[發(fā)明專利]一種耦合式污水脫磷凈化再生處理工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210259354.9
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN102775019A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設計）人: 牛曉君
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F1/52;C05G3/04;C09K17/40;C02F1/28;C02F3/30;C02F1/32;C02F1/36
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發(fā)明涉及污水處理并回收領域，尤其涉及一種耦合式污水脫磷凈化再生處理工藝。?

背景技術

磷作為地球上一種不可自然再生的有限資源，全球范圍內(nèi)普遍存在著陸地磷礦產(chǎn)資源日益匱乏與水環(huán)境中磷含量過高而導致水體富營養(yǎng)化這一矛盾。水體富營養(yǎng)化問題是當前主要的環(huán)境問題之一，嚴重制約了社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。磷作為營養(yǎng)因子是誘發(fā)水體富營養(yǎng)化的重要因素之一。其中水體中的磷主要來源于生活污水、洗滌劑和工業(yè)廢水，如何有效地去除廢水中的磷一直是世界各國環(huán)境工程研究者研究的熱點問題。國內(nèi)外研究者對除磷理論、技術及其相關工藝進行了大量的研究。但大部分以消耗大量資源、能量為代價將污水中的氮、磷等污染物去除，存在“以能耗能”污染轉(zhuǎn)嫁的缺點。所以，打破傳統(tǒng)污水除磷工藝，實現(xiàn)污水中磷的資源化成為是科學界關注的焦點。?

近年來以鳥糞石（MAP：MgNH₄PO₄·6H₂O）形式回收為研究熱點。以鳥糞石形式回收的除磷技術可以用來處理高濃度氨氮廢水和高濃度磷酸鹽廢水以及同時含有高濃度氨氮和磷酸鹽廢水，還能減少廢水中產(chǎn)生一些氮氧化物類型的大氣溫室氣體。但是這些研究主要側(cè)重于化學法回收處理，化學法除磷不僅是藥劑價格昂貴、運行費用較高、另外使大量陰離子殘留在水中，導致水的鹽度增加，造成二次污染，同時出水的氮、磷含量都還未達到排放標準，還需用做進一步的處理。?

而生物除磷耦合磷資源化過程是經(jīng)濟合理的技術路線，這種技術也逐漸成為可能。在研究污水處理廠磷的總量遷移變化規(guī)律時，首次發(fā)現(xiàn)其總磷損失達30%-45%，并證實了磷的損失多以氣態(tài)磷化氫形式進入大氣。進而在濕地、垃圾填埋場、養(yǎng)殖場等地方都檢測到磷化氫，?甚至在南極的生物圈中均有磷化氫的存在。現(xiàn)有研究表明，污水中的磷完全可能作為磷化氫的前體物，在厭氧微生物作用下，被還原生成磷化氫，以自由態(tài)、基質(zhì)吸附態(tài)磷化氫(matrix-bound?)形式存在。根據(jù)我們前期對廢水厭氧處理過程中磷的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，其中總磷損失最大達78%。這些發(fā)現(xiàn)對污水除磷以及磷回收循環(huán)過程提供了思路，它不但表明污水除磷過程中，磷可以以氣態(tài)形式進行去除，還表明磷可以以氣態(tài)形式在循環(huán)過程中進行資源化回收。所以磷化氫在污水處理過程中的發(fā)現(xiàn)立刻引起了人們的普遍關注，它在污水除磷工藝中如何產(chǎn)生？它如何參與污水磷的去除和資源化循環(huán)？磷化氫產(chǎn)生后進入水體、大氣如何搜集、資源化？對于揭示污水磷的厭氧生物去除、資源化機制、開發(fā)污水磷去除、循環(huán)的新途徑具有重要的科學意義和應用前景。?

在磷的生物地球化學循環(huán)中，長期以來一直認為氣態(tài)磷化氫在自然界是不存在的。直到1988年，研究者首次發(fā)現(xiàn)污水處理廠損失的磷是以氣態(tài)磷化氫形式進入大氣的。隨后，在垃圾填埋場、養(yǎng)殖場、河流和生物體中陸續(xù)檢測出了以游離態(tài)形式存在的磷化氫，隨著磷化氫在不同環(huán)境中紛紛被檢出，磷化氫最終被確認為一種廣泛存在于大氣中的痕量氣體。自然環(huán)境中磷化氫的發(fā)現(xiàn)是對磷循環(huán)理論的重要補充，改變了過去認為大氣中的磷是由附著在大氣飄塵或降塵顆粒上的無機磷酸鹽所構成的不正確看法。因此，在磷的生物地球化學循環(huán)中，必須考慮磷化氫的存在及其地位和作用。由于自然環(huán)境中磷化氫含量甚微，受樣品的采集、保存、富集和檢測技術等條件的影響，早期的分析方法和技術手段難以實現(xiàn)對環(huán)境中痕量磷化氫的定量測定，有關環(huán)境中磷化氫行為的研究還沒有廣泛開展起來。?

磷化氫是一種有毒并可致癌的活潑還原性氣體，人體吸入少量便會導致惡心、嘔吐、胸悶、腹瀉等癥狀，嚴重時會導致肺部水腫甚至昏迷死亡。所以這一化合物在環(huán)境中的發(fā)現(xiàn)立刻引起人們的普遍關注，建立靈敏可靠的分析方法是開展環(huán)境中磷化氫研究的前提。?

因此研究污水除磷厭氧反應器系統(tǒng)及其工藝中的磷如何轉(zhuǎn)化成磷化氫、磷化氫又如何向廢水水體釋放、它在反應器中如何產(chǎn)生以及最終如何穩(wěn)定資源化等問題，進而揭示廢水中磷的轉(zhuǎn)化過程和去除機理，建立資源化再生工藝技術，對拓寬污水除磷生物技術的應用范圍，改變傳統(tǒng)“以能耗能”的技術具有重大意義。?