CN2016109326138一种强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法公开号10656

(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201610932613.8(22)申请日2016.10.25(71)申请人西安建筑科技大学地址710055陕西省西安市碑林区雁塔路13号(72)发明人袁林江　(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.C02F9/14(2006.01)C02F3/30(2006.01)C01B25/37(2006.01)C01B25/36(2006.01)(54)发明名称一种强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法(57)摘要本发明公开了一种强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法。基于倒置和传统的A2O系统及氧化沟系统中，将主流系统厌氧阶段部分含较高浓度的磷酸盐的混合液引入到侧流系统的中间沉淀池进行泥水分离，然后将中间沉淀池的上清液引入化学除磷反应池；向反应池内投加铁盐或者铝盐，使磷酸盐与铁离子或铝离子反应形成不溶性磷酸盐，然后在随后的化学沉淀池中将不溶性磷酸盐沉淀予以回收；化学沉淀池的上清液排入好氧池；中间沉淀池的污泥根据系统运行情况分别排入到主流系统的污泥处理、后续好氧池或返回到缺氧池。通过在侧流化学回收主流系统中厌氧段污水中部分磷酸盐，既减轻了主流系统生物除磷的负担、有助于生物除磷，又回收了污水中的磷酸盐资源。权利要求书2页说明书7页附图1页CN106565056A2017.04.19CN106565056A1.一种强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)将生活污水原水、与来自好氧池的混合液及来自二沉池的回流污泥一并排入缺氧池，然后缺氧池混合液排入厌氧池；或者将生活污水原水与来自中间沉淀池和二沉池的回流污泥先排入厌氧池中，并停留后再排入缺氧池；2)将厌氧池中相当于系统进水流量1％—30％的混合液排入中间沉淀池，厌氧池中其余70％—99％的混合液排入到后续的好氧池或者氧化沟中；3)混合液在中间沉淀池停留后，进行泥水分离；4)中间沉淀池沉淀下来的污泥100％按照入流速度同步排出，进入系统的污泥浓缩池、缺氧池或好氧池，或者进入系统的污泥浓缩池、厌氧池或氧化沟；进入污泥浓缩池浓缩后的污泥进入污泥处理单元；5)中间沉淀池分离得到的上清液100％按照入流速度同步排入化学反应池中，并在化学反应池中投加相当于水中磷酸盐磷浓度1.4倍浓度的铁盐或者1.1倍的铝盐，并搅拌，进行化学除磷；6)将步骤5)中的混合液排入化学沉淀池进行沉淀；上清液按照入流速度排入好氧池或氧化沟中；7)好氧池中的混合液经曝气后，将相当于系统污水原水的入流量排入至二次沉淀池中，并同时将相当于系统污水入流量数倍的混合液输送至缺氧池中；或氧化沟中的混合液排入至二次沉淀池；8)二次沉淀池沉淀下来的污泥中相当于系统污水进水流量100％的量输送至缺氧池或厌氧池中,其余部分排入至污泥浓缩池；9)二次沉淀池的上清液输入至后续工序；10)将化学沉淀池沉淀下来的包含不溶性含铁或者含铝的磷酸盐沉淀物排出、沥干水后即可获得磷酸盐粗产品。2.权利要求1所述的强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于，步骤1)中，污水在厌氧池停留0.5-1小时。3.权利要求1所述的强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于，步骤3)中，混合液在中间沉淀池停留1-2小时。4.权利要求1所述的强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于，步骤6)中，混合液排入化学沉淀池进行沉淀20min-60min。5.权利要求1所述的强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于，所述铁盐为硫酸铁、三氯化铁或者聚合氯化铁。6.权利要求5所述的强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于，所述铁盐投加以三价铁离子的浓度计。7.权利要求1所述的强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于，所述铝盐为硫酸铝、三氯化铝、硫酸铝或者聚合氯化铝。8.权利要求7所述的强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于，所述铝盐投加以三价铝离子的浓度计。9.权利要求1所述的强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于，权　利　要　求　书1/2页2CN106565056A2步骤6)中，在化学除磷反应池中投加铁盐或铝盐后，先快速搅拌30s-50s,搅拌速度为275r r/min，然后缓慢搅拌15min-30min。10.权利要求1所述的强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于，步骤7)中，将相当于系统污水进水流量150％-300％量的混合液输送至缺氧池中。权　利　要　求　书2/2页3CN106565056A3一种强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法技术领域[0001]本发明属于一种新型污水生物净化并回收其中磷酸盐资源的方法，特别是一种强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法。背景技术[0002]随污水中磷酸盐的排入是引发湖泊、水库和海湾等水体富营养化的关键因素，因此我国污水排放标准中对磷酸盐浓度做出了严格的规定。我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定，自2006年1月1日起新建城镇污水处理厂出水要求达到一级A排放标准，即总磷不超过0.5mg/L。[0003]污水中的磷酸盐来自日常生活的各种清洗剂、人体排泄物、或者农田磷肥的流失及工业含磷废水的排放。无论这些污染源如何，其中的磷都可以追溯到自人类对磷矿的加工制成品或者植物从土壤中摄取的磷酸盐。地球上磷酸盐是一种不可再生的资源，也是工农业生产中不可替代的资源。据报道，全球磷矿储量仅够维持100年左右。而我国已探明的磷资源储量折合标磷矿储量约有27亿t，仅够维持使用70年左右，其中包括90％以上的非富磷矿，如果仅以富磷矿磷储量计算，则仅能维持我国使用10-15年，磷矿已被列为我国今后国民经济发展需求紧迫的20种矿产之一。面对需求日益增长和矿产资源日益枯竭的形势，不少目光转向了城市污水。2012年我国全年污水排放量已达460多亿吨，污水含磷量多在3-6mg/L，按平均4.5mg/L计，仅城镇地区每年污水中磷排放量就达20.7万t。按照全国磷矿石平均含P2O5为17％计，由此推算出每年随污水排出的磷量折合约837万吨磷矿石。据国土资源部统计，2012年全国共开采磷矿约9500万t。污水中每年磷排放量相当于2012年磷矿开采量的约8.8％。由此可见，随污水流失的磷量是不容忽视的。城市污水中磷被视作潜在的“第二磷源”。因此在城市污水净化的同时使污水中的磷能资源化具有极其重要意义和明显的经济价值。[0004]自然界中磷的存在形态主要分有机磷和无机磷。有机磷，多为胶体和颗粒状，例如：葡萄糖-6-磷酸、2-磷酸甘油酸、磷肌酸。主要来源于生活污水、农业废弃物和某些工业废水。无机磷以不溶态和可溶态存在，多为溶解状态，主要有正磷酸盐(PO43-)、偏磷酸盐(PO3-)、聚磷酸盐(焦磷酸盐P2O74-、三磷酸盐P3O105-、三磷酸氢盐HP3O92-)。其中，一部分为有机磷经微生物分解转化后形成的，另外一部分来自被农肥或农药污染的农田排水，地表径流以及某些工业废水。[0005]有机磷在微生物的作用下可通过矿化作用转化成无机磷。不溶性磷酸盐在某些微生物的作用下转化成可溶性磷酸盐，可溶性磷酸盐也可同某些盐基化合物结合，转化成不溶性的钙盐、镁盐和铁盐等，上述种种途径构成了磷在自然界中的循环。现代污水除磷技术就是利用磷的循环转化过程将废污水中的磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀或将磷吸收到细胞内的过程。[0006]化学沉淀除磷是对污水投加化学药剂，使水中的可溶性磷酸根生成难溶性盐，混凝形成絮凝体后再用沉淀等方法将泥水分离，去除污水中磷。目前常用的除磷化学药剂有说　明　书1/7页4CN106565056A4含铝化合物(聚合铝、硫酸铝等)、含铁化合物(聚合铁、亚铁盐和铁盐)、镁盐以及含钙化合物(石灰)等。[0007]化学除磷可按工艺流程中的化学药剂投加点不同，将化学沉淀工艺分为前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀。前置沉淀的投加点是原污水，形成的沉淀物与初沉污泥一起排除；协同沉淀是目前使用最多的化学除磷法，它的药剂投加点包括初沉池出水、曝气池及二沉池之前的位点，形成的沉淀物与剩余污泥一起排出；因此这两种化学除磷难以得到纯粹的不溶性磷酸盐沉淀。后置沉淀的药剂投加点是在二级生物处理系统之后，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离。该化学除磷可以得到较纯的不溶性磷酸盐沉淀。但由于此阶段污水中磷酸盐浓度已经很低了，因此回收磷量很少。最后就是在污泥处理系统中对污泥脱出水、污泥浓缩池上清液或者污泥厌氧消化液进行化学除磷。但由于有机物或和SS浓度高，导致化学沉淀效果很差、磷回收不理想。[0008]城市污水由于含有大量的有机物、SS、氮和磷，因此在净化处理中都采用生物净化。在生物净化中为了脱除有机物、SS、氮和磷，采取好氧、缺氧和厌氧三种环境交替的工艺，如A2O、氧化沟、SBR等。生物除磷主要是通过活性污泥中的聚磷菌在厌氧环境下将细胞内的聚磷颗粒水解且释放水解产生的磷酸盐到细胞外，从而获得能量并将摄取的VFAs合成为PHB，当环境转为好氧时，会氧化胞内PHB，产生能量，将胞外污水中的磷酸盐“超量”摄入细胞内合称为聚磷颗粒。通过排出富含磷的污泥，就将污水中磷酸盐从水中去除掉。在厌氧-好氧交替过程中聚磷菌的活性易受环境影响，导致好氧段除磷能力波动。在生物除磷过程中，污水中的磷酸盐最终是转移到污泥中的聚磷菌体内，需要将这些富含磷的污泥去除，才能实现污水中的磷酸盐的去除。但取出的这些剩余污泥，还会再释放出磷酸盐，因此在污泥处理中还需要采用化学药剂将释放出来的磷酸盐沉淀出来，方可以最终实现磷的去除。[0009]在污泥处理过程中进行化学除磷时，由于污泥水中悬浮物和有机物等浓度高，磷酸盐的化学沉淀物不易析出，对磷的回收不利。发明内容[0010]本发明的目的在于提供一种强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法。本发明将化学磷回收与生物除磷有机结合，适当减轻微生物除磷的负担、从而提高微生物除磷活力，又可最大限度回收污水中的磷酸盐资源。[0011]本发明对厌氧池混合液中的部分磷采取化学沉淀析出，既有利于减轻好氧段生物除磷的负担、增强聚磷菌的活性，还较为容易获得磷酸盐沉淀物。[0012]本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。[0013]根据本发明实施例提供的一种强化污水生物除磷且回收污水中磷酸盐资源的方法，包括如下步骤：[0014]1)将生活污水原水、于来自好氧池的混合液及来自二沉池的回流污泥一并排入缺氧池，然后缺氧池混合液排入厌氧池；或者将生活污水原水与来自中间沉淀池和二沉池的回流污泥先排入厌氧池中，并停留后再排入缺氧池；[0015]2)将厌氧池中相当于系统进水流量1％—30％的混合液排入中间沉淀池，厌氧池中其余70％—99％的混合液排入到后续的好氧池或者氧化沟中；[0016]3)混合液在中间沉淀池停留后，进行泥水分离；说　明　书2/7页5CN106565056A5[0017]4)中间沉淀池沉淀下来的污泥100％按照入流速度同步排出，进入系统的污泥浓缩池或缺氧池或好氧池；进入污泥浓缩池浓缩后的污泥进入污泥处理单元；[0018]5)中间沉淀池分离得到的上清液100％按照入流速度同步排入化学反应池中，并在化学反应池中投加相当于水中磷酸盐磷浓度1.4倍浓度的铁盐或者1.1倍的铝盐，并搅拌，进行化学除磷；[0019]6)将步骤5)中的混合液排入化学沉淀池进行沉淀；上清液按照入流速度排入好氧池或氧化沟中；[0020]7)好氧池中的混合液经曝气后，按照系统污水原水的入流量排入至二次沉淀池中，为系统污水进水流量数倍的混合液输送至缺氧池中；或氧化沟中的混合液排入至二次沉淀池；[0021]8)二次沉淀池沉淀下来的污泥中相当于系统污水进水流量100％的量输送至缺氧池或厌氧池中,其余部分排入至污泥浓缩池；[0022]9)二次沉淀池的上清液输入至后