本发明属于
污水处理领域，特别涉及一种高效污水除磷剂及其在市政污水深度处理中的应用。
背景技术：
磷是水生植物长所必须的营养元素，能够促进水生植物的正常生长，维持水体生态平衡，但是磷过量易导致水体富营养化和水质恶化；由于我国城市污水量逐年增加，80%的河流湖泊已经受到不同程度的污染。
城镇污水处理厂是落实水污染物减排目标的最主要载体。为了进一步控制污染物的排放，国家将《城镇污水处理厂染物排放标准》（gb18918-2002）中的一级标准进步细化为a、b两级，重点流域、区域的城镇污水处理厂需要达到国家《城镇污水处理厂染物排放标准》的一级a或更高排放标准（总氮≤15mg/l，总磷≤0.5mg/l）。日趋严格的排放标准势必对污水处理厂的脱氮除磷提出更高的技术要求。
磷的去除主要有化学法、活性污泥法、水生生物固定法、物理吸附法、膜法和土壤净化法等，其中，化学沉淀法和微生物法较为常用。近年来，由于水质标准的逐步提升，单纯依靠生物好氧吸磷已经很难实现出水磷浓度的稳定达标，出水总磷的质量浓度在1～2mg/l之间，难以达到排放标准。而化学混凝沉淀则具有成本低、操作简单、稳定性好等优点，可用作城镇污水厂的深度处理，进一步除磷。
目前，应用比较广泛的除磷剂有fecl3、al2(so4)3、聚合氯化铝（pac）、聚合硫酸铁（pfs）等铝盐和铁盐混凝剂。这些常规的除磷剂效果不稳定，投加量较大，成本较高。
技术实现要素：
本发明的目的要解决上述技术问题，提供了一种专门用于焦化废水深度处理的复合药剂，能够显著降低市政污水中总磷的含量，达到深度除磷的目的，保证处理水水质达到《炼焦化学工业污染物排放标准（gb16171-2012）》的各项要求。
本发明的目的是这样实现的：一种高效污水除磷剂，其特征在于：所述的污水除磷剂由聚合硫酸铁、磷酸盐、絮凝剂组成，按重量百分比计：
聚合硫酸铁75%～85%，
磷酸盐1%～15%，
絮凝剂0.5%～10%。
所述的聚合硫酸铁中全铁的含量为18.5%～25%，盐基度为9.0～14.0%，ph在2.0～3.0。
所述的磷酸盐为磷酸钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠中的一种或多种。
所述的絮凝剂由阳离子聚丙烯酰胺（分子量为5,000,000～10,000,000，阳离子度25～30%）和聚二甲基二烯丙基氯化铵（分子量为500,000～800,000）混合而成，质量比为：阳离子聚丙烯酰胺占5%～85%，聚二甲基二烯丙基氯化铵占15%～95%。
一种高效污水除磷剂的制备方法，其特征在于：包括以下操作步骤：
a）、将聚合硫酸铁与污水除磷剂反应得到组份a；
b）、将聚丙烯酰胺配制成溶液，添加聚二甲基二烯丙基氯化铵，搅匀，得到组份b；
c）、将组份a与组份b进行复配得到产品。
优选地，复合絮凝剂溶液中，聚丙烯酰胺的含量为0.1%～1%。
优选地，复合絮凝剂溶液中，聚二甲基二烯丙基氯化铵的含量为0.2%～2%。
一种高效污水除磷剂在市政污水深度处理中的应用，其特征在于：包括以下操作步骤：
a）、将配制好的除磷剂用水稀释至质量浓度为1%～20%的水溶液；
b）、将上述溶液加入到生化处理池出水口的含磷废水中；
c）、经机械搅拌或水力搅拌后，静置沉淀15min。
本发明配方合理，采用聚合硫酸铁、磷酸盐、高分子絮凝剂进行混合复配，制备方便，利用复配药剂的协同作用，生化池出水总磷含量为0.5mg/l～10mg/l，经过深度处理后能够明显降低污水中总磷的含量，使其达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（gb18918-2002）一级a标准；显著降低了投加量和处理成本，工艺改造投资规模小，推广应用具有良好的经济和社会效益。
附图说明
图1是本发明的实施例一高效除磷剂与三氯化铁除磷效果对比表。
图2是本发明的实施例二高效除磷剂与三氯化铁除磷效果对比表。
图3是本发明的实施例三高效除磷剂与三氯化铁除磷效果对比表。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限制：
一种高效污水除磷剂，所述的污水除磷剂由聚合硫酸铁、磷酸盐、絮凝剂组成，按重量百分比计：
聚合硫酸铁75%～85%，
磷酸盐1%～15%，
絮凝剂0.5%～10%；
所述的聚合硫酸铁中全铁的含量为18.5%～25%，盐基度为9.0～14.0%，ph在2.0～3.0；
所述的磷酸盐为磷酸钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠中的一种或多种；
所述的絮凝剂由阳离子聚丙烯酰胺（分子量为5,000,000～10,000,000，阳离子度25～30%）和聚二甲基二烯丙基氯化铵（分子量为500,000～800,000）混合而成，质量比为：阳离子聚丙烯酰胺占5%～85%，聚二甲基二烯丙基氯化铵占15%～95%。
一种高效污水除磷剂的制备方法，包括以下操作步骤：
a）、将聚合硫酸铁与污水除磷剂反应得到组份a；
b）、将聚丙烯酰胺配制成溶液，添加聚二甲基二烯丙基氯化铵，搅匀，得到组份b；
c）、将组份a与组份b进行复配得到产品。
优选地，组份b中，聚丙烯酰胺的含量为0.1%～1%。
优选地，组份b中，聚二甲基二烯丙基氯化铵的含量为0.2%～2%。
一种高效污水除磷剂在市政污水深度处理中的应用，包括以下操作步骤：
a）、将配制好的除磷剂用水稀释至质量浓度为1%～20%的水溶液；
b）、将上述溶液加入到生化处理池出水口的含磷废水中；
c）、经机械搅拌或水力搅拌后，静置沉淀15min。
具体实施时，磷酸根能够参与fe3+的水解与聚合反应，无定形的fe（oh)3能够吸附磷酸根而使溶液的体积减小，形成桥键；通过加入磷，一方面能够改善其性能的不稳定性以及处理废水的效果；另一方面能够增加聚合硫酸铁的聚合度，有利于提高聚合硫酸铁的混凝性能。
本发明专利采用聚丙烯酰胺和聚二甲基二烯丙基氯化铵复配使用，聚二甲基二烯丙基氯化铵是一种阳离子聚合物，分子量在几十万之间，粘度低于聚丙烯酰胺。利用聚二甲基二烯丙基氯化铵的荷电性以及聚合物分子结构，能部分替代聚丙烯酰胺的使用。并且，在研究中发现，聚丙烯酰胺复配聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液的絮凝效果优于分步投加两种药剂，原因是两者之间存在协同效应。
本发明的复合除磷剂原料简单易得，使用方便，能有效地处理不同浓度的含磷废水，出水中总磷的含量达到0.5ppm以下，中低浓度中总磷的去除氯能够达到80%以上，亦可应用于农药废水、造纸废水、印染废水等深度除磷工艺。
实施例一、分别使用高效除磷剂与三氯化铁处理高浓度含磷废水，
步骤：将高效除磷剂与三氯化铁(密度1.55g/cm3)两种药剂配制为1000mg/l的稀溶液；取济南市第一污水处理厂生物池的污水各1l，分别投加量10、20、30、40、50、70mg/l的两种样品；快搅2min，慢搅2min，静置15min，取上清液测总磷的含量，结果如附图1所示，
当药剂投加10ppm时，高效除磷剂能够将二沉池出水的总磷分别降低至0.89mg/l，处理效果显著，随着高效除磷剂投加量的增加，水中总磷的含量明显下降，当药剂投加量为50-70ppm时，出水总磷满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（gb18918-2002）一级a标准。三氯化铁的投加量为70mg/l时水中总磷的含量为1.06mg/l，仍未达到标准。
根据试验研究结果，在生物池处理效果较差的条件下（生物池出水总磷含量高），为了使污水处理厂的出水tp达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（gb18918-2002）一级a排放标准，污水厂稳定运行下的新型除磷剂投加浓度为50mg/l，其价格为350元/t，处理1吨废水药剂费用为0.0175元；相比于三氯化铁，同样投加70mg/l的药剂（该投加量的条件下仍未达标），其价格为360元/t，处理1吨废水药剂费用为0.0252元，相比较而言，成本最少能够节省31%，而且处理效果优于三氯化铁。
实施例二、分别使用高效除磷剂与三氯化铁处理高浓度含磷废水，
步骤：将高效除磷剂与三氯化铁（密度1.55g/cm3）两种药剂配制为1000mg/l的稀溶液；取生物池的污水各1l，分别投加量10、40、60、80mg/l的1、2号样品；快搅2min，慢搅2min，静置15min，取上清液测总磷的含量，结果如附图2所示，
在处理低浓度生活污水的总磷时，高效除磷剂在投加量为10mg/l时就能明显降低水中的总磷含量，分别降低至0.24mg/l，出水tp达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（gb18918-2002）一级a排放标准。
三氯化铁的投加量在40mg/l时，总磷的含量在0.53mg/l，未达标；投加量为60mg/l时，总磷的含量为0.39mg/l，达标。
根据试验研究结果，在生物池除磷效果较好的情况下（生物池出水总磷含量较低），为了使污水处理厂的出水tp达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（gb18918-2002）一级a排放标准，污水厂稳定运行下的高效除磷剂投加浓度为10mg/l，其价格为350元/t，处理1吨废水药剂费用为0.0035元；相比于三氯化铁，同样投加60mg/l的药剂，其价格为360元/t，处理1吨废水药剂费用为0.0216元，成本能够降低83.8%，说明高效除磷剂对低浓度的含磷废水具有处理优势，适合于含磷污水的深度处理。
实施例三、高效除磷剂与市售药剂（生产厂商：西安某药剂商）对比，
步骤：将高效除磷剂与市售药剂两种药剂配制为1000mg/l的稀溶液；取生物池的污水各1l，分别投加量50、70、90mg/l的1、2号样品；快搅2min，慢搅2min，静置15min，取上清液测总磷的含量，结果如附图3所示，
高效除磷剂投加到废水中，能够达到稳定的除磷效果，投加量为50、70、90mg/l时，磷的去除效果基本保持不变，维持在0.12-0.13mg/l，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（gb18918-2002）一级a标准，出水水质稳定；
相比较而言，市售药剂对生物池出水中的总磷去除效果不明显，在投加量为60ppm时，污水中总磷的含量为0.40mg/l，该处理效果没有t101除磷剂在投加量为50ppm时的效果好，在药剂投加量为90ppm时，该药剂的处理效果达到最佳，污水中总磷的含量为0.19mg/l，但是随着药剂投加量的增加，总磷的含量又有逐渐增加的趋势，在投加量为150mg/l时，污水中总磷的含量为0.39mg/l，说明该药剂在投加量较高时（＞60mg/l），对污水中总磷的去除效果不显著。通过对比试验可以推测，高效除磷剂对污水的处理效果明显优于市售药剂。
本发明的上述实施例，仅仅是清楚地说明本发明所做的举例，但不用来限制本发明的保护范围，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各项权利要求限定。
技术特征：
技术总结
本发明公开了一种高效除磷剂及其在市政污水深度处理中的应用，所述高效除磷剂包含聚合硫酸铁，磷酸盐以及高分子絮凝剂等有效成分，聚合硫酸铁的质量比为75%?85%，磷酸盐质量比为1%?10%，絮凝剂质量比为0.5%?10%；使用方法为将高效除磷剂加入到生化池出水中，经过机械搅拌或水力搅拌后静置沉淀即可，出水可满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918?2002）一级A标准，对不同浓度的生活污水均具有良好除磷效果。
技术研发人员：李璐;赵黄浦;李杰;袁霄
受保护的技术使用者：上海万狮环保科技有限公司
技术研发日：2017.12.21
技术公布日：2018.04.27
声明：
“高效污水除磷剂及其在市政污水深度处理中的应用的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：上海万狮环保科技有限公司
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2024年07月26日 ~ 28日 
