第六控制阀门；结晶池的下部有加药口，结晶池通过管道与固液分离装置的底端连接，固液分离装置为内部中空的圆筒；生物滤池Ⅰ进水口通过管道与固液分离装置连接，在管道上有第七控制阀门；生物滤池Ⅱ进水口通过管道与固液分离装置连接，在管道上有第八控制阀门。

本发明所述生物滤池Ⅰ下部有曝气接口I，上部有出水口I，出水口I管路上有第三控制阀门。所述生物滤池Ⅱ下部有曝气接口Ⅱ，上部有出水口Ⅱ，出水口Ⅱ上有第四控制阀门。所述加药口距离结晶池底端200mm处。