改性硅藻土废水除磷脱氮处理方法
申请日期：2020.12.29
公佈（公告）日期：2021.05.04
IPC分类号/14;/30;C02F1/28;C02F1/52
概括
本发明提供了一种利用改性硅藻土进行废水除磷除氮处理的方法，其步骤为：1）将硅藻土加入硫酸溶液中进行第一步改性，再加入无水硫酸镁固体，搅拌均匀，得到半浑浊状湿式改性硅藻土混合物；2）向步骤1）得到的改性硅藻土混合物中加入磷酸钠固体，对硅藻土进行第二步改性；3）将步骤2）第二步改性后的硅藻土加入到污水处理生化处理段曝气池中或曝气工艺段出口，即可达到对废水进行除磷除氮的目的。本发明实现了污水处理系统中氮、磷的同时去除，从而显著降低了污水处理厂出水（处理后的废水）的氮、磷含量，提高了污水厂外排水的水质。
索赔
1.一种利用改性硅藻土去除废水中磷和氮的方法，其特征在于步骤如下：
1)将硅藻土加入硫酸溶液或盐酸溶液中进行第一步改性，再加入无水硫酸镁固体，搅拌均匀，得到半浑浊状湿改性硅藻土混合物；
2)向步骤1)得到的改性硅藻土混合物中添加磷酸钠固体，进行第二步改性硅藻土；
3)将步骤2)第二步改性后的硅藻土投加到污水处理生物处理段曝气池中或曝气工艺段出口，达到去除废水中磷、氮的目的。
2.根据权利要求1所述的利用改性硅藻土去除废水中磷和氮的方法，其特征在于：步骤1)中，选择硫酸溶液进行第一次改性，硅藻土与硫酸溶液的质量比为：硅藻土：硫酸溶液=1：（0.05〜0.15），硫酸溶液的浓度为2〜5mol/L。
3.根据权利要求1所述的利用改性硅藻土去除废水中磷和氮的方法，其特征在于：步骤1)中硅藻土与无水硫酸镁固体的质量比为：硅藻土：无水硫酸镁固体=1000：（50〜250）。
4.根据权利要求1所述的利用改性硅藻土去除废水中磷氮的方法，其特征在于：步骤2)中第二步改性硅藻土与磷酸钠固体的质量比为：硅藻土：磷酸钠固体=1000：（50〜100）。
手动的
一种利用改性硅藻土除磷脱氮处理废水的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种利用改性硅藻土进行废水除磷反硝化处理的方法。
技术背景
氮、磷污染是导致水体富营养化的重要因素。随着人们对水环境质量要求的不断提高，污水处理厂的排放标准也越来越高，现有城镇污水处理厂二级出水水质均要求达到国家一级A排放标准。但由于种种原因，污水处理厂排出的出水中仍然含有较高浓度的氨氮和磷。这些残留的氨氮、磷等营养物容易造成水体的富营养化，在排出的水中形成黑臭水体，进而危害自然水体的生态平衡。因此，排出水的总氮、总磷是水质的重要控制指标。
由于历史原因，我国污水处理起步较晚，污水处理工艺相对落后，从事污水处理行业的人员素质较低。目前国内污水处理领域普遍排放标准较低，生化处理后排放的废水中化学需氧量、生物需氧量、氨氮、总磷营养成分较高。目前国家急需对一些老旧污水处理设施进行升级改造，进一步提高污水处理水质。同时，如何设计高效的污水除磷脱氮处理方法具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用改性硅藻土去除废水中磷、氮的方法，充分利用硅藻土的物理吸附作用，与化学沉淀技术相结合，实现污水处理系统中氮、磷的同时去除，从而显著降低污水处理厂出水(处理后的废水)的氮、磷含量，提高污水厂外排水的水质。
为了达到上述目的，本发明的改性硅藻土废水除磷脱氮处理方法包括以下步骤：
1)将硅藻土加入硫酸溶液或盐酸溶液中进行第一步改性，再加入无水硫酸镁固体，搅拌均匀，得到半浑浊状湿改性硅藻土混合物；
2)向步骤1)得到的改性硅藻土混合物中添加磷酸钠固体，进行第二步改性硅藻土；
3)将步骤2)中的改性硅藻土投加到污水处理生物处理段曝气池中或曝气工艺段出口处，达到去除废水中磷、氮的目的。
优选的，步骤1）中采用硫酸溶液进行第一次改性，硅藻土与硫酸溶液的质量比为：硅藻土：硫酸溶液=1：（0.05～0.15），硫酸溶液的浓度为2～5mol/L。
优选的，步骤1)中硅藻土与无水硫酸镁固体的质量比为：硅藻土：无水硫酸镁固体=1000：（50～250）。
优选的，所述步骤2）中第二次改性步骤中硅藻土与磷酸钠固体的质量比为：硅藻土：磷酸钠固体=1000：（50-100）。
本发明的技术原理：
硅藻土是一种硅质岩，主要分布在中国、美国、日本、丹麦、法国、罗马尼亚等国家，是一种生物硅质沉积岩，主要由远古硅藻的遗骸组成，其化学成分主要为SiO2，具有较强的吸附性能。
本发明利用改性硅藻土的强选择性吸附性，在改性过程中植入少量的三价负磷酸根阴离子，减弱混合液的酸性；利用硫酸镁对氨氮、磷的沉淀作用，去除排放水中的氨氮、磷；通过在改性硅藻土中植入少量的三价负磷酸根阴离子进行选择性吸附，一方面可以适当提高废水中的磷含量，满足氨氮的去除率(生活污水排放的废水中氨氮含量一般远高于磷含量)，另一方面可以适当提高排放水的pH值，更有利于鸟粪石沉淀所需的酸碱环境的形成。 过量的镁离子继续与排放水中的磷酸盐和氨发生化学反应生成沉淀，并吸附到改性硅藻土颗粒上形成大颗粒沉淀，使排放废水中残存的少量氨氮和游离磷酸根离子被化学沉淀去除。同时，多组实验表明，本技术在pH值范围比较宽（5~10）的水环境中，对于除磷、除氮均能有很好的去除效果，比现有技术要求的pH值（8左右）的水环境具有更好、更广泛的适应性。
另外选择2~5mol/L硫酸溶液主要是因为改性时需要适量的水，过高的硫酸浓度会导致配制时水量不足，反应过于激烈，容易发生危险，最好选择低浓度的硫酸溶液。硅藻土改性时磷酸钠的用量与废水中总氨氮与总磷的质量比有关，本技术是以城市污水中氨氮与总磷的比值范围作为本技术的参考配比，其他废水中氨氮与总磷的比值可根据实际需要添加磷酸钠。若废水中磷含量远远超过氨氮总量，硅藻土改性第一步可使用硫酸铵；硅藻土改性第二步可使用碳酸钠、碳酸氢钠等其他强碱弱酸盐。
试验应用表明，应用本发明后，出水氨氮浓度在20mg/L以下，去除率为84.95%～94.77%，一般在89%以上；出水磷浓度在0.57～3.85mg/L，一般在215mg/l以下，去除率为67.66%～89.78%，大部分在80%以上。
本发明的本质特点和显著改进是：
本发明可充分利用硅藻土的物理吸附效应、改性硅藻土吸附势的改变形成对氨氮、磷酸盐的强选择性吸附原理以及镁离子、磷酸根离子和氨离子易形成鸟粪石沉淀的化学沉淀技术，实现污水处理系统中氮、磷的同时去除，从而显著降低污水处理厂排水(处理后出水)的氮、磷含量，改善污水处理厂出水水质，降低污水处理费用，操作简单，技术经济性能好。
（发明人：魏翔）