專利名稱：雙污泥誘導(dǎo)結(jié)晶污水除磷脫氮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是環(huán)境工程中的污水處理工程技術(shù)，尤其是應(yīng)用于生活污水及城市污 水除磷脫氮的經(jīng)濟實用的先進工藝，屬于環(huán)境保護的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在我國，水資源短缺及水污染問題日趨嚴重，主要湖泊總氮、總磷嚴重超標 "三湖"(太湖、巢湖、滇池)富營養(yǎng)化問題突出，赤潮現(xiàn)象頻繁發(fā)生，因此控 制水體中二級處理出水中磷的含量已經(jīng)受到高度重視，目前大多數(shù)城市污水處理 廠出水難以達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002 —級A標準， 今后將有相當(dāng)一部分污水處理廠面臨提標改造的任務(wù)，而碳源不足、聚磷菌與硝 化菌之間存在污泥齡矛盾等問題，是限制現(xiàn)有城市污水處理廠氮、磷去除效果的 主要因素，迫切需要新型污水除磷脫氮技術(shù)從根本上解決傳統(tǒng)除磷脫氮技術(shù)存在 的矛盾，實現(xiàn)氮、磷的穩(wěn)定達標排放。
另一方面，磷是人類生命與生產(chǎn)活動中不可缺少的寶貴資源且具有單向流動 的特點， 一旦進入水體沒有再次回到陸地的有效途徑，據(jù)估計全世界磷礦儲量只 能維持100年左右，近幾年我國磷酸鹽工業(yè)已經(jīng)面臨高品位磷礦石緊缺狀況，污 水中磷的排放量可觀，我國目前僅城鎮(zhèn)地區(qū)每年污水中排放磷量約為20.7萬t ， 相當(dāng)于每年磷礦量的37.5%左右。從污水中回收磷不僅能帶來環(huán)境效益，更有潛 在的經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種雙污泥誘導(dǎo)結(jié)晶污水除磷脫氮方法，突 破傳統(tǒng)污水除磷脫氮工藝存在的固有矛盾，尤其是針對低碳源城市污水引進反硝 化除磷技術(shù)，最大限度地提高污水中碳源利用效率，并與結(jié)晶除磷單元相結(jié)合， 進一步強化除磷脫氮效果，并可實現(xiàn)磷資源的有效率回收。技術(shù)方案本發(fā)明的雙污泥系統(tǒng)誘導(dǎo)結(jié)晶污水除磷脫氮方法基于兩個獨立的 污泥系統(tǒng)，即由硝化池、沉淀池組成的硝化菌污泥系統(tǒng)與由厭氧池、沉淀池、缺 氧池、后曝氣池和終沉池組成的反硝化聚磷污泥系統(tǒng)；反硝化聚磷污菌泥在厭氧 釋磷池完成厭氧釋磷后，在沉淀池進行泥水分離，污泥進入缺氧池，僅上清液進 入后繼處理單元；被排入缺氧池的污泥進行反硝化除磷脫氮，經(jīng)后曝氣池進入終 沉池，通過沉淀泥水分離后聚磷污泥再進入?yún)捬踽屃壮蒯屃?，如此循環(huán)；
除磷脫氮方式為雙泥系統(tǒng)與誘導(dǎo)結(jié)晶相配合，在雙泥系統(tǒng)中，經(jīng)厭氧釋磷后， 沉淀池出來的第一部分富磷上清液直接進入硝化池，第二部分富磷上清液則進入 誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器，結(jié)晶回收部分磷后，再與第一部分富磷上清液一起進入生物除 磷系統(tǒng)的后繼單元，繼續(xù)完成除磷脫氮；進入硝化池的上清液完成硝化反應(yīng)后， 混合液進入沉淀池完成泥水分離，分離出的污泥再返回硝化池，上清液進入缺氧 池進行反硝化除磷脫氮；這樣，反硝化聚磷污泥與硝化污泥兩污泥系統(tǒng)各自獨立， 不發(fā)生交換或混合，只是上清液沿程流動；
所述的誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器采用誘導(dǎo)結(jié)晶磷回收方法，誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器為流態(tài)化 運行方式，沉淀劑與已經(jīng)提高pH的進水即第二部分富磷上清液一起進入誘導(dǎo)結(jié)晶 反應(yīng)器，并向誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器添加晶種，通過曝氣的方式使晶種處于膨脹狀態(tài)， 從而與進水充分接觸，使難溶磷酸鹽結(jié)晶在晶種表面上，反應(yīng)后，將覆蓋有磷酸 鹽的晶種與水沉淀分離，從誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器中取出，烘干后，便成為優(yōu)質(zhì)的磷回 收產(chǎn)品。
本發(fā)明將雙污泥系統(tǒng)與誘導(dǎo)結(jié)晶相結(jié)合。兩污泥系統(tǒng)相互獨立，僅發(fā)生上清 液交換，從后曝氣池后的最終沉淀池向厭氧池的污泥回流量及從厭氧池后的沉淀 池向缺氧池的污泥越流量控制為進水流量的30%~50%。誘導(dǎo)結(jié)晶單元為系統(tǒng)增加 了磷的化學(xué)出口，其與后置曝氣池一起協(xié)調(diào)硝酸鹽電子受體與聚磷量之間的關(guān)系， 保證出水質(zhì)量，同時磷結(jié)晶于晶種上形成類磷礦石磷回收產(chǎn)品，磷的回收率可通 過富磷上清液進入結(jié)晶單元的比率(可以是部分或全部)來調(diào)節(jié)，即便在工藝啟 動初期，富磷上清液磷濃度相對較低的情況下，通過增加結(jié)晶單元進水比率，仍 能獲得較高回收率。
有益效果.*本發(fā)明具有下述特點 (1)反硝化聚磷菌和硝化菌處于兩個獨立的污泥系統(tǒng)，可分別控制泥齡，解決了
聚磷菌與硝化菌的不同泥齡之爭,有利于反硝化脫氮除磷與硝化的各自優(yōu)化。雙污泥系統(tǒng)可實現(xiàn)"一碳雙用"，聚磷污泥在厭氧池利用進水有機物進行厭氧 釋磷，并將有機物轉(zhuǎn)變成PHB儲存，進入缺氧池后再分解儲存的PHB聚磷 的同時，進行反硝化脫氮， 一方面可以使碳源最大限度的用于厭氧釋磷，提 高厭氧上清液含磷量；同時因有機物最大限度地用于反硝化除磷脫氮，還能 顯著節(jié)省好氧曝氣能量；
(2) 誘導(dǎo)結(jié)晶與雙污泥系統(tǒng)有機結(jié)合。雙泥系統(tǒng)可實現(xiàn)"一碳雙用"，即 反硝化聚磷過程不需另外消耗碳源，碳源利用效率高，同時也可以使碳源最 大限度的用于厭氧釋磷量，提高厭氧上清液濃度，有利于結(jié)晶單元的磷回收; 結(jié)晶單元減輕了生物單元的除磷負擔(dān)，也使得生物單元各運行參數(shù)的控制更 加靈活；
(3) 誘導(dǎo)結(jié)晶的化學(xué)除磷方式，使回收產(chǎn)品較易與水分離，且純度較高，具有較 高市場潛在價值。


圖1為本發(fā)明工藝示意工藝流程圖。
其中有厭氧池li沉淀池2、誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器3、硝化池4、沉淀池5缺氧 池6、后曝氣池7、終沉池8。生物部分成反硝化聚磷污泥和硝化污泥兩個獨立的 污泥系統(tǒng)。第一部分富磷上清液Ch、第二部分富磷上清液Q2。
具體實施例方式
圖1為本發(fā)明工藝示意工藝流程,各反應(yīng)池結(jié)構(gòu)及設(shè)計參數(shù)可參照^0等除磷 脫氮工藝中類似的反應(yīng)單元設(shè)計方法，各反應(yīng)單元可根據(jù)實際情況設(shè)計成一體化。 實際工程中，污泥回流應(yīng)設(shè)回流池，因這些構(gòu)筑物的單元設(shè)計與現(xiàn)有污水處理工 藝類似單元的設(shè)計方法基本相同，所以這里不做詳細說明，本發(fā)明的要點是各反 應(yīng)單元的組合方式即工藝流程。 '
如圖1所示，原水進入?yún)捬醭?，由沉淀池8回流的富磷污泥利用原水中有機 物作為碳源進行厭氧釋磷，將大部分有機物轉(zhuǎn)化為體內(nèi)的PHB (多聚物)儲存。 厭氧池出來的混合液經(jīng)沉淀池2進行泥水分離，污泥一部分越流到缺氧池6，上清 液一部分進入結(jié)晶反應(yīng)器3結(jié)晶除磷，再進入硝化池4，另一部分直接進入硝化池 4，污水經(jīng)過硝化池后將大部分TN轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，同時去除厭氧池出水的剩余有機物。硝化池出水上清液進入缺氧反應(yīng)器，由沉淀池2越流進入的釋磷污泥以體 內(nèi)儲存的PHB為碳源，以硝酸鹽為電子受體進行反硝化聚磷，聚磷的同時將硝態(tài) 氮轉(zhuǎn)化為氮氣最終脫除。缺氧池出水進入后置曝氣池，該池的作用除吹脫氮氣便 于后面污泥沉淀外，還可在好氧條件下吸收缺氧池出水殘余的磷，降解剩余PHB， 保證出水水質(zhì)。
富磷液由進水管進入結(jié)晶反應(yīng)器3，在進入結(jié)晶單元前，應(yīng)有必要的預(yù)處理， 降低進水濁度，如采用斜管沉淀池沉淀處理；可只通過曝氣的方式將PH提高到8 左右，以達到結(jié)晶反應(yīng)需要的條件。沉淀劑由進藥管進入，推薦沉淀劑為鈣鹽， 如氯化鈣。反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有布水管和布藥管。誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器3采用誘導(dǎo)結(jié)晶磷 回收方法，誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器3為流態(tài)化運行方式，沉淀劑與已經(jīng)提高PH的進水即 第二部分富磷上清液Q2—起進入誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器3，并向誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器3添加 晶種，通過曝氣的方式使晶種處于膨脹狀態(tài)，從而與進水充分接觸，使難溶磷酸 鹽結(jié)晶在晶種表面上，反應(yīng)后，將覆蓋有磷酸鹽的晶種與水沉淀分離，從誘導(dǎo)結(jié) 晶反應(yīng)器3中取出，烘干后，便成為優(yōu)質(zhì)的磷回收產(chǎn)品。所述的進入誘導(dǎo)結(jié)晶反 應(yīng)器3的第二部分富磷上清液Q2占沉淀池2出來的富磷上清液的比例可以是部分 也可以是全部，當(dāng)Q2為全部的場合Q,的比例是零。所述的誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器3可設(shè) 在硝化池4之后。
結(jié)晶反應(yīng)器底端設(shè)曝氣裝置，通過曝氣實現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)晶種的流態(tài)化，同時也 可以不斷吹脫水中二氧化碳維持反應(yīng)器較高PH，晶種可選用石英砂、硅砂等，粒 徑在0.2mm lmm。在主反應(yīng)器區(qū)污水中的磷主要以難溶磷酸鹽形式結(jié)晶在晶種 上得以去除，在過渡區(qū)由于反應(yīng)器直徑增大，使大部分晶種沉淀回到主反應(yīng)區(qū)， 同時在本反應(yīng)區(qū)內(nèi)還將利用由主反應(yīng)區(qū)進入的細小晶核進行再次誘導(dǎo)結(jié)晶，進一 步除磷，在沉淀區(qū)將沉淀分離過渡區(qū)進入的細小晶粒，使出水澄清。
圖1中結(jié)晶反應(yīng)器設(shè)在厭氧沉淀池之后，本發(fā)明中該反應(yīng)器也可設(shè)在硝化池 之后，兩種方式均屬于本發(fā)明內(nèi)容。
權(quán)利要求
1. 一種雙污泥系統(tǒng)誘導(dǎo)結(jié)晶污水除磷脫氮方法，其特征在于該方法基于兩個獨立的污泥系統(tǒng)，即由硝化池(4)、沉淀池(5)組成的硝化菌污泥系統(tǒng)與由厭氧池(1)、沉淀池(2)、缺氧池(6)、后曝氣池(7)和終沉池(8)組成的反硝化聚磷污泥系統(tǒng)；反硝化聚磷污菌泥在厭氧釋磷池(1)完成厭氧釋磷后，在沉淀池(2)進行泥水分離，污泥進入缺氧池(6)，僅上清液進入后繼處理單元；被排入缺氧池(6)的污泥進行反硝化除磷脫氮，經(jīng)后曝氣池(7)進入終沉池(8)，通過沉淀泥水分離后聚磷污泥再進入?yún)捬踽屃壮?1)釋磷，如此循環(huán)；除磷脫氮方式為雙泥系統(tǒng)與誘導(dǎo)結(jié)晶相配合，在雙泥系統(tǒng)中，經(jīng)厭氧釋磷后，沉淀池(2)出來的第一部分富磷上清液(Q1)直接進入硝化池(4)，第二部分富磷上清液(Q2)則進入誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器(3)，結(jié)晶回收部分磷后，再與第一部分富磷上清液(Q1)一起進入生物除磷系統(tǒng)的后繼單元，繼續(xù)完成除磷脫氮，進入硝化池(4)的上清液完成硝化反應(yīng)后，混合液進入沉淀池(5)完成泥水分離，分離出的污泥再返回硝化池(4)，上清液進入缺氧池(6)進行反硝化除磷脫氮；這樣，反硝化聚磷污泥與硝化污泥兩污泥系統(tǒng)各自獨立，不發(fā)生交換或混合，只是上清液沿程流動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙污泥系統(tǒng)誘導(dǎo)結(jié)晶污水除磷脫氮方法，其特征在 于所述的誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器(3)采用誘導(dǎo)結(jié)晶磷回收方法，誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器(3) 為流態(tài)化運行方式，沉淀劑與已經(jīng)提高pH的進水即第二部分富磷上清液(Q2) — 起進入誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器(3)，并向誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器(3)添加晶種，通過曝氣的方 式使晶種處于膨脹狀態(tài)，從而與進水充分接觸，使難溶磷酸鹽結(jié)晶在晶種表面上， 反應(yīng)后，將覆蓋有磷酸鹽的晶種與水沉淀分離，從誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器(3)中取出，烘干后，便成為優(yōu)質(zhì)的磷回收產(chǎn)品。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙污泥系統(tǒng)誘導(dǎo)結(jié)晶污水除磷脫氮方法，其特征在于所述的進入誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器(3)的第二部分富磷上清液(Q2)占沉淀池(2) 出來的富磷上清液的比例可以是部分也可以是全部，當(dāng)Q2為全部的場合(Q》的 比例是零。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙污泥系統(tǒng)誘導(dǎo)結(jié)晶污水除磷脫氮方法，其特征在 于所述的誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)器(3)可設(shè)在硝化池(4)之后。
全文摘要
雙污泥系統(tǒng)誘導(dǎo)結(jié)晶污水除磷脫氮方法是環(huán)境工程中的污水處理工程技術(shù)，尤其是應(yīng)用于生活污水及城市污水除磷脫氮的經(jīng)濟實用的先進工藝，該方法基于兩個獨立的污泥系統(tǒng)，即由硝化池(4)、沉淀池(5)組成的硝化菌污泥系統(tǒng)與由厭氧池(1)、沉淀池(2)、缺氧池(6)、后曝氣池(7)和終沉池(8)組成的反硝化聚磷污泥系統(tǒng)；反硝化聚磷污菌泥在厭氧釋磷池(1)完成厭氧釋磷后，在沉淀池(2)進行泥水分離，污泥進入缺氧池(6)，僅上清液進入后繼處理單元；被排入缺氧池(6)的污泥進行反硝化除磷脫氮，經(jīng)后曝氣池(7)進入終沉池(8)，通過沉淀泥水分離后聚磷污泥再進入?yún)捬踽屃壮?1)釋磷，如此循環(huán)。
文檔編號C02F3/30GK101417836SQ20081015579
公開日2009年4月29日 申請日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者呂錫武, 磊 吳, 微 徐, 朱光燦, 李先寧 申請人:東南大學(xué)