CN2018109611314一种去除污水中氮磷元素的反应装置及方法公开号108715477A

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号201810961131.4(22)申请日2018.08.22(71)申请人山东太平洋环保股份有限公司地址250101山东省济南市高新区正丰路554号环保科技园8号楼正丰大厦532室(72)发明人朱杰高　刘帅　孙迎超　(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人郑平(51)Int.Cl.C02F1/58(2006.01)C02F9/04(2006.01)C02F101/10(2006.01)C02F101/16(2006.01)(54)发明名称一种去除污水中氮磷元素的反应装置及方法(57)摘要本发明涉及一种去除污水中氮磷元素的反应装置，涉及含氮磷元素废水处理技术领域。包括污水存储装置、一级反应器，污水存储装置的下部设置有污水输入口，污水输入口上部设置有污水输出口，污水输出口的位置位于污水存储装置中污水液面以下，保证污水从污水存储装置以满流的方式进入输送管道；一级反应器内设置有填料装置、布水装置、搅拌装置、污水溢流口，污水输出口与布水装置连通；填料装置设置在布水装置上部，搅拌装置中设置有进气口且设置在布水装置下方；污水溢流口设置在一级反应器侧壁上。本发明通过污水以满流的形式进入管道，杜绝了沉淀在管道中生成的前提条件，实现对沉淀生成场所的控制，解决了设备、管道结垢的问题。权利要求书2页说明书7页附图2页CN108715477A2018.10.30CN108715477A1.一种去除污水中氮磷元素的反应装置，其特征在于：包括污水存储装置、一级反应器，所述污水存储装置的下部设置有污水输入口，污水输入口上部设置有污水输出口，所述污水输出口的位置位于污水存储装置中污水液面以下，保证污水从污水存储装置以满流的方式进入输送管道；所述一级反应器内设置有填料装置、布水装置、搅拌装置、污水溢流口，且一级反应器的底部为锥形，所述污水输出口与布水装置连通；所述布水装置的出水端位于一级反应器的下部，污水通过布水装置被分散到锥形底部的斜面上，所述填料装置设置在布水装置上部，所述搅拌装置设置在布水装置的下方；所述搅拌装置中设置有进气口；所述污水溢流口设置在填料装置上部的一级反应器侧壁上。2.如权利要求1所述的去除污水中氮磷元素的反应装置，其特征在于：所述去除污水中氮磷元素的反应装置还包括排渣管、沉淀收集池，所述排渣管的一端与一级反应器的锥形底部连通，所述沉淀收集池和排渣管的另一端连通。3.如权利要求1所述的去除污水中氮磷元素的反应装置，其特征在于：所述去除污水中氮磷元素的反应装置还包括回流管，所述回流管的一端与沉淀收集池的上部连通，另一端与一级反应器连通且端口位于一级反应器中填料装置和布水装置之间。4.如权利要求1-3任一项所述的去除污水中氮磷元素的反应装置，其特征在于：所述布水装置的喷水口采用旋流设计，即通过喷水口的旋转将污水以旋转的方式从布水装置进入一级反应器；优选的，所述填料装置为鲍尔环填料。5.如权利要求1-3任一项所述的去除污水中氮磷元素的反应装置，其特征在于：所述去除污水中氮磷元素的反应装置还包括二级反应器，所述二级反应器包括呼吸管、进水口、一次反应填料、二次反应填料、均布板、出水口；所述呼吸管设置在二级反应器的顶部；所述进水口二级反应器上部的侧壁上，且进水口与填料装置上部的污水溢流口连通；所述一次反应填料设置在进水口的下部，所述二次反应填料设置在一次反应填料的下部，且一次反应填料、二次反应填料的底部均设置有液体均布板；所述出水口设置在二级反应器的底部，且出水口与排渣管连通。6.如权利要求5所述的去除污水中氮磷元素的反应装置，其特征在于：所述二级反应器还包括第一人孔门、第二人孔门，所述第一人孔门和第二人孔门分别设置在一次反应填料、二次反应填料处的二级反应器侧壁上；或，所述二级反应器还包括吊装环、反应器固定件、第一水压平衡口、第二水压平衡口；所述吊装环设置在二级反应器上部的外壁上，所述反应器固定件设置在二级反应器中部的外壁上，所述第一水压平衡口设置在进水口上部的二级反应器侧壁上，所述第二水压平衡口二次反应填料下部的二级反应器侧壁上。7.如权利要求5所述的去除污水中氮磷元素的反应装置，其特征在于：二级反应器的底部为锥形结构；或，所述一次填料装置、二次填料装置采用可拆卸的方式设置，优选的，所述填料装置为鲍尔环填料；或，所述二级反应器与回流管连通。8.利用权利要求1-4任一项所述的反应装置去除污水中氮磷元素的方法，其特征在于：包括如下步骤：权　利　要　求　书1/2页2CN108715477A2(1)将污水存储装置1中的污水以满流的形式送入一级反应器2中，通过布水装置将污水以旋流的形式分布到一级反应器锥形的底面上，采用氢氧化钠将污水的pH控制在9-10范围内，反应温度控制在25-35℃范围内，将污水中镁离子、铵根离子、磷酸根离子中Mg、N、P的摩尔比控制在1.09：0.92：1；(2)用搅拌装置对污水进行搅拌，同时，通过搅拌装置上的进气口向污水中鼓入空气，促进沉淀的生成以及长大；(3)将反应生成的沉淀通过排渣管排放到沉淀收集池，自然沉降后，将上清液通过回流管送入一级反应器中，上清液中的小颗粒沉淀与未完全反应的污水充分混合后，作为沉淀的形核位点，进一步促进沉淀的生成，从而深度处理污水中未反应的底物；(4)被锥形底面反弹的污水向上运动进入填料装置，填料装置作为沉淀附着点，促进沉淀二次生长，从而进一步提高污水中氮磷元素的处理效果；优选的，步骤(1)中，所述布水装置中污水的出口流速控制在1-1.5m/s范围内；优选的，步骤(2)中，所述搅拌速度为100-200r/min。9.利用权利要求5-7任一项所述的反应装置去除污水中氮磷元素的方法，其特征在于：包括如下步骤：1)将权利要求所述的方法中的一级反应器处理后的污水依次通过设置在一级反应器中填料装置上部的污水溢流口、二级反应器上部侧壁上的进水口送入二级反应器中，污水依次经过一次反应填料、二次反应填料，进一步促进污水中沉淀的生成；2)将步骤1)中反应生成的沉淀通过排渣管排放到沉淀收集池，自然沉降后，将上清液通过回流管送入二级反应器中，上清液中的小颗粒沉淀与未完全反应的污水充分混合后，作为沉淀的形核位点，进一步促进沉淀的生成。10.如权利要求1-7任一项所述的去除污水中氮磷元素的反应装置在化工领域中的应用。权　利　要　求　书2/2页3CN108715477A3一种去除污水中氮磷元素的反应装置及方法技术领域[0001]本发明涉及含氮磷元素废水处理技术领域，尤其涉及一种通过MAP反应去除污水中氮磷元素的反应装置及方法。背景技术[0002]食品工业废水，尤其是淀粉废水和豆制品废水，具有悬浮物浓度高、有机物浓度高、水质水量随季节波动等特点，水质数据主要体现在高COD、TN、TP中。IC厌氧反应器由于具有高COD容积负荷、较小的占地面积等特点，被广泛应用于该类废水的处理当中。但IC反应器主要利用水解酸化、产氢产乙酸、产甲烷三个阶段反应处理降解高浓度COD，伴随反应的同时尚存在以下几个问题：1)厌氧反应器进行氨化作用，将氮元素转换成铵根，与污水中的磷酸根、金属离子(如镁离子)结合形成沉淀，如磷酸铵镁(MAP)，随时间累积会造成出水管道、回流管道以及泵腔等设备会被沉淀堵塞，一旦堵塞，由于难以对这些管道、泵腔等进行清理，需要整个生产线停车后重新更换设备，否则，产生的污水无法排放、处理，不仅影响生产正常运行，也会大幅度增加企业的生产成本；2)厌氧出水中富含大量的氮、磷元素，后续其他的常规工艺无法处理，化学工艺处理成本高，且容易造成设备堵塞；3)土建施工周期长、难以检修、一次投入成本高。而厌氧反应中氨化、释磷的过程是必然发生的，随着厌氧各反应阶段的进行，接近出口处底物的浓度会越来越高，与空气接触会快速、大量的生成鸟粪石沉淀。同时，出口溶液中含有大量的氮磷元素，普通的好氧工艺无法除去达标。因此，有必要研究一种新的去除污水中氮磷元素的反应装置及方法。发明内容[0003]针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种去除污水中氮磷元素的反应装置及方法。本发明的通过研究和分析沉淀(MAP)的生成特点以及堵塞污水排放管道的原因，针对性地设计了去除污水中氮磷元素的反应装置及方法，从而将沉淀的生成场所从污水排放管道内转移到了专门的沉淀反应装置，很好地解决了排放含有氮磷元素的污水的管道、泵腔容易被堵塞的问题，使生产及污水的排放同时、持续进行。[0004]本发明的目的之一是提供一种去除污水中氮磷元素的反应装置。[0005]本发明的目的之二是提供一种去除污水中氮磷元素的方法。[0006]本发明的目的之三是提供去除污水中氮磷元素的反应装置应用。[0007]为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：[0008]首先，本发明公开了一种去除污水中氮磷元素的反应装置，包括污水存储装置、一级反应器，所述污水存储装置的下部设置有污水输入口，污水输入口上部设置有污水输出口，所述污水输出口的位置位于污水存储装置中污水液面以下，保证污水从污水存储装置以满流的方式进入输送管道；所述一级反应器内设置有填料装置、布水装置、搅拌装置、污水溢流口，且一级反应器的底部为锥形，所述污水输出口与布水装置连通；所述布水装置的出水端位于一级反应器的下部，污水通过布水装置被分散到锥形底部的斜面上，所述填料说　明　书1/7页4CN108715477A4装置设置在布水装置上部，所述搅拌装置设置在布水装置的下方；所述搅拌装置中设置有进气口，以便于在搅拌的同时鼓入空气，促进沉淀的生成以及长大；所述污水溢流口设置在填料装置上部的一级反应器侧壁上，使反应后的污水通过溢流的方式排出。[0009]所述污水输出口的位置位于污水存储装置中污水液面以下的原因是：这样才能保证污水从污水存储装置以满流的方式进入输送管道，从而避免沉淀直接在管道中生成。本发明经过对流经排放管道中的污水的观察，以及对排出口的污水的分析，发现导致管道堵塞的一个非常重要的原因就是进水时，污水中混入了一部分空气，而这部分控制极易导致污水中的铵根、磷酸根离子从稳定状态转变为不稳定状态，从而在污水输送的过程中铵根和磷酸根离子就转变成沉淀，极易造成管道堵塞，但这一原因却长期难以被发现，其原因是：其一，在发现管道堵塞时，管道中已经没有流动的污水，整个导致管道堵塞的环境、条件不再存在；其二，在实际的污水输送过程中，无法观察到管道中水流的特点以及发生的变化；这些因素导致最终看到的仅仅是管道被堵塞这一结果，而难以追溯发现管道被堵塞的原因；而本发明发现导致污水管道易被堵塞的原因后，通过使污水以满流的形式进入管道，杜绝了沉淀在管道中生成的前提条件，也就是，这样就可以对沉淀生成的场所进行转移，让沉淀在专门的处理装置中生成，实现对沉淀生成场所的控制，避免管道被堵塞。[0010]所述一级反应器中将污水通过布水装置从下面输入，反应后的污水从一级反应器上部侧壁上污水溢流口排出，即采用上流式设置的原因是：(1)污水如果从一级反应器上端进入、下端排出，初始进水的过程中，进水管管口的污水中的反应底物会相互碰撞，并且污水持续与空气充分接触，满足了沉淀的生成条件，沉淀会在进水至反应器满水的过程中快速生成并附着在出水管中，造成出水管管口被堵塞；(2)下端出水会造成污水和沉淀无法有效分离，后续需要单独设置沉淀池固液分离，增加了投资费用；(3)同时，相比于上端出水方式，自然沉降池中的上清液流量增大，增加能耗且由于稀释量过大影响处理效果；在相同的停留时间内，上端出水方式污水与载体接触更充分、接触时间更久，反应效率更高；上端出水可以防止沉淀物过快沉降，增加沉淀物在滤料上附着的效果；上端出水无需后续单独设计沉淀或颗粒截留装置，较大程度的避免了悬浮物对后续工艺的影响，可以直接和后续工艺对接。[0011]优选的，所述布水装置的喷水口采用旋流设计，即通过喷水口的旋转将污水以旋转的方式从布水装置进入一级反应器，这样设计的原因是可以增加污水中离子之间的相互碰撞，加快