[发明专利]一种基于化学强化一级沉淀联合流动电容去离子技术去除废水中碳氮磷的方法

说明书

本发明公开了一种基于化学强化一级沉淀联合流动电容去离子技术去除废水中碳氮磷的方法，该方法首先对废水投加混凝剂，获得化学强化一级沉淀和上清液，实现有效的捕碳除磷，并将碳磷富集在化学强化一级沉淀污泥中，然后取上清液，进一步使用流动电容去离子技术去除上清液中的碳和氮。该方法中化学强化一级沉淀是基于絮凝和混凝作用在去除悬浮物、磷和碳(胶体或絮体型)，流动电容去离子技术不仅能够高效持续地去除并浓缩氨氮，有利于氨氮回收，还能够进一步去除化学强化一级处理过程中去除率较低的溶解性有机物。现有活性污泥法消耗巨大能源、排放温室气体，本方法降低了温室气体的排放，在实际应用中有利于推动废水处理过程。

技术领域

本发明涉及一种从废水中去除碳氮磷的方法，特别涉及一种通过化学强化一级处理技术捕碳除磷、通过流动电容去离子技术捕碳脱氮的去除废水中碳氮磷的方法，属于废水处理技术领域。

背景技术

随着我国城镇化进程的加快以及日益严格的污水排放标准，不断提高废水中碳、氮、磷等物质的去除和回收效率成为越来越重要的研究话题。目前国内废水处理厂主流处理工艺是以生化反应为核心的活性污泥工艺，不仅难以高效去除废水中的碳、氮、磷等污染物质，还产生了大量富含磷和有机质的剩余污泥。

化学强化一级处理工艺是在废水中投加化学混凝剂，在水解、混凝絮凝、吸附和沉淀等过程中去除废水中悬浮颗粒物和污染物。其作用机理主要为废水中加入高正电荷离子后,在电荷中和、吸附架桥、压缩双电层、沉淀物网捕的作用下使得胶体失稳、聚集并凝结成粒径更大、沉降速度更快的絮凝体,从而提高废水中悬浮颗粒物、碳(胶体或颗粒型)和磷的去除效率。化学强化一级处理工艺对于废水中的悬浮固体、胶体或颗粒态污染物和总磷具有显著的去除效果，一般可去除悬浮固体的90％，BOD的50％～70％， COD的60％～90％以及总磷的80％～90％。但其对溶解性污染物的去除率较低，而且也无法去除氨氮等带正电的污染物。目前已有将化学强化初级处理耦合厌氧氨氧化技术，厌氧氨氧化在厌氧环境下以亚硝酸盐为电子受体，将氨转化为氮气，虽然提高了系统的脱氮效率。尽管厌氧氨氧化经济、高效和清洁等优势被认为是极具前景的生物脱氮工艺，但厌氧氨氧化无法将氨氮作为资源有效回收,而且还会产生N₂O等温室气体。

流动电容去离子装置由两块平行放置的电极构成，电极之间持续流过的水溶液，当给两电极施加直流电流或直流电压时，两电极间将产生持续稳定电场，带电微粒将在电场力的作用下朝着电性相反的电极运动，被大量的吸附在碳电极表面，实现分离或净化。在施加反向电压，或在电极不带电的情况下，离子会从电极中脱附下来回到电解液中。在长期运行下，离子会在电解液中富集而达到浓缩的效果。流动电容去离子技术(FCDI)对流动电极中的离子积累特别有效，NH₄⁺迁移到负电的阴极室中，阴极室在外加电压的情况下由于氧气被消耗会使pH上升。这将导致NH₄⁺在pHpKa(9.3)时从NH₄⁺变化为NH₃·H₂O。从而去除了废水中的氨氮，并且在阴极以NH₃·H₂O的形式浓缩氨氮。但是流动电容去离子技术仅能去除废水中含带电微粒(离子)，并不能将废水完全的净化处理。

上述两个传统工艺都没有解决，如何减小废水处理过程中所需要的能耗，降低二氧化碳的排放的问题；以及随着我国城镇化进程的加快以及日益严格的污水排放标准，如何更加高效地去除废水中的碳氮磷的问题。

因此，为了提高废水处理过程中的资源回收率，急需创新性地提出兼具经济、高效、清洁和资源回收等优势的废水中碳氮磷的去除方法。

发明内容